Giáo trình Trang bị điện nâng cao - Võ Tá Thành
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Lời mở đầu
Trong mô đun Khí cụ điện và Trang bị điện cơ bản các em đã được trang bị các kiến thức cơ bản vầ
kí hiệu, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các trang bị điện cơ bản cũng như cấu tạo, nguyên lý hoạt
động cơ bản của các mạch điện có sẵn, từ đó chúng ta dựa vào bản vẽ sẵn có và đấu nối nên mạch.
Nhưng trong thực tế không phải khi nào cũng có bản vẽ cho sẵn nên đồi hỏi các em phải tự thiết kế
nên mạch. Vì vậy chúng ta bước vào môn học Trang bị điện nâng cao.
Cuốn giáo trình này là kết quả chắt lọc, tổng hợp từ những kinh nghiệm, kỹ năng, kiến thức,.. các thầy
cô gặp trong thực tế. Giáo trình tập hợp các bài tập thiết kế, đấu nối từ cơ bản đến nâng cao nhằm tạo
cho các bạn các kỹ năng cần thiết khi làm việc trong thực tế mà không bị bỡ ngỡ.
Mô đun gồm 3 phần:
Phần I: Các kiến thức cơ bản
Phần II:Giới thiệu về phần mềm CADe-SIMU
Phần III: Bài tập thiết kế
Trong quá trình biên soạn, nhóm tác giả đã tham khảo các tài liệu và giáo trình khác như ở phần
cuối giáo trình đã thống kê.
Lần đầu được biên soạn và ban hành, giáo trình chắc chắn sẽ còn khiếm khuyết; rất mong các
thầy cô giáo và những cá nhân, tập thể của các trường đào tạo nghề và các cơ sở doanh nghiệp quan
tâm đóng góp để giáo trình ngày càng hoàn thiện hơn, đáp ứng được mục tiêu đào tạo của nôn học
nói riêng và ngành Điện công nghiệp/ Cơ điện tử cũng như các chuyên ngành kỹ thuật nói chung.
Mọi ý kiến đóng góp xin gửi về địa chỉ:
Trường Cao đẳng công nghệ Hà Tĩnh
Khoa Điện
Số 16B Đường Trần Phú – xã Thạch Trung - TP Hà Tĩnh
Email: votathanh@htvtc.edu.vn
Hà Tĩnh, ngày tháng năm 2020
Tham gia biên soạn
Võ Tá Thành
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
2
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Tên mô đun: Trang bị điện nâng cao
Mã mô đun: MĐ22
Vị trí, tính chất của mô đun:
- Vị trí: Mô đun Trang bị điện nâng cao được học sau khi người họcđã học xong mô đun trang
bị điện cơ bản.
- Tính chất: Là mô đun trong phần mô đun môn học chuyên môn nghề.
- Ý nghĩa và vai trò của môn học: Trong mọi lĩnh vực sản xuất, đặc biệt là các ngành công
nghiệp, việc sử dụng các máy móc để giải phóng sức lao động của con người ngày càng phổ biến. Để
nắm bắt và làm chủ các trang thiết bị ngày càng hiện đại đòi hỏi cán bộ kỹ thuật phải có những kiến
thức cơ bản về công nghệ, bên cạnh đó là các kỹ năng thiết kế, đọc sơ đồ, phân tích và chẩn đoán sai
hỏng để có thể vận hành, bảo trì, bảo dưỡng và sửa chữa hiệu quả các trang thiết bị đó. Mô đun Trang
bị điện được biên soạn nhằm trang bị cho người học những kiến thức và kỹ năng cơ bản nêu trên.
Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức: Trình bày quy trình thiết kế các mạch trang bị điện.
- Về kỹ năng: Thiết kế, lắp đặt được các mạch trang bị điện đúng theo yêu cầu công nghệ;
khắc phục được các lỗi trong các mạch trang bị điện .
- Năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Làm việc độc lập hoặc làm việc theo nhóm, giải quyết công việc, vấn đề phức tạp trong điều
kiện làm việc thay đổi;
+ Hướng dẫn, giám sát những người khác thực hiện nhiệm vụ xác định; chịu trách nhiệm cá
nhân trách nhiệm đối với nhóm;
+ Đánh giá chất lượng công việc sau khi hoàn thành và kết quả thực hiện của các thành viên
trong nhóm.
Nội dung mô đun:
Thời gian (giờ)
Thực
hành, thí
nghiệm,
thảo luận,
bài tập
Số
TT
Tên các bài trong mô đun
Tổng Lý
Kiểm
tra
số
thuyết
Bài 1: Thiết kế và lắp đặt mạch khởi
động từ đơn làm việc luân phiên
1
12
1
11
1. Yêu cầu kỹ thuật
2. Thiết kế mạch điện.
3. Lắp đặt mạch điện
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
3
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
4. Kiểm tra mạch điện
KHOA ĐIỆN
5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện
không tải và có tải.
Bài 2: Thiết kế và lắp đặt mạch điều
khiển nâng hạ cầu trục
2
16
1
1
1
14
1
1. Yêu cầu kỹ thuật
2. Thiết kế mạch điện .
3. Lắp đặt mạch điện
4. Kiểm tra mạch điện
5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện
không tải và có tải.
Bài 3: Thiết kế và lắp đặt mạch điều
khiển 2 băng tải
3
28
26
1
1. Yêu cầu kỹ thuật
2. Thiết kế mạch điện .
3. Lắp đặt mạch điện
4. Kiểm tra mạch điện
5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện
không tải và có tải.
Bài 4: Thiết kế và lắp đặt mạch điều
khiển cửa cổng bằng động cơ 1 pha
4
19
17
1
1. Yêu cầu kỹ thuật
2.Thiết kế mạch điện .
3. Lắp đặt mạch điện
4. Kiểm tra mạch điện
5. Cấp nguồn, vận hành mạch điện
không tải và có tải.
Tổng
75
4
68
3
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
4
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
SAFETY
MỤC LỤC
Lời mở đầu ----------------------------------------------------------------------------------------1
3. Các thanh công cụ trên phần mềm CADe-SIMU -----------------------------------35
4. Thư viện của CADe-SIMU ------------------------------------------------------------36
5. Ứng dụng phần mềm CADe-SIMUvẽ thiết kế sơ đồ mạch điện trong công nghiệp 38
Phần 3: Bài tập thiết kế-------------------------------------------------------------------------42
Bài mở đầu: Thiết kế và lắp đặt mạch đảo chiều quay gián tiếp-----------------------42
Bài 1: Thiết kế và lắp đặt mạch khởi động từ đơn---------------------------------------47
Bài 2: Thiết kế và lắp đặt mạch nâng hạ cầu trục----------------------------------------51
Bài 3: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển 2 băng tải ----------------------------------54
Bài 4: Thiết kế và lắp đặt mạch điều khiển cửa cổng -----------------------------------59
Bài tập mở rộng ------------------------------------------------------------------------------63
Bài 1: Thiết kế và lắp đặt mạch đảo chiều quay trực tiếp----------------------------63
Bài 2: Thiết kế và lắp đặt mạch khởi động đổi nối sao – tam giác -----------------65
Bài 3: Thiết kế và lắp đặt mạch 2 động cơ làm việc luân phiên --------------------67
Bài 4: Thiết kế và lắp đặt mạch 2 băng tải dừng tuần tự-----------------------------69
Bài 5: Thiết kế và lắp đặt mạch đảo chiều động cơ-----------------------------------71
Bài 6: Thiết kế và lắp đặt mạch 2 động cơ làm việc----------------------------------73
Bài tập nâng cao------------------------------------------------------------------------------75
Mạch máy công nghiệp----------------------------------------------------------------------80
Bài 1: Máy tiện T616 ---------------------------------------------------------------------80
Bài 2: Mạch điện trên máy phay 6H-11 ------------------------------------------------83
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
5
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Phần I: Các kiến thức cơ bản
Bài 1: Tính chọn dây dẫn
Dây dẫn và cáp là một trong các thành phần chính của mạng cung cấp điện. Vì vậy, việc lựa chọn
dây dẫn và cáp đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và thỏa mãn chỉ tiêu kinh tế sẽ góp phần đảm bảo chất lượng
điện, cung cấp điện an toàn và liên tục, đồng thời góp phần không nhỏ vào việc hạ thấp giá thành
truyền tảI và phân phối điện năng, mang lại lợi ích lớn không chỉ cho ngành điện mà còn cho cả ngành
kinh tế quốc dân.
Tùy theo loại mạng điện và cấp điện áp mà điều kiện kinh tế đóng vai trò quyết định và điều kiện
kỹ thuật đóng vai trò quan trọng hay ngược lại. Do đó, cần phảI nắm vững bản chất của mỗi phương
pháp lựa chọn dây dẫn và cáp để sử dụng đúng chỗ và có hiệu quả.
Cáp trong mạng hạ áp thường là cáp đồng hoặc nhôm được bọc cách điện bằng giấy tẩm dầu
hoặc cao su.
Để tải điện xoay chiều một pha, điện một chiều thường sử dụng cáp 1, 2 lõi, thường dùng nhất
là cáp 2 lõi. Cáp 3 lõi dùng để tải điện xoay chiều 3 pha, cấp cho các động cơ hoặc phụ tải ba pha đối
xứng. Cáp 4 lõi là cáp thường được dùng nhiều nhất để tảI điện xoay chiều ba pha đến 1kV, cấp cho
các phụ tải ba pha không đối xứng hoặc các tải động cơ cần dây trung tính. Lõi thứ tư của cáp này
dùng làm dây trung tính và có tiết diện nhỏ hơn.
Dây dẫn hạ áp thường dùng là dây dùng trong nhà, được bọc cao su cách điện hoặc nhựa cách
điện PVC. Một số trường hợp dùng trong nhà là dây trần hoặc thanh dẫn nhưng phải được đặt trên sứ
cách điện.
Phương pháp chọn lựa:
Do mạng phân phối hạ áp tải công suất nhỏ và cự ly truyền tải ngắn nên chỉ tiêu kinh tế chỉ đóng
vai trò quan trọng mà không đóng vai trò quyết định như chỉ tiêu kỹ thuật. Chỉ tiêu kỹ thuật cần quan
tâm khi chọn dây/cáp bao gồm:
o Nhiệt độ dây/cáp không được vượt quá nhiệt độ cho phép qui định bởi nhà chế tạo trong chế
độ vận hành bình thường cũng như trong chế độ vận hành sự cố khi xuất hiện ngắn mạch.
o Độ sụt áp không được vượt quá độ sụt áp cho phép.
* Thủ tục đầy đủ chọn dây/cáp trong mạng hạ áp như Hình 1.1:
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
6
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Dòng làm việc cực đại
Dòng định mức CB hay cầu chì
Icp của dây mà thiết bị bảo vệ
có khả năng bảo vệ
Cầu chì
CB
Điều kiện lắp đặt
Icp = 1,31In nếu In 10A
Icp = 1,21In nếu In 10A
và In 25A
Icp = In
Hệ số hiệu chỉnh k
Icp = 1,1In nếu In 25A
Loại dây cáp
Dòng phát nóng cho phép tính toán Icptt = Icp/k
Tiết diện
Dòng phát nóng định mức Icptt
Icpđm Icptt
N
U Ucp
Tính sụt áp U
Tăng tiết diện dây
Y
Kiểm tra ổn định nhiệt
khi xuất hiện ngắn mạch
N
F Fnh
Y
Kết thúc
Hình 1.1. Thủ tục đầy đủ lựa chọn dây/cáp mạng hạ áp
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
7
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
tiết diện theo điều kiện phát nóng:
KHOA ĐIỆN
Lựa chọn
Dây dẫn được chọn theo điều kiện phát nóng lâu dài cho phép sẽ đảm bảo cho cách điện của
dây dẫn không bị phá hỏng do nhiệt độ dây dẫn đạt đến trị số nguy hiểm cho cách điện của dây. Điều
này được thực hiện khi dòng điện phát nóng cho phép của dây/cáp phải lớn hơn dòng điện làm việc
lâu dài cực đại chạy trong dây dẫn.
Kích cỡ của dây pha có liên hệ trực tiếp tới mã chữ cái (thể hiện cách lắp đặt) và
❖ Xác định mã chữ cái :
hệ số k.
Các chữ cái (B tới F) phụ thuộc vào dạng của dây và cách lắp đặt nó. Có nhiều cách lắp đặt,
song những cách giống nhau sẽ được gom nhóm lại và được chia làm 4 loại theo các điều kiện môi
trường xung quanh.
Bảng 1.1: Mã chữ cái phụ thuộc vào dạng dây và cách lắp đặt:
Dạng của
Cách lắp đặt
Chữ
dây
cái
- Dưới lớp nắp đúc, có thể lấy ra được hoặc không, bề
mặt đổ lớp vữa hoặc nắp bằng.
B
Dây 1 lõi và
nhiều lõi
- Dưới sàn nhà hoặc sau trần giả.
- Trong rãnh hoặc ván lát chân tường.
- Khung treo có bề mặt tiếp xúc với tường hoặc trần.
- Trên những khay cáp không đục lỗ.
- Thang cáp, khay có đục lỗ hoặc trên congxom đỡ.
- Treo trên tấm nêm.
C
E
F
Cáp có nhiều
lõi
- Có mốc xích nối tiếp nhau.
Cáp 1 lõi
Xác định tiết diện dây/cáp không chôn ở dưới đất:
Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp không chôn ngầm dưới
đất phải hiệu chỉnh theo hệ số k bao gồm các hệ số thành phần:
- Hệ số k1 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 1.2).
- Hệ số k2 xét đến số mạch dây/cáp trong một hằng đơn (Bảng 1.3).
- Hệ số k3 xét đến nhiệt độ môI trường khác 300C (Bảng 1.4)
k= k1.k2.k3
(1.1)
Bảng 1.2: Hệ số hiệu chỉnh k1 theo cách lắp đặt
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
8
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Hệ số k1
Mã
chữ
Cách lắp đặt
Cáp đặt thẳng trong vật liệu cách điện chịu nhiệt
B
0.70
0.77
0.90
0.95
0.95
1.00
Ống dây đặt trong vật liệu cách điện chịu nhiệt
Cáp đa lõi
Hầm và mương cáp kín
Cáp treo trên trần nhà
C
B,C,E,F
Các trường hợp khác
Bảng 1.3: Hệ số k2 theo số mạch cáp đặt trên một hằng đơn.
Hệ số k2
Mã
chữ
cái
Cách đặt
Số lượng mạch hoặc cáp đa lõi
gần nhau
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12 16 20
Lắp hoặc
B,C chôn trong 1.00
tường
0.8 0.7 0.6 0.6 0.5 0.5 0.5 0.5 0.4 0.4 0.3
0
0
5
0
7
4
2
0
5
1
8
Hằng đơn
trên tường
hoặc nền nhà,
0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
hoặc trên
khay cáp
1
0.7 0.7
5
9
5
3
2
2
1
C
không đục lỗ
Hằng đơn
trên trần
0.8 0.7 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6
0.95
1
2
8
6
4
3
2
1
1
Hằng đơn nằm
ngang hoặc
trên máng
đứng
E, F
0.8 0.8 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
1
1
8
2
7
5
3
3
2
2
2
Hằng đơn
trên thang
cáp, công
xom
0.8 0.8
0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
0.8 0.8
7
2
9
9
8
8
8
Khi số hằng cáp nhiều hơn một, k2 cần nhân với các hệ số sau:
- Nếu cáp được đặt theo 2 hàng: k2 được nhân với 0.8
- Nếu cáp được đặt theo 3 hàng: k2 được nhân với 0.73
- Nếu cáp được đặt theo 4 hằng hoặc 5 hàng: k2 được nhân với 0.7
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
9
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Bảng 1.4:
Hệ số k3 cho nhiệt độ môi trường khác 300c
Cách điện
Nhiệt độ
môi trường
Cao su
Butyl polyethylene (XLPE), cao
su có ethylene propylene (EPR)
PVC
(chất dẻo)
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
1.29
1.22
1.15
1.07
1.00
0.93
0.82
0.71
0.58
-
1.22
1.17
1.12
1.07
1.00
0.93
0.87
0.79
0.71
0.61
0.50
-
1.15
1.12
1.08
1.04
1.00
0.96
0.91
0.87
0.82
0.76
0.71
0.65
0.58
-
-
-
-
-
-
-
-
-
-
Xác định tiết diện dây/cáp chôn ngầm dưới đất:
Theo điều kiện lắp đặt thực tế, dòng phát nóng cho phép của dây/cáp chôn ngầm dưới đất phải
hiệu chỉnh theo hệ số k bao gồm các hệ số thành phần:
- Hệ số k4 xét đến ảnh hưởng của cách lắp đặt (Bảng 1.5).
- Hệ số k5 xét đến số mạch dây/cáp trong một hằng đơn (Bảng 1.6).
- Hệ số k6 xét đến tính chất của đất (Bảng 1.7)
- Hệ số k7 xét đến nhiệt độ đất khác 200C (Bảng 1.8)
k= k4.k5.k6.k7
(1.2)
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
10
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Hệ số k4
Bảng 1.5:
Hệ số k4 theo cách lắp đặt.
Cách lắp đặt
Đặt trong ống bằng đất nung, ống ngầm hoặc
rãnh đúc
0.8
1.0
Trường hợp khác
Bảng 1.6: Hệ số k5 cho số dây trong hàng.
Hệ số k5
Định vị dây
Số mạch hoặc cáp nhiều lõi
Đặt kề nhau
Chôn ngầm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
12 16 20
1.00 0.80 0.70 0.65 0.60 0.57 0.54 0.52 0.50 0.45 0.41 0.38
Khi số hằng cáp nhiều hơn một, k5 cần nhân với các hệ số sau:
+ Nếu cáp được đặt theo 2 hàng: k5 được nhân với 0.8
+ Nếu cáp được đặt theo 3 hàng: k5 được nhân với 0.73
+ Nếu cáp được đặt theo 4 hàng: k5 được nhân với 0.7
Bảng 1.7: Hệ số k6 theo sự ảnh hưởng của đất
Tính chất của
Hệ số k6
đất
Rất ướt (bão
1.21
hòa)
Ướt
Ẩm
1.13
1.05
1
Khô
Rất khô
0.86
Bảng 1.8: Hệ số k7 phụ thuộc vào nhiệt độ đất.
Cách điện
Nhiệt độ đất
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
11
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
0C
XLPE, EPR (cao su
ethylene-propylene)
PVC
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
1.10
1.05
1.00
0.95
0.89
0.84
0.77
0.71
0.63
0.55
0.45
1.07
1.04
1.00
0.96
0.93
0.89
0.85
0.80
0.76
0.71
0.65
Lựa chọn tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn thiết bị bảo vệ:
Trong mạng hạ áp, thường sử dụng áptômát (CB) hay cầu chì để bảo vệ quá tảI thiết bị tiêu thụ
điện và đây dẫn/cáp. Do đó, việc chọn dây/cáp trong mạng hạ áp liên quan chỗt chẽ với việc chọn
thiết bị bảo vệ.
Chọn tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn CB:
Khi tính toán được dòng điện làm việc cực đại của phụ tải IB, chọn CB có dòng định mức In
thỏa điều kiện:
In IB
Từ đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà CB có khả năng bảo vệ.
Icp = In (1.4)
Từ điều kiện lắp đặt thực tế của dây/cáp tìm được hệ số hiệu chỉnh k. Từ đây, xác định dòng
(1.3)
phát nóng cho phép tính toán Icptt
:
퐼
cp
(1.5)
퐼
≥
cptt
푘
Chọn loại dây/cáp và tiết diện phù hợp có dòng phát nóng định mức (Icpđm) thỏa điều kiện:
Icpđm Icptt
(1.6)
Sau đó tính sụt áp U và kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép:
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
12
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
U Ucp
KHOA ĐIỆN
(1.7)
Nếu điều kiện sụt áp cho phép không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên và kiểm tra lại sụt áp.
Nếu thỏa điều kiện sụt áp cho phép thì tiếp tục kiểm tra ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch:
F Fnh
(1.8)
Nếu điều kiện ổn định nhiệt khi xuất hiện ngắn mạch không thỏa, cần tăng tiết diện dây lên
cho đến khi điều kiện ổn định nhiệt được đảm bảo và kết thúc quá trình chọn dây/cáp kết hợp với CB.
Chọn tiết diện dây dẫn kết hợp với chọn cầu chì:
Khi tính toán được dòng điện làm việc cực đại của phụ tảI IB, chọn dòng tác động của dây chảy
cầu chì Idc thỏa điều kiện:
Idc IB
(1.9)
Sau đó, chọn dòng phát nóng cho phép Icp của dây/cáp mà cầu chì có khả năng bảo vệ:
Icp = 1,31In nếu In 10A
Icp = 1,21In nếu 10A In 25A
Icp = 1,1In nếu In 25A
(1.10)
(1.11)
(1.12)
Các bước xác định hệ số hiệu chỉnh k, dòng cho phép tính toán Icptt, dòng phát nóng định mức
Icpđm, chọn tiết diện dây/cáp, kiểm tra điều kiện sụt áp cho phép và điều kiện ổn định nhiệt khi xuất
hiện ngắn mạch tương tự như trên.
Kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp và ổn định nhiệt:
Kiểm tra theo điều kiện tổn thất điện áp:
Đối với mạng hạ áp, do trực tiếp cung cấp điện cho phụ tải nên vấn đề đảm bảo điện áp rất
quan trọng. Vì vậy, thường phải kiểm tra điều kiện tổn thất điện áp cho phép.
Bảng 1.9: Hệ số k7 phụ thuộc vào nhiệt độ đất.
Sụt áp U
Mạch
U
U%
1 pha: pha/pha
U = 2.IB.( r0.cos + x0.sin)L
U = 2.IB.( r0.cos + x0.sin)L
100훥푈
1 pha: pha/trung tính
푈
푑푚
3 pha cân bằng: 3 pha (có
hoặc không có trung tính)
3
U = .IB.( r0.cos + x0.sin)L
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
13
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Trong đó:
IB: là dòng làm việc lớn nhất (A).
r0: là điện trở của dây dẫn trên một đơn vị chiều dài (/km)
x0: là cảm kháng của dây dẫ trên một đơn vị chiều dài (/km)
L: là chiều dài đường dây (km)
: là góc pha giữa điện áp và dòng điện trong dây.
Uđm: là điện áp dây định mức (V).
r0 và x0 được xác định với các lưu ý sau:
- Với dây đồng:
22,5 (mm2/km)
F (tiết diện dây
mm2)
( 1.13)
( 1.14)
r0 =
- Với dây nhôm:
r0 =
36 (mm2/km)
F (tiết diện dây mm2)
- r0 được bỏ qua khi dây dẫn có tiết diện lớn hơn 55mm2
- x0 được bỏ qua khi dây dẫn có tiết diện nhỏ hơn 50mm2
- Nếu không có thông tin nào khác chọn x0 = 0,08 /km
Cos được chọn như sau:
- Đối với phụ tải chiếu sáng: cos = 0,6 1
- Đối với phụ tải là động cơ:
+ Khi khởi động: cos = 0,35
+ Ở chế độ bình thường: cos = 0,8
Trong thực tế, để đơn giản trong tính toán tổn thất điện áp có thể áp dụng công thức sau:
U = Vd.I.L
( 1.15)
Với:
Vd: là điện áp rơi trên một đơn vị chiều dài đường dây (V/A.km).
I: là dòng điện phụ tải (A).
L: là chiều dài của dây dẫn (km).
Khi nhà chế tạo dây/cáp cho trước giá trị Vd thì có thể xác định tiết diện dây dẫn đảm bảo tổn thất
điện áp qua bảng tra.
Điều kiện kiểm tra tổn thất điện áp cho phép:
Umax% Ucp%
( 1.16)
Trong đó:
Ucp%: là tổn thất điện áp cho phép
Umax%: là tổn thất điện áp lớn nhất trong mạng.
Ucp% = 5% Uđm theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 9206-2012
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
14
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Ucp%
=
3% Uđm theo tiêu chuẩn của Đức Din 18015.
Nếu trong mạng có nhiều đoạn, nhiều nhánh thì phảI tìm điểm nào có tổn thất điện áp lớn nhất
Umax% để so sánh.
Kiểm tra theo điều kiện ngắn mạch:
Khi chưa mạng tải, nhiệt độ trong dây dẫn bằng với nhiệt độ môi trường. Khi ngắn mạch, nhiệt
lượng trong dây dẫn sẽ sinh ra rất lớn và tỏa vào lớp cách điện. Nếu các thiết bị bảo vệ không cô lập
sự cố kịp thời sẽ dẫn tới cách điện dây dẫn bị phá hủy.
Cần phải kiểm tra khả năng chịu nhiệt của dây/cáp khi xuất hiện ngắn mạch theo biểu thức:
퐼2푁.푡 ≤ 퐾푐푑퐹2
( 1.17)
푡
퐼 .
푁
Hay:
( 1.18)
퐹 ≥
퐾
푐푑
Trong đó:
t: là thời gian tồn tại dòng ngắn mạch (s)
IN: là dòng điện ngắn mạch (A)
F: là tiết diện của dây/cáp (mm2)
Kcđ: là hằng số đặc trưng cho loại cách điện (A2.s/mm4)
Giá trị Kcđ được tra trong bảng 1.10
Bảng 1.10: Nhiệt độ cho phép của cáp theo loại cách điện và hằng số kcđ
Nhiệt độ cực đại (0C)
Chế độ xác Chế độ kết thúc ngắn
Hằng số Kcđ
Cách điện
Đồng Nhôm
lập
mạch
PVC
70
160
115
135
76
90
Cao su
85
135
tổng hợp
PR, XLPE
90
143
143
94
Chọn dây trung tính:
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
15
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Dòng chạy trong dây trung tính có thể coi như bằng 0. Tuy nhiên lưới 3 pha đi nuôi các căn hộ
luôn có dòng chạy trong dây trung tính. Sự phát triển của các thiết bị biến đổi công suất trong các
mạng lưới điện công nghiệp sẽ tạo các sóng hài. Các hài bội ba chạy trong dây trung tính được khuếch
đại lên ba lần, có thể vượt quá giá trị cho phép. Do đó, cần đặc biệt lưu ý vấn đề này.
Tiết diện dây trung tính có thể nhỏ hơn dây pha. Khi ấy cần lưu ý khả năng đặt thiết bị bảo vệ
dây trung tính nếu nó không đảm nhận chức năng của dây bảo vệ.
Tiêu chuẩn IEC 346-5.5.2 qui định về cách chọn dây trung tính:
Dây đồng:
Fpha 16mm2: F = F
≤
N
pha
Fpha > 16mm2: FN
Fpha
≤
Dây nhôm:
Fpha
25mm2: FN = Fpha
≤
Fpha > 25mm2: FN
Fpha
≤
Trong trường hợp Fpha >16mm2 (đối với dây đồng) và Fpha > 25mm2 (đối với dây nhôm) có thể
chọn FN = 0.5Spha, nhưng lưu ý là dây trung tính phải có bảo vệ thích hợp.
Giá trị FN được tra trong bảng 1.11
Bảng 1.11: Bảng tra chọn dây trung tính
Tiết diện dây
S < 25 35
50
70
95 120 150 185 240 300
dẫn pha (mm2)
Tiết diện tối
thiểu của dây
trung tính
(mm2)
25
25
S < 25
35
50
70
70
95 120 150
(35) (35)
(35) là tiết diện của dây trung tính lõi bằng nhôm
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
16
TR
ỆN
Bài 2: Lựa chọn khí cụ điện trong mạch trang bị điện
1. Áp to mát ( CB):
Áptômát là thiết bị đóng cắt hạ áp có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch.
Do có ưu điểm hơn hẳn cầu chì là khả năng làm việc chắc chắn, tin cậy, an toàn, đóng cắt đồng
thời 3 pha và có khả năng tự động hóa cao nên áptômát mặc dù có giá đắt hơn vẫn ngày càng
được dùng rộng rãI trong lưới điện hạ áp công nghiệp, dịch vụ cũng như lưới điện sinh hoạt.
Áptômát được chế tạo với điện áp khác nhau:
400 (V), 440 (V), 500 (V), 600 (V), 690 (V)
Người ta cũng chế tạo các loại áptômát
1 pha, 2 pha, 3 pha với số cực khác nhau: 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực
.
Áp to mát bảo vệ dây điện loại B ngắt điện
khi dòng điện tăng gấp 3 đến 5 lần trị số thiết kế, loại C ngắt điện khi dòng điện lớn hơn gấp 5
đến 10 lần và loại D ngắt điện khi dòng điện lơn hơn 10 đến 20 lần
Hình 2.1: Các loại áptomat
❖ Phân loại các loại áp to mát:
Hình 2.1: Đặc tuyến cơ cấu ngắt điện (
loại B, C và D)
• MCB (Miniature Circuit Breaker)
Aptomat loại nhỏ. Đây là dạng CB thu gọn (mini) chủ yếu dùng trong gia dụng, mạch điều khiển,
thường có dòng cắt định mức và dòng cắt ngắn mạch thấp (125A/10kA)
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
17
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
Hình 2.2: Cấu tạo của Áp to mát MCB
• MCCB (Molded Case Circuit Breaker)
Aptomat kiểu khối. Đây là dạng CB tiêu chuẩn chủ yếu dùng trong công nghiệp, mạch động lực,
thường có dòng cắt ngắn mạch lớn (có thể lên tới 150kA)
MCCB có thiết bị bảo vệ quá tải và ngắn mạch có thể được điều chỉnh riêng biệt
Hình 2.3: Hình dạng ngoài của MCCB
• RCCB (Residual Current Circuit Breaker)
Là thiết bị chuyển mạch có chức năng nâng cao chống dòng rò (CB chống giật).
Hình 2.4: Hình dạng của áp to mát
• RCBO (Residual Current Circuit Breaker with Overcurrent Protection)
RCCB LS
Là thiết bị chuyển mạch có khả năng chống dòng rò cũng như bảo vệ quá dòng ( CB tích hợp 2
chức năng ).
• ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker)
Là thiết bị chuyển mạch có khả năng chống dòng rò, thực chất là loại MCCB hay MCB bình
thường có thêm bộ cảm biến dòng rò. Loại này vừa bảo vệ ngắn mạch, vừa bảo vệ quá tải, vừa
bảo vệ dòng rò (CB tích hợp 3 chức năng)
• MPCB (Motor Protection Circuit Breakers)
Là thiết bị chuyển mạch chuyên dụng cho động cơ. Các đặc tính của MPCB được thiết kế đặc
biệt để bảo vệ động cơ, cho phép dòng vào nhưng ngăn chặn mọi tình trạng quá dòng (CB
chuyên dụng cho động cơ)
• ACB (Air Circuit Breaker)
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
18
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
là thiết bị
chuyển mạch loại không khí ( Ở đây buồng dập hồ quang là không khí nhé). ACB là thiết bị
nặng ).
• VCB (Vacuum Circuit Breakers)
Là thiết bị chuyển mạch loại chân không ( Ở đây buồng dập hồ quang là chân không nhé). VCB
là thiết bị đặc thù không thể thiếu trong các tủ trung thế, thiết bị này thường được tích hợp sẵn
( có thể lên tới xxx KV).
❖ Ký hiệu áp to mát:
Ký hiệu của áptômát cho ở bảng dưới đây:
Bảng 2.1: Ký hiệu của áp to mát
Ký
hiệu
Số
cực
1 cực 1 cực + TT
2 cực
3cực
4 cực
Ngoài áptômát thông thường, người ta còn chế tạo loại áptômát chống rò điện. Áptômát chống rò tự
động cắt mạch điện nếu dòng rò có trị số 30 mA, 100 mA hoặc 300 mA tùy loại.
Việc lựa chọn Áptômát chủ yếu dựa vào.
+ Dòng điện tính toán đi trong mạch.
+ Dòng điện quá tải.
+ Điện áp mạng.
+ Tính thao tác có chọn lọc.
Ngoài ra lựa chọn áptômát còn phải căn cứ vào tính chất làm việc của phụ tải là áptômát không
được phép cắt khi có quá tải ngắn hạn thường xẩy ra trong điều kiện làm việc bình thường như
dòng điện khởi động dòng điện đỉnh của phụ tải.
Tùy theo đặc tính của phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ:
Iđm = ( 1,25
1,5) Itt
÷
( 2.1 )
Sau cùng Áptômát được chọn theo các số liệu kỷ thuật đã cho của nhà chế tạo
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
19
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHỆ HÀ TĨNH
KHOA ĐIỆN
a.
Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt :
Cầu ch được chọn theo 2 điều kiện sau:
( 2.2 )
( 2.3 )
Uđm CB
UđmLD
≥
Iđm CB
I
≥
tt
Trong đó: + Uđm CB : điện áp định mức của áp to mát.
+ Iđm CB : dòng định mức của áp to mát
+ Itt: dòng điện tính toán phụ tải
Với thiết bị một pha (ví dụ các thiết bị điện gia dụng), dòng tính toán chính là dòng định mức của
thiết bị điện:
푃푑푚
( 2.4 )
Itt = Iđmtb
=
푈푑푚 ∗ 푐표푠휑
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 bảo vệ lưới ba pha, dòng tính toán xác định như sau:
Pdm
( 2.5 )
Itt =
3
∗ Udm ∗ cosφ
Trong đó: + Udm: điện áp dây định mức của lưới điện bằng 380V
+ Cos : lấy theo thực tế
b. Áp to mát bảo vệ một động cơ:
Áp to mát bảo vệ một động cơ chọn theo hai điều kiện sau:
퐼푑푚 ≥ 퐼푡푡 = 퐾푡 ∗ 퐼푑푚퐷
( 2.6 )
( 2.7 )
퐼푑푚 ≥ 퐼
=
퐾푚푚 ∗ 퐼푑푚퐷
푚푚
훼
훼
Kt: hệ số tải của động cơ, nếu không biết lấy Kt = 1, khi đó:
퐼푑푚 ≥ 퐼푑푚퐷
( 2.8 )
GT TRANG BỊ ĐIỆN NÂNG CAO
20
Tải về để xem bản đầy đủ
33 trang
06/05/2022
4262
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Trang bị điện nâng cao - Võ Tá Thành", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_trang_bi_dien_nang_cao_vo_ta_thanh.docx
