Giáo trình Khí cụ điện

Relay trung gian chất lượng có lượng tiếp điểm là khá nhiều, khoảng 4 cho đến 6 tiếp điểm, có thể vừa mở và đóng, chính vì thế cho nên thiết bị này thường được sử dụng nhằm truyền tín [r]

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: CNKT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KINH TẾ KỸ THUẬT

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH



GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: CNKT ĐIỆN- ĐIỆN TỬ

TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG

THÔNG TIN CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI

Họ tên: NGUYỄN THỊ HỒNG LOAN

Học vị: Th.s KỸ THUẬT ĐIỆN

Đơn vị: KHOA ĐIỆN – TỰ ĐỘNG HÓA

Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo

Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm

Sự phát triển của các ngành công nghiệp đã tạo ra nhiều chủng loại các máy công nghiệp, thiết bị điện đa dạng, các khí cụ điện được sử dụng để điều khiển, bảo vệ các máy công nghiệp, các thiết bị điện và mạng điện cung cấp cũng phát triển Việc lựa chọn, lắp đặt, thay thế, kiểm tra, bảo dưỡng khí cụ điện là yêu cầu quan trọng đặt ra đối người nhân viên bảo dưỡng, lắp đặt, vận hành máy công nghiệp, mạng điện nhà máy, tòa nhà

Giáo trình “Khí Cụ Điện” được biên soạn nhằm đáp ứng một phần yêu cầu trên, cho sinh viên chuyên ngành CNKT Điện - Điện tử đang học tại trường Cao Đẳng Kinh

Tế – Kỹ Thuật Tp.HCM

Giáo trình “Khí Cụ Điện” được biên soạn thành 4 chương với nội dung sau: Chương 1: cơ sở lý thuyết về khí cụ điện

Chương 2: khi cụ diện dong cắt bằng tay

Chương 3: khi cụ diện bảo vệ

Chương 4: khí cụ điện điều khiển

Cuối mỗi chương có câu hỏi ôn tập và bài tập, nhằm củng cố lại các kiến thức đã học và vận dụng kiến thức để làm những bài tập ứng dụng thực tiễn

Với thời gian ngắn biên soạn cuốn giáo trình này chắc chắn còn nhiều thiếu sót Tác giả chân thành cảm ơn sự đóng góp ý kiến của đồng nghiệp và độc giả

TP HCM Tháng năm 2020

Tham gia biên soạn

Tựa Trang

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN iii

LỜI GIỚI THIỆU iv

MỤC LỤC v

GIÁO TRÌNH HỌC PHẦN ix

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 1

1.1 Khái niệm về khí cụ điện 1

1.2 Tiếp xúc điện 1

1.3 Sự phát nóng của khí cụ điện 4

1.4 Các yêu cầu và tiêu chuẩn về khí cụ điện 6

1.4.1 Các yêu cầu cơ bản về khí cụ điện 6

1.4.2 Tiêu chuẩn về khí cụ điện 7

CHƯƠNG 2: KHI CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT 8

2.1 Cầu dao 8

2.1.1 Cấu tạo 8

2.1.2 Phân loại 9

2.1.3 Nguyên lý hoạt động 11

2.1.4 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng 11

2.1.5 Sửa chữa cầu dao 12

2.2 Nút ấn 12

2.2.1 Khái quát và công dụng 12

2.2.2 Phân loại và cấu tạo 13

2.2.3 Thông số kỹ thuật và đặc điểm sử dụng 14

2.2.4 Sửa chữa nút nhấn điều khiển 14

2.3 Công tắc 15

2.3.1 Khái quát và công dụng 15

2.3.2 Phân loại và cấu tạo 15

2.4 Bộ khống chế 18

2.4.1 Công dụng và Phân loại 18

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình trống 18

2.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình cam 20

2.4.4 Các thông số kỹ thuật của bộ khống chế 21

2.4.5 Chọn bộ khống chế 21

2.4.7 Sửa chữa bộ khống chế 22

2.5 Công tắc hành trình 22

2.5.1 Khái niệm 22

2.5.2 Cấu tạo của công tắc hành trình 22

Ổ cắm/chân cắm: Là nơi chứa các đầu vít của tiếp điểm để kết nối với các tiếp điểm với hệ thống dây điện 23

2.5.3 Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình 23

2.5.4 Phân loại công tắc hành trình 24

2.5.5 Ứng dụng của công tắc hành trình 24

CHƯƠNG 3: KHÍ CỤ BẢO VỆ 25

3.1 Cầu chì 25

3.1.1 Ký hiệu: 25

3.1.2 Cấu tạo 25

3.1.3 Nguyên lý hoạt động và phân loại 26

3.1.4 Phân loại cầu chì 27

3.1.5 Tính chọn cầu chì 28

3.2 Aptomat (CB - Circuit Breaker) 29

3.2.1 Ký hiệu: 29

3.2.2 Cấu tạo 29

3.2.3 Nguyên lý hoạt động 31

3.2.4 Phân loại CB 32

3.3 Rơ le chống giật (Thiết bị chống dòng điện rò- Residual Current Circuit Breaker) 34

3.3.1 Ký hiệu 34

3.3.2 Khái niệm 35

3.3.3 Cấu tạo 35

3.3.4 Nguyên lý hoạt động và phân loại 36

3.3.5 Tính chọn thiết bị chống rò 37

3.4 Role nhiệt 38

3.4.1.Ký hiệu 38

3.4.2 Cấu tạo 38

3.4.3 Nguyên lý hoạt động và phân loại 39

3.4.4 Tính chọn lựa rơ-le nhiệt 40

3.5 Rơle dòng điện 41

3.5.3 Thông số kỹ thuật của rơle dòng điện 43

3.6 Rơ le điện áp 43

3.6.1 Phân loại, cấu tạo 43

3.6.2 Nguyên lý hoạt động 44

3.6.3 Thông số kỹ thuật của rơle điện áp 44

3.7 Rơle tốc độ 44

3.7.1 Khái quát, phân loại rơle tốc độ 44

3.7.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động rơle tốc độ kiểu cảm ứng 45

3.7.3 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng 46

CHƯƠNG 4 : KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 47

4.1 Contactor 47

4.1.1 Ký hiệu: 47

4.1.2 Cấu tạo 47

4.1.3 Phân loại 49

4.1.4 Nguyên lý hoạt động 50

4.1.5 Các thông số kỹ thuật 51

4.2 Role trung gian (Relay control) 51

4.2.1 Ký hiệu: 51

4.2.2 Khái niệm phân loại 52

4.2.3 Cấu tạo của rơ le trung gian 52

4.2.4 Nguyên lý hoạt động 53

4.2.5 Công dụng của rơle trung gian 53

4.3 Rơ le thời gian (Timing relay) 55

4.3.1 Ký hiệu 55

4.3.2 Khái niệm 55

4.3.3 Nguyên lý hoạt động: 55

4.3.4 Thông số kỹ thuật 57

4.4 Lắp đặt và vận hành mạch sử dụng các khí điện cơ bản 58

4.4.1 Lắp đặt và vận hành mạch khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha 58

a Mạch khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha 58

b Mạch khởi động trực tiếp động cơ không đồng bộ 3 pha điều khiển 2 vị trí 59

c Mạch khởi động trực tiếp động cơ bơm nước 61

4.4.2 Lắp đặt, vận hành mạch đảo chiều quay động cơ .63

63

4.4.3 Mạch điện điều khiển 3 động cơ hoạt động tuần tự sử dụng nút nhấn 67

4.4.4 Mạch điều khiển 3 động cơ điện hoạt động tuần tự sử dụng rơ le thời gian 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

PHỤ LỤC 73

Tên học phần: Khí cụ điện

Mã học phần: MH 3102215

Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của học phần:

- Vị trí: Học ở học kỳ: 1

- Tính chất: Nội dung học phần cung cấp cho sinh viên những kiến thức, kỹ năng

về khí cụ điện đóng cắt, khí cụ điện bảo vệ, khí cụ điện đo lường, khí cụ điện điều khiển

- Ý nghĩa và vai trò của học phần: Đáp ứng cho người học giải quyết công việc trong lĩnh vực lắp đặt tủ điện điều khiển và động lực trong công nghiệp và dân dụng

Mục tiêu của học phần:

- Kiến thức:

 Trình bày dược các định nghĩa, các định luật cơ bản, vật liệu dẫn từ liên quan đến nguyên lý hoạt động của khí cụ điện

 Phân tích được cấu tạo, nguyên lý làm việc các loại khí cụ điện cơ bản

 Nêu được công dụng của các loại khí cụ điện trong công nghiệp và dân dụng

 Phân loại được các loại khí cụ điện dùng trong công nghiệp và dân dụng

- Kỹ năng:

 Đọc được các thông số kỹ thuật của các khí cụ điện thường dùng trong hệ thống điện

 Lựa chọn được các khí cụ điện dùng trong sơ đồ trang bị điện

 Thiết kế được mạch cơ bản có dùng các khí cụ điện

 Lắp đặt và vận hành được mạch khí cụ điện cơ bản

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:

 Bố trí nơi làm việc khoa học, tổ chức làm việc nhóm hợp lí

Rèn luyện thái độ làm việc nghiêm túc, chủ động, tích cực

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN

Giới thiệu: “Chương 1: Cơ sở lý thuyết về khí cụ điện” đề cập một số yêu cầu cơ

bản về khí cụ điện, lực điện động sinh ra trong khí cụ điện, sự phát nóng khi khí cụ điện làm việc và các vật liệu trọng yếu để làm khí cụ điện

Mục tiêu: Trình bày dược các định nghĩa, các định luật cơ bản, vật liệu dẫn từ vật liệu

dẫn từ liên quan đến nguyên lý hoạt động của khí cụ điện Phân loại được các khí cụ điện trong công nghiệp và dân dụng

Nội dung chính:

1.1 Khái niệm về khí cụ điện

Khí cụ điện là những thiết bị điện dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ các lưới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản xuất… Khí cụ điện còn dùng để kiểm tra, điều chỉnh các quá trình không điện Khí cụ điện sử dụng rộng rãi trong dân dụng, trong các công ty, xí nghiệp, trong nhà máy phát điện, trạm biến áp, trong công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vận tải và quốc phòng…

1.2 Tiếp xúc điện

Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn kia gọi là tiếp xúc điện

Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn điện gọi là bề mặt tiếp xúc điện

Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện:

- Nơi tiếp xúc điện phải chắc chắn, đảm bảo

- Mối nối tiếp xúc phải có độ bền cơ khí cao

- Mối nối không được phát nóng quá giá trị cho phép

- Ổn định nhiệt và ổn định động khi có dòng điện cực đại đi qua

- Chịu được tác động của mội trường (nhiệt độ, chất hóa học….)

Để đảm bảo các yêu cầu trên, vật liệu dùng làm tiếp điểm có các yêu cầu:

- Điện dẫn và nhiệt dẫn cao

- Độ bền chống rỉ trong không khí và trong các khí khác

- Độ bền chống tạo lớp màng có điện trở suất cao

- Độ cứng bé để giảm lực nén

- Độ cứng cao để giảm hao mòn ở các bộ phận đóng ngắt

- Độ bền chịu hồ quang cao ( nhiệt độ nóng chảy)

- Đơn giản gia công, giá thành hạ

Một số vật liệu thường được dùng làm tiếp điểm là đồng, bạc, nhôm, Von-fram…

Phân loại tiếp xúc điện:

Tiếp xúc cố định: Các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng điện như là: thanh cái, cáp điện, chỗ nối khí cụ vào mạch Trong quá trình sử dụng, cả hai tiếp điểm được gắn chặt vào nhau nhờ các bu-lông, hàn nóng hay hàn nguội

Hình 1.1 Tiếp xúc cố định

Tiếp xúc đóng mở : Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch điện Trong trường hợp này phát sinh hồ quang điện, cần xác định khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và động dựa vào dòng điện định mức, điện áp định mức và chế độ làm việc của khí cụ điện

Hình 1.2 Tiếp xúc đóng mở

Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc ở cổ góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ sinh ra

hồ quang điện

Hình 1.3 Tiếp xúc trượt Hình thức tiếp xúc:

Tiếp xúc điểm: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau ở diện tích rất nhỏ được xem là một điểm Ví dụ: Tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt cầu, tiếp xúc giữa mặt cầu với mặt phẳng

Tiếp xúc đường: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên đường thẳng hoặc đường cong

Tiếp xúc mặt: Là các hình thức vật dẫn tiếp xúc nhau trên nhiều điểm của mặt phẳng hoặc mặt cong Ví dụ: tiếp xúc giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh của máy cắt, cầu dao, aptomat…

Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm kiểu bất kì tính theo công thức:

K: hệ số phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp điểm

F: lực ép vào tiếp điểm (kg)

m: hệ số phụ thuộc số điểm tiếp xúc và kiểu tiếp xúc với :

Tiếp xúc mặt m = 1

Tiếp xúc đường m = 0,7

Tiếp xúc điểm m = 0,5

Ngoài ra công thức sau được xác định theo kinh nghiệm:

 : điện trở suất của vật dẫn (.cm)

n: số điểm tiếp xúc

F: lực nén (kg)

d là ứng suất chống dập của vật liệu làm tiếp điểm (kg/cm2)

Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng của thiết bị điện, điện trở tiếp xúc lớn làm cho tiếp điểm phát nóng

Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp điểm sẽ bị nóng chảy, thậm chí bị hàn dính

Trong các tiếp điểm thiết bị điện mong muốn điện trở tiếp xúc có giá trị càng nhỏ càng tốt, nhưng do thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên không thể giảm Rtxcực nhỏ được như mong muốn

Các yếu tố ảnh hưởng điện trở tiếp xúc:

- Vật liệu làm tiếp điểm

- Lực ép tiếp điểm

- Hình dạng của tiếp điểm

- Nhiệt độ của tiếp điểm

- Tình trạng bề mặt tiếp xúc

- Mật độ dòng điện

Yêu cầu của vật liệu dùng làm tiếp điểm:

- Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx và chính là điện trở của tiếp điểm)

- Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc)

- Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm)

- Có độ kết tinh và nóng chảy cao (giảm độ mài mòn về điện và giảm sự nóng chảy hàn dính tiếp điểm đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm)

- Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mòn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc

và tăng tuổi thọ của tiếp điểm)

- Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc)

- Dễ gia công khi chế tạo, giá thành rẻ

1.3 Sự phát nóng của khí cụ điện

Khi khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các bộ phận dẫn điện và cách điện của khí cụ Vì vậy, khí cụ điện làm việc được trong mọi chế độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải không quá những giá trị cho phép làm việc an toàn lâu dài

Bảng1.1 Nhiệt độ cho phép của một số vật liệu

( o C)

- Vật liệu không bọc cách điện hoặc để xa chất cách điện

- Dây nối ở dạng tiếp xúc cố định

- Vật liệu có tiếp xúc dạng hình ngón

- Tiếp xúc trượt của Cu và hợp kim Cu

- Vải sợi, giấy không tẩm cách điện

- Vải sợi, giấy có tẩm cách điện

- Hợp chất tổng hợp

- Mica, sợi thủy tinh

- Mica, sợi thủy tinh có tẩm cách điện

t : thời gian có dòng điện chạy qua

Đối với dây dẫn đồng chất:

s

l

R o( 1   . ñm).



o : điện trở suất của vật liệu ở 0oC

l : chiều dài dây dẫn

 : hệ số nhiệt độ của điện trở

đm : nhiệt độ cho phép ở chế độ định mức

s : tiết diện có dòng điện chạy qua

Tùy theo khí cụ điện tạo nên từ các vật liệu khác nhau, kích thước khác nhau, hình dạng khác nhau sẽ phát sinh tổn thất khác nhau

Tùy theo chế độ làm việc khác nhau, mỗi khí cụ điện sẽ có sự phát nóng khác nhau

Khi khí cụ điện làm việc lâu dài, nhiệt độ trong khí cụ cụ bắt đầu tăng và đến nhiệt độ ổn định thì không tăng nữa, lúc này sẽ tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh

Hình 1.4 Chế độ làm việc lâu dài của khí cụ điện

Hình 1.5 Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện

Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của nó không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, khí cụ được ngắt, nhiệt độ của nó sụt xuống tới mức không so sánh được với môi trường xung quanh

Nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên trong khoảng thời gian khí cụ làm việc, nhiệt

độ giảm xuống trong khoảng thời gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban đầu thì khí cụ điện làm việc lặp lại Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn nhất gần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì khí cụ điện đạt được chế độ dừng

Hình 1.6 Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của khí cụ điện

1.4 Các yêu cầu và tiêu chuẩn về khí cụ điện

1.4.1 Các yêu cầu cơ bản về khí cụ điện

Khí cụ điện được chế tạo phải sử dụng lâu dài, để đáp ứng được yêu cầu này khi sử dụng khí cụ điện cần chú ý các thông số kỹ thuật của khí cụ điện:

- Điện áp định mức của khí cụ điện phải lớn hơn điện áp của lưới điện (Uđmkcđ

> Uđmn)

- Dòng điện định mức của khí cụ điện phải lớn hơn dòng điện cung cấp cho phụ tải hay thiết bị ( I > I )

- Khí cụ điện phải ổn định nhiệt, ổn định lực điện động Vật liệu sử dụng để chế tạo khí cụ điện có đặc tính cơ tốt, chịu nhiệt cao, khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch khí điện tác động mà không hư hỏng hay biến dạng…

- Vật liệu cách điện tốt, khí cụ điện làm việc chính xác, an toàn, gọn nhẹ, dễ gia công, rẽ tiền, dễ lắp đặt, kiểm tra, vận hành, sửa chữa…

1.4.2 Tiêu chuẩn về khí cụ điện

Tiêu chuẩn nhà nước TCVN 3725 – 82 khí cụ điện, điện áp đến 1000V áp dụng cho các khí cụ điện làm việc ở điện áp đến 1000V như: máy cắt tự động và không tự động, cầu dao cách ly, công tắc tơ, khởi động từ, rơle, cầu chảy, điện trở, biến trở và các khí cụ khác

Tiêu chuẩn này quy định phương pháp kiểm tra các thông số điện, sự phát nóng,

độ mòn, các kích thước, lực, khối lượng, lắp ráp, tính lắp lẫn và xem xét phía ngoài khí

1.4 Các tác nhân nào gây ra mài mòn tiếp điểm? Giải pháp khắc phục?

CHƯƠNG 2: KHI CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT

Giới thiệu: “Chương 2: Khí cụ điện đóng cắt bằng tay” gồm có các khí cụ điện sử

dụng phổ biến trong gia dụng và công nghiệp: cầu dao, công tắc chuyển mạch , nút ấn Nội dung đề cập đến lý thuyết kết cấu, đặc tính sử dụng, lựa chọn, kiểm tra, bảo dưỡng các khí cụ điều khiển bằng tay

Mục tiêu: Phân tích được cấu tạo, nguyên lý làm việc các loại khí cụ điện đóng cắt Đọc

được các thông số kỹ thuật của các khí cụ điện đóng cắt và bảo vệ thường dùng trong

hệ thống điện; Lựa chọn được các khí cụ điện đóng cắt dùng trong sơ đồ điện

Cầu dao mắc trên mạch điện cao áp hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ được phép đóng cắt khi không tải; trong trường hợp này cầu dao làm nhiệm vụ cách ly Trong mạng điện gia dụng, văn phòng, phân xưởng, công ty xí nghiệp cầu dao ngoài nhiệm vụ đóng cắt mạch điện người ta còn kết hợp với cầu chì để bảo vệ mạch điện khi có sự cố ngắn mạch

Cấu tạo của cầu dao gồm có lưỡi dao1 và 3, hàm dao 2, lò xo 4, đế nắm, vỏ bên

ngoài

Lưỡi dao làm bằng vật liệu có tính chất dẫn điện tốt, ít bị ôxy hóa, ít mài mòn chịu nhiệt độ cao, thường sử dụng đồng và hợp kim của đồng để làm lưỡi dao Đối với cầu dao có công suất trung bình và lớn ngoài lưỡi dao chính còn có lưỡi dao phụ 1 là lưỡi dao chính, 3 là lưỡi dao phụ nhằm đóng cắt dứt khoát, nhanh để hạn chế hồ quang

Hàm dao 2 là hàm dao cũng chế tạo từ đồng và hợp kim của đồng nhưng phải có đặc tính cơ và độ đàn hồi tốt

Đế cầu dao là bộ phận định vị hàm dao và lưỡi dao làm bằng sành, sứ hay nhựa tổng hợp Tay nắm là bộ phận liên kết với một đầu của lưỡi dao để tác động đóng mở làm bằng gỗ, nhựa, sành, sứ Vỏ bên ngoài ngăn chặn tác nhân bên ngoài tác động vào cầu dao.- Ngoài ra nếu cầu dao có yêu cầu bảo vệ ngắn mạch phía sau lưỡi dao được lắp qua cầu chì trước khi cung cấp điện cho phụ tải

Hình 2.1: Cấu tạo cầu dao

Để đóng ngắt hai mạch điện khác nhau dùng cầu dao hai ngã (cầu dao đảo hay cầu dao đổi nối) Cầu dao đảo khác cầu dao thường là ở chỗ có hai hệ thống tiếp điểm tĩnh 1 và tĩnh 2 mắc vào hai mạch điện khác nhau, việc đổi nối được thực hiện bằng cách thay đổi trạng thái tiếp xúc giữa lưỡi dao 3 và các tiếp điểm tĩnh khi quay tay cần 4 quanh trục 5

Hình 2.2: Cấu tạo cầu dao hai ngã (đảo)

2.1.2 Phân loại

Hình 2.3: Hình dạng cầu dao một pha, cầu dao ba pha

Theo kết cấu gồm có cầu dao 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực; cầu dao có tay nắm giữa hay ở bên; ngoài ra còn có cầu dao một ngã, cầu dao 2 ngã

Theo điện áp định mức có loại 250 V và 500 V

Theo dòng điện định mức có các loại 15 A, 20 A, 25 A, 30 A, 40 A, 60 A, 75A,

100 A, 150 A, 200 A, 350 A, 600 A, 1000 A

Theo vật liệu của đế cách điện có loại bằng sứ, nhựa, bakelit, đế đá

Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp và có hộp bảo vệ

Theo yêu cầu sử dụng có loại có cầu chì và loại không có cầu chì bảo vệ

Hình 2.4 : Cầu dao đảo ba pha

Hình 2.5: Cầu dao có tay nắm ở bên

2.1.3 Nguyên lý hoạt động

Cầu dao dùng để đóng cắt mạch điện, chuyển mạch bằng tay đơn giản nhất, được

sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện một chiều và 380V điện xoay chiều

Cầu dao thường dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, khi làm việc cầu dao không phải thao tác đóng cắt điện nhiều lần

Cầu dao mắc trên mạch điện cao áp hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ được phép đóng cắt khi không tải; trong trường hợp này cầu dao làm nhiệm vụ cách ly

Trong mạng điện gia dụng, văn phòng, phân xưởng, công ty xí nghiệp cầu dao ngoài nhiệm vụ đóng cắt mạch điện người ta còn kết hợp với cầu chì để bảo vệ mạch điện khi có sự cố ngắn mạch

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp mà nhà sản xuất ghi trên cầu dao khi sử dụng phải chọn Uđmcd > Uđmn

- Uđmcd: điện áp định mức của cầu dao, (V)

- Uđmn: điện áp định mức của nguồn, (V)

- Dòng điện định mức do nhà chế tạo ghi trên cầu dao khi chọn cầu dao thì

Iđmcd > Ipt

- Iđmcd : dòng điện định mức của cầu dao, (A)

- Ipt: dòng điện định mức của phụ tải, (A)

2.1.4 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng

Những hư hỏng thông thường ở cầu dao là lưỡi dao 1 tiếp xúc không tốt với đầu (ngàm) tĩnh 2, ốc bắt bị lỏng, tình trạng lưỡi dao không bình thường, lò xo của lưỡi dao

phụ bị tuột hoặc không đủ lực căng Lưỡi dao không tiếp xúc tốt với ngàm dao là do ngàm tĩnh 2 quá rộng nên lực ép vào lưỡi dao không đủ mạnh, diện tích tiếp xúc nhỏ, điện áp tiếp xúc lớn

Mặt tiếp xúc bị bẩn làm tăng điện trở tiếp xúc nguyên nhân là do khi đóng cắt, ở

bề mặt tiếp xúc có hồ quang tạo thành một lớp gỉ, hoặc làm bề mặt tiếp xúc sù sì Khi lưỡi dao không tiếp xúc tốt với hàm dao, điện trở tiếp xúc lớn, dòng điện sẽ đốt nóng có thể làm cháy bề mặt tiếp xúc Do đó lưỡi dao và hàm dao phải được giữ gìn sạch sẽ, tiếp xúc tốt với nhau

2.1.5 Sửa chữa cầu dao

Khi sử dụng lắp đặt cầu dao trên mạng điện hoặc cho thiết bị điện cần phải chú ý hai thông số dòng điện và điện áp định mức của cầu dao

Hạn chế đóng cắt khi sử dụng cầu dao, khi lắp đặt trên mạng điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao chỉ đóng cắt khi không tải

Các ốc vít bắt không chặt hoặc không đúng qui định sẽ ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng của cầu dao, ốc vít bắt điện lỏng dễ gây mất điện ở các pha của cầu dao, hoặc gây chạm chập, quá nhiệt ở chỗ tiếp xúc làm cháy dây hoặc cực bắt dây

Ốc vít bắt các lưỡi dao động với nhau và với bản lề không chặt dễ gây xộc xệch

và dẫn đến tình trạng các cực đóng không đồng thời Nếu cầu dao để lâu mới dùng, muốn làm sạch màn oxýt ta thực hiện đóng cắt cầu dao hai ba lần

Khi mặt tiếp xúc bị bẩn phải lau sạch, nếu cần thì đánh sạch mụi than và vết cháy Nếu mặt tiếp xúc bị rỗ thì phải giũa lại cho phẳng rồi dùng giấy nhám mịn đánh sạch Không được bôi dầu để làm sạch bề mặt tiếp xúc vì sau đó khi đóng cắt thì hồ quang xuất hiện làm cháy mặt tiếp xúc

Không có điện qua cầu dao có thể tiếp xúc không tốt hay đứt cầu chì, tìm nguyên nhân và sửa chữa Lưỡi dao và hàm dao bị biến dạng do sự cố quá tải hay ngắn mạch có thể thay thế từng bộ phận hay mua mới

2.2 Nút ấn

2.2.1 Khái quát và công dụng

Nút nhấn hay là nút điều khiển là loại khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi các mạch điều

khiển tín hiệu, liên động, bảo vệ… Nút nhấn dùng trong mạch điện một chiều điện áp đến 440 V và trong mạch điện xoay chiều điện áp đến 500 V

Nút nhấn là loại khí cụ điện kết hợp với một số thiết bị khí cụ điện khác như công-tắc- tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian… đóng hay cắt mạch điện từ

xa, để khởi động, dừng, đảo chiều quay động cơ điện, chuyển đổi, liên động mạch điều khiển tín hiệu

Nút nhấn thường đặt trên các bảng điện điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn Nút nhấn thường được chế tạo để làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi Nút nhấn có độ bền tới 100.000 lần đóng cắt không tải và 200.000 đóng cắt có tải

2.2.2 Phân loại và cấu tạo

Theo hình dạng bên ngoài nút nhấn được phân thành loại hở, loại kín, loại chống nước, chống bụi, chống nổ…

Theo chức năng có loại nút nhấn đơn, nút nhấn kép, loại nút nhấn thường hở, nút nhấn thường đóng…

Theo yêu cầu điều khiển chia ra loại 1 nút nhấn, 2 nút nhấn và 3 nút nhấn Theo kết cấu bên trong có loại nút nhấn có đèn và nút nhấn không có đèn

Hình 2.6 Một số loại nút nhấn

Vật liệu để chế tạo tiếp điểm là bạc, đồng và hợp kim của đồng

Tiếp điểm cố định gắn trên kết cấu của nút nhấn gọi là tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm liên kết với bộ phận tác động gọi là tiếp điểm động

Đế và vỏ của nút nhấn chế tạo bằng nhựa tổng hợp hay kim loại, tùy thuộc vào chức năng bảo vệ, nút nhấn kiểu bảo vệ nó được đặt trong một vỏ nhựa hay vỏ sắt có hình hộp; nút nhấn bảo vệ chống nước được đặt trong một vỏ kín khít để tránh khỏi nước loạt vào; nút nhấn kiểu bảo vệ chống bụi, nước được đặt trong một vỏ cacbua đúc khít kín để chóng ẩm và bụi lọt vào; nút nhấn kiểu chống nổ được dùng trong các hầm lò mỏ

than hoặc nơi có khí nổ lẫn không khí và cấu tạo của loại này đặc biệt khít kín để không lọt được tia lửa ra ngoài, đặc biệt vững chắc để không bị phá vỡ khi nổ

Lò xo phản liên kết với cần tiếp điểm động

Khi ấn nút đối với nút nhấn thường hở thì tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh (đóng mạch); nút nhấn thường đóng thì tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh (hở mạch)

2.2.3 Thông số kỹ thuật và đặc điểm sử dụng

Khi sử dụng nút nhấn cần chú ý thông số điện áp và dòng điện chạy qua nút nhấn phù hợp thông số kỹ thuật của nhà sản xuất

Trên mạch điện có gắn thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch nhằm bảo vệ công tắc và thiết bị điện

Chú ý tiếp điểm của nút nhấn cho dòng điện bé đi qua do đó không lắp nút nhấn trên mạch điện có công suất trung bình và công suất lớn, chỉ lắp trên mạch điện điều khiển

2.2.4 Sửa chữa nút nhấn điều khiển

Khi lắp đặt nút điều khiển trên mạng điện hoặc cho thiết bị điện cần phải chú ý hai thông số dòng điện và điện áp định mức của nút điều khiển

Chỉ đóng cắt khi sử dụng nút điều khiển trên mạch điều khiển

Các ốc vít bắt không chặt hoặc không đúng qui định sẽ ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng của nút điều khiển, ốc vít bắt điện lỏng dễ gây mất điện hoặc gây chạm chập, quá nhiệt ở chỗ tiếp xúc làm cháy dây

Khi mặt tiếp xúc của các tiếp điểm của nút điều khiển bị bẩn phải lau sạch, nếu cần thì đánh sạch mụi than và vết cháy Nếu mặt tiếp xúc bị rỗ thì phải giũa lại cho phẳng rồi dùng giấy nhám mịn đánh sạch Không được bôi dầu để làm sạch bề mặt tiếp xúc vì sau đó khi đóng cắt thì hồ quang xuất hiện làm cháy mặt tiếp xúc

Không có điện qua nút điều khiển có thể tiếp xúc không tốt hay đứt cầu chì, tìm nguyên nhân và sửa chữa Tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh bị biến dạng do sự cố quá

tải hay ngắn mạch có thể thay thế từng bộ phận hay mua mới

2.3 Công tắc

2.3.1 Khái quát và công dụng

Công tắc là thiết bị khí cụ điện đóng cắt mạch điện bằng tay kiểu hộp, dùng để đóng cắt mạch điện có công suất bé (thường dòng điện đóng cắt cho các công tắc đến khoảng 10 A) có điện áp một chiều đến 440 V, và điện áp xoay chiều 500V Trong hệ thống điện sinh hoạt công tắc thường sử dụng để đóng cắt mạch điện cho mạch điện, đèn, quạt, động cơ công suất nhỏ …

Trong công nghiệp công tắc hiện diện trên mạng điện chiếu sáng và trong mạch điện máy công cụ (máy tiện, máy phay, máy bào, máy mài…) Trong mạch điều khiển

để đóng cắt cuộn dây công tắc tơ, hoặc khống chế trong mạch điện tác động như công tắc hành trình

Công tắc hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ, dùng đóng

mở trực tiếp các động cơ công suất bé, hoặc dùng để đổi nối, khống chế trong các mạch điện tự động, có thể dùng để đảo chiều quay động cơ, đấu đổi nối Y/

Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác nhanh và dứt khoát hơn cầu dao

2.3.2 Phân loại và cấu tạo

Theo hình dạng bên ngoài có các loại công tắc loại hở, loại bảo vệ, loại kín… Theo kiểu tác động có loại bật, bấm, giật, xoay … Loại tác động trực tiếp

(những công tắc sử dụng ở mạng điện gia đình) công tắc 2 chấu, 3 chấu , 4 chấu …

Theo công dụng công tắc chia ra các loại gồm công tắc dùng để đóng ngắt trực tiếp mạch điện; công tắc vạn năng dùng để chuyển mạch các mạch điều khiển, mạch đo lường; công tắc hành trình và cuối hành trình

Bộ phận làm tiếp điểm sử dụng vật liệu dẫn điện tốt, ít bị oxy hóa, ít mài mòn, chịu nhiệt, thường sử dụng đồng và hợp kim của đồng thau (Cu + 30  40 Zn) hay hoàng đồng (Cu + 5  15 thiếc) có hai loại tiếp điểm là tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm tĩnh gắn trên đế công tắc, tiếp điểm động liên kết với bộ phận tác động

Bộ phận tác động bằng sứ, nhựa tổng hợp hay bằng kim loại, bộ phận này liên kết với lò xo phản khi tác động có thể đóng hay cắt mạch điện

Vỏ hay đế của công tắc bằng sứ, nhựa tổng hợp hoặc bằng kim loại

Hình 2.7: Hình dạng của các loại công tắc thường (dân dụng)

Công tắc hộp:

Hình 2.8: Hình dạng công tắc hộp; a) hình dạng chung, b) mặt cắt vị trí đóng, c)

mặt cắt vị trí ngắt, d) kiểu bảo vệ, e) kiểu kín

Phần chính là các tiếp điểm tĩnh 3 gắn trên các vành nhựa bakêlit cách điện 2, có đầu vặn vít chìa ra khỏi hộp Các tiếp điểm động 4 gắn trên cùng trục và cách điện với trục, nằm trong các mặt phẳng khác nhau tương ứng với các vành 2 Khi quay trục đến

rời khỏi tiếp điểm tĩnh Chuyển dịch tiếp điểm động nhờ cơ cấu cơ khí có núm vặn 5 Ngoài ra còn có lò xo phản kháng đặt trong vỏ 1 để tạo nên sức bật nhanh làm cho hồ quang được dập tắt nhanh chóng

Công tắc hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho máy công cụ, dùng để đóng mở trực tiếp động cơ công suất nhỏ, hoặc dùng để đổi nối, khống chế các mạch điều khiển

và tín hiệu Đôi khi công tắc còn dùng để đảo chiều quay động cơ điện, đấu nối bộ dây quấn stator động cơ từ đấu hình Y sang đấu hình  Công tắc hộp làm việc bảo đảm hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao

Công tắc vạn năng (công tắc chuyển mạch):

Hình 2.9 : Hình dạng công tắc vạn năng (công tắc chuyển đổi mạch) a) hình dạng

chung, b) hình mặt cắt ngang

1: là tiếp điểm tĩnh; 2: là tiếp điểm động; 3: là vành cách điện; 4: trục nhỏ

Gồm các đoạn riêng rẽ cách điện với nhau và lắp trên cùng một trục có tiết diện vuông Các tiếp điểm 1 và 2 sẽ đóng và mở nhờ xoay vành cách điện 3 lồng trên trục 4 khi vặn công tắc Tay gạt công tắc vạn năng có thể có một số vị trí chuyển đổi, trong đó các tiếp điểm của các đoạn sẽ đóng hoặc ngắt theo yêu cầu Công tắc vạn năng được chế tạo theo kiểu tay gạt có các vị trí cố định hoặc có lò xo phản hồi về vị trí ban đầu (vị trí không)

Công tắc vạn năng dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện các cuộn dây của công-tắc-tơ, khởi động từ, rơle, chuyển đổi các mạch điện ở các dụng cụ đo lường …

Nó dùng trên mạch điện điều khiển có điện áp đến 440 V một chiều và đến 500 V xoay chiều

2.4 Bộ khống chế

2.4.1 Công dụng và Phân loại

Bộ khống chế là loại thiết bị chuyển mạch bằng tay hay bằng vô lăng quay, điều khiển trực tiếp hay gián tiếp từ xa, thực hiện các chuyển đổi mạch phức tạp để khởi động, đảo chiều quay điều chỉnh tốc độ và hãm động năng động cơ… các máy điện và các thiết bị điện

Bộ khống chế động lực tay trang dùng điều khiển động cơ công suất bé và trung bình Bộ khống chế chỉ huy điều khiển điều khiển gián tiếp các động cơ có công suất lớn, chuyển đổi mạch điện cuộn dây công tắc tơ, rơ le trung gian, rơ le thời gian… Trên thực tế bộ khống chế sử dụng nhằm đơn giản hóa thao tác của người thợ vận hành như thợ lái tàu điện, lái cầu trục và lái cẩu trục…

Phân loại:

Theo kết cấu có bộ khống chế hình trống và bộ khống chế hình cam

Theo nguồn điện sử dụng có bộ khống chế điện một chiều và bộ khống chế sử dụng điện xoay chiều

Theo nguyên lý làm việc và tác động có bộ khống chế trực tiếp (bộ khống chế động lực) và bộ khống chế gián tiếp (bộ khống chế chỉ huy)

Bộ khống chế động lực dùng để điều khiển trực tiếp các động cơ công suất nhỏ

và trung bình ở các chế độ làm việc khác nhau nhằm đơn giản hóa thao tác cho người vận hành (như thợ lái cầu trục, thợ lái tàu điện) Bộ khống chế động lực còn dùng để thay đổi trị số điện trở đấu trong mạch điện

Bộ không chế chỉ huy dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện công suất lớn, chuyển đổi mạch điện các cuộn hút của côngtắctơ, khởi động từ Đôi khi cũng dùng

để đóng cắt trực tiếp các động cơ công suất nhỏ, nam châm điện và các thiết bị điện khác

2.4.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình trống

Trên trục 1 của bộ khống chế đã bọc cách điện Người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau Các đoạn này dùng làm vành tiếp xúc động sắp xếp ở các góc độ khác nhau Một vài đoạn vành trượt đã nối điện sẳn bên trong các tiếp xúc tĩnh 3 có lò xo đàn hồi (gọi là chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố

quay, các chổi điện này được cách điện với nhau và nối tới bộ phận bên ngoài Khi trục

1 cách đoạn vành trượt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 do đó thực hiện được chuyển đổi mạch điện cần thiết trong mạch điều khiển

hình 2.11 vẽ sơ đồ ký hiệu của bộ khống chế trong đó chỉ rõ trạng thái đóng (có dấu ) hay mở (không có dấu chấm) của các cặp tiếp điểm KC1, KC2, KC3… tương ứng với các vị trí I, II, III của tay quay khi ở bên phải hay ở bên trái, hay ở vị trí giữa 0 Trạng thái của bộ khống chế ở mọi vị trí của tay quay còn được thể hiện bằng bảng ký hiệu

trạng thái

Hình 2.11 Ký hiệu và bảng trạng thái của bộ khống chế

2.4.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động bộ khống chế hình cam

Trên trục quay 1 bắt chặt hình cam 2, một trục nhỏ có vấu 3 có lò xo đàn hồi 6 luôn luôn đẩy trục vấu 3 tỳ hình cam Các tiếp điểm động 5 bắt chặt trên giá của trục 3, các tiếp điểm tĩnh 4 bắt trên giá cách điện của bộ thành khống chế Khi quay tay gạt trục 1 quay làm xoay hình cam 2, do đó trục nhỏ có vấu 3 sẽ khớp vào phần lõm hay phần lồi của hình cam, làm đóng hoặc mở các tiếp điểm 4, 5

Trên hình 3.17 trình bày nguyên lý cấu tạo của một tầng tiếp điểm của bộ khống chế chỉ huy hình cam Trong tầng tiếp điểm đĩa 9 gắn cứng với trục 10 quay được nhờ tay quay Đòn bẩy 5, cần tiếp điểm động 4 và con lăn 6 xoay quanh trục 8, còn tiếp điểm tĩnh 3 gắn trên tấm cách điện 2 Dây dẫn của mạch điện được nối vào ốc vít 1 Thường mỗi tầng có hai cặp tiếp điểm(4, 3) và (4’, 3’) Khi quay trục 10 ngược chiều kim đồng

hồ, con lăn 6 tiếp xúc với đĩa 9 ở phần có bán kính lớn nên nó bị đẩy ra để mở cặp tiếp điểm (4, 3) Còn con lăn 6’ tiếp xúc với đĩa ở đoạn cung có bán kính nhỏ, lò xo 7’ sẽ đẩy đòn bẩy 5’ đóng cặp tiếp điểm (4’, 3’)

Hình 2.11 Cấu tạo bộ khống chế hình cam

2.4.4 Các thông số kỹ thuật của bộ khống chế

Bộ khống chế hình trống có số lần thao tác ít hơn bộ khống chế hình cam (1000 lần/giờ)

Các số liệu định mức của bộ khống chế trình bày ở trên có hệ số thông điện ĐL%

= 40% và tần số thao tác không lớn hơn 600 lần/1giờ

Bộ khống chế chỉ huy sản xuất ở điện áp 600 V và dòng điện tới 10A

+ Pđm: công suất định mức của động cơ, (W hay KW)

+ U: điện áp định mức của động cơ, (V hay KV)

+ I: dòng điện qua tiếp điểm của bộ khống chế, (A hay KA)

+ Điện áp bộ khống chế lớn hơn điện áp nguồn

2.4.6 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng

Các tiếp điểm tĩnh và động không tiếp xúc hoặc tiếp xúc kém do bề mặt tiếp điểm

bị bẩn vì hồ quang điện gây nên hoặc lò xo đàn hồi bị liệt, các thanh tiếp điểm động bị cong, các ốc vít nối các đầu dây đưa ra ngoài bị lỏng

Các tiếp điểm cách ly bị chạm nhau do hỏng các bộ phận cách điện

Khi quay vô lăng các tiếp điểm không thay đổi trạng thái do vô lăng bị tuôn

2.4.7 Sửa chữa bộ khống chế

Dùng giấy nhám mịn đánh sạch bề mặt các tiếp điểm bị bẩn

Xiết chặt các ốc vít nối các đầu dây đưa ra ngoài

Thay thế các lò xo đàn hồi bị liệt

Xiết chặt hoặc thay thế các ốc vít bắt vô lăng với trục

2.5 Công tắc hành trình

2.5.1 Khái niệm

Công tắc hành trình hay còn gọi công tắc giới hạn hành trình là dạng công tắc

dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động Nó có cấu tạo như công tắc điện bình thường nhưng có thêm cần tác động để cho các bộ phận chuyển động tác động vào làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm bên trong nó Công tắc hành trình là loại không duy trì trạng thái, khi không còn tác động sẽ trở về vị trí ban đầu Công tắc hành

trình dùng để đóng cắt mạch dùng ở lưới điện hạ áp Nó có tác dụng giống như nút ấn

động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ phận cơ khí, làm cho quá trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện

2.5.2 Cấu tạo của công tắc hành trình

Bộ phận truyền động: Là một bộ phận của công tắc hành trình, nó tiếp xúc trực tiếp với các thiết bị khác Trong một sô công tắc, nó được gắn vào đầu thao tác để mở hoặc đóng các tiếp điểm của công tắc

Phần thân công tắc: là phần chứa cơ chế tiếp xúc điện

Ổ cắm/chân cắm: Là nơi chứa các đầu vít của tiếp điểm để kết nối với các tiếp điểm với

hệ thống dây điện

Hình 2.12: Cấu tạo của công tắc hành trình

2.5.3 Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình

Hình 2.13: Nguyên lí hoạt động của công tắc hành trình

Công tắc hành trình là thiết bị giúp chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu

điện để phục vụ cho quá trình điều khiển và giám sát

Công tắc hành trình dùng để đóng cắt mạch điện ở lưới điện hạ áp Nó có tác động tương tự nút ấn, chỉ khác là động tác ấn bằng tay sẽ được thay thế bằng động tác

va chạm của các bộ phận cơ khí, từ đó quá trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện.Như hình trên, chúng ta có thể thấy cấu tạo vô cùng đơn giản của công tắc hành trình Bao gồm có: cần tác động, chân COM, chân thường đóng (NC), chân thường hở (NO)

Nguyên lý hoạt động công tắc hành trình: ở điều kiện bình thường, tiếp điểm giữa chân COM và chân NC sẽ được đấu với nhau Khi có lực tác động lên cần tác động thì tiếp điểm giữa chân COM + chân NC sẽ hở và chuyển qua chân COM + chân NO

2.5.4 Phân loại công tắc hành trình

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại công tắc hành trình Mỗi loại sẽ có ưu điểm riêng và thích hợp với một số ứng dụng nhất định Trong bài viết này sẽ chỉ giới thiệu 1

số loại thông dụng trên thị trường mà các bạn sẽ gặp nhiều trong công việc sau này Nếu phân loại dựa vào hình dạng thì công tắc giới hạn hành trình có thể được chia ra thành: dạng gạt, dạng nhấn, dạng kéo và treo, thường đóng thường mở… Còn nếu phân loại theo cách tác động thì có những loại như: cần tác động tăng đưa, cần tác động lò

xo, cần tác động kéo

2.5.5 Ứng dụng của công tắc hành trình

Chúng ta có thể bắt gặp các công tắc hành trình trong ứng dụng công nghiệp cần sự an

toàn hoặc phát hiện

 Phát hiện sự tiếp xúc của đối tượng

2.1 Cho biết công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các lọai cầu dao?

2.2 Cho biết công dụng, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các lọai nút ấn?

2.3 Nêu các nguyên nhân gây hư hỏng bộ khống chế?

2.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của công tắc hành trình? Ứng dụng công tắc hành trình trong công nghiệp

CHƯƠNG 3: KHÍ CỤ BẢO VỆ

Giới thiệu: “Chương 3: Khí cụ bảo vệ” gồm các khí cụ như: cầu chì, CB, , rơle dòng,

rơle tốc tộ, role nhiệt Trình bày kết cấu, nguyên lý làm việc, các thông số kỹ thuật, lựa chọn, kiểm tra và bảo dưỡng các loại rơle trên

Mục tiêu: Nêu được ứng dụng của các loại khí cụ điện bảo vệ trong công nghiệp và dân

dụng Phân tích được cấu tạo, nguyên lý làm việc các loại khí bảo vệ cơ bản Đọc được các thông số kỹ thuật của các khí cụ điện đo lường và điều khiển thường dùng trong hệ thống điện; Lựa chọn được các khí cụ điện dùng trong sơ đồ điện

Cầu chì bao gồm các thành phần sau :

+ Phần tử ngắt mạch : đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tử này phải

có khả năng cảm nhận được giá trị hiệu dụng của dòng điện qua nó Phần tử này có giá trị điện trở suất rất bé ( thường bằng bạc , đồng, hay các vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận với các giá trị nêu trên ) Hình dạng của phần tử có thể ở dạng là một dây (tiết diện tròn) , dạng băng mỏng

+ Thân của cầu chì : thường bằng thủy tinh, ceramic (sứ gốm ) hay các vật liệu khác tương đương Vật liệu tạo thành thân của cầu chì phải đảm bảo được hai tính chất

: Có độ bền cơ khí; Có độ bền về điều kiện dẫn nhiệt , và chịu đựng được các sự thay đổi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng

+ Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch trong thân cầu chì): thường bằng vật liệu silicat ở dạng hạt, nó phải có khả năng hâp thu được năng lượng sinh ra do

hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắt mạch

Hình 3.2 Cầu chì của hãng Siemens

+ Các đầu nối : Các thành phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các thiết bị đóng ngắt mạch ; đồng thời phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt

3.1.3 Nguyên lý hoạt động và phân loại

- Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng điện chạy qua (đặc tính ampe – giây) Để có tác dụng bảo vệ, đường ampe – giây của cầu chì tại

mọi điểm phải thấp hơn đặc tính của đối tượng cần bảo vệ

+ Đối với dòng điện định mức của cầu chì : năng lượng sinh ra do hiệu ứng Joule khi có dòng điện định mức chạy qua sẽ tỏa ra môi trường và không gây nên sự nóng

chảy, sự cân bằng nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà không gây sự già hóa hay phá hỏng 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, nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá hủy cầu chì

- Người ta phân thành hai giai đọan khi xảy ra sự phá hủy cầu chì :

+ Quá trình tiền hồ quang (tp): Quá trình tiền hồ quang : giả sử tại thời điểm t0 phát sinh sự quá dòng, trong khoảng thời gian tp làm nóng chảy cầu chì và phát sinh ra hồ quang điện Khoảng thời gian này phụ thuộc vào giá trị dòng điện tạo nên do sự cố và

sự cảm biến của cầu chì

+ Quá trình sinh ra hồ quang (ta): Quá trình phát sinh hồ quang : tại thời điểm tp hồ quang sinh ra cho đến thời điểm tt mới dập tắt toàn bộ hồ quang Trong suốt quá trình này, năng lượng sinh ra do hồ quang làm nóng chảy các chất làm đầy tại môi trường hồ quang sinh ra; điện áp ở hai đầu cầu chì hồi phục lại, mạch điện được ngắt ra

3.1.4 Phân loại cầu chì

Theo môi trường hoạt động: Cầu chì cao áp, Cầu chì hạ áp, Cầu chì ôtô

Theo đặc điểm trực quan Cầu chì sứ, Cầu chì ống, Cầu chì hộp, Cầu chì tự rơi,

Cầu chì nổ,

Theo số lần sử dụng :Dùng một lần rồi bỏ, Thay dây chì mới để tiếp tục sử dụng,

Tự nối lại mạch điện sau khi ngắt mạch mà không cần con người (nhờ cấu tạo bằng chất dẻo)

Cầu chì có thể được chia thành hai dạng cơ bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ :

+ Cầu chì lọai g : cầu chì dạng này có khả năng ngắt mạch, khi có sự cố quá tải hay ngắn mạch xảy ra trên phụ tải

+ Cầu chì lọai a : cầu chì dạng này chỉ có khả năng bảo vệ duy nhất trạng thái ngắn mạch trên tải

Muốn phân biệt nhiệm vụ làm việc của cầu chì, ta cần căn cứ vào đặc tuyến Ampe

- giây (là đường biểu diển mô tả mối quan hệ giửa dòng điện qua cầu chì và thời gian ngắt mạch của cầu chì)

Gọi Icc : giá trị dòng điện ngắn mạch (cc : court – circuit – Pháp văn); Is : giá trị dòng điện quá tải (s : surchage – Pháp văn)

+ Với cầu chì lọai g : khi có dòng Icc qua mạch nó phải ngắt mạch tức thì, và khi

có dòng Is qua mạch cầu chì không ngắt mạch tức thì mà duy trì một khỏang thời gian mới ngắt mạch (thời gian ngắt mạch và giá trị dòng Is tỉ lệ nghịch với nhau)

+ Với cầu chì lọai a : nó cho phép dòng điện Is qua mạch trong thời gian dài, và khi có dòng ngắn mạch Icc qua nó, nó không ngắt tức thì mà duy trì một khoảng thời gian mới ngắt mạch (thời gian ngắt mạch và giá trị dòng Icc tỉ lệ nghịch với nhau)

Hình 3.3 Đặc tính ampe-giây của các loại cầu chì

- Do đó nếu quan sát hai đặc tính Ampe - giây của hai lọai cầu chì a và g; ta nhận thấy đặc tính Ampe - giây của cầu chì lọai a nằm xa trục thời gian (trục tung) và cao hơn đặc tính Ampe - giây của cầu chì lọai g

3.1.5 Tính chọn cầu chì

THÍ DỤ : Một lò nung dùng điện 3 pha có công suất 18KW cần bảo vệ quá tải

và ngắn mạch bằng cầu chì Nguồn điện 3 pha cung cấp là 230V/400V ; dòng điện ngắn mạch cho phép đối với máy biến áp nguồn là 10KA (xem sơ đồ đơn tuyến của hệ thống)

1/ Chọn theo bảng sau cầu chì F1 dùng bảo vệ các sự cố nêu trên

2/ Gán các giá trị dòng điện vào giản đồ dòng điện

Giải

1/ Dòng điện định mức qua mỗi dây dẩn đến lò nung là :

A P

I   18 . 000 25 , 9826

Khi chọn cầu chì F1, căn cứ vào giá trị dòng điện định mức, điện áp nguồn, chức năng bảo vệ, tính chất phụ tải kích thước vỏ hộp chứa cầu chì

Dòng định mức là 26A

Điện áp nguồn (điện áp dây) 400V

Bảo vệ quá tải và ngắn mạch

Phụ tải thuần trở (lò nung)

Tra bảng tiêu chuẩn, ta chọn lọai cầu chì sau cho F1: Kích thước(Taille) (14 x51) , Code: gl 1432 mã số P 93393 ; dòng định mức 32A

3.2 Aptomat (CB - Circuit Breaker)

3.2.1 Ký hiệu:

Hình 3.4 Kí hiệu CB (1 Tổng quát, 2 Bảo vệ quá tải và ngắn mạch 3 pha, 3 Bảo

vệ quá tải và ngắn mạch 1 pha)

CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker- tiếng Anh), tên khác như: Disjonteur (tiếng Pháp) hay Aptômát (theo tiếng Nga) CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp … mạch điện

3.2.2 Cấu tạo

- 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 là tiếp điềm chính Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính

 Hộp dập hồ quang

- Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người

ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: kiểu nửa kín và kiểu hở

- Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thoát khí Kiểu này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50KA Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn 1000V(cao áp)

- Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đọan ngắn thuân lợi cho việc dập tắt hồ quang

 Cơ cấu truyền động cắt CB

- Truyền động cắt CB thường có hai cách : bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động

cơ điện)

- Điều khiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không lớn hơn 600A Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dòng điện lớn hơn (đến 1000A)

- Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí nén

 Móc bảo vệ

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

+ Móc bảo vệ quá dòng điện (còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết

bị điện không bị quá tải và ngắn mạch, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện từ và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB

+ Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây này được