Giáo trình Khí cụ điện (Phần 2) - Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
CHƯƠNG 3: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ VÀ ĐIỀU KHIỂN.
BÀI 3-1: CẦU CHÌ
1. Khái niệm và công dụng:
+ Cầu chì là KCĐ dùng bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dòng
điện ngắn mạch. Cầu chì là loại KCĐ bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất được
dùng bảo vệ cho đường dây, máy biến áp, động cơ điện, mạng điện gia đình..
Trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động,
nhưng không nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đó thiết bị sẽ bị
giảm tuổi thọ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây.
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc.
a. Cấu tạo
+ Cầu chì là KCĐ dùng bảo vệ thiết bị điện và lưới điện tránh khỏi dòng
điện ngắn mạch. Cầu chì là loại KCĐ bảo vệ phổ biến và đơn giản nhất được
dùng bảo vệ cho đường dây, máy biến áp, động cơ điện, mạng điện gia đình.
Trường hợp mạch điện bị quá tải lớn và dài hạn cầu chì cũng tác động,
nhưng không nên phát huy tính năng này của cầu chì, vì khi đó thiết bị sẽ bị
giảm tuổi thọ ảnh hưởng nghiêm trọng đến đường dây
ẹeỏn taỷi
Boọ phaọn chaỷy
Nuựm vaởn
Kớnh trong
ẹeỏ caàu chỡ
Boọ phaọn ủeọm
Hỡnh3.19 Sụ ủoà toồng quaựt cuỷa caàu
Daõy
Loứ xo
ẹaàu tieỏp xuực
Chaõn tieỏp xuực
Baựo hieọu
ngaột maùch
Caựt thaùch anh
Daõy
Hỡnh3.20 Caỏu taùo cuỷa caàu chỡ hỡnh vieõn ủaùn
34
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
b. Nguyên lý hoạt động.
* Nguyên lý:
Dòng điện trong mạch đi qua dây chảy sẽ làm dây chảy nóng lên theo
định luật Jeunle-Lenx. Nếu dòng điện qua mạch bình thường, nhiệt lượng sinh ra
còn trong phạm vi chịu đựng của dây chảy thì mạch phải hoạt động bình thường.
Khi ngắn mạch (hoặc bị quá tải lớn) dòng điện tăng rất cao, nhiệt lượng
sinh ra sẽ làm dây chảy bị đứt và mạch điện bị cắt, thiết bị được bảo vệ.
* Đặc tính Ampe - giây của cầu chì
I
Hình 3.21: Đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì
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 đặc tính Ampe-giây của cầu chì (đường 2)
tại mọi điểm phải thấp hơn đường đặc tính của đối tượng được bảo vệ (đường
1). Đường đặc tính thực tế của cầu chì là (đường 3). Trong miền quá tải lớn
(vùng B) cầu chì bảo vệ được đối tượng. Trong miền quá tải nhỏ (vùng A) cầu
chì không bảo vệ được đối tượng. Trong thực tế khi quá tải (1,5 2)Iđm sự phát
nóng của cầu chì xẩy ra chậm và phần lớn nhiệt lượng đều toả ra môi trường
chung quanh. Do đó cầu chì không bảo vệ được quá tải nhỏ.
3. Các yêu cầu cơ bản của cầu chì
Trong mạng điện hạ thế và trung thế thường sử dụng các loại cầu chì sau:
* Cầu chì loại gG:
Các cầu chì loại này cho phép bảo vệ chống quá tải và ngắn mạch. Các
dòng qui ước được tiêu chuẩn hoá gồm dòng không nóng chảy và dòng nóng
chảy: dòng qui ước không nóng chảy Inf là giá trị dòng mà cầu chì có thể chịu
được không bị nóng chảy trong một khoảng thời gian qui định.
35
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Dòng qui ước nóng chảy If là giá trị dòng gây ra hiên tượng nóng chảy
trước khi kết thúc khoảng thời gian qui định.
Bảng 8: Dòng chảy và không chảy của cầu chì.
Dòng định mức
Idm (A)
Dòng qui ước
không chảy Inf
1.50 Idm
Dòng qui ước Thời gian qui
Loại
chảy If
2.1 Idm
1.9 Idm
1.6 Idm
1.6 Idm
1.6 Idm
1.6 Idm
ước (giờ)
Idm 4A
1
1
1
2
3
4
4<Idm 16A
1.50 Idm
gG
16<Idm 63A
1.25 Idm
gM
63<Idm 160A
160<Idm 400A
400<Idm
1.25 Idm
1.25 Idm
1.25 Idm
* Cầu chì loại aM:
Cầu chì loại này chỉ đảm bảo bảo vệ chống ngắn mạch và đặc biệt được
sử dụng phối hợp với các thiết bị khác (contactor, máy cắt) nhàm mục đích bảo
vệ chống các loại quá tải nhỏ hơn 4 Idm vì vậy không được sử dụng độc lập. Cầu
chì không được chế tạo để bảo vệ chống quá tải thấp.
Điện áp và dòng điện của dây chảy cầu chì hạ áp do hãng ABB chế tạo:
Điện áp xoay chiều (V)
Điện áp một chiều (V)
230, 400, 500, 690, 750, 1000
220, 440, 500, 600, 750, 1200, 1500, 2400, 3000
2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 35, 40, 50, 63, 80, 100,
125, 160, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000, 1250
Dòng định mức (A)
* Cầu chì rơi (FCO: Fure Cut Out) kiểu CC-15 Và CC-24:
Cầu chì rơi (FCO) kiểu CC-15 và CC-24 sử dụng để bảo vệ quá tải và
ngắn mạch hệ thống tại các trạm biến thế điện áp 6-15 kV và 22 - 27 kV. Khi tác
động, dây chì bị đứt, bộ ống cầu chì bị bật rơi xuống tạo ra khoảng cách cách
điện nhìn thấy được, cách ly mạch cần bảo vệ khỏi đường dây mang điện áp.
Cầu chì rơi kiểu CC-15 và CC-24 là thiết bị bảo vệ có đặc tính và độ tin
cậy cao phù hợp với các tiêu chuẩn IEC265-1, IEC60282-2, GOST 2213-79,
ANSI C37.41, C37.42, TCVN5767, TCVN 5768 được sản xuất trên dây chuyền
công nghệ và thiết bị hiện đại, đảm bảo chất lượng theo ISO 9001.
36
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
(Hình 3.22: Hình dáng ngoài của FCO)
Kiểu
CC-15 và CC-24
6-15kV và 22-27 kV
50/60Hz
Điện áp danh định (Un)
Tần số danh định (fn)
Dung lượng cắt
8,10,12kA Asym
Dòng điện định mức lớn nhất 200A
(Imax)
Dòng điện định danh (In)
Khối lượng
10,20,25,30,35,40,50,75,100A...max 200A
6,5 kg và 7kg
Kiểm tra trước khi lắp đặt: Kiểm tra trị số dòng điện danh định của đây
chì, so sánh với yêu cầu của dòng điện cần bảo vệ thiết bị đã phù hợp chưa.
Vị trí lắp đặt: cầu chì rơi cao tới 4,5m so với mặt đất. Khi lắp đặt Cầu chì
rơi kiểu CC-15 và CC-24 trong hệ thống 3 pha, khoảng cách pha phải là 450
600mm.
Gá lắp - Đấu dây:
- Gá lắp: Kết cấu gá đỡ phải cứng vững. Bộ gá đỡ Cầu chì rơi trong hệ
thống 3 pha cùng nằm trên một mặt phẳng. Các Cầu chì rơi kiểu CC-15 và CC-
24 có thể lắp phải đặt tại bất cứ kết cấu phân phối ngoài trời bằng 3 bulông M12
kẹp chặt với Ke bắt của Cầu chì rơi (Xem hình vẽ kết cấu - kích thước lắp đặt ).
- Đấu dây: đầu nối với nguồn ở phía trên được nối với dây nguồn và đầu
nối với phụ tải ở phía dưới được nối với phụ tải bằng bulông M10.
Lắp dây chì (Xem hình bên):
37
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Mở Đai ốc bảo vệ, nắp che nhôm - Tháo ống bảo vệ dây chì - Lắp dây
chảy bằng 2 Vít M3 vào đầu nối dây chì và dây dẫn - Lắp ống bảo vệ bên ngoài
dây chì - Luồn đầu dây dẫn vào ống dập hồ quang - Vặn chặt đai ốc bảo vệ phía
đầu nối dây chì - Kéo dây dẫn đủ căng, sau đó bắt đủ chặt đầu cuối dây dẫn với
tiếp điểm động dưới của bộ ống cầu chì bằng vòng đệm và Tai hồng.
- Lắp bộ ống cầu chì (xem hình vẽ kết cấu - kích thước lắp đặt):
- Điều kiện máy biến thế làm việc không tải hoặc không có điện áp.
- Dùng sào cách điện lồng vào tai tháo của bộ ống cầu chì để đặt bộ ống
cầu chì vào rãnh gố đỡ của bộ tiếp điểm tĩnh dưới.
- Móc sào cách điện vào khoen thao tác phía trên của bộ ống cầu chì, đẩy
mạnh lên phía trên để đóng tiếp điểm động trên vào tiếp điểm tĩnh trên của bộ
tiếp điểm tĩnh trên.
Tháo bộ ống cầu chì: trình tự ngược lại với lắp bộ ống cầu chì.
a
38
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
b
Hình3.23: Cấu tạo và kích thước của FCO
a. Các bộ phận của FCO
b. Kích thước lắp đặt và các bộ phận của FCO
1. Bộ Tiếp điểm tĩnh trên
4. Ke bắt
2. Đầu nối với nguồn
3. Sứ
5. Đầu nối với phụ tải
6. Bộ Tiếp điểm tĩnh dưới 7. Bộ ống cầu chì
Khi vận chuyển yêu cầu phải tránh va đập sao cho sứ cách điện và các
bộ phận khác không bị hư hại.
Bảo quản trong môi trường khô ráo, không có bụi bẩn và hoá chất ăn
mòn.
Sản phẩm xuất xưởng là thiết bị trọn bộ.
Phụ tùng kèm theo Cầu chì rơi gồm 3 dây chì.
- Kiểm tra trạng thái Sứ cách điện.
- Kiểm tra trạng thái ống cầu chì.
- Kiểm tra trạng thái các bề mặt tiếp điểm, tiếp xúc.
- Kiểm tra trạng thái lắp ghép, đặc biệt là các bulông kẹp dây dẫn.
Bảo dưỡng:
- Làm sạch bề mặt Sứ cách điện.
- Kiểm tra trạng thái ống cầu chì.
- Làm sạch bề mặt tiếp xúc của các tiếp điểm và Kẹp dây (dùng giấy ráp
mịn).
- Xiết chặt lại các bulông tại các mối lắp ghép.
4. Lựa chọn cầu chì:
a. Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt :
39
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Cầu chì được chọn theo 2 điều kiện sau:
UđmCC UđmLD
Iđm Itt
Trong đó: + UđmCC : điện áp định mức của cầu chì.
+ Iđm : dòng định mức của dây chảy (A), nhà chế tạo cho theo các bảng.
+ Itt: d òng điện tính toán là dòng lâu dài lớn nhất chạy qua dây chảy cầu
chì (A).
Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị diện gia dụng), dòng tinh toán
chính là dòng định mức của thiết bị điện:
pdm
Itt = Iđmtb
=
Udm *cos
Trong đó: + Idmtb: Là dòng định mức của thiết bị (A)
+ Udm: điện áp pha định mức bằng 220V
+ cos: lấy theo thiết bị điện
Với đèn sợi đốt, bàn là, bếp điện, bình nóng lạnh: cos = 1
Với quạt, đèn tuýp, điều hoà, tủ lạnh, máy giặt: cos = 0,8
Khi cầu chì bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau:
P
dm
Itt
3 *Udm *cos
Trong đó: + Udm: điện áp dây định mưc của lưới điện bằng 380V
+ Cos: lấy theo thực tế
b. Cầu chì bảo vệ một động cơ:
Cầu chi bảo vệ một động cơ chọn theo hai điều kiện sau:
Idm Itt Kt *IdmD
Imm Kmm * IdmD
Idm
Kt: hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy Kt = 1, khi đó:
Idm IdmD
IdmD: dòng định mức của động cơ xác định theo công thức:
P
dmD
IdmD
3 *Udm *cosdm *
Trong đó:
Uđm= 380V là điện áp định mức lưới hạ áp của mang 3 pha 380V
40
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Cos: hệ số công suất định mức của động cơ nhà chế tạo cho thường bằng
0.8
: hiệu suất của động cơ, nếu không biết lấy
Kmm: hệ số của động cơ nhà chế tạo cho, thường Kmm= (4 7)
: hệ số lấy như sau:
Với động cơ mở máy nhẹ hoặc mở máy không tải (máy bơm, máy cắt gọt
kim loại), =2.5
Với động cơ mở máy nặng hoặc mở máy có tải (cần cẩu, cần trục, máy
nâng), =1.6
c. Cầu chì bảo vệ 2,3 động cơ:
Trong thực tế, cụm hai, ba động cơ nhỏ hoặc cụm động cơ lớn cùng một,
hai động cơ nhỏ ở gần có khi được cấp điện chung băng một cầu chì. Trường
hợp này càu chì cũng được chọn theo hai điều kiện sau:
n
I K *I
dm
ti
dmtbi
1
n1
Immmax
Kti *Idmtbi
1
Idm
: lấy theo tính chất của động cơ mở máy.
5- Sửa chữa cầu chì
Nội dung công tác sửa chữa cầu chì chủ yếu là đánh sạch và kẹp chặt các
đầu tiếp xúc, thay thế dây chảy và thay thế vật liệu làm đầy ống ( nếu có ). Khi
cầu chì bị hỏng các bộ phận thì thay thế từng phần hoặc thay thế toàn bộ.
BÀI 3-2 CÁC THAM SỐ CƠ BẢN CỦA CẦU CHÌ
Điện áp định mức: giá trị xoay chiều xuất hiện giữa hai đầu cầu chỡ (khi
cầu chỡ ngắn mạch)
Dũng điện định mức: giá trị dũng điện mà cầu chỡ cú thể làm việc liờn tục
mà khụng thay đổi đặc tính của nó
Dũng điện cắt cực tiểu: giỏ trị nhỏ nhất của dũng điện sự cố mà dây chỡ
cú khả năng ngắt mạch.
Khả năng cắt định mức: giá trị của dũng điện ngăn mạch mà cầu chỡ cú
thể cắt.
41
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Dũng điện sử dụng
Dũng điện ngắn mạch
Đặc tính dũng điện
Đặc tính cầu chỡ
Dũng điện
định mức
Dũng điện
cắt giới hạn
Dũng điện
cắt định mức
Dũng điện
cắt cực tiểu
BÀI 3-3 KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÁP TÔ MÁT
1- Khái niệm và công dụng
Áptômát là khí cụ đóng cắt chính trong mạng điện hạ áp, vừa làm nhiệm
vụ thao tác ( đóng và cắt ), vừa làm nhiệm vụ bảo vệ ( quá tải, ngắn mạch, điện
áp thấp... ).
áp tô mát (hay máy ngắt tự động) là khí cụ điện đóng mạch bằng tay và cắt
mạch tự động khi có sự cố như: ngắn mạch, quá dòng, sụt áp, quá áp... Đôi khi
trong kĩ thuật điện cũng sử dụng áp tô mát để đóng - cắt không thường xuyên
các mạch điện làm việc ở chế độ bình thường.
Trong các mạch điện hạ áp, áp tô mát có điện áp định mức đến 660V điện
xoay chiều, 530V điện một chiều, có dòng điện định mức đến 6000A. Những áp
tô mát hiện đại có thể ngắt dòng điện đến 200 - 300KA.
Yêu cầu chung đối với áp tô mát là: độ tin cậy cao, bảo vệ chọn lọc, sử
dụng an toàn, công suất ngắt lớn, kích thước nhỏ, gọn nhẹ.
2 - Phân loại:
Người ta phân loại áp tô mát như sau:
+ Theo kết cấu:
-Loại 1 cực.
-Loại 2 cực
-Loại 3 cực.
+ Theo các công dụng bảo vệ:
- áp tô mát dòng điện cực đại.
- áp tô mát dòng điện cực tiểu.
- áp tô mát điện áp thấp.
- áp tô mát công suất ngược.
- áp tô mát định hình: bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt, bảo vệ quá điện áp
bằng rơ le điện từ, đặt trong vỏ nhựa.
42
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
-Trong một vài trường hợp có yêu cầu bảo vệ tổng hợp (dòng điện cực đại
và điện áp cực tiểu) người ta gọi là áp tô mát vạn năng.
+ Theo thời gian thao tác:
- Loại tác động không tức thời.
- Loại tác động tức thời.
BÀI 3-4 ÁP TÔ MÁT XOAY CHIỀU 1 PHA VÀ 3 PHA
1- Cấu tạo và nguyờn lý làm việc của ỏp tụ mỏt xoay chiều một pha
Hình dáng và cấu tạo của một áptômát ba pha thông thường như hình2-
12.
Hình 2-12
a- Tiếp điểm :
Tiếp điểm của áptômát thường được chế tạo có hai cấp ( chính và hồ
quang ), hoặc ba cấp ( chính, phụ, hồ quang ).
Khi đóng mạch , tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm
phụ, sau cùng là tiếp điểm 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.
43
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Tiếp điểm của áptômát thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ
quang như Ag- Wo; Cu- Wo; Ni.....
Hình 2- 13 trình bày hệ thống tiếp điểm trong một kiểu áptômát : 2,3 là
các tiếp điểm chính; 4 là các tiếp điểm phụ; 5 là các tiếp điểm hồ quang.
Hình 2-13
b- Hộp dập hồ quang
Để áp tô mát dập được hồ quang trong tất cả 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 áptômát và có lỗ thoát khí. Kiểu
này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50 KA.
Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50 KA hoặc điện
áp lớn hơn 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 đoạn ngắn thuận lợi cho
việc dập tắt hồ quang.
Hình dạng và kết cấu hộp dập hồ quang được trình bày trên hình 2- 12, 6
là hộp dập hồ quang.
Cùng một thiết bị dập hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều
điện áp đến 500 V, có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện đến 40 KA;
nhưng khi làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440 V, chỉ có thể cắt
đựơc dòng điện đến 20 KA.
44
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
c- Cơ cấu truyền động cắt áptômát
Truyền động cắt áptômát thường có hai cách : bằng tay và bằng cơ điện (
điện từ, động cơ điện ).
Điều khiển bằng tay được thực hiện với các áptômát có dòng điện định
mức không lớn hơn 600 A. Điều khiển bằng điện từ ( nam châm điện ) được ứng
dụng ở các áptômát có dòng điện lớn hơn ( đến 1000 A ).
Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta còn dùng một tay dài phụ theo
nguyên lý đòn bẩy. Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí
nén.
Hình 2-14 trình bày cơ cấu điều khiển các áptômát bằng nam châm điện
có nhả khớp tự do.
Hình 2- 14
Khi đóng bình thường ( không có sự cố ), các tay đòn 2 và 3 được nối
cứng vì tâm xoay 0 nằm thấp dưới đường nối hai điểm 01 và 02. Giá đỡ 5 làm
cho hai đòn này không tự gập lại được. Ta nói điểm 0 ở vị trí chết.
Khi có sự cố, phần ứng 6 của nam châm điện 7 bị hút đập vào hệ thống
tay đòn 2,3 làm cho điểm 0 thoát khỏi vị trí chết. điểm 0 sẽ cao hơn đường nối
0102. Lúc này tay đòn 2,3 không được nối cứng nữa. Các tiếp điểm sẽ nhanh
chóng mở ra dưới tác dụng của lò xo kéo tiếp điểm ( H.2- 13,b )
Muốn đóng lại áptômát , ta phải kéo tay cầm 4 xuống phía dưới như hình
2- 13,c, sau đó mới đóng vào được.
d- Móc bảo vệ
Áptômát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ – gọi là móc bảo vệ. Nó sẽ
tác động cắt áptômát khi có sự cố quá dòng điện ( quá tải hay ngắn mạch ) hoặc
sụt áp.
- Móc bảo vệ quá dòng điện ( còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại ) để bảo
vệ mạch điện khỏi bị quá tải và ngắn mạch. Người ta thường dùng hệ thống điện
từ hoặc rơ le nhiệt làm móc bảo vệ đặt bên trong áptômát
+ Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện cần bảo vệ.
Cuộn dây này có ít vòng dây và có tiết diện lớn để chịu được dòng điện phụ tải.
45
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút làm nhả chốt gây cắt
áptômát.
+ Móc kiểu rơ le nhiệt có cấu tạo tương tự như rơ le nhiệt . Nó có phần tử
đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi có quá tải xảy ra ,thanh kim loại
kép bị đốt nóng sẽ bị cong đi làm nhả chốt hãm , gây cắt áptômát.
Thường người ta dùng cả móc điện từ và móc kiểu rơ le nhiệt lắp trong
áptômát.
- Móc bảo vệ sụt áp ( còn gọi là bảo vệ điện áp thấp ) cũng thường dùng
kiểu điện từ . Cuộn dây điện áp thấp được mắc song song với mạch điện chính.
Cuộn dây này có tiết diện dây nhỏ và số vòng nhiều để chịu được điện áp nguồn.
2- Nguyên lý hoạt động
a- áptômát bảo vệ dòng điện cực đại
Hình 2- 15: Sơ đồ nguyên lý áptômát dòng điện cực đại
1,6- lò xo;
2,3- móc;
4- phần ứng;
5- nam châm điện;
Sơ đồ nguyên lý áptômát dòng điện cực đại được vẽ trên hình 2- 15.
Ở trạng thái làm việc bình thường sau khi đóng áptômát, áptômát được
giữ ở trạng ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 ăn khớp với móc 3. Dòng
điện chạy vào cuộn dây của nam châm điện 5 có trị số nhỏ nên lực điện từ
không thắng nổi sức cản lò xo 6 ,do đó nam châm điện không đủ sức hút phần
ứng 4 và áptômát vẫn đóng.
Khi có ngắn mạch xảy ra trong mạch điện, dòng điện chạy qua nam châm
điện có trị số lớn sẽ sinh ra lực hút điện từ . Lực điện từ này lớn hơn lực cản của
lò xo 6 , do đó nam châm điện 5 sẽ hút phàn ứng 4 làm nhả móc 3. Móc 2 được
46
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
thả tự do, lò xo 1 sẽ kéo tiếp điểm của áptômát bật ra, loại sự cố ra khỏi lưới
điện.
b- Áptômát bảo vệ điện áp thấp ( kém áp )
3
6
2
4
5
Hình 2- 16: Sơ đồ nguyên lý áptômát bảo vệ điện áp thấp
1,6- lò xo;
2,3- móc;
4- phần ứng;
5- nam châm điện;
Sơ đồ nguyên lý áptômát bảo vệ điện áp thấp được vẽ trên hình 2- 16.
Ở trạng thái làm việc bình thường sau khi đóng áptômát, áptômát được
giữ ở trạng ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 ăn khớp với móc 3. Khi điện
áp nguồn có giá trị định mức, nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 giữ chặt móc
hãm 2,3. Mạch điện làm việc bình thường.
Khi điện áp nguồn giảm thấp quá trị số chỉnh định, nam châm điện không
đủ sức giữ phần ứng ở vị trí hút. Dưới sức căng của lò xo 6 sẽ kéo móc 3 bật
khỏi móc 2. Móc 2 được tự do , dưới sức căng của lò xo 1 hệ thống tiếp điểm
của áptômát được mở ra làm ngắt mạch điện.
3- Cách lựa chọn
Áptômát được lựa chọn theo điều kiện điện áp định mức, dòng điện định
mức, kiểu loại.
Điều kiện lựa chọn cơ bản là :
Uđm ATM Uđm mạng
I đm ATM I tt
Trong đó:
47
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Uđm ATM
Uđm mạng
Iđm ATM
-
Điện áp định mức của áptômát được ghi trong lý lịch máy
hoặc trên nhãn máy
Điện áp định mức của mạng điện nơi áptômát được lắp
-
đặt
–
Dòng điện định mức của áptômát được ghi trong lý lịch
máy hoặc trên nhãn máy
I tt
–
Dòng điện tính toán của phụ tải.
4- Các hư hỏng thông thường và phương pháp sửa chữa áp tômát
Các áptômát thường hư hỏng ở hệ thống tiếp điểm bị cháy rỗ, hỏng lò xo
và các chi tiết cơ khí, hỏng cuận dây .
Để sửa chữa các tiếp điểm ta tiến hành lau,đánh sạch bề mặt tiếp xúc hoặc
tẩy nhẹ các vết cháy rỗ. Nếu tiếp điểm bị hỏng nặng phải thay thế mới. Kích
thước của tiếp điểm mới thay thế phải giống như tiếp điểm cũ. Nếu lò xo của bộ
phận cơ khí bị hỏng phải thay thế mới hoặc căng lại lò xo. Các chi tiết dập định
hình bị hỏng phải thay thế mới. Cuận dây bảo vệ bị hỏng phải cuân lại cuận dây
khác. Đường kính dây cuân, số vòng và kích thước cuận dây mới cần đảm báo
đúng như cuận dây cũ thay thế. Các ốc vít bắt đầu dây phải chặt, nếu chờn hoặc
mất long đen thì phải thay thế ngay.
BÀI 3-5 CÔNG TẮC TƠ
1- Khái niệm và công dụng
Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc
bằng nút ấn các mạch điện động lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến
600A.
Công tắc tơ có hai vị trí : đóng- cắt , được chế tạo có số lần đóng – cắt
lớn, tần số đóng có thể lên tới 1500 lần trong một giờ.
2- Phân loại công tắc tơ:
Công tắc tơ hạ áp thường dùng kiểu không khí, được phân ra nhiều loại
như sau:
- Theo nguyên lý truyền động, ta có công tắc tơ kiểu điện từ ( truyền
động bằng lực hút điện từ ), kiểu hơi ép, kiểu thuỷ lực. Thông thường ta gặp
công tắc tơ kiểu điện từ.
- Theo dạng dòng điện ta có công tắc tơ điện một chiều và cống tắc tơ
điện xoay chiều.
- Theo kết cấu , người ta phân ra công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều
cao ( ví dụ ở bảng điện gầm xe ) và công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều rộng (
ví dụ buồng tàu điện ngầm ).
48
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
3- Những yêu cầu cơ bản đối với công tắc tơ
4- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của công tắc tơ xoay chiều
a. Cấu tạo
Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau : cơ cấu điện từ ( nam
châm điện ), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm ( tiếp điểm chính và
phụ).
* Nam châm điện : gồm có 3 thành phần
- Mạch từ ( lõi sắt ) : Là các lõi thép có hình dạng EI, UI. Nó gồm những
lá thép tôn silic, có chiều dầy 0,35mm hoặc 0,5 mm, ghép lại để tránh tổn hao
dòng điện xoáy. Mạch từ được chia làm hai phần , một phần được kẹp chặt cố
định ( phần tĩnh ), phần còn lại là nắp ( còn gọi là phần ứng hay phần động )
được nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn.
- Cuộn dây hút : cuộn dây quấn trên lõi thép dùng để tạo ra lực hút điện
từ. Các cuộn dây của phần lớn các công tắc tơ được tính toán sao cho được phép
đóng ngắt tới 600 lần trong một giờ, ứng với hệ số thông điện bằng 40%. Cuộn
dây có thể làm việc tin cậy ( hút phần ứng ) khi điện áp cung cấp cho nó nằm
trong phạm vi 85- 110% Uđm. Nếu ta gọi tỷ số giữa điện áp nhả và điện áp hút
của cuộn dây là hệ số trở về, thì hệ số này có thể đạt tới ( 0,6- 0,7 ). Điều đó có
nghĩa là khi điện áp cuộn dây sụt xuống còn 60 – 70% trị số điện áp hút thì nắp
bị nhả và ngắt mạch điện.
- Cơ cấu truyền động : phải có kết cấu sao cho giảm được thời gian thao
tác đóng ngắt tiếp điểm, nâng cao lực ép các tiếp điểm và giảm được tiếng kêu
va đập. Cơ cấu truyền động thường dùng lực lò xo.
Các sơ đồ cơ cấu truyền động của các công tắc tơ điện xoay chiều như
hình 4- 1.
49
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Hình 4- 1. Các sơ đồ cơ cấu truyền động của các công tắc tơ điện xoay chiều.
+ Nắp chuyển động xoay quanh bản lề, tiếp điểm chuyển động thẳng có
tay đòn truyền chuyển động ( H. 4- 1, a ).
+ Nắp và tiếp điểm chuyển động theo hai phương vuông góc nhau ( H. 4-
1, b ).
+ Nắp chuyển động thẳng, tiếp điểm chuyển động xoay quanh bản lề ( H.
4- 1, c ).
+ Nắp và tiếp điểm đều chuyển động xoay quanh một bản lề có một hệ
thống tay đòn chung ( H. 4- 1, d ), trường hợp này lực ép trên tiếp điểm lớn.
* Hệ thống dập hồ quang.
Khi công tắc tơ chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp
điểm bị cháy, mòn dần. Hệ thống dập hồ quang thường gồm nhiều vách ngăn
làm bằng kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp
điểm chính của công tắc tơ.
* Hệ thống tiếp điểm
50
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Hệ thống tiếp điểm liên hệ với mạch từ di động qua bộ phận liên động cơ khí.
Các tiếp điểm của công tắc tơ được chia thành hai loại :
- Tiếp điểm chính cho dòng điện của phụ tải chạy qua. Nó là loại tiếp
điểm thường mở. Khi cuộn dây chưa có điện tiếp điểm nay ở trạng thái mở, khi
cuộn dây có điện tiếp điểm này đóng lại. Tiếp điểm này có khả năng cho dòng
điện lớn đi qua ( từ 10A đến vài nghìn ampe ).
- Tiếp điểm phụ : có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ
hơn 5A , được lắp ở các mạch điều khiển, tín hiệu, bảo vệ….Nó được chia thành
hai loại : tiếp điểm phụ thường mở và tiếp điểm phụ thường đóng. Tiếp điểm
phụ thường mở có trạng thái đóng, mở giống như tiếp điểm chính. Tiếp điểm
phụ thường đóng có trạng thái đóng, mở ngược với tiếp điểm chính.
b- Nguyên lý hoạt động
- Khi chưa cấp điện vào cuộn dây thì lõi thép động vẫn ở vị trí tách khỏi lõi thép
tĩnh. Tiếp điểm thường mở vẫn mở và tiếp điểm thường đóng vẫn đóng.
- Khi cung cấp điện cho cuộn dây có giá trị định mức sẽ sinh ra từ thông
chạy trong mạch từ, tạo ra lực hút điện từ hút lõi thép động về phía lõi thép tĩnh
51
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
( lực điện từ thắng lực cản lò xo ). Công tắc tơ được giữ ở trạng thái đóng. Lúc
này nhờ vào bộ phận liên động về cơ khí giữa lõi thép đông và hệ thống tiếp
điểm động làm cho tiếp điểm chính đóng lại cung cấp điện cho phụ tải. hệ thống
tiếp điểm phụ cũng chuyển đổi trạng thái : tiếp điểm thường đóng mở ra và tiếp
điểm thường mở đóng lại.
6
7
5
4
1
3
2
Hình 4- 2. Sơ đồ cấu tạo của công tắc tơ xoay chiều.
1- cuộn dây;
5- tay đòn ;
2- mạch từ tĩnh
3- nắp động;
6- tiếp điểm thường mở;
7- tiếp điểm thường đóng;
4- Vòng ngắn mạch;
- Khi ngừng cung cấp điện cho cuộn dây thì công tắc tơ ở trạng thái nghỉ,
các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
Nguyên lý làm việc của công tắc tơ điện một chiều kiểu điện từ cũng
tương tự như trên, thường chỉ khác ở hình dáng kết cấu truyền động của mạch từ
tới tiếp điểm.
5- Tính chọn công tắc tơ
Các công tắc tơ được lựa chọn theo điều kiện điện áp điện áp định mức,
dòng điện định mức, kiểu loại.
Điều kiện lựa chọn cơ bản là :
Uđm ctt Uđm mạng
I đm ctt I tt
Trong đó:
Uđm ctt
-
Điện áp định mức của công tắc tơ được ghi trong lý lịch
máy hoặc trên nhãn máy
Uđm mạng
-
Điện áp định mức của mạng điện nơi công tắc tơ được
lắp đặt
52
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Giáo trình khí cụ điện
Iđm ctt
tắc tơ được ghi trong lý lịch máy hoặc trên nhãn máy.
I tt Dòng điện tính toán của phụ tải.
–
Dòng điện định mức của các tiếp điểm chính của công
–
6- Các hư hỏng thường gặp và phương pháp sửa chữa.
Công tắc tơ thường hư hỏng ở hệ thống các tiếp điểm, hư hỏng cuộn dây,
hư hỏng bề mặt tiếp xúc giữa lõi thép động và lõi thép tĩnh và hư hỏng các chi
tiết cách điện khác.
Công việc sửa chữa tiếp điểm chủ yếu là phục hồi lại mặt tiếp xúc bị mài
mòn. Nếu mức độ mài mòn hoặc rỗ ít thì phải đánh sạch tương tự như sửa chữa
cầu dao. Nếu tiếp điểm bị mài mòn hoặc rỗ nhiều cần thay thế tiếp điểm mới.
Tiếp điểm mới thay thế phái có kích thước và vật liệu giống như tiếp điểm cũ.
Khi lực ép tiếp điểm không đủ cần thay thế lò xo khác.
Khi công tắc tơ phát ra tiếng kêu ta phải kiểm tra cẩn thận lực ép ở tất cả
các mối ghép, điều chỉnh sự tiếp giáp giữa lõi thép động và lõi thép tĩnh. Để
kiểm tra tiếp giáp của lõi thép, ta dùng một tờ giấy trắng, mỏng, mịn đặt vào
giữa rồi dùng tay đóng công tắc tơ. Căn cứ vào vết in của lõi thép trên mặt giấy
để xác định mức độ tiếp giáp giữa hai lõi thép. Để công tắc tơ làm việc êm , bề
mặt tiếp giáp phải có trên 70% diện tích mặt lõi thép tính toán. Nếu mức độ tiếp
giáp ít hơn , hoặc tiếp giáp có khe hở giữa hai lõi thép, phải điều chỉnh lại vị trí
lõi thép hoặc cạo sạch mặt tiếp giáp .
Các chi tiết cách điện bị hư hỏng phải thay thế. Hộp dập hồ quang bị
hỏng phải sửa chữa lại.
Cuộn dây bị hư hỏng bị hỏng rất khó sửa chữa, nên thay bằng cuộn dây
khác. Đường kính dây quấn, số vòng và kích thước cuộn dây mới cần đảm bảo
đúng như cuộn dây cũ thay thế.
BÀI 3-6 KHỞI ĐỘNG TỪ
1- Cấu tạo
Khởi động từ là khí cụ đóng cắt và bảo vệ quá tải cho các động cơ có
công suất không lớn lắm. Nó gồm có công tắc tơ làm nhiệm vụ đóng cắt và rơ le
nhiệt làm nhiệm vụ bảo vệ quá tải. Có hai loại khởi động từ là : khởi động từ
đơn gồm có một công tắc tơ và một rơ le nhiệt ; khởi động từ kép gồm có hai
công tắc tơ và một rơ le nhiệt.
2- Mạch điều khiển động cơ không đồng bộ 3 pha quay một chiều dùng
khởi động từ đơn.
a- khởi động
53
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
Tải về để xem bản đầy đủ
41 trang
09/01/2024
23300
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Khí cụ điện (Phần 2) - Trường Cao đẳng nghề Nam Định", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_khi_cu_dien_phan_2_truong_cao_dang_nghe_nam_dinh.pdf
