Noi dung bao cao ATD

Như vậy khi sử dụng Contactor ta có thể điềukhiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A vị trí điều khiển,trạng thái hoạt động của Contactor rất xa vị trí các t

CHƯƠNG 1 CẦU CHÌ (FUSE)

1.1 Khái niệm

1.2 Cấu tạo

1.3 Nguyên lý hoạt động

1.4 Phân loại

1.4.1 Phân theo môi trường hoạt động:

1.4.2 Phân theo đặc điểm trực quan:

1.4.3 Phân theo số lần sử dụng

1.5 Thông số kỹ thuật

1.6 Điều kiện lựa chọn và kiểm tra cầu chì

CHƯƠNG 2 CẦU DAO

3.2.1 Nam châm điện:

3.2.2 Hệ thống dập hồ quang điện tủ điện điều khiển:

3.2.3 Hệ thống tiếp điểm của Contactor trong tủ điện điều khiển

3.5.5 Tần số thao tác3.5.6 Tính ổn định lực điện động3.5.7 Tính ổn định nhiệt

3.6 Điều kiện lựa chọn Contactor

CHƯƠNG 4 CB (CIRCUIT BREAKER)

4.6 Điều kiện lựa chọn

CHƯƠNG 5 MCB (MINIATURE CIRCUIT BREAKER)

5.6 Điều kiện lựa chọn

CHƯƠNG 6 MCCB (MOULDED-CASE CIRCUIT-BREAKER)

6.6 Điều kiện lựa chọn

CHƯƠNG 7 ACB (AIR CIRCUIT BREAKER)

7.1 Khái niệm

7.2 Phân loại

7.3 Cấu tạo VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

7.4 Thông số kỹ thuật

7.5 Điều kiện lựa chọn

CHƯƠNG 8 ELCB (EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER)

CHƯƠNG 9 RCD (RESIDUAL CURRENT DEVICE)

LỜI MỞ ĐẦU

An toàn điện là một trong những môn học cơ sở chuyên ngành quan trọng đối với sinhviên ngành điện Môn học này trang bị cho sinh viên những kiến thức cơ bản về các khí cụ,thiết bị bảo vệ điện trong phòng thí nghiệm như: Cầu chì, cầu dao, Contactor, CB, MCB,MCCB, ACB, ELCB và RCD Nó giúp cho chúng ta biết cách sử dụng và vận hành một thiết

bị điện nào đó để bảo vệ bản thân khi sử dụng điện

Sau khi kết thúc phần lý thuyết trên lớp chúng em được tham gia thực hành tại phòngthí nghiệm để nghiên cứu, tìm hiểu, ứng dụng các lý thuyết đã học

Vì vậy, chúng em viết báo này để tổng hợp lại toàn bộ các kiến thức mà em đã tiếp thuđược trong quá trình thực hành

Trong quá trình thực hành dưới sự chỉ dạy nhiệt tình của thầy NGUYỄN MINHQUYỀN trong tổ bộ môn đã giúp chúng em hoàn thành tốt buổi thực hành và giúp chúng emtiếp thu được những kiến thức bổ ích

Chúng em xin chân thành cảm ơn !

Các thành viên trong nhóm.

CHƯƠNG 1 CẦU CHÌ (FUSE)

Các thành phần còn lại bao gồm: hộp giữ cầu chì, các chấu mắc, nắp cầu chì, v.v đượcthay đổi tùy thuộc vào loại cầu chì cũng như mục đích thẩm mỹ

Hình 1.1 Hộp cầu chì MEM (30A & 15A)

1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Trong tiếng Anh, fuse (cầu chì) có nghĩa gốc là "tự tan chảy" Cầu chì thực hiện theonguyên lý tự chảy hoặc uốn cong để tách ra khỏi mạch điện khi cường độ dòng điện trongmạch tăng đột biến Để làm được điều này, điện trở của chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt

− Đặc tính Ampe Giây: là quan hệ giữa dòng điện và thời gian tác động của cầu chìđược xác định bằng đo lường để đảm bảo tính đồng nhất và chuẩn xác với cầu chìđược sản xuất.

− Dòng điện cắt cực tiểu: giá trị nhỏ nhất của dòng điện sự cố mà dây chì có khả năngngắt mạch

− Khả năng cắt định mức: giá trị của dòng điện ngăn mạch mà cầu chì có thể cắt

1.6 ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN VÀ KIỂM TRA CẦU CHÌ

STT Các đại lượng chọn và kiểm tra Ký hiệu Công thức chọn và kiểm tra

1 Điện áp định mức (kV) UđmCC UđmCC ≥ Uđm mạng

2 Dòng điện định mức (MV) IđmCC IđmCC ≥ Ilv max

3 Công suất cắt định mức cầu chì (MVA) Sđm cắt CC Sđm cắt CC ≥ SN

CHƯƠNG 2 CẦU DAO

2.1 KHÁI NIỆM

Cầu dao là công tắc điện tự động dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải hoặc ngắn mạch.Chức năng đơn giản của cầu dao là dò tìm các dòng điện bị lỗi và ngắt mạch điện Khácvới cầu chì, cầu dao có thể đóng mở (bằng tay hoặc tự động) để trở lại điều kiện điện bìnhthường

Phân loại cầu dao dựa vào các yếu tố:

− Theo kết cấu: Cầu dao được chia thành loại một cực, hai cực, ba cực hoặc bốn cực

− Cầu dao có tay nắm ở giữa hoặc tay ở bên Ngoài ra còn có cầu dao một ngả, hai ngảđược dùng để bảo vệ nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ

− Theo điện áp định mức: 250V, 500V.

− Theo dòng điện định mức: Dòng điện định mức của cầu dao được cho trước bởi nhàsản xuất (thường là các loại 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A, 75A, 100A, 350A,600A, 1000A,…)

− Theo vật liệu cách điện: Đế sứ, đế nhựa, đế đá

− Theo điều kiện bảo vệ: Loại có nắp và không có nắp (loại không có nắp được đặttrong hộp hay tủ điều khiển)

− Theo yêu cầu sử dụng: Loại cầu dao có cầu chì bảo vệ ngắn mạch hoặc không có cầuchì bảo vệ

2.3 CẤU TẠO

Hình 2.2 Cấu tạo phần chính của cầu dao

Phần chính của cầu dao là lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi được làm bằng hợp kim củađồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng hợp kim đồng

Hình 2.3 Hình ảnh mô tả cấu tạo phần chính của cầu dao

2.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CẦU DAO CẮT NHANH

Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện được đóngngắt Trong quá trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại đầu lưỡi dao vàđiểm tiếp xúc trên hệ thống kẹp lưỡi Người sử dụng cần phải kéo lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh

Hình 2.4 Cấu tạo của một cầu dao có cầu dao phụ

2.5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức

Gọi Itt là dòng điện tính toán của mạch điện

Unguồn là điện áp nguồn của lưới điện sử dụng

Iđm cầu dao = Itt

Uđm cầu dao= Unguồn

2.6 ĐIỀU KIỆN CHỌN LỰA CẦU DAO

Nhiệm vụ chủ yếu của dao cách ly là tạo ra khoảng hở cách điện trông thấy được giữa

bộ phận đang mang điện và bộ phận cắt điện

Dao cách ly chỉ để đóng cắt khi không có dòng điện Dao cách ly được chế tạo vớinhiều cấp điện áp khác nhau, một pha hay ba pha, lắp đặt trong nhà và ngoài trời Dao cách lyđược chọn các điều kiện định mức: dòng và áp cùng điều kiện ổn định động và ổn định nhiệt

CHƯƠNG 3 CONTRACTOR

3.1 KHÁI NIỆM

Contactor trong tủ điện điều khiển là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm,tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn Như vậy khi sử dụng Contactor ta có thể điềukhiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A (vị trí điều khiển,trạng thái hoạt động của Contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóng ngắt trong tủ điện điềukhiển)

Hình 3.1 Hình ảnh của một Contactor trong tủ điện

3.2 CẤU TẠO

Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thốngdập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ)

3.2.1 Nam châm điện:

Nam châm điện gồm có 4 thành phần:

− Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm

− Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai phần: Phần cố định và phần nắp diđộng Lõi thép nam châm có thể có dạng EE, EI hay dạng CI

− Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầy

3.2.2 Hệ thống dập hồ quang điện tủ điện điều khiển:

Khi Contactor trong tủ điện chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm

bị cháy, mòn dần Vì vậy cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng kim

loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính của Contactortrong tủ điện.

3.2.3 Hệ thống tiếp điểm của Contactor trong tủ điện điều khiển.

Hình 3.2 Hệ thống tiếp điểm của Contactor trong tủ điện

Hệ thống tiếp điểm của Contactor trong tủ điện liên hệ với phần lõi từ di động qua bộphận liên động về cơ

Tuỳ theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia các tiếp điểm của Contactorthành hai loại:

− Tiếp điểm chính của Contactor trong tủ điện: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua(từ 10A đến vài nghìn A, ví dụ khoảng 1600A hay 2250A) Tiếp điểm chính là tiếpđiểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của Contactor trong tủ điện làmmạch từ Contactor hút lại

− Tiếp điểm phụ của Contactor trong tủ điện: Có khả năng cho dòng điện đi qua cáctiếp điểm nhỏ hơn 5A Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hởcủa Contactor trong tủ điện

+ Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhaugiữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong Contactor trong tủ điện điềukhiển ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện) Tiếp điểm này hở ra khiContactor ở trạng thái hoạt động

+ Ngược lại là tiếp điểm thường hở

Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính tủ điện điều khiển thường được lắp trong mạch điệnđộng lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của Contactor trong tủ

điện (dùng điều khiển việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm của các Contactor theoquy trình định trước).

Theo một số kết cấu thông thường của Contactor trong tủ điện, các tiếp đỉểm phụ trong

tủ điện có thể được liên kết cố định về số lượng trong mỗi bộ Contactor, tuy nhiên cũng cómột vài nhà sản xuất chỉ bố trí cố định số tiếp điểm chính trên mỗi Contactor, còn các tiếpđiểm phụ trong tủ điện được chế tạo thành những khối rời đơn lẻ

Khi cần sử dụng ta chỉ ghép thêm vào trên Contactor, số lượng tiếp điểm phụ trongtrường hợp này có thể bố trí trong tủ điện tuỳ ý

3.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

Khi cấp nguồn trong tủ điện điều khiển bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vàohai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di độnghình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), Contactor ở trạng thái hoạt động.Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làmcho tiếp điểm chính của Contactor trong tủ điện đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái(thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này

Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở vềtrạng thái ban đầu

Cụ thể như sau:

Hình 3.3 Nguyên lý hoạt động của contactor

Khi cuộn hút của công tắc tơ chưa được cấp điện, lò so hồi vị (6) đẩy lõi thép động (2)cách xa khỏi lõi thép tĩnh (1) Các cặp tiếp điểm chính (3) ở trạng thái mở, cặp tiếp điểmthường mở của tiếp điểm phụ (4) ở trạng thái mở còn cặp tiếp điểm thường đóng của tiếpđiểm phụ (4) ở trạng thái đóng

Khi đặt vào hai đầu cuộn hút một điện áp xoay chiều có trị số định mức Dòng điệnxoay chiều trong cuộn hút sẽ sinh ra một từ thông móc vòng qua cả hai lõi thép và khép kínmạch từ

Chiều và trị số của từ thông sẽ biến thiên theo chiều và trị số của dòng điện sinh ra nó,nhưng xét tại một thời điểm nhất định thì từ thông đi qua bề mặt tiếp xúc của hai lõi thép làcùng chiều nên sẽ tạo thành ở 2 bề mặt này hai cực trái dấu của nam châm điện N-S (cực nào

có chiều từ thông đi vào là cực Nam còn cực nào có chiều từ thông đi ra là cực Bắc)

Kết quả là lõi thép động sẽ bị hút về phĩa lõi thép tĩnh và kéo theo tay đòn (5), làm chocác tiếp điểm chính (3) và tiếp điểm phụ (4) đang ở trạng thái mở sẽ đóng lại, tiếp phụ (4) cònlại đang ở trạng thái đóng sẽ mở ra

Khi cắt điện vào cuộn hút, lò xo hồi vị (6) sẽ đẩy lõi thép động (2) về vị trí ban đầu

3.4 PHÂN LOẠI

3.4.1 Phân loại Contactor trong tủ điện tuỳ theo các đặc điểm sau:

− Theo nguyên lý truyền động:

+ Ta có Contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểuthuỷ lực

+ Thông thường trong tủ điện sử dụng Contactor kiểu điện từ.

− Theo dạng dòng điện: Contactor một chiều và Contactor xoay chiều (Contactor 1 pha

và 3 pha)

− Theo kết cấu : Người ta phân contactor dùng ở nơi hạn chế chiều cao (như bảng điện

ở gầm xe) và ở nơi hạn chế chiều rộng (ví dụ buồng tàu điện)

3.4.2 Phân loại tiếp điểm contactor:

− Theo khả năng tải dòng:

+ Tiếp điểm chính (cho dòng điện lớn đi qua từ 10A đến 1600A hay 2250A)

+ Tiếp điểm phụ (cho dòng điện đi qua có giá trị từ 1A đến 5A)

− Theo trạng thái hoạt động:

+ Tiếp điểm thường đóng: Là loại tiếp điểm ở trạng thái kín mạch khi cuộn dây namchâm trong contactor ở trạng thái nghỉ không có điện

+ Tiếp điểm thường mở: Là tiếp điểm ở trạng thái hở mạch khi cuộn dây nam châmtrong contactor ở trạng thái nghỉ không có điện

3.5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT

3.5.1 Điện áp định mức

Điện áp định mức của Contactor Uđm là điện áp của mạch điện tương ứng màtiếp điểm chính phải đóng ngắt, chính là điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây của nam châm điệnsao cho mạch từ hút lại

Cuộn dây hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn (85 ÷ 105)% điện ápđịnh mức của cuộn dây

Thông số này được ghi trên nhãn đặt ở hai đầu cuộn dây Contactor, có các cấp điện ápđịnh mức: 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều.

3.5.4 Tuổi thọ của Contactor

Tuổi thọ của Contactor được tính bằng số lần đóng mở, sau số lần đóng mở ấy thìContactor sẽ bị hỏng và không dùng được

3.5.7 Tính ổn định nhiệt

Contactor có tính ổn định nhiệt nghĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trongmột khoảng thời gian cho phép, cac tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính lại

3.6 ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN CONTACTOR

− Điện áp Ui: là điện áp chịu được khi làm việc của contactor, nếu vượt quá điện áp thìcontactor sẽ bị phá hủy, hỏng

− Điện áp xung chịu đựng: Uimp, khả năng chịu đựng điện áp xung của contactor

− Điện áp Ue: giải điện áp mà contactor chịu được, trên mỗi contactor thời ghi rõ dảidòng và áp làm việc mà nó chịu đựng được

− Dòng điện In: là dòng điện chạy qua tiếp điểm chính của contactor khi làm việc (tảiđịnh mức và điện áp định mức)

− Dòng điện ngắn mạch Icu: dòng điện mà contactor chịu đựng được trong vòng 1s,thường nhà sản xuất cung cấp theo loại contactor

− Điện áp cuộn hút Uax: theo mạch điều khiển ta chọn, có thể là DC, AC, 110V hay220V

− Theo tính toán chi tiết, ta chọn chính xác như thế, nhưng thông thường chọn theokinh nghiệm như sau:

CHƯƠNG 4 CB (CIRCUIT BREAKER)

4.2 PHÂN LOẠI

− Theo kết cấu, người ta chia CB làm các loại: một cực, hai cực, ba cực và bốn cực

− Theo thời gian thao tác, người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và loại tácđộng tức thời (nhanh)

− Tuỳ theo công dụng bảo vệ, người ta chia CB ra các loại: CB cực đại theo dòng điện,

CB cực tiểu theo điện áp CB dòng điện ngược

Hình 4.2 Các CB trong phòng thí nghiệm

4.3 CẤU TẠO

Hình 4.3 Cấu tạo của CB

Cấu tạo của CB gồm 8 bộ phân:

1 Cần gạt

2 Cơ cấu ngắt mạch

3 Hệ thống tiếp điểm

4 Ngõ vào dây điện.

5 Thanh lưỡng kim (rơle nhiệt)

6 Hiệu chỉnh vít (do nhà sản xuất quy định)

7 Cuộn dây nam châm điện (rơle từ)

8 Buồng dập hồ quang

4.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

4.4.1 Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại

Hình 4.4 Sơ đồ CB dòng điện cực đại

Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểmnhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 khônghút

Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn lực lò

xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 được thả

tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt

4.4.2 Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp

Hình 4.5 Sơ đồ CB điện áp thấp

Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 và phần ứng 10 hút lạivới nhau

Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên,móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra,mạch điện bị ngắt.

4.5 THÔNG SỐ KỸ THUẬT

− Tần số: f

− Điện áp làm việc định mức (Rated service voltage): Ue

− Điện áp chịu xung định mức (Rated impulse withstand voltage) : Uimp

− Điện áp cách điện định mức (Rated insulation voltage): Ui

− Dòng cắt định mức (Rated uninterrupted current): Iu

− Khả năng cắt được dòng ngắn mạch (Rated ultimate short-circuit breaking capacity):Icu

− Cắt được dòng ngắn mạch định mức (Rated service short-circuit breaking capacity):

Ics = %Icu, (khoảng từ 75% đến 100%Icu)

− Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch của tiếp điểm trong thời gian 1s hoặc 3s tùyvào nhà sản xuất (Rated short-time withstand current): Icw

Hình 4.6 Thông số kỹ thuật: Model CB CHINT-C10 (CB 1 pha)

4.6 ĐIỀU KIỆN LỰA CHỌN

− Việc lựa chọn CB chủ yếu dựa vào:

+ Dòng điện tính toán đi trong mạch

+ Dòng điện quá tải