KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY

khí cụ điện

Chương 2

KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY

2.1 CẦU DAO

2.1.1 Khái quát và công dụng

Cầu dao là một loại thiết bị khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện, chuyển mạch bằng tay đơn giản nhất, được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến

220 V điện một chiều và 380 V 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

2.1.2 Phân loại và cấu tạo

Phân loại

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 – 2 – Cầu dao đảo ba pha

Hình 2-3- Cầu dao có tay nắm ở bên

Cấu tạo của cầu dao

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 (hình 2-4) 1 là lưỡi dao

chính, 3 là lưỡi dao phụ nhằm đóng cắt

dứt khoát, nhanh để hạn chế hồ quang

Hàm dao (hình 2-4), 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 2-5-Cấu tạo cầu dao hai ngã (đảo)

Hình 2-4- Cấu tạo của 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

2.1.3 Thông số kỹ thuật chọn và sử dụng, bảo dưỡng cầu dao

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)

Sử dụng và 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

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 găng 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; hoặc 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 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

Các ốc vít bắt không chặt hoặc không đúng qui định sẽ ảnh hưởng rất xấu đến chất lượng của cầu dao Oác 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

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 CÔNG TẮC

2.2.1 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 500 V 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

2.2.2 Phân loại và cấu tạo

Phân loại

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

Cấu tạo của công tắc thường (dân dụng)

Mặt nạ 1 công tắc Mặt nạ 2 công tắc Mặt nạ 3 công tắc

Hình 2-6 – Hình dạng của các loại công tắc thường (dân dụng)

Cấu tạo của công tắc

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

Cấu tạo của công tắc hộp

Hình 2-7- Hình dạng công tắc hộp; a là 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 vị trí thích hợp, sẽ có một số tiếp điểm động đến tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, còn số khác 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 -8 – 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

Công tắc hành trình

Hình dạng chung của công tắc hành trình cỡ nhỏ được trình bày ở hình 2 -9 Dưới tác dụng của cữ gạt 1 nằm trên bộ phận cơ khí dịch chuyển, cần bẩy 2 có con lăn của công tắc sẽ bị ấn xuống, làm xoay giá đỡ tiếp điểm 3, do đó làm mở các tiếp điểm 4, kết quả làm ngắt mạch điện điều khiển truyền động điện Công tắc hành trình thường có một tiếp điểm thường đóng và một tiếp điểm thường mở trong đó tiếp điểm động là chung

Công tắc hành trình dùng để đóng cắt ở mạch điện điều khiển trong truyền động tự động hóa nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình để bảo đảm an toàn

Hình 2-9 – Hình dạng của công tắc hành trình

Thông số kỹ thuật và đặc điểm sử dụng

Chọn để lắp đặt công tắc trên mạch điện hoặc cho một thiết bị điện cần chý ý các thông số sau:

Uđmct > Uđmn và Iđmct > Ipt

Uđmct : điện áp định mức công tắc, (V)

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

Iđmct : dòng điện định mức công tắc, (A)

Ipt : dòng điện của phụ tải, (A)

Công tắc phải mắc trên dây pha và sau thiết bị bảo vệ như cầu chì, thao tác đóng cắt dứt khoát

2.3 NÚT NHẤN, Ổ CẮM, PHÍCH CẮM

2.3.1 Nút nhấn

Khái quát và công dụng của nút nhấn

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

Phân loại và cấu tạo

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 -10 – Hình dạng một số loại nút nhấn

Cấu tạo

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)

Hình 2-11- Kết cấu của nút nhấn

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

2.3.2 Ổ cắm, phích cắm

Ổ cắm, phích cắm dân dụng

Hình 2-12 – Hình dạng ổ cắm, phích cắm dân dụng

Ổ cắm là nơi lấy điện cung cấp cho các thiết bị điện di động như quạt điện, bếp điện, bàn ủi điện, tivi, máy tính… Vật liệu để làm ổ cắm thường dùng đồng và hợp kim của đồng, vỏ bên ngoài thường sử dụng là sứ hay chất dẻo chịu nhiệt Nếu hệ thống điện có dây nối đất thì ổ cắm dạng 3 lỗa (với lỗ cắm dây nối đất có dạng khác biệt) Trên ổ cắm thường có ghi cường độ dòng điện và điện áp định mức, chính vì vậy khi sử dụng tránh dùng quá dòng điện định mức sẽ làm hư hỏng tiếp điểm và vỏ cách điện Ở những nơi ẩm ướt dùng ổ cắm kín nước, có nắp đậy an toàn điện

Phích cắm dùng để nối với ổ cắm để lấy điện từ ổ cắm cung cấp cho các thiết bị dùng điện Phích cắm được sản xuất dạng rời hay dạng đúc liền với dây dẫn để đảm bảo an toàn cho người sử dụng điện Hình dạng của phích cắm có loại tròn hoặc loại dẹp, sử dụng cho tương thích với ổ cắm

Hình dạng ổ cắm, phích cắm công nghiệp

Hình 2 – 13 – Hình dạng ổ cắm, phích cắm công nghiệp

2.4 BỘ KHỐNG CHẾ

2.4.1 Khái quát và công dụng

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…

2.4.2 Phân loại và cấu tạo

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

Cấu tạo bộ khống chế hình trống

Trên trục 1 của bộ khống chế đã bộc 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 chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện 4, mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một vòng trượt ở bộ phận 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