PHẦN ĐIỆN TRONG NHÀ MÁY ĐIỆN 6

Nắm vững các biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc trong hệ thống điện để thực hiện tốt việc giảm tổn thất điện năng do điện trở tiếp xúc gây nên Hình 6 – 1: Hình chụp bằng máy ảnh hồng

CHƯƠNG 6

TIẾP XÚC ĐIỆN CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ THANH DẪN

Dàn bài

I Định nghĩa và phân loại tiếp xúc điện

II Điện trở tiếp xúc

III Các yêu cầu của tiếp xúc điện và một số dạng tiếp xúc điện

IV Biện pháp giảm điện trở tiếp xúc

V Tóm tắt và ôn tập

Mục tiêu

1 Phân biệt các loại tiếp xúc điện trong hệ thống điện

2 Biết được nguyên nhân gây nên điện trở tiếp xúc và các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc

3 Nắm được các dạng tiếp xúc điện: cố định – đóng cắt – trượt và các yêu cầu đối với các dạng tiếp xúc điện

4 Nắm vững các biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc trong hệ thống điện để thực hiện tốt việc giảm tổn thất điện năng do điện trở tiếp xúc gây nên

Hình 6 – 1: Hình chụp bằng máy ảnh hồng ngoại cho thấy điểm tiếp xúc bị nóng đỏ do quá tải

I ĐỊNH NGHĨA VÀ PHÂN LOẠI TIẾP XÚC ĐIỆN

I.1 Định nghĩa

Tiếp xúc điện là sự nối hai vật dẫn điện tạo nên đường đi cho dòng điện từ vật dẫn này sang vật dẫn khác

I.2 Phân loại tiếp xúc điện

Trong trang bị điện có rất nhiều chỗ tiếp xúc điện khác nhau chất lượng của chúng cũng như cách vận hành chúng có ảnh hưởng đến tính bảo đảm vận hành của trang bị điện

Theo điều kiện làm việc các tiếp xúc điện có thể chia thành các loại: tiếp xúc cố định, tiếp xúc trượt và tiếp xúc đóng cắt

Ti ếp xúc cố định: các vật dẫn tiếp xúc cố định với nhau

Ví du: chỗ nối hai dây dẫn, chỗ nối của dây dẫn với thiết bị

Hình 6 – 2 : Một vài dạng tiếp xúc cố định

Hình 6 – 3 : Một vài dạng tiếp xúc trượt

Ti ếp xúc trượt : đặc trưng bằng sự chuyển dịch giữa một phần tử này của tiếp xúc

với phần tử kia mà vẫn giữ nguyên liên hệ về điện giữa chúng

Ví du : tiếp xúc giữa chổi than và vành góp trong máy điện

Ti ếp xúc đóng cắt : là tiếp xúc của các đầu đóng cắt dùng để đóng cắt mạch điện

Tiếp xúc đóng cắt làm việc trong điều kiện nặng nề nhất, nhất là tiếp xúc của các máy cắt khi đóng cắt mạch có dòng điện sự cố

Hình 6 – 4 : Một vài dạng tiếp xúc đóng cắt

II ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC

II.1 Định nghĩa

Tại chỗ tiếp xúc của vật dẫn sẽ có điện trở gọi là điện trở quá độ của tiếp xúc điện Điện trở quá độ tiếp xúc không phụ thuộc bề mặt tiếp xúc biểu kiến mà phụ thuộc vào:

Điện trở suất: Hai vật liệu dẫn điện cơ bản hiện nay là đồng và nhôm Đồng

có điện trở suất nhỏ nên điện trở tiếp xúc nhỏ hơn

Độ cứng của vật liệu: với cùng một lực F khi vật liệu càng mềm thì tổng bề mặt tiếp xúc Scơ càng lớn

Trị số lực nén: lực nén lớn sẽ ép các chỗ lồi lõm làm tăng tổng bề mặt tiếp xúc, giảm điện trở tiếp xúc

Hình dáng của tiếp xúc: điểm ; đường ; mặt ; …

Trạng thái của bề mặt tiếp xúc: sạch ; có sơn ; có oxýt ; …

II.2 Nguyên nhân

Bề mặt tiếp xúc điện luôn luôn có những chỗ sù sì do các chỗ lồi lõm rất nhỏ tạo nên, nhờ có lực nén F nên những chỗ lồi lõm bị ép xuống, tạo nên những mặt phẵng nhỏ tiếp xúc thật sự Lực nén càng lớn và vật liệu càng mềm thì tổng bề mặt tiếp xúc chịu lực càng lớn Như vậy dòng đien đi từ đầu tiếp xúc này qua đầu tiếp xúc khác là qua những bề mặt nhỏ chịu lực cơ học Scơ Điện trở tạo nên do dòng điện chạy tập trung tại những bề mặt tiếp xúc đó gọi là điện trở tập trung

Điện trở quá độ của tiếp xúc sạch bằng điện trở tập trung R qđtxsạch = R tập trung

Sbk : tổng bề mặt tiếp xúc Sktx : bề mặt không tiếp xúc

Scơ : bề mặt chịu lực nén và cho dòng điện đi qua

Hình 6 – 5 : Các b ề mặt trên bề mặt tiếp xúc điện

Sự oxi-hóa các bề mặt tiếp xúc làm tăng điện trở quá độ tiếp xúc lên rất cao Vì thế cần tìm những biện pháp tránh hiện tượng oxi-hóa các bề mặt tiếp xúc

Nhiệt độ phát nóng lớn nhất cho phép với phụ tải lâu dài của tiếp xúc thanh dẫn và một số thiết bị điện vào khoảng 70  750C khi phát nóng đến nhiệt độ cao hơn các tiếp xúc bị oxi-hóa mạnh và làm cho điện trở quá độ tiếp xúc tăng mạnh dẫn đến tiếp xúc bị nóng ở mức độ nguy hiểm

Khi dòng điên ngắn mạch đi qua đầu tiếp xúc, lượng nhiệt từ đó phát ra không kịp khuếch tán vào môi trường xung quanh làm nhiệt độ đầu tiếp xúc tăng mạnh Nếu đầu tiếp xúc không ổn định về nhiệt thì nhiệt độ phát nóng đạt đến nhiệt độ nóng chảy của kim loại, các đầu tiếp xúc bị hàn dính lại với nhau Điều đó đặc biệt nguy hiểm với các đầu tiếp xúc đóng cắt

Dòng điện ngắn mạch khi đi qua đầu tiếp xúc còn gây nên lực động điện có xu hướng đẩy các mặt phẳng tiếp xúc Nếu lực động điện tổng tại thời điểm dòng điện cực đại (dòng điện xung kích Ixk) mà vượt trị số lực nén F trong các đầu tiếp xúc

 : ứng suất theo thời gian làm dẹp vật liệu

F

F Sbk

Scơ

Scơ = F



Scơ = Sbk - Sktx

đóng cắt thì các tiếp xúc này có thể rời nhau làm phát sinh hồ quang tạo cháy bề mặt tiếp xúc hoặc hàn dính đầu tiếp xúc điện lại với nhau Để tránh hiện tượng nêu trên cần phải làm thế nào cho lực nén F trên đầu tiếp xúc đủ lớn

III CẤU TẠO TIẾP XÚC ĐIỆN

III.1 Tiếp xúc cố định

a) Yêu c ầu : Cần thỏa mãn những yêu cầu sau

 Điện trở tiếp xúc quá độ nhỏ và ổn định theo khả năng

 Ở chế độ làm việc bình thường không bị phát nóng quá nhiệt độ cho phép lâu dài

 Ổn định nhiệt và lực động điện khi có dòng điện ngắn mạch đi qua

b) M ột số dạng tiếp xúc cố định của thanh dẫn thẳng

Cách nối thanh dẫn thẳng tốt nhất là hàn vì phương pháp này đơn giản, nhanh, giá thành không cao và ít tốn kém kim loại màu Phương pháp hàn này không được để nối thanh dẫn, dây dẫn với thiết bị điện và máy điện

III.2 Tiếp xúc đóng cắt

a) Yêu cầu

Ngoài những yêu cầu chung giống như tiếp xúc cố định đã nêu ở trên Tiếp xúc đóng cắt còn có những yêu cầu riêng sau :

Chịu đựng được hồ quang có nghĩa là có khả năng chịu đựng đươc tác dụng

hồ quang xuất hiện giữa các đầu tiếp xúc lúc đóng cắt mạch điện

Có khả năng đóng cắt mạch điện một cách chắc chắn lúc ngắn mạch mà tiếp điểm không bị dính lại

Các tiếp xúc đóng cắt phải chịu được một số lần thao tác nhất định mà không

bị hư hỏng về cơ học, điện trở tiếp xúc tăng trong giới hạn cho phép

Hình 6 – 6 : Một số dạng tiếp xúc cố định của thanh dẫn thẳng

h.a

h.c

Mối hàn

h.d h.b

Tiếp xúc phải có tính đàn hồi tốt để chịu được sức đập cơ học lúc đóng, bề mặt tiếp xúc không bị biến dạng (không làm tăng điện trở tiếp xúc)

Khi dòng điện làm việc lớn (> 1000A) thì khó thực hiện tiếp xúc đóng cắt thỏa mãn tất cả các yêu cầu trên Vì thế nhiều máy cắt điện có dòng điện định mức lớn có hai hệ thống tiếp điểm: chính và phụ (dập hồ quang) Hai loại tiếp xúc này nối điện song song với nhau Sự phân chia nhiệm vụ (hệ thống tiếp điểm chính không xuất hiện hồ quang điện) của các tiếp xúc đóng cắt sẽ làm cho việc chế tạo trở nên dễ dàng và tăng tính bảo đảm của máy cắt

b) Một vài kiểu cấu tạo của tiếp xúc đóng cắt

1

2

4

5

Hình a

1

2

4

Hình b

A

A

7

5

A - A

2

Hình c

Hình 6 - 7 : Tiếp xúc đóng cắt a – loại đàn hồi b – loại hình phiến c – loại chốt

2

3 4 6 5

3 4

Hình d

2 3

1

Hình e

4 3 2

5

1 4

Hình f

Hình 6 – 8 : Tiếp xúc đóng cắt d – loại ổ cắm e – loại đầu mút f – loại chổi Ghi chú : 1 , 2 – các phần tử tiếp xúc ; 3 – một bộ phận của phần tử tiếp xúc

4 – lò xo tiếp xúc ; 5 – cái kẹp tiếp xúc ; 6 – đoạn nối ; 7 – bu-lông

IV MỘT SỐ BIỆN PHÁP LÀM GIẢM ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC

 Bơi mỡ chống rỉ (Compound)

 Chọn vật liệu cĩ điện thế hố học

giống nhau

 Sử dụng vật liệu ít bị oxy-hố

 Mạ điện các tiếp điểm

 Tăng cường lực ép của tiếp điểm

 Cải tiến các thiết bị dập hồ quang điện

 Làm đúng quy trình khi tạo tiếp xúc điện mới

 Kiểm tra và bảo trì đúng định kỳ

 ………

V TĨM TẮT VÀ ƠN TẬP

TĨM TẮT

1 Tiếp xúc điện là sự nối hai vật dẫn điện tạo nên đường đi cho dịng điện từ vật dẫn này sang vật dẫn khác

2 Theo điều kiện làm việc các tiếp xúc điện cĩ thể chia thành các loại: tiếp xúc

cố định, tiếp xúc trượt và tiếp xúc đĩng cắt

3 Tại chỗ tiếp xúc của vật dẫn sẽ cĩ điện trở gọi là điện trở quá độ của tiếp xúc điện Điện trở quá độ tiếp xúc khơng phụ thuộc bề mặt tiếp xúc biểu kiến mà phụ thuộc vào: Điện trở suất ; Độ cứng của vật liệu ; Trị số lực nén ; Hình dáng của tiếp xúc ; Trạng thái của bề mặt tiếp xúc

4 Nguyên nhân gây nên điện trở quá độ của tiếp xúc điện: Bề mặt tiếp xúc điện luơn cĩ những chỗ lồi lõm rất nhỏ ; Sự oxy-hĩa các bề mặt tiếp xúc ; Khi cĩ dịng điện chạy qua nhiệt độ chỗ tiếp xúc gia tăng làm điện trở quá độ tiếp xúc tăng lên, nhất là khi cĩ dịng ngắn mạch chạy qua

5 Tiếp xúc đĩng cắt cĩ các yêu cầu rất cao, cần thỏa mãn các yêu cầu đĩ

6 Cần tìm các biện pháp để làm giảm điện trở tiếp xúc, nhằm giảm tổn thất điện năng trên lưới điện

Phần đọc thêm

 Diện tích tiếp xúc được xác định theo mật độ dịng điện cho

phép

 Đối với thanh dẫn bằng đồng cho tiếp xúc nhau khi nguồn ở tần số 50Hz thì:

 j cp = 0,31 khi I < 200 (A)

 j cp = 0,31  0,15 khi 200 (A) < I < 2000 (A) j cp (A/mm 2 )

 j cp = 0,12 khi I > 2000 (A)

 Khi vật dẫn khơng phải là đồng, thì mật độ dịng

điện cho phép của vật dẫn đĩ cĩ thể tính theo cơng

đồng ( tx đồng cp x liệu vật cp

R

R j

j

ρ

) ρ



) ( 2

cp

mm j

I

S 

Câu hỏi ôn tập

1 Tiếp xúc điện là ………

2 Phân loại tiếp xúc điện? Tiếp xúc điện nào đóng

vai trò quan trọng nhất trong hệ thống điện? Nêu

5 ví dụ cho mỗi loại tiếp xúc điện?

3 Xét xem có bao nhiêu tiếp xúc điện trong:

 Một bộ bóng đèn dây tóc + đui đèn?

 Một bộ bóng đèn huỳnh quang?

 Trong một căn phòng?

 Trong một trạm biến áp?

 Trong lưới điện nơi đang công tác?

4 Kể tên các thành phần trong tiếp xúc trượt (hình 6 - 9)

5 Thế nào là: điện trở tiếp xúc - điện trở tiếp xúc quá độ - điện trở tiếp xúc sạch?

6 Nguyên nhân gây nên điện trở tiếp xúc của tiếp xúc điện?

7 Có ba hình thức tiếp xúc điện: tiếp xúc điểm - tiếp xúc đường - tiếp xúc mặt

Hãy diễn tả các hình thức tiếp xúc điện nêu trên?

8 Hãy nêu khoảng 10 vật liệu thường dùng làm tiếp điểm?

9 Ngoài những biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc đã nêu trong bài học

Hãy nêu khoảng 08 biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc khác?

10 Những nguy hiểm gì sẽ xảy ra cho tiếp xúc đóng cắt

khi: Tiếp điểm ở vị trí đóng bị ngắn mạch? Tiếp điểm

trong quá trình đóng bị ngắn mạch? Tiếp điểm trong

quá trình cắt bị ngắn mạch?

11 Kể tên các thành phần trong tiếp xúc đóng cắt

(hình 6-10)

1 : Đầu nối ……… trên

2 : Vỏ nhựa bằng composite

3 : Tiếp điểm ………

4 : Tiếp điểm ……… (dập hồ quang điện)

5 : Chất cách điện bằng nhựa tổng hợp

6 : Tiếp điểm ……… (dập hồ quang điện)

7 : Tiếp điểm ………

8 : Tiếp xúc ………

9 : Tiếp điểm ………

10 : Đầu nối ……… dưới

Hình 6 – 10 : Tiếp xúc đóng cắt của máy cắt SF6

1 2

3

4

5

6

7

Hình 6 - 9

2

3

4

1

5

6

7

8

9

10