BÁO CÁO THỰC TẬP KHOA ĐIỆN - CÔNG NGHỆ TỦ ĐIỆN VÀ MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN

Tủ điện là một bộ phận không thể thiếu trong bất kỳ công trình công nghiệp hay dân dụng nào, từ nhà máy điện đến các trạm biến áp, hệ thống truyền tải phân phối đến các hộ tiêu thụ điện. Nó được dùng làm nơi để lắp đặt và bảo vệ cho các thiết bị đóng cắt điện và thiết bị điều khiển, và là nơi đấu nối, phân phối điện cho công trình, đảm bảo cách ly những thiết bị mang điện với người sử dụng điện trong quá trình vận hành. Có thể được làm từ tấm kim loại hoặc composit với kích thước và độ dày khác nhau tùy theo nhu cầu sử dụng. Trong các ứng dụng thông thường, tủ điện thường được sơn tĩnh điện trơn hoặc nhăn với các màu sắc khác nhu tùy theo

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HẢI PHÒNG

KHOA ĐIỆN - CƠ

====o0o====

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

ĐỀ TÀI:

CÔNG NGHỆ TỦ ĐIỆN VÀ MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN

Giáo viên hướng dẫn : Th.s Vũ Văn Quang

Sinh viên thực hiện :

Lớp : Điện Công Nghiệp và Dân

Dụng Khóa : K17

MSSV :

HẢI PHÒNG - 2020

Chương 1

CÔNG NGHỆ TỦ ĐIỆN VÀ MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN

1.1 Khái quát tủ điện

Tủ điện là một bộ phận không thể thiếu trong bất kỳ công trình công nghiệp hay dân dụngnào, từ nhà máy điện đến các trạm biến áp, hệ thống truyền tải phân phối đến các hộ tiêu thụđiện Nó được dùng làm nơi để lắp đặt và bảo vệ cho các thiết bị đóng cắt điện và thiết bị điềukhiển, và là nơi đấu nối, phân phối điện cho công trình, đảm bảo cách ly những thiết bị mangđiện với người sử dụng điện trong quá trình vận hành

Có thể được làm từ tấm kim loại hoặc composit với kích thước và độ dày khác nhau tùytheo nhu cầu sử dụng Trong các ứng dụng thông thường, tủ điện thường được sơn tĩnh điệntrơn hoặc nhăn với các màu sắc khác nhu tùy theo lĩnh vực sử dụng hoặc yêu cầu của thiết kế

1.2 Phân loại tủ điện

1.2.1 Theo chức năng

Trong thực tế có rất nhiều loại tủ điện, có công dụng khác nhau:

- Tủ điện chính (MSB): Vỏ tủ điện thường được chế tạo từ thép mạ kẽm và được sơn tĩnhđiên Các thành phần khác như nắp tủ điện, mặt hông và mặt sau của tủ được gia công sao cho

có thể tháo lắp dễ dàng tạo thuận lợi cho người sử dụng trong quá trình lắp đặt và bảo trì TủMSB được thiết kế sử dụng trong nhà để phân phối điện cho các phụ tải công suất lớn với ưuđiểm là thiết kế theo kiểu modul được đặt canh nhau tạo thành một hệ thống các tủ phân phốibao gồm ngăn lộ vào, ngăn phân đoạn và ngăn phân phối

Hình 1-1 Tủ điện chính (MSB)

- Tủ điều khiển: Có thể cố định hoặc loại không cố định Các thiết bị được sử dụng bên trong

tủ điện như bộ khởi động mềm, bộ biến tần, bộ khởi động trực tiếp, bộ khởi động sao/tamgiác,… các thiết bị bảo vệ, lập trình điều khiển và hiển thị

Hình 1-5 Tủ điện bù

1.2.2 Phân loại theo kiểu vỏ tủ

Tùy theo cấu tạo, vỏ tủ thường có hai loại chính:

- Tủ dạng hộp: vỏ tủ làm bằng những tấm tôn được gia công vuông và hàn lại hoặc nối bằng

bu lông, bao gồm các dạng tủ: tủ treo tường, tủ âm tường, tủ đặt đứng trong nhà, tủ đặtngoài trời

Hình 1-6 Tủ hộp

Hình 1-7 Tủ dạng hộp

- Tủ ghép (tủ có khung): vỏ tủ bao gồm nhiều mô- đun ghép lại Mỗi mô-đun gồm xương tủbằng các thanh sắt góc được hàn lại hoặc nối bu long và các vách tủ bằng các tấm tôn phẳngtháo lắp được Các kiểu tủ ghép: tủ ghép trong nhà , tủ ghép ngoài trời

Hình 1-8 Tủ ghép

1.2.3 Phân loại theo vách ngăn.

Tùy theo vách ngăn giữa ba bộ phận: thiết bị đóng cắt (I), thanh cái (B), đầu ra dây (O),

mà tủ có 04 dạng chính (main form)

- Dạng – 1 (form – 1): không có vách ngăn giữa ba bộ phận I, B và O

- Dạng – 2 (form – 2): có vách ngăn giữa ba bộ phận I, B và O

- Dạng – 3 (form – 3): như dạng 2 (form – 2) và có thêm vách ngăn giữa các thiết bị đóngcắt (I1, I2, I3,…).

- Dạng – 4 (form – 4): như dạng 3 (form – 3) và có thêm vách ngăn giữa các đầu dây (O1,O2, O3,…)

Hình 1-9 Các form tủ vách ngăn

1.2.4 Phân loại theo cấp bảo vệ (IP)

Theo tiêu chuẩn IEC 60529, cấp bảo vệ IP của tủ điện có thể hiểu là khả năng chống lại

sự xâm nhập của vật thể, bụi và chất lỏng (nước) của vỏ tủ điện vào trong tủ, nếu sự xâm nhậpcủa nước, bụi bẩn vào trong các thiết bị điện, thì sẽ ảnh hưởng đến hoạt động, tuổi thọ của thiết

bị, và nguy hiểm hơn là ảnh hưởng đến sự an toàn của người sử dụng thiết bị, vận hành, sửachữa

Cấp bảo vệ IP càng cao thì khả năng bảo vệ thiết bị trước các tác nhân bên ngoài cànglớn ( thường là bụi và nước) Cấp bảo vệ IP của tủ điện được thể hiện bởi 02 con số IP- xy, chữ

Ở môi trường có nhiều bụi và hơi nước thì chúng ta cần lựa chọn cấp bảo vệ IP cao đểtránh hiện tượng bụi bám vào các hệ thống tiếp điểm của thiết bị gây ra sự cố mất điện khôngđáng có Bảng tra chỉ số IP được thể hiện trong bảng 1-1.

Bảng 1-1 Bảng các cấp độ IP tủ điện

- IP31 - Vỏ tủ được bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vật thể có kích thước > 2.5 mm, và bảo

vệ chống lại sự xâm nhập của giọt nước rơi từ trên xuống theo phương thẳng đứng

- IP42 – Vỏ tủ được bảo vệ chống lại sự xâm nhập của vật thể có kích thước >1 mm, và bảo

vệ chống lại sự xâm nhập của giọt nước rơi từ trên xuống theo phương thẳng đứng vànghiêng Vỏ tủ IP42 được sử dụng nhiều cho hệ thống tòa nhà, nhà máy công nghiệp nhẹ…

- IP54 - Các loại vỏ tủ điện IP54 được sử dụng trong nhà và ngoài trời, nó cung cấp mức độbảo vệ chống chịu được bụi và mưa gió, nước bắn vào và dòng nước định hướng, vòi nước

và không bị hư hại bởi sự hình thành của băng tuyết bao phủ Vỏ tủ IP54 được sử dụngnhiều cho hệ thống tủ điện ngoài trời, tủ điện cho hạ tầng các khu công nghiệp, trạmkiosk… Tủ được sử dụng nhiều trong hệ thống phòng sạch, và các dự án công nghiệp nặngnhư xi măng, than khoáng sản, lọc hóa dầu…

- IP65 - Vỏ tủ điện IP 65 được sử dụng trong nhà và ngoài trời, cung cấp mức độ bảo vệchống lại, gió bụi, mưa, nước bắn và dòng nước định hướng, vòi phun và không bị hư hạibởi sự hình thành của băng bao phủ Tủ điện IP65 được sử dụng nhiều cho ngành côngnghiệp hóa chất, tàu thủy…

Việc lựa chọn cấp bảo vệ IP của tủ điện phụ thuộc vào nhu cầu, tính chất của từng dự án vàđặc biệt là môi trường xung quanh Lựa chọn cấp bảo vệ IP phù hợp sẽ đảm bảo cho các thiết bịtrong tủ điện làm việc ổn định, tin cậy trong môi trường của từng dự án cụ thể Nếu chúng ta lựachọn cấp bảo vệ IP cho tủ điện không phù hợp sẽ dẫn đến hiệu năng của thiết bị kém ổn định, vàgiảm tuổi thọ tủ điện

1.3 Quy trình làm tủ điện

Dưới đây là quy trình từ thiết kế, đến thi công hoàn thiện một bộ tủ điện:

- Xác định yêu cầu: Trong bước này khách hàng cần làm việc với thiết kế, kỹ sư kinh doanh,kỹ sư kỹ thuật để xác định rõ nhu cầu, phương án sử dụng, khả năng mở rộng, vị trí lắp đặt,vận chuyển,…

- Sau khi đã xác định rõ nhu cầu sử dụng hiện tại và mở rộng trong tương lai, cân đối kỹ thuật

và kinh tế, khả năng vận hành, bảo trì bảo dưỡng, bên nhà thầu sẽ thiết kế mạch nguyên lýbóc tách khối lượng, lựa chọn báo giá theo phương án đã thống nhất

- Tiến hành ký kết hợp động , chuyển sang giai đoạn làm tủ điện

- Sau khi nhà thầu bàn giao sản phẩm, kiểm tra nguội chất lượng, cũng như độ an toàn củasản phẩm

- Vận chuyển, lắp đặt tủ điện

- Kiểm tra, vận hành, hiệu chỉnh theo thực tế yêu cầu

- Tiến hành bàn giao hướng dẫn vận hành

1.4 Lý thuyết khí cụ điện

1.4.1 Khái niệm

Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng cắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều chỉnh,khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chúng trong các trường hợp sựcố

Khí cụ điện có nhiều chủng loại với chức năng, và nguyên lý làm việc, kích thước khácnhau, được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực cuộc sống

1.4.2 Công dụng

Khí cụ điện dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh điện áp,dòng điện dùng để duy trì tham số điện ở giá trị không đổi, dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện,dùng để đo lường

1.4.3 Phân loại

Khí cụ điện thường được phân loại theo chức năng, theo nguyên lý và môi trường làmviệc, theo điện áp

a Theo chức năng

Theo chức năng khí cụ điện được chia thành những nhóm như sau:

- Nhóm khí cụ đóng cắt: Chức năng chính của nhóm khí cụ này là đóng cắt bằng tay hoặc

tự động các mạch điện.Thuộc về nhóm này có: Cầu dao, aptomat, máy cắt, dao cách ly,các bộ chuyển đổi nguồn …

- Nhóm khí cụ hạn chế dòng điện, điện áp: Chức năng của nhóm này là hạn chế dòngđiện, điện áp trong mạch không quá cao Thuộc về nhóm này gồm có: Kháng điện, vanchống sét, earth leakable, earth fauth …

- Nhóm khí cụ khởi động, điều khiển: Nhóm này gồm các bộ khởi động, khống chế, côngtắc tơ, khởi động từ …

- Nhóm khí cụ kiểm tra theo dõi: Nhóm này có chức năng kiểm tra, theo dõi sự làm việccủa các đối tượng và biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện Thuộc nhómnày: Các rơle, các bộ cảm biến …

- Nhóm khí cụ tự động điều chỉnh, khống chế duy trì chế độ làm việc, các tham số của đốitượng: Các bộ ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt độ …

- Nhóm khí cụ biến đổi dòng điện, điện áp cho các dụng cụ đo: Các máy biến áp đolường, biến dòng đo lường …

b Theo nguyên lý làm việc

Theo nguyên lý làm việc khí cụ điện được chia thành:

- Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý điện từ

- Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý cảm ứng nhiệt

- Khí cụ điện có tiếp điểm

- Khí cụ điện không có tiếp điểm

c Theo nguồn điện hoạt động

- Khí cụ điện một chiều

- Khí cụ điện xoay chiều

- Khí cụ điện hạ áp (Có điện áp < 1000 V )

- Khí cụ điện cao áp (Có điện áp > 1000 V)

d Theo môi trường làm việc, điều kiện bảo vệ

- Khí cụ điện làm việc trong nhà, KCĐ làm việc ngoài trời

- Khí cụ điện làm việc trong môi trường dễ cháy, dễ nổ

- Khí cụ điện có vỏ kín, vỏ hở, vỏ bảo vệ …

1.5 Yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện

Các khí cụ điện cần thỏa mãn các yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo làm việc lâu dài với các thông số kỹ thuật định mức Nói một cách khácnếu dòng điện qua các phần dẫn điện không vượt quá giá trị cho phép thì thời gian lâubao nhiêu cũng được mà không gây hư hỏng cho khí cụ

- Khí cụ điện phải có khả năng ổn định nhiệt và ổn định điện động Vật liệu phải có khảnăng chịu nóng tốt và cường độ cơ khí cao vì khi xảy ra ngắn mạch hoặc quá tải dòngđiện lớn có thể gây hư hỏng cho khí cụ

- Vật liệu cách điện phải tốt để khi xảy ra quá áp trong phạm vi cho phép cách điện không

bị chọc thủng

- Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc chính xác an toàn, xong phải gọn nhẹ, rẻ tiền, dễ giacông lắp đặt, kiểm tra sửa chữa.

- Ngoài ra khí cụ điện phải làm việc ổn định ở các điều kiện khí hậu, môi trường khácnhau

1.6 Khí cụ điện thường gặp trong tủ điện

1.6.1 Áp tô mát CB (Circuit breaker)

a Khái niệm và yêu cầu

CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker), tên khác như: Disjonteur(Tiếng Pháp), hay áptômát (tiếng Liên Xô) CB là khí cụ điện dùng đóng cắt mạch điện(một pha, ba pha); có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp,… mạch điện

Hình 1-10 Áp tô mát

Chọn CB phải thỏa mãn ba yêu cầu sau:

- Chế đọ làm việc định mức của CB phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số dòngđịnh mức chạy qua CB lâu tùy ý Mặt khác, mạch dòng điện của CB phải chịu đượcdòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng

- CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục kA Sau khi ngắtdòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức

- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại

do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé Muốn vậy thường phải kếthợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB

b Cấu tạo

- Tiếp điểm: CB thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang),hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang).

Khi đóng mạch tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng làtiếp điểm chính Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểmphụ và cuối cùng là tiếp điểm hồ quang

- Hộp dập hồ quang: Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lướiđiện , người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín và nửa hở.Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thoát khí Kiểu này có dòng điệngiới hạn cắt không quá 50kA Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn50kA hoặc điện áp lớn 1000V (cao áp)

Trong buồng dập hồ quang thông dụng người ta dùng những tấm théo xếp thành lướingăn để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang

- Cơ cấu truyền động cắt CB:Truyền động cắt CB thường có hai cách: bằng tay hoặc bằng

cơ điện điện từ (động cơ điện) Điều khiển bằng tay dùng cho CB có dòng định mức nhỏhơn 600A, điều khiển bằng điện từ được ứng dụng ở các CB có dòng điện lớn hơn (lênđến 1000A)

- Móc bảo vệ: CB tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khimạch điện có sự cố quá dòng điện (quá tải hay ngắn mạch) và sụt áp

c Nguyên lý hoạt động

Áptômát bảo vệ dòng cực đại:

Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4không hút Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớnhơn 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 qua các tiếp điểm của CB mở ra, mạchđiện bị ngắt

Hình 1-11 Áp tô mát bảo vệ dòng cực đại

Theo kết cấu, người ta chia CB ra ba loại: một cực, hai cực, ba cực

Theo thời gian thao tác người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và tác độngtức thời

Tùy 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,…

e Lựa chọn CB

- Dòng điện tính toán đi trong mạch

- Dòng điện quá tải

- Khi CB thao tác phải có tính chọn lọc

Ngoài ra lựa chọn CB phải căn cứ vào đặc tính làm việc của phụ tải là CB khôngđược phép cắt khi có quá tải ngắn mạch thường xảy ra trong điều kiện làm việc bìnhthường như dòng điện khởi động, dòng điện đỉnh trong phụ tải công nghệ

Dòng điện định mức của móc bảo vệ không được bé hơn dòng điện tính toán củamạch Tùy theo điều kiện làm việc ta thường chọn dòng điện định mức của móc bảo vệbằng 125%, 150% hay lớn hơn nửa so với dòng điện tính toán mạch

1.6.2 Cầu chì

a Khái niệm chung

Cầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị, lưới điện tránh sự cố ngắnmạch, thường dùng để bảo vệ dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, mạch thắp sáng,mạch điều khiển,…

b Cấu tạo

Cầu chì bao gồm các thành phần sau:

- Phần tử ngắn mạch: đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tử này phải cókhả năng cảm nhận được giá trị hiệu dụng của dòng điện qua nó, phần tử này có giátrị điện trở rất bé

- Thân của cầu chì: thường được làm bằng thủy tinh, gốm sứ hay các vật liệu tươngđương khác, yêu cầu phải có độ bền cơ khí, có độ bền về điều kiện dẫn nhiệt và chịuđựng được sự thay đổi về nhiệt độ đột ngột

- Vật liệu lấp đấy: bằng silicat dạng hạt, phải có khả năng hấp thu được năng lượngsinh ra do hồ quang và đảm bảo cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch

- Các đầu nối: các thanh phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các thiết bị đóngngắt mạch

c Nguyên lý hoạt động

Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điệnchạy qua Đường ampe-giây của cầu chì tại mọi điểm phải thấp hơn đặc tính của đốitượng cần bảo vệ.

Đối với dòng điện định mức: năng lượng do hiệu ứng Joule khi có dòng điện đinhmức chạy qua sẽ tỏa ra môi trường mà không gây nên sự nóng chảy, không gây pháhỏng bất cứ phần tử nào của cầu chì

Đối với dòng điện ngắn mạch của cầu chì: sự cân bằng trên cầu chì bị phá hủy, nhiệtnăng trên cầu chì tăng nhanh dẫn đến sự phá hủy cầu chì

Cầu chì thường được ký hiệu:

Sau đây là các vị trí biểu đồ của các dòng điện khác nhau:

1.6.3 Biến áp đo lường

a Khái niệm

Là một thiết bị điện từ tĩnh, làm việc trên nguyên lý cảm ứng điện từ, dùng đểbiến đổi điện áp của hệ thống dòng điện xoay chiều từ điện áp này sang điện áp khác màvẫn giữ nguyên tần số, giá trị điện áp thứ cấp có trị số thích hợp để cung cấp cho dụng

cụ đo lường, role và tự động hóa

Hình 1-15 Biến áp đo lường

b Nguyên lý làm việc

Cuộn sơ cấp W1 của máy biến dòng được đấu nối tiếp với phụ tải khi phụ tải hoạtđộng dòng điện làm việc của phụ tải qua cuộn W1 làm tạo từ thông phi chay trong lõithép do đó cảm ứng sang cuộn W2, 1 sức điện động cảm ứng Vì W2 luôn được mắc nốingắn mạch với 1 apemet, nên tỷ số biến dòng

Ki = I1/I2 => Ki I2

- Phải tiếp đất lõi thép và đầu thứ cấp

- Khi làm việc thứ cấp của máy biến áp

1.6.4 Contactor

a Khái niệm

Contactor là một loại khí cụ điện dùng để ngắt tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạchbằng nút ấn Contactor dùng để điều khiển mạch điện từ từ xa có phụ tải với điện áp đến500V và dòng là 600A

Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ, hệ thống dập hồquang, hệ thống tiếp điểm ( tiếp điểm chính và phụ)

b Nguyên lý làm việc

Khi cấp nguồn bằng giá trị điện áp định mức contactor vào hai đầu của cuộng dâyquấn phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín,contactor ở trạng thái hoạt động Nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và

hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp tiếp điểm phụ chuyển đổi trạngthái và duy trì trạng thái này Khi ngưng cấp điện cho cuộn dây các tiếp điểm trở vềtrạng thái ban đầu

c Thông số cơ bản

- Điện áp định mức: là điẹn áp của mạch điện tương ứng mà tiếp điểm chính phải đóngngắt, chính là điện áp đặt vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện sao cho mạch từ hútlại

- Dòng điện định mức: là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính trong chế độ làmviệc lâu dài, thời gian contactor ở trạng thái đóng không quá 8 giờ

- Khả năng cắt và khả năng đóng: Khả năng cắt của contactor đạt bội số 10 lần dòng địnhmức với phụ tải điện cảm Khả năng đóng contactor xoay chiều dùng để khởi độngđộng cơ điện phải có khả năng đóng từ 4 – 7 lần Iđm

- Tuổi thọ của contactor: Tuổi thọ của contactor được tính bằng số lần đống mở, sau sốlần đóng mở nhất định contactor sẽ bị hỏng không dùng được nữa

Hình 1-16 Contactor

1.6.5 Công tắc

a Khái quát và công dụng

Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòngđiện định mức nhỏ hơn 6A Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh sự phóng điện khiđóng mở Điện áp của công tắc thường nhỏ hơn 500V

b Cấu tạo, phân loại

Cấu tạo của công tắc: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên đế nhựa và cólò xo để thao tác chính xác

Một số loại công tắc thường gặp:

- Công tắc đóng ngắt trực tiếp

- Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo, công tắc vạn năng), dùng đểđóng ngắt chuyển đổi mạch điện, đổi nối sao tam giác cho động cơ.

- Công tắc hành trình và cuối hành trình, loại công tắc này thường được áp dụngtrong các máy cắt gọt kim loại để điều khiển tự động hóa hành trình làm việc củamạch điện

Hình 1-17 Công tắc

c Tính chọn công tắc

Uđm = Điện áp định mức của công tắc

Iđm = Dòng điện định mức của công tắc

1.6.6 Nút điều khiển

a Khái quát và công dụng

Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xacác thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạchđiện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ, khởi động động cơ, đảo chiều quay động cơđiện,…

Nút ấn thường được đặt tại tủ điều khiển, tủ điện, trên hộp nút ấn Được chế tạonghiên cứu làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất, bụi bẩn.Nút ấn có độ bền tới 1.000.000 lần đóng không tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải Khithao tác nút ấn cần phải dứt khoát để đóng hoặc mở mạch điện

Hình 1-18 Nút nhấn

b Cấu tạo và phân loại

Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở – thường đóng và vỏbảo vệ Khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái, khi không tác động,các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu

độ bền không bị phá hủy khi nổ)

- Theo yêu cầu điều khiển: một nút, hai nút, ba nút

- Theo kết cấu bên trong: Nút ấn loại có đèn báo, loại không có đèn báo

c Thông số cơ bản

Udm = điện áp định mức của nút ấn

Iđm = dòng điện định mức

Trị số điện áp thường nhỏ hơn 500V

Trị số dòng điện định mức có giá trị 5A

1.6.7 Máy cắt điện

a Khái niệm chung

Máy cắt điện là một loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cap áptại chỗ hoặc từ xa, khi lưới điện đang vận hành bình thường, không bình thường hoặckhi bị sự cố ngắn mạch trong hệ thống điện

b Các loại máy cắt điện

- Máy cắt điện nhiều dầu không có buồng dập hồ quang

- Máy cắt có nhiều dầu có buồng dập hồ quang

- Máy cắt ít dầu

- Máy cắt điện không khí:

Máy cắt này điều khiển chuyển động và dập tắt hồ quang điện dùng không khí đã sấykhô lọc sạch nén ở áp suất cao tới 20at Do đó không cần thời gian tạo ra sản phẩmkhí như ở các loại máy cắt dầy nên quá trình dập hồ quang rất nhanh, thời gian cắtkhoảng 0,17, công suất cắt có thể đạt 15000MVA

Hình 1-19 Máy cắt điện

c. Nguyên lý làm việc

Hình 1-20 Nguyên lý máy cắt điện

Ngăn dập hồ quang 6 đặt ở phần trên, còn ngăn truyền động 1 đặt ở phần dướicủa máy cắt Khí nén dùng để cắt đi qua van K2 vào ngăn dập hồ quang, và đẩy píttôngtruyền động 2 đi xuống phía dưới Lúc đó, đầu tiếp xúc động 7 rời khỏi đầu đĩnh 8, làmxuất hiện hồ quang Một luồng khí mạch sẽ phụt qua lỗ của đầu 8, lên nắp qui lát 10 vàthoát ra ngoài qua lỗ 11, làm tắt hồ quang

Để đóng cắt, ta mở van 1 để đưa luồng khí vào ngăn truyền động 1 Píttông 2được đẩy lên phía trên Mạch điện sẽ được nối liền theo trình tự: cực 9, nắp 12, đầu tĩnh

8, đầu động 7, đầu trượt 5, đầu tĩnh 3 và cực bắt dây 4 Các tiếp điểm phụ 13 và 14 đểbáo vị trí đóng/cắt của máy cắt, đồng thời để ngắt dòng được vào cuộn cắt CC và cuộnđóng CĐ Các nút C và Đ để cắt và đóng, máy cắt từ xa

d Các yêu cầu kỹ thuật và thông số cơ bản

- Máy cắt điện phải có khả năng cắt lớn, thời gian cắt bé tránh được hồ quang cháy phụchồi

- Độ tin cậy cao: khi đóng cắt không được gây cháy nổ các thiết bị khác

- Phải có khả năng đóng cắt một số lần nhất đinh phải được bảo dưỡng, sửa chữa

- Kích thước nhở gọn, trọng lượng nhẹ, kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt vận hành, hiệu quảkinh tế

- Dòng cắt định mức: Icđm đặc trưng cho khả năng cắt của máy cắt, là dòng điện ngắnmạch bap ha hiệu dụng toàn phần mà máy cắt có thể cắt được an toàn.

- Dòng điện đóng định mức: Idđm khả năng đóng của máy cắt khi mạch điện đang ngắnmạch, dòng điện ba pha hiệu dụng lớn nhất chạy qua máy cắt, nó có thể đóng vào màkhông làm hỏng máy cắt

- Dòng điện ổn định động định mức: Iôddm là dòng điện lớn nhất chạy qua máy cắt mà lựcđiện động do nó sinh ra không làm hỏng máy cắt

- Thời gian cắt: Tc là khoảng thời gian được tính từ khi cuộn dây nam châm điện điềukhiển cắt có điện, đến khi hồ quang bị dập tắt hoàn toàn

Hình 1-21 Máy cắt điện

Tính chung trong toàn bộ hệ thống điện thường có 10 – 15 % năng lượng được phát ra bịmất mát trong quá trình truyền tải và phân phối điện năng.

Bảng 3-2 Tổn thất điện năng trên mạng điện

Mạng có điện áp

KV

Tổn thất điện năng ( % ) của

12,4316,632

25,79,964,4100

Từ bản trên ta thấy tổn thất điện năng trong mạng điện có U = 0,1 – 10 kv ( tức mạng điệntrong xí nghiệp ) chiếm tới 64,4 % tổng số điện năng bị tổn thất, sở dĩ như vậy bởi vì mạng phụtải gây ra tổn thất điện năng lớn, vì thế tiết kiệm điện năng trong xí nghiệp có ý nghĩa rất quantrọng trong xí nghiệp và nền kinh tế hiện nay

Hệ số công suất cosφ là một chỉ tiêu để đánh giá, hệ số cosφ của các xí nghiệp nước ta hiệnnay vào khoảng 0,6 – 0,7 chúng ta cần phấn đấu nâng cao dần lên đến 0,9 ngoài mục tiêu tiếtkiệm điện năng nó còn đem lại hiệu quả khác như:

- Giảm tổn thất công suất trên phần tử của hệ thống cung cấp điện (máy biến áp, đường dây

…)

- Giảm tổn thất điện áp trên đường truyền tải

- Tăng khả năng truyền tải điện của đường dây và máy biến áp

Phần lớn các thiết bị dùng điện đều tiêu thụ công suất tác dụng P và công suất phản kháng

Q những thiết bị tiêu thụ nhiều công suất phản kháng là:

- Động cơ không đồng bộ tiêu thụ khoảng 60 -65 % Q của mạng

- Máy biến áp tiêu thụ khoảng 20 – 25 %

- Đường dây trên không điện kháng và các thiết bị điện khác tiêu thụ khoảng 10%

Như vậy động cơ không đồng bộ là 2 loại máy tiêu thụ nhiều Q nhất Q không sinh côngnhư P nhưng nó là công suất từ hóa trong các máy điện xoay chiều, quá trình trao đổi Q giữamáy phát điện và hộ dùng điện là một quá trình dao động , mỗi chu kỳ của dòng điện Q đổichiều 4 lần, giá trị trung bình của Q trong nửa chu kỳ điện bằng 0, cho nên việc tạo ra công suấtphản kháng không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng của động cơ sơ cấp quay máy phát điện Mặtkhác Q cung cấp cho hộ dùng điện không nhất thiết phải lấy từ nguồn

Vì vậy người ta đặt gần các hộ tiêu thụ các máy sinh ra Q khi có bù Q thì góc lệch pha giữadòng điện và điện áp trong mạch sẽ nhỏ đi

Khi giảm Q truyền tải trên đường dây ta giảm được thành phần ΔPQUQ do Q gây ra

c Tăng khả năng truyền tải của đường dây và MBA, khả năng truyền tải của đường dây vàMBA phụ thuộc vào điều kiện phát nóng tức phụ thuộc vào dòng điện cho phép củachúng, dòng điện chạy trên dây dẫn và MBA được tính như sau:

I= √ P2+ Q2

√ 3 U

Biểu thức này chứng tỏ rằng cùng một tình trạng phát nóng nhất định của đường dây vàMBA chúng ta có thể tăng khả năng truyền tải P của chúng bằng cách giảm Q mà chúngphải tải đi, vì thế khi giữ nguyên đường dây và MBA, nếu cosφ của mạng được nâng caothì khả năng truyền tải sẽ tăng lên

Hình 3-22 Sơ đồ cấp nguồn không có bù công suất phản kháng

Hình 3-23 Bù công suất phản kháng

2.2 Lựa chọn thiết bị

2.2.1 Tính toán công suất phản kháng cần bù

Dung lượng bù được xác định theo công thức sau:

Qbù = Ptt ( tagφ1 – tagφ2 ) ∞

Trong đó:

Ptt : là phụ tải tính toán của hộ tiêu thụ

φ1 : là góc ứng với hệ số công suất trung bình cosφ1 trước khi bù

φ2 : là góc ứng với hệ số công suất cos φ2 muốn đạt được sau khi bù

cos φ2 = 0,8 – 0,95 do điện lực quy định