Giáo trình đào tạo máy trưởng hạng ba môn Vận hành, sửa chữa điện tàu Cục Đường thủy nội địa Việt Nam

HOẠT ĐỘNG II : NGHE GIỚI THIỆU VÀ XEM TRÌNH DIỄN MẪU BÀI NÀY KHÔNG CẦN HOẠT ĐỘNG III : RÈN LUYỆN KỸ NĂNG BÀI NÀY KHÔNG CẦN D-CÂU HỎI NGHIÊN CỨU -Trình bày các đại lượng cơ bản trong mạch

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM

GIÁO TRÌNHĐÀO TẠO MÁY TRƯỞNG HẠNG BA MÔN VẬN HÀNH, SỬA CHỮA ĐIỆN TÀU

Năm 2014

LỜI GIỚI THIỆU

Thực hiện chương trình đổi mới nâng cao chất lượng đào tạo thuyền viên,người lái phương tiện thủy nội địa quy định tại Thông tư số 57/2014/TT-BGTVTngày 24 tháng 10 năm 2014 của Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải

Để từng bước hoàn thiện giáo trình đào tạo thuyền viên, người lái phươngtiện thủy nội địa, cập nhật những kiến thức và kỹ năng mới Cục Đường thủy nội

địa Việt Nam tổ chức biên soạn “Giáo trình vận hành, sửa chữa điện tàu”

Đây là tài liệu cần thiết cho cán bộ, giáo viên và học viên nghiên cứu,giảng dạy, học tập

Trong quá trình biên soạn không tránh khỏi những thiếu sót, Cục Đường thủynội địa Việt Nam mong nhận được ý kiến đóng góp của Quý bạn đọc để hoànthiện nội dung giáo trình đáp ứng đòi hỏi của thực tiễn đối với công tác đào tạothuyền viên, người lái phương tiện thủy nội địa

CỤC ĐƯỜNG THỦY NỘI ĐỊA VIỆT NAM

Bài 1: NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ĐIỆN

Mã bài : MD-M3-B1

A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN

- Trình bày các khái niệm, các đại lượng trong mạch điện

- Tiếp cận với các thông số chính của mạch điện

- Nêu khái niệm và các thông số chính trong mạch điệnmột chiều và mạch điệnxoay chiều

B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH

- Khái niệm về các đại lượng điện

- Khái niệm về mạch điện

-Tham khảo các tài liệu về mạch điện Nội dung này được học tập tư túc

HOẠT ĐỘNG I : NGHE THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN

I-Khái niệm về các đại lượng điện

1.1.Khái niệm về điện áp

a.Điện thế

Tại một điểm nào đó của mạch điện được chọn là điểm gốc và có điện thếbằng 0 (Điểm đất ) khi đó điện thế của mọi điểm khác trong mạch có giá trị âmhay dương được mang so với điểm gốc và được hiểu là điện thế tại điểm tươngứng

Giả sử tại điểm B so với gốc thì thế tại điểm B tương ứng là: VB

Đơn vị đo của điện thế là vôn (V)

b.Điện áp

Điện áp là hiệu số điện thế giữa hai điểm khác nhau của mạch điện

Khái niệm điện áp này được rút ra từ khái niệm điện thế trong vật lý.Vậy: Điện áp giữa hai điểm A và B của mạch (Kí hiệu là UAB ) được xácđịnh bởi:

U = V - V = - U ( 1.1)

VB: điện thế tại điểm B so với gốc.

Điện áp được ký hiệu là U,đại lượng đo là vôn (V), kV, MV v.v

1.2.Khái niệm về dòng điện

Ký hiệu dòng điện:I

Đại lượng đo là Ampe (A)

b.Điều kiện duy trì dòng điện

Để có dòng điện và duy trì được nó thì phải có hai điều kiện sau:

-Tồn tại điện áp tại hai điểm

-Nối hai điểm có điện áp với mạch kín

1.3.Khái niệm về điện trở

a.Khái niệm

Điện trở là thông số đặc trưng cho sự tiêu hao năng lượng chủ yếu dướidạng nhiệt

Mức tiêu hao năng lượng của điện trở được đánh giá bằng công suất của

nó và xác định theo công thức sau:

P = U.I = I R ( 1.2 )P:Công suất tiêu hao năng lượng tính bằng Woắt (W),U: Điện áp đặt vào hai đầu điện trở (V),

I: Dòng điện chạy trong điện trở (A),R: Điện trở,tính bằng ôm (  )

b Sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn

Để xác định được sự phụ thuộc của điện trở vào vật dẫn ta phải dựa vàocông thức tính điện trở của một đoạn dây dẫn,công thức này là công thức trong

( 1.3 )

Trong đó:

U +

Đ

R: Điện trở của đoạn dây dẫn,tính bằng .

: (Rô) điện trở suất của vật liệu làm điện trở

l: Chiều dài đoạn dây dẫn,tính bằng mm

s: Tiết diện của đoạn dây dẫn,tính bằng mm2

.

Dựa vào công thức ta thấy: vật liệu có điện trở suất () càng lớn thì điệntrở (R) của nó càng lớn,tiết diện dây càng lớn thì điện trở càng nhỏ

Vậy:điện trở phụ thuộc vào 3 yếu tố sau:

-Tỉ lệ thuận với điện trở suất ()

-Tỉ lệ thuận với chiều dài (l)

-Tỉ lệ nghịch với tiết diện (s)

c Điện dẫn

Giá trị nghịch đảo của điện trở R được gọi là điện dẫn

Đơn vị tính của điện dẫn là Simen (S)

1.4.Khái niệm về mạch điện

a.Định nghĩa

Mạch điện là tập hợp các thiết bị điện nối với nhau bởi các dây dẫn Cácthiết bị điện và dây dẫn tạo thành những vòng kín trong đó dòng điện chạy quađược

b.Ví dụ về mạch điện

U:nguồn điện năng,nguồn này có

thể là nguồn điện một chiều hoặc nguồn

điện xoay chiều tuỳ thuộc vào phụ tải

Nguồn điện có hai loại nguồn điện năng chính:

- Nguồn điện một chiều,

H-1.1 H-1.1

- Nguồn điện xoay chiều.

b.Dây dẫn

Là thiết bị quan trọng trong mạch điện nó góp phần nối từ nguồn tới tải,nối các tải với nhau và có nhiệm vụ làm kín mạch

c.Tải (vật tiêu thụ điện )

Tải là các thiết bị tiêu thụ điện năng và biến đổi điện năng thành các dạngnăng lượng khác như cơ năng, nhiệt năng, quang năng.v.v

Ví dụ: động cơ điện tiêu thụ điện năng và biến điện năng thành cơ năng,bếp điện biến điện năng thành nhiệt năng, bóng điện biến điện năng thành quangnăng.v.v

1.6 Nguồn điện xoay chiều và nguồn điện một chiều

Trên tàu sông hiện nay nguồn điện xoay chiều được sử dụng rất rộng rãi:hoặc lấy trực tiếp từ máy phát điện xoay chiều trên tàu hoặc lấy từ điện trên bờkhi tàu cập bến Chúng ta biết rằng ngày nay sự phát triển của thiết bị bán dẫnnên tính năng chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều rất dễdàng và đơn giản Về cấu tạo của máy điện xoay chiều và máy điện một chiềuđược giới thiệu ở phần sau Trong phần này chúng ta chỉ nghiên cứu về nhữngđặc điểm cơ bản của dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều

a Nguồn điện một chiều

Nguồn điện một chiều được ký hiệu hầu hết trên các thiết bị tiêu sử dụngnguồn một chiều là : DC (Direct Curent) hoặc là :-

Các đặc trưng của nguồn điện một chiều bao gồm:

b Nguồn điện xoay chiều

Ký hiệu nguồn điện năng xoay chiều là : AC (Auto curent) hoặc là :Các đại lượng đặc trưng của nguồn điện năng xoay chiều bao gồm:

- Số pha: có thể là nguồn 1;2 hoặc 3 pha,

- Điện áp định mức : Uđm (V) thường 110V, 220V hoặc 380V v.v,

- Công suất toàn phần định mức : Sđm (KVA),

- Dòng định mức : Iđm (A),

- Hệ số cosñm: thường giao động từ 0,9-0,98,

- Tần số định mức fđm (HZ): đây là thông số rất quan trọng trong nguồnnăng lượng điện xoay chiều Hiện nay các nguồn điện năng thường sửdụng loại tần số : 50HZ hoặc 60HZ

HOẠT ĐỘNG II : NGHE GIỚI THIỆU VÀ XEM TRÌNH DIỄN

MẪU (BÀI NÀY KHÔNG CẦN)

HOẠT ĐỘNG III : RÈN LUYỆN KỸ NĂNG (BÀI NÀY

KHÔNG CẦN)

D-CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

-Trình bày các đại lượng cơ bản trong mạch điện

-Trinh bày các đại lượng chính trong nguồn điện một chiều và nguồn điện

xoay chiều

E-NỘI DUNG PHIẾU KIỂM TRA DÁNH GIÁ THỰC HIỆN

Bài : NHỮNG KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN

Trình bày về dòng điện một

chiều

Trình bày ứng dụng và các đại lượng

cơ bản2

Trình bày về dòng điện

xoay chiều

Trình bày ứng dụng và các đại lượng

cơ bản

Bài 2 : MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN

Mã bài : MD-M3-B2

A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN

-Trình bày các định luật trong mạch điện

-Trình bày các mạch đo lường điện cơ bản thường gặp dưới tàu thủy

-Phát biểu và đưa ra ứng dụng của các hiện tượng cảm ứng điện từ

-Biết lắp ráp các mạch đo điện : Đo điện áp, Dòng điện, Điện trở

B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH

-Định luật ôm

-Định luật Jun-Lenx

-Các mạch đo lường điện cơ bản

-Hiện tượng cảm ứng điện từ

C-CÁC HOẠT ĐỘNG HỌC TẬP

HOẠT ĐỘNG I : NGHE THUYẾT TRÌNH CÓ THẢO LUẬN

I-Định luật ôm

Khi tăng giảm nguồn điện tức là U

thay đổi thì I thay đổi theo Vậy cường độ

dòng điện tỉ lệ thuận với điện áp Giữ

nguyên điện áp U nhưng ta thay đổi giá trị

điện trở của vật dẫn thì dòng điện I cũng

thay đổi theo Vậy cường độ dòng điện

phụ thuộc vào điện trở của vật dẫn

1.2.Phát biểu định luật ôm: Cường độ dòng điện trong vật dẫn tỉ lệ

thuận với hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn và tỉ lệ nghịch với điện trở của vật

I = ( 2.1 )

H-2.1

MA

K-

+

NV

Từ công thức trên ta suy ra

U = I.R

R = (2.2)Nếu điện thế U tính bằng vôn ( V ), cường độ dòng điện tính bằng ampe (A)thì điện trở R tính bằng ôm (  )

1 = 1 (2.3)

1 ôm là điện trở của một dây dẫn khi giữa hai đầu dây có hiệu điện thế 1vôn thì tạo ra dòng điện có cường độ 1 ampe

1k = 10001M = 1000000

1.3.Ứng dụng định luật ôm cho đoạn mạch có n điện trở

a.Định luật ôm ứng dụng cho đoạn mạch có n điện trở mắc nối tiếp

Cường độ dòng điện:

I = I1 = I2 = I3 = …… = In

( 2.4 )Hiệu điện thế:

U = U1 + U2 + U3 + ……… + Un

( 2.5 )Điện trở tương đương:

n

+

R R R

A

R

+ A

R1

V -

( 2.9 )

II-Định luật Jun - Lenx

Dòng điện tích chuyển động trong vật dẫn làm va chạm với các phân tửtrong vật dẫn và truyền năng lượng cho các phân tử từ đó làm tăng sự chuyểnđộng nhiệt trong vật dẫn Quá trình này là quá trình chuyển hoá từ điện năngsang dạng nhiệt năng hay nói cách khác là dòng điện có tác dụng nhiệt Tácdụng nhiệt của dòng điện được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế như bàn ủi,bếp điện …

Để hiểu sâu hơn về tính chất nhiệt của dòng điện ta nghiên cứu định luậtJun –Lenx

2.1.Thí nghiệm

Sự tăng nhiệt độ của bình nhiệt

lượng kế chứa nước do tác dụng nhiệt

của dòng điện chạy trong dây điện trở

thuần nhúng trong nước ta có thể đo

được nhiệt độ do dây dẫn toả ra Cho

một trong ba đại lượng I, R, t thay đổi

và giữ cố định hai đại lượng còn lại ta

Q = A

A = U.I.t ( 2.11 )

Q = U.I.tĐơn vị của Q được tính bằng Jun

Ta cũng có thể tính nhiệt lượng Q theo điện trở thuần R, cường độ dòngđiện và thời gian t

Theo định luật Ôm ta có:

U = I.R ( 2.12 )Nhiệt lượng toả ra là: Q = I Rt ( 2.13 )

2.3.Tác dụng từ của dòng điện

Thí nghiệm:

Khi có dòng điện chạy trong

dây dẫn thì kim nam châm được kéo

b Tác dụng hoá học của dòng điện

Tác dụng hoá học của dòng điện là những ứng dụng của nó: dòng điện córất nhiều tác dụng hoá học cụ thể như : mạ điện, pin ………

- Mạ điện: đây là phương pháp dùng dòng điện để phủ lên các đồ vật một

lớp kim loại không rỉ như kiềm, vàng, bạc ……

Muốn mạ một vật nào đó, làm sạch bề mặt cần mạ rồi nhúng vào bìnhđiện phân làm thành cực âm Cực dương là thỏi kim loại của lớp mạ ( như kiềm,bạc, vàng … ) Dung dịch điện phân là một muối tan của kim loại mạ, khi dòngđiện qua dung dịch một lớp kim loại mạ sẽ phủ kín bề mặt cần mạ còn cựcdương bị mòn dần

- Pin: pin là loại biến đổi hoá năng thành điện năng ( ở chương trình sau

ta đi sâu nghiên cứu về ắc quy axit một ứng dụng quan trọng và rộng rãi )

III-Các mạch đo lường điện

3.1.Đo dòng điện

a.Sơ đồ

Để đo được dòng điện trong mạch

ta dùng đồng hồ Ampe kế mắc nối tiếp

với mạch cần đo

A +

b.Phương pháp mở rộng giới hạn thang đo của Ampekế

Dùng điện trở phụ mắc song song với đồng hồ Ampekế để mở rộng thang

đo, điện trở này thường ký hiệu là RS Điện trở RS có trị số biết trước và cốđịnh, khi biết điện áp đặt vào mạch và ta tính được dòng qua điện trở khi đó trị

số dòng của mạch bằng tổng trị số dòng qua Ampekế và trị số dòng qua điện trở

RS

I = IA + IS ( 2.14 )

I:dòng điện của toàn mạch

IA:trị số dòng đo được ở Ampekế

IS:trị số dòng qua điện trở RS

Thường RS đã mắc ngay bên trong đồng hồ, nếu trị số dòng trong mạchquá lớn (dựa vào điện áp và tải) thì ta nhận thấy đồng hồ Ampekế không đođược vì vậy phải mắc thêm điện trở phụ nữa vào mạch

song song với mạch cần đo

Dùng đồng hồ vôn kế mắc song song với mạch, nếu mắc đồng hồ vôntrong mạch điện một chiều ta dùng loại đồng hồ vôn kế kiểu từ điện và phải chú

ý đến dấu cực

b.Phương pháp mở rộng giới hạn đo của vôn kế

Dựa vào định luật ôm áp dụng cho đoạn mạch nối tiếp, điện áp mạch bằngtổng điện áp rơi trên các phần tử mắc nối tiếp Để mở rộng thang đo ta mắc nốitiếp với đồng hồ vôn kế một điện trở phụ RP

-+

U

Thực tế trong vôn kế đã có RP

để dải đo rộng, ta chỉ nối thêm điện

trở phụ vào khi nào nguồn áp quá

lớn

3.3.Đo công suất

a.Đo công suất trong mạch điện xoay chiều

Phương pháp đo này là dùng đồng hồ Woắt kế, đọc trị số là ta biết đượccông suất của mạch

Đồng hồ Woắt kế có 4 đầu dây đấu vào mạch, trong đó :

Có hai đầu là cuộn áp của Woắt kế mắc song song với tải Cuộn này cònđược gọi là cuộn động

Có hai đầu là cuộn dòng của Woắt kế mắc nối tiếp với tải.Cuộn này cònđược gọi là cuộn tĩnh

Dùng phương pháp đo trực tiếp này khi

ta có sẵn đồng hồ Woắt kế

b.Đo công suất trong mạch điện một chiều

Phương pháp này chỉ dùng khi đo công suất mạch điện một chiều, ta cótrong tay 2 đồng hồ ( vôn kế và ampe kế )

Dựa vào công thức tính công suất :

P = U.I ( 2.16 )

Mắc đồng hồ vôn kế song

song với tải và mắc đồng hồ ampe

kế nối tiếp với tải, lấy hai chỉ số trên

-R

e

N x

C

p R H-2.11

Trước khi đo ta ấn nút N để kiểm tra xem đồng hồ còn hoạt động tốt haykhông: Nếu kim chỉ quay về hết mặt chia độ thì đồng hồ còn hoạt động tốt.

Nối hai cực của đồng hồ vào hai đầu điện trở cần đo, sau đó đọc trênthang đồng hồ thì ta biết được trị số của điện trở RX

b.Giải thích:

I =

p c

Mà góc quay của đồng hồ: ε = s.I,

s: Độ nhạy của đồng hồ, nó phụ thuộc vào phần cơ khí của đồng hồ,

Do ( Rp + Rc ) không đổi, s và ε cũng không đổi

a.Thí nghiệm và hiện tượng

Tiến hành thí nghiệm: nối

hai đầu của cuộn dây với điện kế

sau đó đưa một nam châm vĩnh

cửu vào trong lòng cuộn dây

Trong quá trình nam châm di

chuyển ở trong lòng cuộn dây thì

kim điện kế bị lệch, điều đó

chứng tỏ có sức điện động và

dòng điện trong cuộn dây Khi

nam châm đứng yên thì điện kế

lại chỉ giá trị 0 Nếu kéo nam

châm theo chiều ra khỏi cuộn

dây thì kim điện kế lại lệch

nhưng ngược so với ban đầu

Qua thí nghiệm này chứng tỏ đây chính là hiện tượng cảm ứng điện từ,khi từ thông qua cuộn dây biến thiên thì trong cuộn dây xuất hiện một sức điệnđộng và được gọi là sức điện động cảm ứng Sức điện động cảm ứng chỉ xuấthiện khi từ thông biến thiên, chiều của nó phụ thuộc vào chiều biến thiên của từthông

Để hiểu rõ về sự xuất hiện sức điện động cảm ứng ta xét một dây dẫnthẳng chuyển động trong từ trường đều (B) có vận tốc không đổi theo phươngvuông góc với đường sức từ là (v) Trong dây dẫn có các điện tử tự do, khi dâydẫn chuyển động các điện tử tự do cũng chuyển động theo Sự chuyển động củacác điện tử tạo thành dòng điện ngược chiều với phương chuyển động của cácđiện tử Chiều của sức điện động cảm ứng xác định theo quy tắc bàn tay phải:

Đặt lòng bàn tay phải hứng

vuông góc với các đường cảm ứng từ

(B), chiều choãi ra của ngón tay cái là

chiều chuyển động của thanh dẫn,

chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều

của sức điện động cảm ứng Nhìn vào

sơ đồ H-2.2

c.Ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

Hiện tượng cảm ứng điện từ được ứng dụng rất rộng rãi đặc biệt là trongloại điện năng xoay chiều như : máy biến áp, máy phát điện, động cơ điện …… Tất cả các ứng dụng này ta sẽ học ở các chương sau này

Máy phát điện là ứng dụng của hiện

tượng cảm ứng điện từ, khung dây

chuyển động trong từ trường sinh ra

một sức điện động cảm ứng, nối hai

đầu của khung dây với mạch ngoài ta

được một điện áp cảm ứng Dòng điện

cảm ứng xuất hiện khi hai đầu mạch

ngoài được nối với tải

Sức điện động cảm ứng có chiều xác định theo quy tắc bàn tay phải, nhưvậy cơ năng trong trường hợp này đã biến thành điện năng Đây là nguyên lý cơbản của tất cả các loại máy phát điện

cư E B

vH-2.14

cư

cư

I

B-

4.2.Định luật lực điện từ:

Ngược lại với ứng dụng của máy phát

điện là ứng dụng của động cơ điện,

trong trường hợp này thì điện năng

được biến đổi thành cơ năng Khi ta

đưa dòng điện vào khung dây nối kín

mạch đặt trong từ trường, khung dây

sẽ chịu một lực điện từ, lực điện từ

này được xác định theo quy tắc bàn

tay trái

Quy tắc bàn tay trái: Đặt lòng bàn tay trái hứng vuông góc với các đườngcảm ứng từ, chiều từ cổ tay đến ngón tay là chiều của dòng điện, chiều choãi racủa ngón tay cái là chiều của lực điện từ Hai thanh tác dụng của khung dâychịu tác dụng của cặp ngẫu lực điện từ ( Hai lực cùng phương, cùng độ lớnnhưng ngược chiều ), cặp ngẫu lực này sinh ra mô men làm quay khung dây.Đây là nguyên lý của tất cả các loại động cơ mà sau này ta nghiên cứu

HOẠT ĐỘNG II : NGHE GIỚI THIỆU VÀ XEM TRÌNH DIỄN MẪU

-Xem lại sơ đồ đấu dây các mạch đo

-Thuyết trình lại thí nghiệm về định luật Ôm và định luật Jun-Lenx

-Trình bày và thuyết trình lại thí nghiệm về hiện tượng cảm ứng điện từ

HOẠT ĐỘNG III : RÈN LUYỆN KỸ NĂNG

TT Các hoạt động Dụng cụ Yêu cầu của hoạt động

1 Thí nghiệm về định

luật Jun-Lenx Nguồn điện, nhiệtkế, điện trở đốt nóng

và các thiết bị phụtrợ

Lắp ráp lại hoànchỉnh thí nghiệmrồi tiến hành thựchiện

2 Thí nghiệm về hiện

tượng cảm ứng điện từ Ống dây, nam châmvĩnh cửu, đồng hồ

mV và dây điện

Lắp ráp lại hoànchỉnh thí nghiệmrồi tiến hành thựchiện

3 Lắp ráp và đo các đại

lượng điện : Vôn,

ampe, Công suất mạch

một chiều, công suất

mạch xoay chiều

Nguồn một chiều,nguồn xoay chiều,điện trở đốt nóng,Vôn kế, Ampe kế,Watt kế và các dâydẫn điện

Lắp ráp lại hoànchỉnh thí nghiệmrồi tiến hành đocác đại lượng điện

I

+ -

B

I F

F

n

H-2.16

D-CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

-Trình bày ứng dụng của định luật Ôm

-Trình bày ứng dụng của định luật Jun-Lenx

-Trình bày các ứng dụng của hiện tượng cảm ứng điện từ

-Nêu phương pháp đo công suất trong mạch điện một chiều và mạch điện

xoay chiều

E-NỘI DUNG PHIẾU KIỂM TRA DÁNH GIÁ THỰC HIỆN

Bài : MỘT SỐ ĐỊNH LUẬT CƠ BẢN CỦA MẠCH ĐIỆN

Hiện tượng cảm ứng điện từ

có ứng dụng gì?

Nêu ra các ứng dụng như: chế tạo máy phát điện, chếtạo động cơ điện, chế tạo các khí cụ điện v.v

Bài 3 : THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ

Mã bài : MD-M3-B3

A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN

-Trình bày về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị điều khiển và bảo

vệ trong mạch điện

-Nêu ra ứng dụng của từng thiết bị bảo vệ trong các mạch điện

-Lắp ráp, vận hành các mạch đo, điều khiểm và mạch bảo vệ

B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH

-Công tắc điện

-Nút ấn

-Aptomat

-Rô-le trung gian

-Rơ-le thời gian

1.2.Phân loại

Theo số pha:

Công tắc một pha

Công tắc ba pha

Theo phương thức tác động:

Công tắc ấn: tác động bằng tay, chỉ có 2 vị trí tác động đóng/ngắt

Công tắc gạt: tác động bằng tay, có thể có 2 hoặc 3 vị trí tác động

Công tắc xoay: tác động bằng tay, có thể có nhiều vị trí tác động

Công tắc hành trình: được sử dụng để cảm biến vị trí và tự động tác động,thường có 2 vị trí, nhưng một số loại có 3 vị trí

Hình 3-1a) là sơ đồ cấu trúc của một công tắc xoay có 3 vị trí tương ứng 3tầng tiếp điểm Hình 8-1b) vẽ tiếp điểm tầng thứ nhất đóng Hình 8-1c) vẽ tiếpđiểm tầng thứ 3 đóng

Hình 3-1d) là một công tắc xoay 6 vị trí, vị trí 0 và 5 vị trí điều khiển 1, 2, , 5 tương ứng có 5 cặp tiếp điểm 1-2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10 Từ sơ đồ chuyểnmạch ta có ở vị trí 0 tất cả các tiếp điểm đều ngắt, vị trí 1 chỉ có tiếp điểm 1-2đóng, vị trí 2 chỉ có tiếp điểm 5-6 đóng, …

Hình 3-1 Cấu tạo công tắc xoaya) Sơ đồ tổng thể; b) Trạng thái tiếp điểm khi đóngc) Trạng thái tiếp điểm khi mở; d) Công tắc xoay 6 vị trí

Hình 3-2 vẽ cấu tạo của một số loại công tắc hành trình, loại công tắc này được sử dụng để tác động điều khiển hoặc bảo vệ khi một cơ cấu cơ khí của một thiết bị chuyển động đến giới hạn cho phép Chẳng hạn trong hệ thống lái tàu thủy, yêu cầu bánh lái chỉ được phép quay một góc 350 trái hoặc phải, khi bánh lái đạt đến giới hạn này, công tắc hành trình sẽ tác động ngắt tín hiệu điều khiển và bánh lái không thể quay hơn được nữa.

1.3.Nguyên lý hoạt động

Với công tắc ấn và công tắc gạt có 2 trạng thái, khi có tác động (bằng tayhoặc cơ khí) thì các tiếp điểm của công tắc thay đổi trạng thái, có nghĩa là tiếpđiểm thường mở thì đóng lại, tiếp điểm thường đóng thì mở ra Loại công tắcthường gặp là công tắc đèn chiếu sáng sử dụng trong buồng ở, tương như côngtắc đèn điện ở nhà

Với công tắc xoay, thường có nhiều vị trí, khi tác động xoay công tắc thìtrạng thái tiếp điểm sẽ thay đổi tương ứng với vị trí công tắc

Chẳng hạn một công tắc xoay có bảng trạng thái tiếp điểm

như hình vẽ, công tắc có 5 vị trí, vị trí 0 ở giữa và 2 vị trí

mỗi bên Các cực vào là X, Y, Z, U; các cực ra là X’, Y’,

Z’, U’ Khi công tắc ở vị trí 0, X nối với X’; khi công tắc ở

vị trí 1 (trái), Y nối với Y’; khi công tắc ở vị trí 2 (trái), Z

nối với Z’ và U nối với U’; …

0 1 2 1

2 X Y Z

X' Y' Z'

1.4 Các thông số kỹ thuật cơ bản

Điện áp định mức Uđm: là điện áp làm việc lâu dài của mạch điện màcông tắc khống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều

Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của công tắc

mà không làm hỏng tiếp điểm

Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt, thường vào khoảng 1triệu lần đóng ngắt không điện và 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức

Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện

II-Nút ấn

2.1.Khái niệm

Nút ấn là một loại khí cụ điện dùng để chuyển đổi, đóng ngắt từ xa cácthiết bị điện có công suất nhỏ với điện áp một chiều đến 440V và xoay chiều đến

2.2.Phân loại

a.Theo cấu trúc

Loại hở: sử dụng trong phòng ở, câu lạc bộ, hành lang

Kín: sử dụng trong buồng máy

Chống nổ: sử dụng trong các hầm bơm trên tàu dầu

Kín nước: sử dụng ngoài trời (thiết bị điều khiển neo, tời quấn dây, …)

Có đèn báo: đèn báo trạng thái của thiết bị được điều khiển bởi nút ấn

b.Theo số cặp tiếp điểm: thông thường nút ấn có một đến hai cặp tiếp

Loại nút ấn có chốt cài (ký hiệu ở hình c) thì có thể sử dụng như nút ấn bình thường (tự hoàn nguyên) hoặc sử dụng ở chế độ cài Sau khi tác động, các tiếp điểm thay đổi trạng thái, nếu ngừng tác động thì các tiếp điểm tự trở về trạng thái cũ, nhưng nếu thực hiện cài (thường sử dụng thao tác xoay núm ấn) thì các tiếp điểm vẫn ở trạng thái mới cho đến khi có tác động ngừng cài.

2

1

3

4 5

Hình- 3.4 Nút ấn

2.5.Các thông số kỹ thuật cơ bản

Điện áp định mức Uđm: điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà nút ấnkhống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và 127V,220V, 380V, 500V xoay chiều

Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của nút ấn màkhông làm hỏng tiếp điểm

Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt, thường vào khoảng 1triệu lần đóng ngắt không điện và 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức

Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện

Có nhiều cách phân loại công tắc tơ,

Phân loại theo nguyên lý truyền động: Công tắc tơ kiểu điện từ, công tắc

tơ kiểu khí nén, công tắc tơ kiểu thủy lực

Phân loại theo dòng điện qua tiếp điểm chính: công tắc tơ một chiều &công tắc tơ xoay chiều

Phân loại theo điện áp cấp cho cuộn hút: cuộn hút một chiều & cuộn hútxoay chiều

Phân loại theo số lượng tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ: 1 tiếp điểmchính, 2 tiếp điểm chính 3 tiếp điểm chính, 4 tiếp điểm chính, …

Thông thường trên tàu thủy sử dụng công tắc tơ kiểu điện từ xoay chiều

có 3 cặp tiếp điểm chính, 2 đến 6 cặp tiếp điểm phụ

3

4 5

Cuộn hút Mạch từ tĩnhMạch từ độngTiếp điểm độngTiếp điểm tĩnh

Lò xo

1

5 1

d) Các cơ cấu tác động

Hình -3.5 Công tắc tơ

Công tắc tơ thường có 3 đến 4 tiếp điểm chính (đóng ngắt mạch động lực)

và một vài cặp tiếp điểm phụ (đóng ngắt mạch điều khiển) Các tiếp điểm củacông tắc tơ được chế tạo bằng đồng và bề mặt tiếp xúc thường được mạ bạc Đểtăng độ nén giữa tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động, trên mỗi tiếp điểm động có

bố trí một lò xo (lò xo này không được minh họa trên hình vẽ)

Mạch từ gồm hai phần: phần tĩnh thường có dạng chữ E, trên trụ giữa cóđặt cuộn hút Phần động thường có dạng chữ E hoặc chữ I Phần động liên kế cơkhí với tiếp điểm động Khi phần động chuyển động, tiếp điểm động chuyểnđộng làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm như được minh họa ở hình b)

Cuộn hút có thể là một chiều hoặc xoay chiều Cuộn hút một chiều thìmạch từ của nó được làm bằng sắt từ mềm và lõi thép ít bị nóng so với công tắc

tơ xoay chiều Cuộn hút xoay chiều thì mạch từ được ghép lại từ các lá thép kỹthuật điện (thép có pha 2% silic) mỏng để hạn chế tác động của dòng xoáy Fu-

cô Trong mạch từ cuộn hút xoay chiều có bố trí vòng ngắn mạch để chống rung

Hộp dập hồ quang bao gồm cuộn dây thổi từ hộp vách ngăn Cuộn dâynày gồm một vài còng dây lõi không khí mắc nối tiếp với tiếp điểm và đặt gầntiếp điểm có hồ quang sao cho từ trường do cuộn dây tạo ra vuông góc với dòngđiện hồ quang (Hình -3.5c) Khi tiếp điểm mở ra, dòng mất đột ngột sinh ra sứcđiện động cảm ứng tạo dòng cảm ứng phóng qua không gian giữa hai tiếp điểmtạo hồ quang điện Dòng điện qua cuộn thổi từ sẽ tạo từ trường tác động vàodòng điện hồ quang đẩy hồ quang vào các khe hở giữa các vách ngăn, hồ quang

bị chia nhỏ và kéo dài sẽ tự tắt

Các thông số cơ bản

Điện áp định mức Uđm: điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà nút ấnkhống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và 127V,220V, 380V, 500V xoay chiều.

Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của nút ấn màkhông làm hỏng tiếp điểm

Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt, thường là 10– 20 triệulần đóng ngắt không điện, và 3 triệu lần đóng ngắt có dòng định mức

Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện

Tính ổn định lực điện động: tiếp điểm chính cho phép một dòng điện lớnnhất đi qua mà lực điện không làm thay đổi trạng thái của các tiếp điểm dù trongmột thời gian ngắn Thường qui định lấy dòng điện thử bằng 10 lần dòng địnhmức

Tính ổn định nhiệt: khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong mộtkhoảng thời gian cho phép, các tiếp điểm không bị hư hỏng

IV- Rơ-le điện từ

4.1.Cấu tạo

Rơ-le điện từ có các bộ phận chính là mạch từ, cuộn dây, tiếp điểm, vỏ.Mạch từ được chế tạo từ vật liệu sắt từ gồm hai phần, phần tĩnh hình chữ U vàphần động là tấm thép hình chữ I Phần động nối liên kết cơ khí với tiếp điểmđộng

Điểm khác biệt cơ bản giữa rơ-le điện từ và công tắc tơ là rơ-le điện từ chỉ

có một loại tiếp điểm điều khiển có thể là thường đóng hoặc thường mở, không

có hộp dập hồ quang, và không có lò xo nén tiếp điểm mà sử dụng thanh đồnglai tiếp điểm tạo lực nén

Cuộn hútMạch từ Tấm động

Lò xoTiếp điểm độngTiếp điểm tĩnh thườngđóng

Tiếp điểm tĩnh thườngmở

Đầu nối dây cuộn hútHình -3.6 Cấu tạo của rơ-le điện từ

4.2.Phân loại

Theo cuộn hút: cuộn hút 1 chiều & cuộn hút xoay chiều

Theo dòng điện qua tiếp điểm: rơ-le mộ chiều, rơ-le xoay chiều

Theo số lượng cặp tiếp điểm: 2 cặp tiếp điểm, 3 cặp tiếp điểm, …

Theo cấu trúc chân: chân tròn, chân dẹt

Theo đế cắm rơ-le: đế tròn, đế vuông

4.3.Nguyên lý hoạt động

Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ sinh ra lực hút điện từ hút tấmđộng về phía lõi Lực hút điện từ có giá trị tỷ lệ thuận với bình phương dòngđiện và tỷ lệ nghịch với khoảng cách khe hở mạch từ:

Khi dòng điện trong cuộn dây nhỏ hơn dòng tác động i < Itđ thì lực hútđiện từ nhỏ hơn lực kéo lò xo F < Flx, tấm động đứng yên Khi i > Itđ thì lựchút điện từ lớn hơn lực kéo lò xo F > Flx, tấm động bị hút về phía làm cho khe

hở mạch từ nhỏ nhất, tức là hút về phía phần tĩnh Khi khe hở mạch từ nhỏ, lựchút càng tăng, tấm động được hút dứt khoát về phía phần tĩnh và tiếp điểm độngđược đóng vào tiếp điểm tĩnh

Khi dòng điện trong cuộn dây giảm i < itđ lực lò xo sẽ thắng lực hút điện

từ Lò xo kéo tấm động ra khỏi phần tĩnh, khe hở mạch từ tăng, lực điện từ cànggiảm, lò xo kéo dứt khoát tấm động về, tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh

4.4.Các thông số cơ bản

Điện áp định mức cuộn hút: là điện áp cấp cho cuộn hút làm việc ở chế độlâu dài Điện áp này có thể là một chiều 9V, 12V, 24V, 110V, 220V, 440V, và24V, 110V, 220V, 440V xoay chiều Điện áp này ghi trên cuộn hút

Điện áp định mức Uđm: điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà rơ-lekhống chế, điện áp định mức có thể là 24V, 110V, 220V, 440V một chiều và24V, 110V, 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều

Dòng điện định mức Iđm: dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của rơ-le màkhông làm hỏng tiếp điểm

Tuổi thọ cơ khí: được tính bằng số lần đóng ngắt, thường là vài trăm ngànlần đóng ngắt không điện, và 1 trăm ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức

Điện áp cách điện: điện áp thử cách điện

Thời gian tác động: là khoảng thời gian kể từ lúc dòng điện vượt quá giátrị tác động đến lúc phần động được hút hoàn toàn vào phần tĩnh, thường vàokhoảng từ 2 – 20ms

Tần số tác động: là số lần tác động trong một đơn vị thời gian

V-Rơ-le trung gian

Rơ-le trung gian thực chất là một rơ-le điện từ có kích thước nhỏ, làmnhiệm vụ khuếch đại hoặc chuyển mạch tín hiệu điều khiển Trong sơ đồ điềukhiển, rơ-le trung gian nằm ở vị trí trung gian giữa thiết bị điều khiển công suấtnhỏ và thiết bị điều khiển có công suất lớn hơn hoặc giữa các thiết bị điều khiểncông suất nhỏ

a) Rơ-le trung gian 1) Đế rơ-le trung gian 2) Rơ-le trung gian

2) 1)

b) Ký hiệu tiếp điểm rơ-letrung gian

1) Tiếp điểm thường mở; 2) Tiếp điểm thường đóngHình -3.7 Rơ-le trung gian

Rơ-le trung gian có cấu tạo tương tự rơ-le điện từ, nhưng không có cơ cấuđiều chỉnh lực hút, yêu cầu phải tác động tốt khi điện áp thay đổi trong phạm vi

 15% điện áp định mức Thời gian tác động nhanh hơn và tần số tác động lớnhơn

VI- Rơ-le thời gian

Rơ-le thời gian là một rơ-le có chức năng tạo ra thời gian duy trì cần thiếtkhi truyền tín hiệu từ một thiết bị này sang một thiết bị khác

Trong hệ thống điều khiển, thì rơ-le thời gian được sử dụng tạo thời giantrễ cho cơ cấu tác động điều khiển, bảo vệ, … Ví dụ trong hệ thống đèn xanh đỏ

ở một nút giao thông, rơle thời gian duy trì đèn xanh sáng 30 giây, đèn vàngsáng 5 giây, đèn đỏ sáng 45 giây, … hoặc trong hệ thống bảo vệ quá tải củađộng cơ điện, khi động cơ bị quá tải, rơ-le thời gian duy trì vài giây trước khi tácđộng bảo vệ dừng động cơ, cho phép loại bỏ quá tải trong thời gian ngắn màđộng cơ có thể chịu được

Có nhiều nguyên tắc tạo trễ trong rơ-le thời gian, chẳng hạn tạo trễ bằng

cơ khí (cơ cấu đồng hồ quay tính thời gian), tạo trễ điện từ (sử dụng dòng điệncảm ứng tạo thời gian trễ), tạo trễ bằng cơ cấu thủy lực (sử dụng piston thủy lựctạo áp suất phản kháng khi tác động), tạo trễ bằng mạch điện tử

Bộ tạo trễ điện tử điện từRơ-le

Tín hiệu kích thích

Loại tạo trễ bằng cơ khí và thủy lực cĩ kích thước cồng kềnh và giá thànhđắt nên ngày nay ít được sử dụng Hiện nay loại rơ-le thời gian điện từ và điện

Lị xo

Lị xo chống dính gơng từ động Tiếp điểm tĩnh

b) Cấu trúc của rơ-le thời gian điện tử

T 5 s

c) Ký hiệu cuộn dây của rơ-le thời gian

2)

1) Tiếp điểm

thường mở, mở

chậm

2) Tiếp điểm thường mở, đóng chậm

3) Tiếp điểm thường đóng,

mở chậm

4) Tiếp điểm thường đóng, đóng chậmd) Các loại ký hiệu tiếp điểm rơ-le thời gian

Hình -3.8 Rơ-le thời gian

VII-Rơ-le dòng điện

Rơ-le dòng điện được sử dụng để bảo vệ mạch điện khi dòng điện trong mạch vượt quá hay nhỏ hơn một giá trị qui định nào đó

Mạch từ Cuộn dâyTấm động hình chữ Z

Lò xo phản khángTiếp điểm thường mởTiếp điểm thường đóng

Hình -3.9 Rơ le dòng điện cực đại

Rơ-le dòng điện cực đại có cấu tạo như hình vẽ, khi có dòng điện chạytrong cuộn dây 2 thì sẽ tạo ra tạo ra một từ trường tác động lên tấm động 3 Nếudòng điện vượt quá giá trị đặt trước (nhờ lò xo 4) thì lực từ sẽ đủ lớn hút tấmđộng quay và thay đổi trạng thái tiếp điểm (đóng tiếp điểm 5, mở tiếp điểm 6)

Để thay đổi dòng điện tác động có thể thay đổi cách nối hai cuộn dây A-a

IX-Rơ-le nhiệt

để khi nhiệt độ tăng thì thanh sẽ uốn cong, lò xo 6 kéo tiếp điểm động ra khithanh 2 cong lên, thanh truyền có chốt quay 3, cơ cấu hoàn nguyên 5.

1- Cuộn dây điện trở

2- Tấm thép bi-metal

3- Thanh truyền có chốt quay

4- Tiếp điểm tĩnh5- Cơ cấu hoàn nguyên (reset)6- Lò xo

7- Thanh lai tiếp điểm động

e) Đặc tính A-s của rơ-le nhiệt1- Đường đặc tính rơ-le nhiệt2- Đường đặc tính A-s của thiết bịcần bảo vệ

Hình -3.10 Rơ-le nhiệt a) Cấu tạo rơ-le nhiệt b) Rơ-le nhiệt sau khitác động

c) Ký hiệu rơ-le nhiệt và tiếp điểm d) Rơ-le nhiệt trong thực tế

e) Đặc tính A-s của rơ-le nhiệt

9.3.Nguyên lý hoạt động

Dòng điện chạy qua cuộn dây điện trở 1, khi dòng điện vượt quá dòngđịnh mức thì cuộn dây điện trở 1 nóng vượt quá mức qui định làm cho thanh bi-metal 2 uốn cong lên, lò xo 6 kéo xuống, tiếp điểm động mở ra (Hình 8-12b)ngắt mạch điều khiển đưa tín hiệu đến bảo vệ thiết bị

9.4.Các thông số kỹ thuật

Các thông số quan trọng của rơ-le nhiệt là:

Dòng điện bảo vệ: là dòng điện mà rơ-le nhiệt tác động

Điện áp định mức: là giá trị điện áp hoạt động lâu dài của thiết bị mà rơ-lenhiệt bảo vệ

Đặc tính ampe – giây của rơ-le nhiệt (Hình 8-12e): lựa chọn đúng rơ-lenhiệt để có được đường đặc tính A-s của thiết bị và A-s của rơ-le nhiệt gần sátnhau, Đường đặc tính của rơ-le nhiệt thấp hơn đường đặc tính của thiết bị một ít.Với thiết bị cần bảo vệ là động cơ điện thì rơ-le nhiệt được chọn sao cho haiđường đặc tính này cắt nhau ở giá trị I/Iđm = 1.1 – 1.2

Dây chảy được đặt trong ống bảo vệ và dập hồ quang phát sinh khi dâychảy đứt Phụ thuộc vào cấp điện áp, dòng điện, môi trường làm việc,… mà dâychảy được đặt trong các loại vỏ khác nhau, dây chảy và vỏ dây chảy được gọi làruột cầu chì Trong ruột cầu chì có thể có một vật liệu dập hồ quang chẳng hạnnhư cát, …

Đế cầu chì được làm bằng gốm, sứ, nhựa, … phụ thuộc vào điện áp cáchđiện yêu cầu, trên đế có bố trí vật liệu dẫn điện và các đầu nối dây

10.4.Các thông số kỹ thuật cơ bản

Điện áp định mức: là điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà cầu chìbảo vệ

Dòng điện định mức: là dòng làm việc lâu dài của cầu chì

Dòng ngắt: là dòng mà cầu chì tác động

Đặc tính A-s của cầu chì (Hình 8-13g)

a) Hình dạng một số dây chảy b) Hình dạng một số ruột cầu chì

c) Cầu chì xoáy: ruột và đế d) Cầu chì hộp: ruột và đế

e) Cầu chì ống: ruột và đế f) Cầu chì xoáy: ruột và đế

2 1

s

I Iñm Igh

3

B A

g) Đặc tính ampe-giây của cầu chì

Cấu tạo của aptomat có các bộ phận chính sau:

Tiếp điểm: aptomat thường có 2 đến 3 loại tiếp điểm, tiếp điểm chính, tiếpđiểm phụ và hồ quang Với các aptomat nhỏ thì không có tiếp điểm phụ Tiếpđiểm thường được làm bằng vật liệu dẫn điện tốt nhưng chịu được nhiệt độ do

hồ quang sinh ra, thường làm hợp kim Ag-W hoặc Cu-W Khi đóng mạch thìtiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếpđiểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, tiếp theo làtiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Như vậy hồ quang chỉ cháy trêntiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính Tiếp điểm phụ được sửdụng để tránh hồ quang cháy lan sang làm hỏng tiếp điểm chính

Cấu tạo aptomat 1-, 2-Các tiếp điểm chính3- Tiếp điểm phụ

4- Tiếp điểm hồ quang5- Hộp dập hồ quangMóc bảo vệ dòng cực đạiCuộn hút (dòng)

Mạch từ động

Lò xo hồi Cần chủ độngCần bị động

Lò xo mở tiếp điểmMóc bảo vệ thấp ápCuộn áp

Mạch từ động

Lò xo hồi Cần chủ độngCần bị động

Lò xo mở tiếp điểm

Đặc tính A-s của aptomatĐoạn đặc tính do phần tử nhiệt bi-metal tạo ra

Đoạn đặc tính do mạch điện tử tạo raĐặc tính do cầu chì tạo ra

Giá trị I1 tương ứng dòng bảo vệ quátải nhỏ, I2 quá tải lớn, I3 ngắn mạch.Hình -3.12 Aptomat

Hộp dập hồ quang: thường sử dụng những tấm thép chia hộp thành nhiềungăn cắt hồ quang thành nhiều đoạn ngắn để dập tắt

11.3 Các móc bảo vệ

a) Móc bảo vệ dòng cực đại (Hình-3.12b): để bảo vệ thiết bị điện khỏi bịquá tải, đặc tính A-s của móc bảo vệ phải nằm dưới đặc tính A-s của thiết bị cầnbảo vệ Cuộn hút điện từ 1 được mắc nối tiếp với thiết bị Khi dòng điện vượtquá giá trị cho phép thì tấm thép động 2 bị hút, cần chủ động 4 được kéo lên, lò

xo 6 kéo cần bị động ra, tiếp điểm mở ra ngắt mạch điện qua thiết bị

Móc bảo vệ kiểu rơ-le nhiệt: kết cấu này rất đơn giản như rơ-le nhiệt baogồm phần tử b) nung nóng mắc nối tiếp với mạch chính, tấm kim loại (bi-metal)giản nở nhả móc ngắt tiếp điểm khi dòng điện qua thiết bị thiết bị lớn Nhượcđiểm của loại này là quán tính nhiệt lớn

Móc bảo vệ thấp áp (Hình-3.12c): cuộn hút 1 mắc song song với mạchđiện chính, khi điện áp thấp, lực hút của cuộn hút giảm yếu hơn lực lò xo 3, móc

4 bị kéo lên, lò xo 6 kéo tiếp điểm aptomat ra

11.4Các thông số kỹ thuật cơ bản

Điện áp định mức: là giá trị diện áp làm việc dài hạn của thiết bị điệnđược aptomat đóng ngắt

Dòng điện định mức Iđm: là dòng điện làm việc lâu dài của aptomat,thường dòng định mức của aptomat bằng 1.2 – 1.5 lần dòng định mức của thiết

bị được bảo vệ

Dòng điện tác động Itđ : là dòng aptomat tác động, tuỳ thuộc loại phụ tải

mà tính chọn I tác động khác nhau Với động cơ điện không đồng bộ 3 pha rotorlồng sóc thì thường Itđ = (1.2 – 1.5) It, với It là dòng định mức của thiết bị cầnbảo vệ

Đặc tính A-s của aptomat (Hình 8-14d): để aptomat bảo vệ được thiết bịthì đặc tính A-s của aptomat phải thấp hơn đặc tính A-s của thiết bị

HOẠT ĐỘNG III : RÈN LUYỆN KỸ NĂNG

TT Các hoạt động Dụng cụ Yêu cầu của hoạt động

1 Lắp ráp, kiểm tra cấu tạo các

mạch rơ le Rơ le điện áp,rơ le dòng

điệnm rơ lethới gian, rơ

le nhiệt

Tháo vỏ kiểm tra cấu tạobên trong và lắp mạch thửhoạt động

2 Lắp mạch bảo vệ ngắn mạch

của cầu chì Nguồn điện,cầu chì, dấy

điện và bóngđèn

Lắp ráp mạch với bongđèn Thử chập mạch vàkiểm tra cầu chì

3 Nêu ứng dụng của từng loại

khí cụ điện Nhận biết từng khí cụ điệnvà nếu ứng dụng của từng

loại

D-CÂU HỎI NGHIÊN CỨU

-Trình bày ứng dụng của các loại khí cụ điện nêu trong bài

-Phân biệt sự khác nhau giữa Rơ le dòng điện và Rơ le điện áp

E-NỘI DUNG PHIẾU KIỂM TRA DÁNH GIÁ THỰC HIỆN

Bài : THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ

Trình bày ứng dụng của các

loại khí cụ điện

Nêu ứng dụng chính cảu từng loại khí cụ điện đãhọc trong bài2

Phân biệt sự khác nhau

giữa Rơ le dòng điện

và Rơ le điện áp

Nêu các điểmkhác nhau nổibật : cuộn dây, ứng dụng trong thực tế v.v

Bài 4 : CHỈNH LƯU DÒNG ĐIỆN

Mã bài : MD-M3-B4

A-MỤC TIÊU THỰC HIỆN

-Trình bày nguyên lý cấu tạo cơ bản của Diod bán dẫn

-Nêu sơ đồ và ứng dụng của các mạch chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

-Biết lắp ráp các mạch chỉnh lưu dòng điện đáp ứng cho sử dụng dưới tàu thủy

-Biết cách đo và kiểm tra Diod bán dẫn

B-CÁC NỘI DUNG CHÍNH

-Điốt bán dẫn

-Mạch chỉnh lưu cầu một pha

-Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ

-Mạch chỉnh lưu hai nửa chu kỳ

Sự liên kết hóa học của hai nguyên tử kề nhau tạo thành đôiđiện tử góp chung gọi là mối liên kết đồng hóa trị

Ví dụ: Nguyên tố Gecmani (Ge) là nguyên tố tuộc nhóm thứ 4trong hệ tuần hoàn các nguyên tố của Mendelêep Các nguyên tố thuộcnhóm này có 4 nguyên tử hóa trị ở lớp ngoài cùng Trong tinh thể, mỗinguyên tử Ge có mối liên kết đồng hóa trị với 4 nguyên tử lân cận nó tạothành 4 đôi điện tử góp chung Nếu khối nguyên tử Ge hoàn toàn nguyênchất thì tất cả các điện tử hóa trị của nguyên tử liên hệ với nhau nên không

có điện tử tự do vì vậy Ge không dẫn điện

Đem đốt nóng hay chiếu chùm phóng xạ vào mạng tinh thểnày, các điện tử có thể bị phá vỡ mối liên kết, thoát ra ngoài thành điện tử

tự do Gọi đó là sự dẫn địện bằng điện tử

Ở chỗ nối liên kết vừa bị

phá vỡ, điện tử thốt ra để lại một

mạng tinh thể Như vậy,lỗ trống là

nơi thiếu điện tử, tức là thừa điện

tích dương Vì thế, khi xuất hiện

lỗ trống, làm tính dẫn điện của

khối tinh thể tăng lên Trường hợp

này gọi là sự dẫn điện bằng lỗ

Khác với trước đây, điện tử tách ra khơng tạo thành lỗ do vậy điện tử

tự do tăng lên rất nhiều

Nếu cho vào tinh thể Ge một lượng nhỏ nguyên tố thuộc nhĩm

3 như inđi chẳng hạn Tinh thể sẽ tăng mật độ lỗ trống lên rất nhiều Vì inđi

cĩ 3 điện tử lớp ngồi cùng Trong mạng tinh thể, mỗi nguyên tử inđi liênkết với 4 nguyên tử Ge bên cạnh bằng 3 điện tử nên thiếu 1 điện tử tức làtạo thành 1 lỗ trống Vì vậy mật độ lỗ trống tăng lên rất nhiều so với mật độđiện tử tự do Loại bán dẫn này là bán dẫn lỗ trống hay bán dẫn loại P

Nguyên tắc hoạt động của điốt bán dẫn

Điốt bán dẫn gồm cĩ hai lớp bán dẫn khác nhau p và n tiếp xúcvới nhau (H2-1)

Ở chỗ tiếp xúc p-n xảy ra quá trình vật lý đặc biệt gọi là lớpchuyển tiếp p-n Do mật độ phần n lớn nên chúng khuyếch tán sang lớp p.Ngược lại lỗ trống từ p khuyếch tán sang n kết quả n mất điện tử tích điệndương P nhận thêm điện tử tích điện âm và ở chỗ chuyển tiếp hình thànhmột điện trường chuyển tiếp E chuyển tiếp – Điện trường này cĩ tác dụngngăn cản sự dịch chuyển của điện tử từ n sang p Vì thế lớp chuyển tiếp cịngọi là lớp ngăn

H-4.1

Sơ đồ liên hệ đôi điện tử chung của mạcg tinh thể Ge

Điện trường chuyển tiếp sẽ không tăng nữa, khi đó lực điệntrường và lực khuyếch tán điện tích cân bằng nhau Lúc này số điện tíchtrung bình chuyển qua lớp ngăn bằng 0.

Nối điốt với nguồn điện, cực dương vào đầu p, cực âm vàođầu n Điện áp nguồn sinh ra điện trường ngoài E ngoài ngược chiều với Echuyển tiếp Nêú khử điện trường này, tức là phá bỏ lớp ngăn Các điện tử

từ n sẽ dễ dàng chuyển qua p Điện trở điốt lúc này rất nhỏ, dòng điện lớn,

ta nói điốt được phân cực thuận (H1-10a)

Nếu đổi chiều nguồn điện (H1-9b) thì E ngoài cùng chiều với

E chuyển tiếp làm lớp ngăn càng mạnh và điện tử từ n khó qua p và lỗ trống

từ p khó qua n Lúc này điện trở điốt tăng lên rất lớn và dòng điện nhỏkhông đáng kể Ta bảo điốt bị phân cực ngược

Như vậy, điốt ban đẫn có đặc tính dẫn điện tốt theo chiều p-n

và gần như không dãn điện theo chiều ngược lại

Sơ đồ chuyển động của điện tử tại vùng tiếp giáp:

( a ) p

nó ( tính chất van một chiều )

II-Mạch chỉnh lưu

Người ta dùng điốt bán dẫn để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòngmột chiều, có thể dùng sơ đồ toàn sóng hay nửa sóng Ngoài thực tế loạiđược dùng phổ biến là sơ đồ chỉnh lưu kiểu cầu

H-4.2