Giáo trình Khí cụ điện - Ngành/nghề: Điện dân dụng
UỶ BAN NHÂN DÂN TỈNH LÀO CAI
TRƯỜNG CAO ĐẲNG LÀO CAI
GIÁO TRÌNH
MÔN HỌC/ MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN
NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN DÂN DỤNG
( Áp dụng cho Trình độ. Trung cấp)
LƯU HÀNH NỘI BỘ
LỜI GIỚI THIỆU
Tài liệu bài giảng khí cụ điện là kết quả của việc xây dựng chương trình
và giáo trình dạy nghề năm. Được thực hiện bởi sự tham gia của các giảng viên
khoa điện trường Cao đẳng Lào Cai thực hiện
Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng Lào Cai cùng với
các trường trong điểm trên toàn quốc, các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực
hiện biên soạn bài giảng khí cụ điện phục vụ cho công tác dạy nghề điện công
nghiệp hệ trung cấp
Bài giảng này này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn
học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ trung cấp và
Cao đẳng, và được dùng làm bài giảng cho học viên trong các khóa đào tạo
Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong
nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn
thiện hơn
Lào Cai, ngày tháng năm 2020
Biên soạn
Lại Văn Dũng :
MỤC LỤC
Bài mở đầu
KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN
1. Khái niệm về khí cụ điện
2. Công dụng và phân loại khí cụ điện
CHƯƠNG I
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT
1.1. Cầu dao
1.2
Các loại công tắc và nút điều khiển
1.3 Dao cách ly
1.4 Máy cắt điện
1.5 Áp - tô - mat
CHƯƠNG II
KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ
1. Nam châm điện:
2. Rơ le điện từ
3. Rơ le nhiệt
4. Cầu chì
5. Thiết bị chống rò.
6. Máy biến áp đo lường
CHƯƠNG III
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
1. Công tăc tơ
2. Khởi động từ
3. Rơ le trung gian và rơ le tốc độ
4. Rơ le thơi gian (timer)
5. Bộ khống chế
Bài mở đầu
KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN
3. Khái niệm về khí cụ điện
3.1. Khái niệm về khí cụ điện
Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ
các lưới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản xuất. Ngoài ra nó còn được
dùng để kiểm tra và điều chỉnh các quá trình không điện khác.
3.2. Sự phát nóng của khí cụ điện.
a. Khái niệm.
Dòng điện chạy trong vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên (theo định luật Jun-
Lenxơ). Nếu nhiệt độ vượt quá giá trị cho phép, khí cụ điện sẽ chóng hỏng, vật liệu
cách điện sẽ chóng hoá già và độ bền cơ khí sẽ giảm đi nhanh chóng.
Tuỳ theo chế độ làm việc mà khí cụ điện phát nóng khác nhau. Sự phát nóng do
tổn hao nhiệt quyết định. Đối với KCĐ một chiều đó là tổn hao đồng, đối với KCĐ
xoay chiều đó là tổn hao đồng và sắt. Ngoài ra còn có tổn hao phụ. Nguồn phát nóng
chính ở KCĐ là: dây dẫn có dòng điện chạy qua, lõi thép có từ thông biến thiên theo
thời gian. Cầu chì, chống sét và một số KCĐ khác có thể phát nóng do hồ quang.
Ngoài ra còn phát nóng do tổn thất dòng điện xoáy.
b. Phát nóng của vật thể đồng chất ở chế độ làm việc dài hạn.
t
od tođ
0
o
0
t1
t
t t1
Chế độ làm việc dài hạn là chế độ khí cụ làm việc trong thời gian t > t , t là
1 1
thời gian phát nóng của khí cụ điện từ nhiệt độ môi trường xung quanh đến nhiệt độ
ổn định (hình 1-1) với phụ tải không đổi hay thay đổi ít. Khi đó, độ chênh lệch nhiệt
độ đạt tới trị số nhất định tôđ.
Một vật dẫn đồng chất, tiết diện đều đặn có nhiệt độ ban đầu là nhiệt độ môi
trường xung quanh. Giả thiết dòng điện có giá trị không đổi bắt đầu qua vật dẫn: Từ
lúc này vật dẫn tiêu tốn năng lượng điện để chuyển thành nhiệt năng làm nóng vật
dẫn. Lúc đầu, nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh ít mà chủ yếu tích lũy trong
vật dẫn, nhiệt độ vật dẫn bắt đầu tăng dần lên và sau một thời gian đạt tới giá trị ổn
định tôđ và giữ ở giá trị này. Như vậy là nhiệt độ vật dẫn tăng nhanh theo thời gian
đến một lúc nào đó chậm dần và đi đến ổn định.
Nhiệt lượng tiêu tốn trong khoảng thời gian dt theo định luật Jun-Lenxơ:
P I 2 Rdt
, Ws
dt
Với:
P - công suất tác dụng, W.
I - giá trị dòng điện hiệu dụng, A.
R - điện trở vật dẫn, W
1.3. Tiếp xúc điện
a. Khái niệm:
Theo cách hiểu thông thường, chỗ tiếp xúc điện là nơi gặp gỡ chung của hai hay
nhiều vật dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Bề mặt tiếp xúc giữa
các vật dẫn gọi là bề mặt tiếp xúc điện.
Tiếp xúc điện phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Thực hiện tiếp xúc chắc chắn, đảm bảo.
- Sức bền cơ khí cao.
- Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điện định mức.
- Ổn định nhiệt và điện động khi có dòng ngắn mạch đi qua.
- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, ở nhiệt độ cao ít bị oxy hoá.
Có ba loại tiếp xúc:
- Tiếp xúc cố định: hai vật tiếp xúc không rời nhau bằng bu lông, đinh tán.
- Tiếp xúc đóng mở: tiếp điểm của các khí cụ điện đóng mở mạch điện.
- Tiếp xúc trượt: Chổi than trượt trên cổ góp, vành trượt của máy điện.
Lực ép lên mặt tiếp xúc có thể là bu lông hay lò xo.
Theo bề mặt tiếp xúc có ba dạng:
- Tiếp xúc điểm (giữa hai mặt cầu, mặt cầu - mặt phẳng, hình nón - mặt phẳng).
- Tiếp xúc đường (giữa hình trụ - mặt phẳng).
- Tiếp xúc mặt (mặt phẳng - mặt phẳng).
Bề mặt tiếp xúc theo dạng nào cũng có mặt phẳng lồi lõm rất nhỏ mà mắt
thường không thể thấy được. Tiếp xúc giữa hai vật dẫn không thực hiện được trên
toàn bộ bề mặt mà chỉ có một vài điểm tiếp xúc thôi. Đó chính là các đỉnh có bề mặt
cực bé để dẫn dòng điện đi qua.
Hình 1-4: Dạng của một số tiếp xúc đóng mở:
a) Tiếp điểm ngón;
b) Tiếp điểm bắc cầu;
c) Tiếp điểm cắm (kẹp);
d) Tiếp điểm đối diện;
e) Tiếp điểm lưỡi;
g)Tiếp điểm chổi
h) Tiếp điểm thủy ngân.
b. Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm:
Có hai vật tiếp xúc nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở suất chiều dài l như
(hình 1-2). Lúc đó điện trở hai vật dẫn tính bằng:
R()
l
Rl
S
S
I
Vật dẫn 1
Vật dẫn 2
1
2
l/2
l/2
F(N)
b - Đường đặc tính quan hệ điện trở
tiếp xúc với lực ép lên tiếp điểm
a - Hì nh dạng và kích thước
Khi dòng điện đi qua hai vật dẫn đó, điện trở tổng R sẽ lớn hơn R vì hai mặt
1
vật dẫn dù có được làm sạch đến thế nào cũng đều xuất hiện lớp oxy làm tăng điện
trở. nếu gọi Rtx là điện trở tiếp xúc của hai vật dẫn thì Rtx được tính:
k
F m
Rtx R R1
Trong đó:
+ k - hệ số phụ thuộc vào r và s (với s là ứng suất biến dạng của vật liệu hay còn
gọi là hệ số chống dập nát) đồng thời trạng thái mặt tiếp xúc.
+ m - phụ thuộc vào dạng tiếp điểm và số lượng điểm tiếp xúc.
+ F - Lực ép lên tiếp điểm
c. Một số yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc:
* Vật liệu làm tiếp điểm:
Nếu vật liệu mềm thì điện trở tiếp xúc cũng bé. Do đó thường dùng vật liệu
mềm để làm tiếp điểm hoặc dùng kim loại cứng mạ ngoài bằng kim loại mềm như:
đồng thau mạ thiếc, thép mạ thiếc. Từ đó cũng đã phát triển tiếp điểm lưỡng kim loại:
tiếp điểm loại cứng tiếp xúc với kim loại lỏng như thủy ngân.
* Lực ép lên tiếp điểm F:
Lực F tiếp điểm càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng bé, có thể xem đường cong
(hình 1-2, b). Tuy nhiên lực ép tăng đến một giá trị nhất định nào đó thì điện trở tiếp
xúc sẽ không giảm nữa.
* Hình dạng tiếp điểm:
k
F m
Vì: m khác nhau nên
cũng khác nhau
Rtx R R1
* Diện tích tiếp xúc:
Có ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc, diện tích tiếp xúc càng lớn thi Rtx càng
nhỏ.
* Mật độ dòng điện:
Diện tích tiếp xúc được xác định tuỳ theo mật độ dòng điện cho phép.
Như vậy: muốn giảm điện trở tiếp xúc có thể tăng lực F, tăng số điểm tiếp xúc,
chọn vật dẫn có điện trở suất bé và hệ số truyền nhiệt lớn, tăng diện tích truyền nhiệt
và chọn tiếp điểm có dạng toả nhiệt dễ nhất.
1.4. Hồ quang và các phương pháp dập tắt hồ quang
a. Quá trình hình thành hồ quang
B
B
d
I
H1
H2
H×nh 1.5: Qu¸ tr×nh h×nh thµnh hå quang ®iÖn
Trong khí cụ điện, hồ quang thường xẩy ra ở các tiếp điểm khi cắt dòng điện.
Trước đó khi các tiếp điểm đóng điện trong mạch có dòng điện, điện áp trên phụ tải là
U còn điện áp trên 2 tiếp điểm A, B bằng 0. Khi cắt điện 2 tiếp điểm A, B rời nhau
(H2) lúc này dòng điện giảm nhỏ. Toàn bộ điện áp U đặt lên 2 cực A, B do khoảng
cách d giữa 2 tiếp điểm rất nhỏ nên điện trường giữa chúng rất lớn (Vì điện trường
U/d).
Do nhiệt độ và điện trường ở các tiếp điểm lớn nên trong khoảng không khí giữa
2 tiếp điểm bị ion hóa rất mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (Gọi là plasma) sẽ
xuất hiện phóng điện hồ quang có mật độ dòng điện lớn (104 - 105 A /cm2), nhiệt độ
rất cao (4000 - 50000C). Điện áp càng cao dòng điện càng lớn thì hồ quang càng mãnh
liệt.
* Tác hại của hồ quang
- Kéo dài thời gian đóng cắt: do có hồ quang nên sau khi các tiếp điểm rời nhau
nhưng dòng điện vẫn còn tồn tại. Chỉ khi hồ quang được dập tắt hẳn mạch điện mới
được cắt.
- Làm hỏng các mặt tiếp xúc: nhiệt độ hồ quang rất cao nên làm cháy, làm rỗ bề
mặt tiếp xúc. Làm tăng điện trở tiếp xúc.
- Gây ngắn mạch giữa các pha: do hồ quang xuất hiện nên vùng khí giữa các
tiếp điểm trở thành dẫn điện, vùng khí này có thể lan rộng ra làm phóng điện giữa các
pha.
- Hồ quang có thể gây cháy và gây tai nạn khác.
b. Các phương pháp dập hồ quang
- Kéo dài hồ quang .
- Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh.
- Dùng dòng khi hay dầu để thổi dập tắt hồ quang.
- Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách hẹp này.
- Dùng phương pháp thổi bằng cách sinh khí.
- Phân chia hồ quang ra nhiều đoạn ngắn nhờ các vách ngăn.
- Dập hồ quang trong dầu mỏ.
1.5. Lực điện động
Lực điện động là lực sinh ra khi một vật dẫn mang dòng điện đặt trong từ
trường. Lực tác dụng lên vật dẫn có xu hướng làm thay đổi hình dáng vật dẫn để từ
thông xuyên qua mạch vòng của vật dẫn có giá trị cực đại.
Trong hệ thống gồm vài vật dẫn mang dòng điện, bất kỳ một vật dẫn nào trong
chúng cũng có thể được coi là đặt trong từ trường tạo nên bởi các dòng điện chạy
trong các vật dẫn khác. Do đó, giữa các vật dẫn mang dòng điện luôn luôn có từ thông
tổng tương hỗ móc vòng, kết quả là luôn luôn có các lực cơ học (được gọi là lực điện
động). Tương tự như vậy, cũng có các lực điện động sinh ra giữa các vật mang dòng
điện và khối sắt từ. Chiều của lực điện động được xác định bằng qui tắc (“bàn tay trái”
hoặc bằng nguyên tắc chung như sau: lực tác dụng lên vật dẫn mang dòng điện có xu
hướng làm biến đổi mạch vòng dòng điện sao cho từ thông qua nó tăng lên).
Trong điều kiện sử dụng bình thường, các lực điện động đều nhỏ và không gây
nên biến dạng các chi tiết mang dòng điện của khí cụ điện. Tuy nhiên, khi có ngắn
mạch các lực này trở nên rất lớn có thể gây nên biến dạng hay phá huỷ chi tiết thậm
chí phá huỷ cả khí cụ điện. Vì vậy, cần phải tính toán khí cụ điện (hoặc từng bộ phận)
về mặt sức bên chịu lực điện động, nghĩa là khí cụ điện không bị phá huỷ khi có dòng
điện ngắn mạch cực đại tức thời chạy qua.
2. Công dụng và phân loại khí cụ điện
2.1. Công dụng của khí cụ điện
Khí cụ điện dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển mạch điện.
2.2. Phân loại khí cụ điện
Có thể phân loại khí cụ điện theo những cách khác nhau.
a. Phân loại theo công dụng:
- Khí cụ điện dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện (ví dụ: cầu dao, CB, máy
ngắt ...).
- Khí cụ điện dùng để mở máy, điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh điện áp và dòng
điện (ví dụ: Công tăc tơ, khởi động từ, bộ khống chế, biến trở, điện trở....).
- Khí cụ điện dùng để duy trì tham số điện ở giá trị không đổi
(ví dụ: thiết bị tự động điều chỉnh điện áp, dòng điện, tần số, tốc độ, nhiệt độ, ...).
- Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện (ví dụ: rơ le, CB, cầu chì,...).
- Khí cụ điện đo lường (ví dụ: máy biến dòng, máy biến áp đo lường)
b. Theo điện áp:
- Khí cụ điện cao thế: được chế tạo để sử dụng ở điện áp định mức lớn hơn
1000V.
- Khí cụ điện hạ thế: được chế tạo để sử dụng ở điện áp định mức nhỏ hơn
1000V.
c. Theo loại dòng điện:
- Khí cụ điện một chiều.
- Khí cụ điện xoay chiều.
d. Theo nguyên lý làm việc:
- Điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm, không có tiếp điểm....
e. Theo điều kiện làm việc và dạng bảo vệ:
- Khí cụ điện làm việc ở vùng nhiệt đới, ở vùng có nhiều rung động, vùng mỏ
có khí nổ, ở môi trường có chất ăn mòn hóa học, loại để hở, loại bọc kín...
Câu hỏi ôn tập bài mởi đầu.
1- Nêu quá trình hình thành hồ quang điện và các tác hại của hồ quang điện ?
2- Thế nào là tiếp xúc điện ?
CHƯƠNG I
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT
NỘI DUNG
1.2.Cầu dao
Cầu dao là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện bằng tay đơn giản
nhất được sử dụng trong các mạch điện có điện áp đến 220VDC hoặc 380VAC.
1.1.1.Cấu tạo:
a. Ký hiệu:
L N
Cầu dao 2 ngã 3 pha.
Cầu dao 1 ngã 2 pha.
1
2
5
6
Cầu dao 3 pha
Cầu dao có lưỡi dao phụ
Hình 2 .1: Các bộ phận của cầu dao
b. Cấu tạo: (hình 2-1).
Thông thường gồm:
- Lưỡi dao chính (1).
- Lưỡi dao phụ (3)
- Tiếp xúc tĩnh (ngàm)(2)
- Đế cách điện.(5)
- Lò xo bật nhanh (4).
- Cực đấu dây (6)
1.1.2. Nguyên lý hoạt động:
Cầu dao được đóng mở nhờ ngoại lực bên ngoài (bằng tay) tác động. Khi đóng
cầu dao, lưỡi dao tiếp xúc với ngàm dao, mạch điện được nối. Lưỡi dao rời khỏi ngàm
dao thì mạch điện bị ngắt.
Tay nắm được bố trí ở một bên hay ở giữa hoặc có tay nắm điều khiển được nối
dài ra phía trước để thao tác có khoảng cách.
a.Phân loại:
Tùy theo đặc tính kết cấu và nhu cầu sử dụng của cầu dao mà người ta phân cầu
dao theo các loại sau:
- Theo kết cấu: chia cầu dao làm loại 1 cực, 2 cực, 3 cực, 4 cực, người ta cũng
chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm bên. Ngoài ra còn có cầu dao 1
ngã và cầu dao 2 ngã.
- Theo điện áp định mức: 250V và 500V.
- Theo dòng điện định mức: loại 15, 25, 60, 75, 100, 200, 300, 600, 1000A....
- Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa ba kê lít, đế đá.
- Theo điều kiện bảo vệ: có loại không có hộp, loại có hộp che chắn (nắp nhựa,
nắp gang, nắp sắt...).
- Theo yêu cầu sử dụng: người ta chế tạo cầu dao có cầu chì (dây chảy) bảo vệ và
loại không có cầu chì bảo vệ.
Ở nước ta thường sản xuất cầu dao loại 2 cực, 3 cực không có nắp che chắn, có
dòng điện định mức tới 600 A và có lưỡi dao phụ.
Một số nhà máy đã sản xuất cầu dao nắp nhựa, đế sứ hay đế nhựa, có dòng điện
định mức 60A, các cầu dao này đều có chỗ bắt dây chảy để bảo vệ ngắn mạch.
1.1.3. Tính chọn cầu dao
Uđm cầu dao Ulưới
Iđm cầu dao I tínhtoán
1.1.4.Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng.
Hư hỏng tiếp điểm do:
- Ăn mòn kim loại: do trên bề mặt tiếp điểm có những lỗ nhỏ. Trong vận hành
hơi nước và các chất đọng lại gây phản ứng hóa học, bề mặt tiếp xúc bị ăn mòn làm
hư hỏng tiếp điểm.
- Ô xy hóa: do môi trường tác dụng lên bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp ô xýt
mỏng có điện trở suất lớn dẫn tới điện trở tiếp xúc lớn, phát nóng hỏng tiếp điểm.
- Hư hỏng tiếp điểm do điện: Khi vận hành khí cụ điện không được bảo quản
tốt tiếp điểm bị rỉ, lò xo bị han rỉ không duy trì đủ lực làm điện trở tiếp xúc tăng khi
có dòng điện các tiếp điểm sẽ phát nóng có thể nóng chảy tiếp điểm.
1.1.5. Sửa chữa cầu dao
- Với những mối tiếp xúc cố định nên bôi một lớp bảo vệ.
- Khi thiết kế nên chọn vật liệu có điện thế hóa học giống nhau.
- Sử dụng các vật liệu không bị ô xy hóa làm tiếp điểm hoặc mạ các tiếp điểm.
- Thường xuyên kiểm tra, thay thế lò xo hư hỏng, lau sạch các tiếp điểm.
1.2. Các loại công tắc và nút điều khiển
1.2.1. Công tắc
a. Định nghĩa:
Công tắc là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt dòng điện hoặc đổi nối mạch
điện bằng tay, trong các mạng điện có công suất bé.
b. Ký hiệu:
Công tắc 1 cực
c. Phân loại:
Công tắc đảo chiều
Công tắc hành trình
Theo hình dạng bên ngoài, người ta chia công tắc làm ba loại:
- Kiểu hở.
- Kiểu bảo vệ.
- Kiểu kín.
Theo công dụng người ta chia công tắc ra các loại:
- Công tắc đóng ngắt trực tiếp.
- Công tắc chuyển mạch (hay công tắc vạn năng).
- Công tắc hành trình.
- Công tắc một pha dùng trong điện sinh hoạt.
1.2.2.Công tắc hộp: (hình 2-2. a, b, c, d, e).
a.
b.
c.
Hình 2-2. Công tắc hộp
a. Hình dạng chung;
b. Mặt cắt (vị trí đóng);
c. Mặt cắt (vị trí ngắt)
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 mạch khác nhau tương ứng với các vành 2. Khi trục quay đến vị
trí thích hợp, sẽ có một số tiếp điểm động tiếp xúc với các 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 hộp để tạo nên sức bật nhanh làm cho
hồ quang được dập tắt nhanh chóng.
Hình dạng cấu tạo công tắc hộp của Việt Nam, Liên Xô, Đức, Pháp...điều giống
như hình trên, chỉ khác ít nhiều về hình dạng kết cấu.
d.
e.
Hình 2-2. Công tắc hộp
d. Kiểu bảo vệ
e. Kiểu kín
1.2.3.Công tắc vạn năng (hình 2-3. a, b).
Gồm các đoạn riêng lẽ cách điện với nhau và lắp trên cùng một trục. Các tiếp
điểm 1 và 2 sẻ đóng mở nhờ xoay vành cách điện 3 lồng trên trục 4. Khi ta vặn công
tắc, tay gạt công tắc vạn năng 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 0).
Hình 2-3: Công tắc vạn năng
a. Hình dạng chung
b. Mặt cắt ngang
1. Tiếp điểm tĩnh.
2. Tiếp điểm động.
3. Vành cách điện.
4. trục nhỏ.
1.2.4.Công tắc hành trình:
Hình 2-4 a, b, c giới thiệu dạng ngoài và cấu tạo trong của vài loại công tắc
hành trình cỡ nhỏ:
+ Cấu tạo trong: giống như nút nhấn liên động, gồm một cặp tiếp điểm thường
đóng và một cặp tiếp điểm thường mở, cơ cấu truyền động.
+ Công dụng: công tắc hành trình dùng để đóng ngắt mạch điện điều khiển trong
truyền động điện, tự động hóa... Tuỳ thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển đổi cơ
khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành
trình để đảm bảo an toàn.
Hình 2-4. a
Ví dụ: Giới hạn khẩu độ đóng và mở cửa, giới hạn hướng dịch chuyển của ba
lăng điện, giới hạn điểm đến của thang máy...
Hình 2-4: b
Hình 2-4: c
* Tính chọn công tắc
Uđm côngtắc Ulưới
Iđm côngtắc I tínhtoán
1.2.5. Nút điều khiển ( Nút bấm )
a. Khái niệm
+ Nút bấm còn gọi là nút điều khiển. Nó là một khí cụ điện dùng để đóng, ngắt từ xa
các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu để chuyển đổi các mạch điện điều
khiển… ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều đến 500V.
+ Trong các mạch điện máy công cụ nút bấm được ứng dụng để khởi động, dùng và
đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng cắt các mạch cuộn dây hút của các công
tắc tơ mắc ở mạch động cơ điện.
b. Phân loại
- Theo hình dạng bên ngoài người ta chia nút ấn ra làm 4 loại
Loại hở
Loại bảo vệ
Loại bảo vệ chống nước, chống bụi
Loại bảo vệ chống nổ
- Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút ấn ra loại 1 nút ấn, 2 nút ấn,3 nút ấn.
- Theo kết câu bên trong nút ấn có loại có đèn báo và loại không có đèn báo.
c. Cấu tạo như hình vẽ
Hình 2- 5
Vỏ làm bằng vật liệu cách điện.
Tiếp điểm làm bằng đồng hoặc bạch kim hoặc hợp kim có dạng bắc cầu.
Bộ phận để tay vào ấn làm bằng vật liệu cách điện.
Lò xo.
- Nút ấn kiểu hở: Nó được đặt trên bề mặt một giá đặt trong bảng điện, hộp nút ấn
hay ở trong tủ điện.
- Nút ấn kiểu bảo: Nó được đặt trong vỏ nhựa hay vỏ sắt có hình hộp.
- Nút ấn kiểu bảo vệ chống nước được dặt trong một vỏ kín khít chống được nước
lọt vào.
- Nút ấn kiểu bảo vệ chống bụi, nước được đặt trong một vỏ các bua kín khít để
chống ẩm và bụi lọt vào.
- Nút ấn kiểu chống nổ: Nó được dùng trong các hầm lò hoặc ở những nơi có các
khí nổ lẫn trong không khí. Cấu tạo của nó đặc biệt kín khít để không lọt được tia
lửa ra ngoài và đặc biệt vững chắc để không bị phá huỷ khi bị nổ.
b. Nguyên lý làm việc:
Đối với nút nhấn thường mở: khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm động sẽ
thay đổi trạng thái từ mở sang đóng (tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh) tạo thành mạch kín
để phát tín hiệu điều khiển tới thiết bị điện. Khi không còn lực tác động thì nó trở lại
trạng thái ban đầu.
Đối với nút nhấn thường đóng: khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm động
sẽ thay đổi trạng thái từ đóng sang mở (rời khỏi tiếp điểm tĩnh) tạo thành mạch hở để
ngắt tín hiệu điều khiển 1 thiết bị điện. Khi không còn lực tác động thì nó trở lại trạng
thái ban đầu.
Đối với nút nhấn liên động: khi có lực tác động vào nút nhấn, tiếp điểm thường
đóng thay đổi trạng thái từ đóng sang mở, sau đó tiếp điểm thường mở thay đổi trạng
thái từ mở sang đóng (tiếp điểm thường đóng mở trước, sau đó tiếp điểm thường mở
mới đóng lại). Khi không còn lực tác động thì nó sẽ trở lại trạng thái ban đầu.
e. Ký hiệu nút bấm trên bản vẽ
Nút bấm thường mở
Nút bấm thường đóng
Nút bấm kiểu liên động
* Tính chon nút điều khiển
Uđm Nút ấn Ulưới
Iđm Nút ấm I tínhtoán
1.2.6. Sửa chữa công tắc và nút điều khiển
- Nút ấn tiếp xúc không tốt .
- Nút ấn bị mòn, rổ các tiếp điểm
- Lực đẩy của lò xo không tốt
- Nút ấn bị hư hỏng các ốc vít
Không được bôi dầu để làm sạch mặt tiếp xúc vì sau đó hồ quang xuất hiện lúc
đóng cắt dễ làm cháy mặt tiếp xúc.
Trường hợp mặt tiếp xúc bị cháy nhiều thì phải thay thế. Các ốc vít bắt không
chặt sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của tiếp điểm nút ấn. ốc vít bắt dây lỏng dễ gây ra
hở mạch. Nếu ốc bị lờn ren phải thay thế ốc mới.
1.3.Dao cách ly
1.3.1.Cấu tạo
2
3
1
4
4
1
1
5
Hình 2.6: Các bộ phận của cách ly
1 - Sứ cách điện
4 - Dây dẫn
2 - lưỡi dao
5- Hệ thống truyền động
3 - Ngam cố định
1.3.2. Nguyên lí hoạt động
Dao cách ly gần giống như cầu dao hạ thế nhưng vì dao cách ly làm việc ở điện
áp cao nên các phụ kiện thường lớn hơn.
Dao cách ly: làm nhiệm vụ đóng và cắt mạch điện khi không có dòng điện. Công
dụng của nó là cách ly các bộ phận mạch điện khỏi các phần có điện để tiến hành sửa
chữa. Dao cách ly không có bộ phận dập hồ quang.
Dao cách ly có nhiều loại:
Theo số cực: có dao một cực, dao 3 cực.
Theo nơi đặt: có dao đặt trong nhà và dao đặt ngoài trời.
Theo cấu tạo: có dao đặt ngang và dao đặt đứng.
Thao tác dao cách ly bằng sào cách điện hoặc bằng bộ truyền động nối đến
trục truyền động. Đóng cắt dao cách ly có thể thực hiện bằng tay, bằng động cơ hoặc
có loại trang bị khác.
1.3.3.Tính chọn dao cách ly:
Dao cách ly được lựa chọn theo các điều kiện định mức và được kiểm tra theo
điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt:
Điện áp định mức (kV):
UđmDCL Uđm mang
Dòng điện định mức (A):
Iđm DCL Ilv max
Dòng điện ổn định lực điện động: i max
i max I xk
Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian: t ôđn
tgh
todn I
todn
1.3.4. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng.
Hư hỏng do:
- Ăn mòn kim loại: do trên bề mặt tiếp điểm có những lỗ nhỏ. Trong vận hành
hơi nước và các chất đọng lại gây phản ứng hóa học, bề mặt tiếp xúc bị ăn mòn làm
hư hỏng tiếp điểm.
- Ô xy hóa: do môi trường tác dụng lên bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp ô xýt
mỏng có điện trở suất lớn dẫn tới điện trở tiếp xúc lớn, phát nóng hỏng tiếp điểm.
- Hư hỏng tiếp điểm do điện: Khi vận hành khí cụ điện không được bảo quản
tốt tiếp điểm bị rỉ, lò xo bị han rỉ không duy trì đủ lực làm điện trở tiếp xúc tăng khi
có dòng điện các tiếp điểm sẽ phát nóng có thể nóng chảy tiếp điểm.
1.3.5. Sửa chữa dao cách ly
- Với những mối tiếp xúc cố định nên bôi một lớp bảo vệ.
- Khi thiết kế nên chọn vật liệu có điện thế hóa học giống nhau.
- Sử dụng các vật liệu không bị ô xy hóa làm tiếp điểm hoặc mạ các tiếp điểm.
- Thường xuyên kiểm tra, thay thế lò xo hư hỏng, lau sạch các tiếp điểm.
1.4. Máy cắt điện
a. Công dụng:
Máy cắt điện là một thiết bị dùng trong mạng điện áp cao để đóng cắt dòng điện
phụ tải và cắt dòng điện ngắn mạch. Do điện áp cao (từ 3 đến 35KV và hơn nữa),
dòng điện lớn, nên khi cắt mạch hồ quang sinh ra mạnh. Mật độ dòng điện hồ quang
rất lớn (hàng nghìn ampe trên một cen ti mét vuông) nên nhiệt độ hồ quang rất cao, có
thể tới 10.0000C. Cấu tạo của máy cắt phải bảo đảm được và dập tắt được hồ quang.
Máy cắt là loại thiết bị làm việc tin cậy nhưng giá thành cao được dùng ở những nơi
quan trọng.
Căn cứ theo cấu tạo, máy cắt điện cao áp chia ra: máy cắt điện dầu, máy cắt điện
không khí và dao phụ tải.
b. Phân loại:
Căn cứ vào phương pháp dập hồ quang, người ta chia ra:
- Máy cắt dầu: loại ít dầu, loại nhiều dầu.
- Máy cắt không khí.
- Máy cắt chân không.
- Máy cắt SF6 (khí ê lê gat) v.v...
1.4.1. Cấu tạo máy cắt dầu.
a. Máy cắt nhiều dầu:
7
9
6
8
5
4
10
11
12
21
12
13
20
19
18
14
3
22
23
2
Vỏ 17 cú nắp đậy kín, trong thựng đổ dầu khoỏng. Tiếp điểm tĩnh 3 được nối với
dõy dẫn điện. Tiếp điểm động 1 được điều khiển bởi thanh truyền động 20. Khi tiếp
điểm động di chuyển lờn, sẽ đúng mạch điện, Khi tiếp điểm động di chuyển xuống sẽ
cắt mạch điện.
Dập hồ quang: khi cắt mạch điện hồ quang sinh ra đốt núng dầu, dầu bốc hơi và
phõn tớch sinh ra khớ, hồ quang hấp thụ nhiệt lượng nguội và tắt.
b. Máy cắt ít dầu:
Trong máy cắt ít dầu, dầu chỉ dùng để dập hồ quang, không làm nhiệm vụ cách
điện như ở máy cắt nhiều dầu.
1. Buồng dập hồ quang.
2. Tiếp điểm tĩnh.
4
3. Tiếp điểm động.
5
3
2
4. Thanh truyền động.
5. Dây dẫn mềm.
1
Hinh 2.11: May cắt
Dập hồ quang: khi cắt mạch
điện, hồ quang đốt nóng dầu, sinh ra
Tải về để xem bản đầy đủ
68 trang
19/04/2022
1801
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Khí cụ điện - Ngành/nghề: Điện dân dụng", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- giao_trinh_khi_cu_dien_nganhnghe_dien_dan_dung.pdf
