Khái niệm về khí cụ điện
Sự phát nóng của khí cụ điện
Dòng điện trong vật dẫn làm nóng khí cụ điện theo định luật Jun-Lenxơ Khi nhiệt độ vượt quá mức cho phép, khí cụ điện có nguy cơ hỏng hóc nhanh chóng, trong khi vật liệu cách điện cũng sẽ bị lão hóa nhanh và giảm độ bền cơ học Nhiệt độ cho phép của các bộ phận trong khí cụ điện được liệt kê trong bảng 1.1.
Bảng 1-1: Bảng nhiệt độ cho phép làm việc của một số vật liệu cách điện trong khí cụ
Các vật liệu cách điện chủ yếu
110 Vật liệu không bọc cách điện hay để xa vật cách điện
75 Dây nối tiếp xúc cố định
75 Tiếp xúc hình ngón của đồng và hợp kim đồng
110 Tiếp xúc trượt của đồng và hợp kim đồng
110 Vật không dẫn điện không bọc cách điện
Y 90 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ và các vật liệu tương tự, không tẩm nhựa Các loại nhựa như: nhựa polietilen, nhựa polistirol, vinyl clorua, anilin
A 105 Giấy, vải sợi, lụa tẩm dầu, cao su nhân tạo, nhựa polieste, các loại sơn cách điện có dầu làm khô
E 120 là một loại nhựa được sản xuất từ polivinylphocman, poliamit và eboxi Nó bao gồm giấy ép hoặc vải được tẩm nha phenolfocmandehit, thường được gọi là bakelit giấy Ngoài ra, nhựa melaminfocmandehit cũng có chứa chất độn xenlulo Vải tẩm poliamit và nhựa poliamit, cùng với nhựa phênol - phurol, đều có thành phần độn xenlulo.
B 130 là loại nhựa polieste chứa amiăng, mica và thủy tinh với chất độn Sơn cách điện dầu khô được sử dụng cho các bộ phận không tiếp xúc với không khí, trong khi sơn cách điện alkit và sơn cách điện từ nhựa phenol cũng rất phổ biến Các sản phẩm từ mica, như micanit và mica màng mỏng, cùng với nhựa phênol-phurol có chất độn khoáng, là những lựa chọn khác Ngoài ra, nhựa eboxi, sợi thủy tinh, nhựa melamin formaldehit, amiăng, mica, và thủy tinh có chất độn cũng được sử dụng trong các ứng dụng cách điện.
F 155 Sợi amiăng, sợi thủy tinh không có chất kết dính
H 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính
C Trên 180 Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ
Khí cụ điện phát nóng khác nhau tùy thuộc vào chế độ làm việc, bao gồm ba chế độ: làm việc dài hạn, làm việc ngắn hạn và làm việc ngắn hạn lặp lại Trong chế độ ngắn hạn lặp lại, hệ số thông dòng điện ĐL% thường được áp dụng, với định nghĩa Đ % 100 100.
- t lv là thời gian làm việc
- t ng là thời gian nghỉ
- T chu kỳ làm việc Độ chênh nhiệt (còn gọi là độ tăng nhiệt) là hiệu nhiệt độ khí cụ điện và môi trường xung quanh: 0
- : nhiệt độ khí cụ điện
- o: nhiệt độ môi trường xung quanh
Các nước miền ôn đới quy định nhiệt độ tối đa cho phép là 35 oC, trong khi Việt Nam quy định là 40 oC Sự phát nóng chủ yếu do tổn hao nhiệt, bao gồm tổn hao đồng trong động cơ một chiều và tổn hao đồng cùng tổn hao sắt trong động cơ xoay chiều, bên cạnh đó còn có tổn hao phụ Nguồn phát nóng chính trong động cơ là dây dẫn có dòng điện chạy qua và lõi thép có từ thông biến thiên Ngoài ra, cầu chì, chống sét và một số thiết bị khác cũng có thể phát nóng do hồ quang, cùng với tổn thất dòng điện xoáy Quá trình phát nóng đi kèm với quá trình tỏa nhiệt qua ba hình thức: truyền nhiệt, bức xạ và đối lưu.
1.2.3 Phát nóng của vật thể đồng chất ở chế độ làm việc dài hạn:
Chế độ làm việc dài hạn đề cập đến việc sử dụng khí cụ điện từ trong thời gian dài, khi thời gian t lớn hơn t1, với t1 là khoảng thời gian cần thiết để khí cụ đạt nhiệt độ ổn định từ nhiệt độ môi trường xung quanh Trong chế độ này, phụ tải thường không đổi hoặc thay đổi rất ít, dẫn đến độ chênh lệch nhiệt độ đạt đến một giá trị nhất định t ôđ.
Hình 1-1 Đường đặc tính phát nóng theo thời gian của khí cụ điện ở chế độ dài hạn t
Một vật dẫn đồng chất có tiết diện đều đặn và nhiệt độ ban đầu bằng nhiệt độ môi trường xung quanh sẽ tiêu tốn năng lượng điện để chuyển hóa thành nhiệt năng khi dòng điện không đổi đi qua Ban đầu, nhiệt năng chủ yếu tích lũy trong vật dẫn, khiến nhiệt độ của nó tăng dần Sau một thời gian, nhiệt độ sẽ đạt giá trị ổn định và duy trì ở mức này Sự gia tăng nhiệt độ diễn ra nhanh chóng trong giai đoạn đầu, sau đó chậm lại và tiến tới trạng thái ổn định Nhiệt lượng tiêu tốn trong khoảng thời gian dt được tính theo định luật Jun-Lenxơ: dt = I^2R dt.
I - giá trị dòng điện hiệu dụng, A
* Phương trình cân bằng nhiệt là: dt S CMd
CMd: phần tích lũy đốt nóng vật dẫn aSdt: phần toả ra môi trường xung quanh
M: khối lượng vật dẫn, kg
: độ chênh nhiệt độ ( 0 C) so với môi trường xung quanh
S: diện tích toả nhiệt của vật dẫn, m 2
Tiếp xúc điện
Chỗ tiếp xúc điện là khu vực nơi hai hoặc nhiều vật dẫn gặp nhau, cho phép dòng điện di chuyển từ vật dẫn này sang vật dẫn khác Bề mặt nơi các vật dẫn tiếp xúc được gọi là bề mặt tiếp xúc điện.
Tiếp xúc điện đóng vai trò quan trọng trong các khí cụ điện, chịu tác động lớn trong quá trình đóng mở Trong thời gian hoạt động, khu vực tiếp xúc sẽ bị nóng lên đáng kể và bị mài mòn do va đập cũng như ma sát, đặc biệt là do sự hoạt động hủy hoại của hồ quang Do đó, tiếp xúc điện cần đáp ứng những yêu cầu khắt khe để đảm bảo hiệu suất và độ bền.
- 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 bulông, 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 1.3.1 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,a) Lúc đó điện trở hai vật dẫn tính bằng:
Khi dòng điện chạy qua hai vật dẫn, điện trở tổng R sẽ lớn hơn R1 do sự xuất hiện của lớp oxy trên bề mặt vật dẫn, ngay cả khi chúng được làm sạch Điện trở tiếp xúc của hai vật dẫn, ký hiệu là Rtx, có thể được tính toán theo công thức Rtx = m.
Hệ số k phụ thuộc vào hai yếu tố chính: r và s, trong đó s đại diện cho ứng suất biến dạng của vật liệu, hay còn gọi là hệ số chống dập nát Ngoài ra, trạng thái mặt tiếp xúc cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định giá trị của hệ số này.
- m - phụ thuộc vào dạng tiếp điểm và số lượng điểm tiếp xúc
- F- Lực ép lên tiếp điểm
S a - Hình dạng và kích thước
2 b - Đường đặc tính quan hệ điện trở tiếp xúc với lực ép lên tiếp điểm
Hình 1-2 Cách tính điện trở tiếp xúc Đường 1 - khi lực ép tăng Đường 2 - khi lực ép giảm
Bảng 1-2: ứng suất của vật liệu
Vật liệu tiếp xúc ϭ N/mm 2
Platin (Pt) 765 Đồng cứng (đồng hợp kim) 510 Đồng mềm (Cu) 382
1.3.2 Một số yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc: a Vật liệu làm tiếp điểm:
Vật liệu mềm có điện trở tiếp xúc thấp ngay cả khi áp suất nhỏ, do đó, khả năng chống dập nát (S) cũng ảnh hưởng đến giá trị R tx Vì lý do này, vật liệu mềm thường được sử dụng để chế tạo tiếp điểm, hoặc kim loại cứng được mạ bằng kim loại mềm như đồng thau mạ thiếc và thép mạ thiếc Ngoài ra, tiếp điểm lưỡng kim loại đã được phát triển, trong đó tiếp điểm cứng tiếp xúc với kim loại lỏng như thủy ngân Lực ép lên tiếp điểm (F) cũng là yếu tố quan trọng cần xem xét.
Lực F tại tiếp điểm càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng nhỏ, như thể hiện trong đường cong (hình 1-2, b) Tuy nhiên, khi lực ép đạt đến một giá trị nhất định, điện trở tiếp xúc sẽ không giảm thêm nữa Hình dạng của tiếp điểm cũng ảnh hưởng đến đặc tính này.
Vì: m khác nhau nên tx m
Diện tích tiếp xúc có ảnh hưởng trực tiếp đến điện trở tiếp xúc, với diện tích lớn hơn sẽ làm giảm điện trở tiếp xúc (R tx) Bên cạnh đó, mật độ dòng điện cũng đóng vai trò quan trọng trong việc xác định diện tích tiếp xúc, đặc biệt là đối với thanh dẫn bằng đồng khi tiếp xúc ở tần số 50Hz, nơi có mật độ dòng điện cho phép nhất định.
- I - giá trị dòng điện hiệu dụng, A
- S - diện tích mặt tiếp xúc, mm2
Biểu thức tính toán trên chỉ đúng với dòng điện từ Nếu I ngoài giá trị đó:
Khi vật liệu tiếp xúc không phải là đồng (Cu), mật độ dòng điện cho phép của chất liệu đó có thể được tính theo công thức cụ thể.
Cu p tx cpCu x lieu vat cp R
Để giảm phát nóng tiếp điểm với mật độ dòng điện đã cho, vật liệu cần có điện trở suất nhỏ và khả năng tỏa nhiệt cao Những vật dẫn có bề mặt xù xì hoặc được quét sơn sẽ tỏa nhiệt hiệu quả hơn Nhiệt độ tiếp xúc có thể được kiểm tra thông qua sự biến màu của sơn.
Để giảm điện trở tiếp xúc, có thể thực hiện các biện pháp như tăng lực F, tăng số điểm tiếp xúc, lựa chọn vật dẫn có điện trở suất thấp và hệ số truyền nhiệt cao, mở rộng diện tích truyền nhiệt, và chọn tiếp điểm có hình dạng dễ tỏa nhiệt nhất.
1.3.3 Cấu tạo của tiếp xúc: a Tiếp xúc cố định:
Trong các dạng tiếp xúc, cần chú ý đến tiếp xúc cố định sử dụng bulông thép để ghép Những bulông này không dẫn điện khi ngắn mạch, dẫn đến vật liệu khác nóng lên và nở nhiều hơn, gây ứng suất lớn cho bulông Khi nhiệt độ giảm, mối tiếp xúc sẽ yếu đi Để khắc phục hiện tượng này, nên sử dụng đệm vòng đệm lò xo dưới đai ốc Ngoài ra, còn có tiếp xúc đóng mở và tiếp xúc trượt cần được xem xét.
Rơle thường sử dụng bạc hoặc platin được tán hoặc hàn vào giá tiếp điểm Kích thước viên tiếp điểm của rơle được thiết kế phù hợp với dòng điện Tiếp điểm rơle thường có hình thức tiếp xúc điểm.
Tiếp điểm của các khí cụ có dòng điện trung bình và lớn hơn, như bộ khống chế, contactor và khí cụ điện cao áp, thường hoạt động song song với tiếp điểm hồ quang Khi tiếp điểm ở vị trí đóng, dòng điện đi qua tiếp điểm làm việc, trong khi khi mở hoặc đóng, hồ quang phát sinh sẽ cháy trên tiếp điểm hồ quang Tiếp điểm hồ quang được chế tạo từ kim loại tốt, giúp bảo vệ tiếp điểm làm việc khỏi sự phá hoại của hồ quang, đảm bảo hiệu suất và độ bền của thiết bị.
Hình 1-3 Hình dạng của một số tiếp xúc cố định
- Tiếp điểm thường có nhiều dạng khác nhau: hình ngón, bắc cầu, chổi, cắm
Tiếp điểm hình ngón được sử dụng phổ biến trong Contactor Khi quá trình đóng diễn ra, tiếp điểm động sẽ vừa lăn vừa trượt trên tiếp điểm tĩnh, giúp loại bỏ lớp oxyt trên bề mặt tiếp điểm một cách hiệu quả.
- Tiếp điểm bắc cầu: dùng như rơle
- Tiếp điểm chổi: gồm những lá đồng mỏng từ 0,1 - 0,2 mm dạng hình chổi xếp lại trượt trên tiếp điểm tĩnh
- Tiếp điểm kẹp (cắm): dùng ở cầu dao, cầu chì, dao cách ly
Tiếp điểm đối diện, hay còn gọi là tiếp điểm dầu, được sử dụng trong máy ngắt điện áp cao Độ tin cậy làm việc và mức độ phát nóng của tiếp điểm điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.
Hồ quang và các phương pháp dập tắt hồ quang
1.4.1 Quá trình hình thành hồ quang:
Hình 1.5: Quá trình hình thành hồ quang
Trong khí cụ điện, hồ quang thường xảy ra tại các tiếp điểm khi cắt dòng điện Khi các tiếp điểm A và B đóng, điện áp trên phụ tải là U, trong khi điện áp tại hai tiếp điểm này bằng 0 Khi cắt điện, hai tiếp điểm A và B rời nhau, làm cho dòng điện giảm xuống mức nhỏ Lúc này, toàn bộ điện áp U sẽ được đặt lên các tiếp điểm.
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 )
Khi nhiệt độ và điện trường tại các tiếp điểm tăng cao, khoảng không khí giữa hai tiếp điểm sẽ bị ion hóa mạnh mẽ, tạo ra plasma và dẫn đến hiện tượng phóng điện hồ quang với mật độ dòng điện lớn từ 10^4 đến 10^5 A/cm² và nhiệt độ đạt từ 4000 đến 5000 độ C Điện áp càng cao, dòng điện càng lớn thì hiện tượng hồ quang càng trở nên mãnh liệt.
1.4.2 Tác hại của hồ quang:
Thời gian đóng cắt của mạch điện có thể kéo dài do sự xuất hiện của hồ quang Khi các tiếp điểm tách rời, dòng điện vẫn có thể tồn tại cho đến khi hồ quang được dập tắt hoàn toàn, lúc này mạch điện mới được cắt đứt.
- 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
Ngắn mạch giữa các pha xảy ra khi hồ quang xuất hiện, khiến vùng khí giữa các tiếp điểm trở thành dẫn điện Hiện tượng này có thể lan rộng, dẫn đến phóng điện giữa các pha.
- Hồ quang có thể gây cháy và gây tai nạn khác
1.4.3 Các phương pháp dập hồ quang: Yêu cầu hồ quang cần phải được dập tắt trong khu vực hạn chế với thời gian ngắn nhất, tốc độ mở tiếp điểm phải lớn mà không làm hư hỏng các bộ phận của khí cụ Đồng thời năng lượng hồ quang phải đạt đến giá trị bé nhất, điện trở hồ quang phải tăng nhanh và việc dập tắt hồ quang không được kéo theo quá điện áp nguy hiểm, tiếng kêu phải nhỏ và ánh sáng không quá mạnh Để dập tắt hồ quang ta dùng các biện pháp sau:
- Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh;
- Dùng dòng khí 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.
Phân loại khí cụ điện
Phân loại theo công dụng
- Nhóm KCĐ khống chế: Dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của các máy phát điện, động cơ điện;
Ví dụ: cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ….;
- Nhóm KCĐ bảo vệ: Làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp…
Ví dụ: rơle, cầu chì, máy cắt
Phân loại theo tính chất dòng điện
- Nhóm KCĐ dùng trong mạch điện một chiều;
- Nhóm KCĐ dùng trong mạch điện xoay chiều.
Phân loại theo điều kiện làm việc
Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nómg ẩm, loại làm việc ở vùng ôn đới, có loại chống được khí cháy nổ, loại chịu rung động …
Phân loại theo cấp điện áp
- Khí cụ điện hạ áp có điện áp dưới 1 kV;
- Khí cụ điện trung áp có điện áp từ 1 kV đến 36 kV;
- Khí cụ điện cao áp có điện áp từ 36 kV đến nhỏ hơn 400 kV;
- Khí cụ điện siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên
Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn: Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên
TT Nội dung câu hỏi a b c d
Khí cụ điện được phân loại theo công dụng thành các nhóm chính: khí cụ điện cao thế và hạ thế, khí cụ điện sử dụng trong mạch AC và DC, và khí cụ làm việc dựa trên nguyên lý điện từ, cảm ứng, và nhiệt.
Khí cụ điện được phân loại theo điện áp thành các loại chính: khí cụ điện hạ áp và trung áp, khí cụ điện cao áp, và khí cụ điện siêu cao áp Tất cả các loại khí cụ này đều đóng vai trò quan trọng trong hệ thống điện.
3 Tiếp xúc điện có những loại: a Tiếp xúc cố định; b Tiếp xúc đóng mở;
□? □? □? □? c Tiếp xúc trượt; d Cả a,b và c đúng
Có bốn loại khí cụ điện phân loại theo tính chất dòng điện, bao gồm: khí cụ điện sử dụng trong mạch điện một chiều, khí cụ điện sử dụng trong mạch điện xoay chiều, cả hai loại khí cụ trên đều đúng, và cả hai loại khí cụ trên đều sai.
5 Các tiếp điểm bị hư hỏng là do: a Ăn mòn kim loại; b Ô xy hoá; c Do điện và điện thế hoá; d Cả a, b và c đều đúng
Có 6 phương pháp dập tắt hồ quang hiệu quả, bao gồm: kéo dài hồ quang và phân chia thành nhiều đoạn ngắn; sử dụng cuộn dây thổi từ kết hợp với buồng dập hồ quang; dập hồ quang trong dầu và thổi bằng cách sinh khí Tất cả các phương pháp a, b và c đều được công nhận là đúng.
7 Vât liệu cách điện cấp B có nhiệt độ cho phép ( 0 C): a 110( 0 C); b.130( 0 C); c 75( 0 C); d 90( 0 C)
Thực hành tháo, lắp, quan sát các loại tiếp xúc điện, hồ quang điện, lực điện động trong một số khí cụ điện
- Làm quen với các loại tiếp xúc trên khí cụ điện;
- Nhận dạng được các kiểu tiếp xúc, các loại khí cụ điện và các bộ phận bên trong khí cụ điện;
- Phân loại được các loại khí cụ điện
II Dụng cu, vật liệu
- Các loại kìm, tuốc nơ vít, các loại cờ lê, bút thử điện, đồng hồ vạn năng;
- Một số loại khí cụ điện như; aptomat, cầu chì, rơ le…
III Nội dung thực hành:
Thực hiện theo trình tự:
1 Tìm hiểu các số liệu kỹ thuật của các khí cụ điện trên
2 Tháo các chỗ tiếp xúc, tìm hiểu và phân loại các dạng tiếp xúc
3 Lắp các khí cụ điện như ban đầu.
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT
Cầu dao
Cầu dao là thiết bị điện cơ bản, cho phép người dùng đóng cắt dòng điện một cách dễ dàng Nó thường được sử dụng trong các mạch điện với điện áp lên đến 220VDC hoặc 380VAC.
Khi thao tác đóng ngắt mạch điện, việc đảm bảo an toàn cho thiết bị điện là rất quan trọng Cần có biện pháp dập tắt hồ quang điện, vì tốc độ di chuyển của lưỡi dao ảnh hưởng đến thời gian dập tắt hồ quang; lưỡi dao di chuyển nhanh sẽ giúp giảm thời gian hồ quang kéo dài Do đó, việc đóng ngắt mạch điện cần phải thực hiện một cách dứt khoát Thông thường, cầu dao được lắp đặt cùng với cầu chì để bảo vệ mạch điện khỏi hiện tượng ngắn mạch.
Cấu tạo cầu dao gồm:
Trong cầu dao, các bộ phận tiếp xúc đóng vai trò quan trọng, vì đây là nơi mà dòng điện chuyển giao giữa các vật dẫn Khu vực tiếp xúc điện, hay còn gọi là bề mặt tiếp xúc, là điểm gặp gỡ của hai hoặc nhiều vật dẫn, cho phép dòng điện di chuyển từ vật dẫn này sang vật dẫn khác.
Tiếp xúc ở cầu dao là dạng tiếp xúc đóng mở với tiếp điểm kẹp (cắm) Lưỡi dao được gắn cố định một đầu, trong khi đầu kia kết nối với tay nắm của cầu dao Vật liệu chế tạo cho các vật dẫn và điểm tiếp xúc thường bao gồm bạc, đồng, platin, vonfram, niken, và vàng Bạc nổi bật với khả năng dẫn điện và truyền nhiệt tốt, trong khi platin không có lớp ôxyt và có điện trở tiếp xúc thấp Vonfram được biết đến với nhiệt độ nóng chảy cao, khả năng chống mài mòn tốt và độ cứng lớn.
Trong đó đồng và đồng thau cùng với những kim loại hoặc hợp kim có nhiệt độ nóng chảy cao là được sử dụng rộng rãi nhất
Bulong, vít được làm bằng thép, dùng để ghép các vật tiếp xúc cố định với nhau
Mỗi một cực của cầu dao có bulong hoặc lỗ để đấu nối dây vào
6 a.Cầu dao 3 pha b Cầu dao có lưỡi dao phụ
Hình 2 - 1: Cấu tạo của cầu dao
Tay nắm được làm bằng vật liệu cách điện tốt có thể là bằng sứ, phíp hoặc mica
Nắp che chắn được chế tạo từ nhựa hoặc phíp, trong khi đế có thể làm từ sứ, nhựa hoặc phíp Một số cầu dao được trang bị thêm dây chảy (cầu chì) nhằm bảo vệ thiết bị khỏi hiện tượng ngắn mạch.
Hình 2 - 2: Nguyên lý hoạt động của cầu dao có lưỡi dao phụ
Khi đóng mạch điện ta kéo tay gạt (5) lên, lưỡi dao phụ số (4) sẽ tiếp xúc với ngàm (2) trước, sau đó đến lượt lưỡu dao chính (1)
Khi ngắt mạch điện, kéo tay gạt xuống sẽ khiến lưỡi dao chính di chuyển khỏi ngàm, kéo căng lò xo Đồng thời, lưỡi dao phụ cũng tách khỏi ngàm nhờ lực căng của lò xo, giúp cắt mạch điện một cách nhanh chóng và dứt khoát, từ đó hạn chế sự phát sinh của hồ quang điện.
Khi lựa chọn cầu dao ta cần chú ý các thông số kỹ thuật chính như sau:
- Dòng điện định mức của cầu dao (A): Dòng điện này không được nhỏ hơn dòng điện tính toán của phụ tải Để tiết kiệm người ta thường chọn:
Điện áp định mức của cầu dao (V) là mức điện áp cách điện an toàn giữa các bộ phận tiếp điện và đế cách điện của cầu dao Mức điện áp này phụ thuộc vào điện áp của lưới điện mà cầu dao sử dụng, và theo nguyên tắc, không được nhỏ hơn điện áp cực đại của lưới điện.
- Số cực (số lưỡi dao chính)
1.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng cầu dao:
1.5.1 Hư hỏng Cầu dao thường gặp các dạng sai hỏng như sau:
- Lưỡi dao động bị mòn, bị rỗ hoặc bị cháy;
- Hư hỏng các cực đấu dây, các ốc vít bị mòn;
- Ngàm cố định bị mòn, bị rỗ, bị cháy hoặc bị hở quá lớn;
- Bị vỡ đế hoặc nắp bảo vệ
1.5.2 Nguyên nhân gây hư hỏng:
- Do thao tác đóng cắt nhiều dẫn đến lưỡi dao động và ngàm cố định bị mòn;
Lưỡi dao động và ngàm cố định có dấu hiệu rỗ và cháy, nguyên nhân chủ yếu là do quá trình đóng cắt không dứt khoát, xảy ra trong điều kiện tải lớn và hiện tượng cháy hồ quang.
- Các cực đấu dây bị hư do tháo lắp nhiều lần và dùng lực quá lớn;
- Do bị lực bên ngoài tác động
- Tháo nắp cầu dao để quan sát cấu tạo bên trong của cầu dao;
- Kiểm tra lưỡi dao động;
- Kiểm tra các cực đấu dây trên và dưới;
- Xiết chặt các ốc vít cố định giữa tay nắm với các lưỡi dao động;
- Kiểm tra lưỡi dao phụ;
- Điều chỉnh mức độ tiếp xúc giữa lưỡi dao động và ngàm tĩnh;
- Lắp ráp lại: ngược với quá trình tháo;
- Lắp nắp bảo vệ của cầu dao lại
1.7 Giới thiệu một số cầu dao thường sử dụng:
- Cầu dao đóng cắt thông thường;
Công tắc
2.1 Khái niệm: Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòng điện định mức nhỏ hơn 6A Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh sự phóng điện khi đóng mở Điện áp của công tắc nhỏ hơn hay bằng 5OOV
Hình 2 - 4 Công tắc vạn năng
Hình 2 - 5 Công tắc hành trình
Tiếp điểm tĩnh 3 được gắn trên các vành nhựa bakêlít cách điện 2 với hai đầu vặn vít lộ ra ngoài hộp Các tiếp điểm động 4 được lắp trên cùng một trục và cách điện với trục này Khi trục quay đến vị trí thích hợp, một số tiếp điểm động sẽ tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh, trong khi những tiếp điểm khác sẽ rời khỏi Sự chuyển dịch của tiếp điểm động được thực hiện nhờ cơ cấu cơ khí với núm vặn 5 Bên cạnh đó, lò xo phản kháng trong vỏ giúp tạo ra sức bật nhanh, đảm bảo hồ quang được dập tắt một cách hiệu quả.
Công tắc hộp là thiết bị quan trọng thường được sử dụng làm cầu dao tổng cho máy công cụ, giúp đóng mở trực tiếp các động cơ điện có công suất nhỏ Nó cũng đóng vai trò trong việc khống chế các mạch điện tự động, thay đổi chiều quay của động cơ và chuyển đổi cách đấu cuộn dây Stato từ sao kép sang tam giác.
Cấu tạo của thiết bị bao gồm các đoạn cách điện riêng biệt, được lắp đặt trên cùng một trục có tiết diện vuông Khi vặn công tắc, vành cách điện sẽ xoay quanh trục, giúp các tiếp điểm 1 và 2 đóng hoặc mở Tay gạt công tắc có nhiều vị trí chuyển đổi, cho phép điều chỉnh đóng hoặc ngắt các tiếp điểm theo yêu cầu sử dụng.
Công tắc vạn năng là thiết bị quan trọng trong việc đóng ngắt và chuyển đổi mạch điện cho các cuộn dây hút của Contactor và khởi động từ Nó được ứng dụng trong các mạch điện điều khiển với điện áp lên đến 440V cho dòng một chiều và 500V cho dòng xoay chiều với tần số 50Hz.
Công tắc hành trình là thiết bị dùng để đóng cắt và chuyển đổi mạch điện điều khiển trong các hệ thống truyền động điện tự động, giúp tự động hóa quá trình điều khiển hành trình làm việc của các cơ cấu chuyển động cơ khí Tùy thuộc vào cấu tạo, công tắc hành trình được phân loại thành các kiểu như kiểu ấn, kiểu đòn, kiểu trụ và kiểu quay.
2.4 Tính chọn công tắc: Để lựa chọn công tắc ta cần lưu ý một số thông số kỹ thuật sau đây:
U CT ≥ Umạng Trị số điên áp dịnh mức của công tắc thường có giá trị < 5OOV
Trị số dòng điên dịnh mức của công tắc thường có giá trị < 6A
2.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
- Tiếp điểm bị mòn, bị rỗ hoặc bị cháy;
- Hư hỏng các cực đấu dây, các ốc vít bị mòn;
- Bị vỡ đế hoặc nắp bảo vệ
- Do đóng cắt nhiều dẫn đến tiếp điểm cố định bị mòn;
- Các ốc vít bị mòn do quá trình đóng cắt không dứt khoát, do đóng cắt có tải lớn và hiện tượng cháy hồ quang;
- Các cực đấu dây bị hư do tháo lắp nhiều lần và dùng lực quá lớn;
- Do bị lực bên ngoài tác động
- Tháo đai ốc, vít cố định tay nắm với trục công tắc
- Tháo đai ốc bắt cố định nắp với đế công tắc
- Tháo từng tiếp điểm sắp xếp theo thứ tự của từng tiếp điểm
Công tắc được cấu tạo từ nhiều thành phần quan trọng như các tiếp điểm động và cố định, vòng đệm cách điện, vòng đệm phíp, trục, lò xo và cực đấu dây Những bộ phận này phối hợp với nhau để đảm bảo chức năng hoạt động hiệu quả và an toàn của công tắc.
- Làm vệ sinh các bộ phận của công tắc
- Lắp ráp lại: ngược với quá trình tháo
2.7 Giới thiệu một số công tắc thường sử dụng:
- Công tắc đóng ngắt trực tiếp
- Công tắc chuyển mạch (hay công tắc vạn năng)
- Công tắc một pha dùng trong điện sinh hoạt.
Nút ấn
3.1 Khái niệm: Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt các thiết bị điện bằng tay Các tiếp điểm trong nút ấn sẽ chuyển trạng thái khi có ngoại lực tác động còn khi bỏ lực tác động nút ấn sẽ trở lại trạng thái cũ
Hình 2 - 6 Cấu tạo nút ấn
3.3 Nguyên lý hoạt động: a Nút ấn thường mở b Nút ấn thường đóng
Hình 2 – 7 Nguyên lý hoạt động của nút ấn 1.Tiếp điểm động 2.Tiếp điểm tĩnh 3.Lò xo 4.Ký hiệu
Phím nhấn là thiết bị quan trọng trong hệ thống điều khiển điện Đối với nút nhấn thường mở, khi có lực tác động, tiếp điểm động chuyển từ trạng thái mở sang đóng, tạo mạch kín để phát tín hiệu điều khiển Ngược lại, nút nhấn thường đóng hoạt động bằng cách chuyển tiếp điểm từ đóng sang mở, ngắt tín hiệu điều khiển thiết bị điện Nút nhấn liên động hoạt động phức tạp hơn, khi có lực tác động, tiếp điểm thường đóng mở trước, sau đó tiếp điểm thường mở đóng lại, tạo ra một chuỗi thay đổi trạng thái Khi không còn lực tác động, tất cả các loại nút nhấn sẽ trở về trạng thái ban đầu.
Khi chọn nút nhấn, cần xem xét đặc điểm làm việc của mạch điện và mục đích sử dụng, kết hợp với các thông số kỹ thuật để đảm bảo sự phù hợp Nút nhấn kiểu hở và kiểu bảo vệ có dòng điện qua tiếp điểm đạt 5A, điện áp tối đa lên đến 600V và khả năng thao tác đóng cắt khoảng 100.000 lần Ngoài ra, cần tuân thủ quy định về màu sắc của các nhà sản xuất.
- Màu đỏ: màu để dừng hệ thống;
- Màu xanh: màu để khởi động hệ thống
3.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
Nút ấn thường gặp các dạng sai hỏng như sau:
- Tiếp điểm bị mòn, bị rỗ hoặc bị cháy, bị gỉ;
- Hư hỏng các cực đấu dây, các ốc vít bị mòn;
- Tiếp điểm không bằng phẳng, bị cong vênh;
- Bị vỡ đế hoặc nắp bảo vệ
3.5.2 Nguyên nhân gây hư hỏng:
- Do thao tác đóng cắt nhiều dẫn đến tiếp điểm đông và tiếp điểm tĩnh bị mòn;
- Tiếp điểm bị rỗ, cháy do quá trình đóng cắt không dứt khoát, do đóng cắt có tải lớn và hiện tượng cháy hồ quang;
- Các cực đấu dây bị hư do tháo lắp nhiều lần và dùng lực quá lớn;
- Do bị lực bên ngoài tác động
* Quan sát toàn bộ hình dạng ban đầu và vận hành thử nút ấn:
- Tháo đai ốc, vít cố định tay nắm với trục nút ấn;
- Tháo đai ốc bắt cố định nắp với đế nút ấn;
- Tháo từng tiếp điểm sắp xếp theo thứ tự của từng tiếp điểm
Quan sát cấu tạo của nút ấn bao gồm các thành phần như tiếp điểm động và cố định, vòng đệm cách điện, vòng đệm phíp, trục, lò xo và cực đấu dây Những yếu tố này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động hiệu quả và an toàn của nút ấn.
- Làm vệ sinh các bộ phận của nút ấn;
- Lắp ráp lại: ngược với quá trình tháo;
3.7 Giới thiệu một số nút ấn thường sử dụng:
- Kiểu hở: thường đặt trên bảng nút nhấn, hộp hay trên mặt tủ điện;
- Kiểu bảo vệ: đặt trong vỏ nhựa hoặc vỏ sắt hình hộp chủ yếu chống va đập;
- Kiểu bảo vệ chống bụi: chế tạo với vỏ đúc liền bằng nhựa hoặc kim loại nhẹ;
- Kiểu chống nước: đặt trong vỏ kín bằng nhựa không cho nước vào;
- Kiểu chống nổ: chế tạo với vỏ đặt bịt kín để cho các khí cháy, khí nổ tiếp xúc;
- Loại 1 nút: đơn (một cặp thường đóng hoặc thường mở, giống nút nhấn chuông của nhà dân);
- Loại 2 nút: liên động, một cặp thường mở và một cặp thường đóng.
Dao cách ly
4.1 Khái niệm: Dao cách ly khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện cao áp không có dòng điện hoặc dòng điện nhỏ hơn dòng định mức nhiều lần và tạo nên khoảng cách an toàn có thể nhìn thấy được
Hình 2 - 8: Cấu tạo của dao cách ly
1 - Sứ cách điện 2 - lưỡi dao 3 - Ngàm cố định
4 - Dây dẫn 5 - Hệ thống truyền 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 là thiết bị quan trọng dùng để đóng và cắt mạch điện khi không có dòng điện Chức năng chính của nó là cách ly các bộ phận trong mạch điện khỏi những phần có điện, tạo điều kiện an toàn cho việc sửa chữa Lưu ý rằng dao cách ly không được trang bị 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
Việc thao tác dao cách ly có thể được thực hiện bằng sào cách điện hoặc thông qua bộ truyền động nối với trục truyền động Quá trình đóng cắt dao cách ly có thể được thực hiện bằng tay, bằng động cơ hoặc thông qua các thiết bị trang bị khác.
Dao cách ly nối đất, hay còn gọi là dao tiếp đất, có cấu tạo tương tự như dao cách ly thông thường dùng cho máy cắt Tuy nhiên, phụ kiện tiếp đất của nó không yêu cầu cách điện tốt, do đó dao cách ly nối đất có kích thước nhỏ gọn hơn Loại dao này thường được sử dụng để ngắt điện khi cần sửa chữa các mạng điện.
Dao cách ly đặc biệt được thiết kế riêng biệt với cầu chì tích hợp, giúp tự động ngả ra khi cầu chì bị đứt, tạo điều kiện thuận lợi cho nhân viên kiểm tra dễ dàng quan sát và xử lý.
Trục truyền động Lưỡi dao
Hinh 2 - 10: Dao cách ly đặc biệt (Cầu chì tự rơi, FCO (fure cut out))
Cầu chì một pha là thiết bị lắp đặt phía sau sơ cấp của trạm biến áp phụ tải có công suất dưới 1000kVA, nhằm bảo vệ khỏi các sự cố như quá tải thứ cấp và ngắn mạch cuộn dây trong máy biến áp Đây là loại cầu chì trung áp đơn giản, giúp cắt mạch một cách chính xác và an toàn.
Dao cắt phụ tải là thiết bị điện dùng để đóng cắt dòng điện phụ tải, với thiết kế gọn nhẹ và chi phí hợp lý Thiết bị này có hai bộ phận chính: bộ phận đóng cắt điều khiển bằng tay và cầu chì, giúp vận hành đơn giản và hiệu quả.
Hình 2 – 11: Dao cắt phụ tải
Nguyên tắc dập hồ quang trong dao cắt phụ tải là sử dụng khí và hơi trong buồng dập để làm nguội và tắt hồ quang Dao cắt phụ tải chỉ có khả năng cắt dòng điện phụ tải, không thể cắt dòng điện ngắn mạch Để xử lý dòng điện ngắn mạch, người ta sử dụng cầu chì trong hệ thống dao cắt phụ tải.
4.4 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):
- Dòng điện ổn định lực điện động: i max i max I xk
- Dòng điện ổn định nhiệt trong thời gian: t ôđn odn gh odn t
4.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng dao cách ly:
4.5.1 Hiện tượng hư hỏng bề mặt tiếp xúc giữa lưỡi dao động và ngàm cố định
Khi dòng điện vượt quá trị số định mức do hiện tượng quá tải, ngắn mạch, hoặc khi điện áp tăng cao đột ngột và tần số thao tác của thiết bị điện không phù hợp với định mức, sẽ gây ra những nguy cơ nghiêm trọng cho hệ thống điện.
- Lực ép lên bề mặt tiếp xúc không đủ;
- Lưỡi dao động không bằng phẳng, cong, vênh hoặc lắp ghép lệch;
- Bề mặt tiếp xúc giữa lưỡi dao động, ngàm cố định oxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt …);
- Do hậu quả của xuất hiện dòng điện ngắn mạch một pha với đất hoặc dòng ngắn mạch giữa hai pha ở phía sau dao cắt;
- Hư hỏng sứ cách điện do lực tác động từ bên ngoài
4.5.2 Hiện tượng hư hỏng hệ thống truyền động:
- Các bề mặt tiếp xúc của cơ cấu truyền động bị rỉ sét dẫn đến ma sát lớn làm cho cơ cấu hoạt động không đúng;
- Do hệ thống lò xo bị rỉ sét, bị mỏi cơ học nên tạo lực ép không đảm bảo;
- Cơ cấu truyền động bị hư hỏng
4.6 Sửa chữa dao cách ly:
- Lựa chọn khí cụ điện phải đúng công suất, dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng;
Kiểm tra và sửa chữa lưỡi dao động để đảm bảo chúng thẳng và phẳng Điều chỉnh các lưỡi dao động sao cho hoàn toàn trùng khớp với ngàm cố định của dao cách ly.
- Thay thế bằng lưỡi dao động mới khi kiểm tra thấy lưỡi dao động quá mòn hoặc bị rỗ cháy hỏng nặng;
Để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống, cần kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng lưỡi dao động, đồng thời thực hiện bảo dưỡng định kỳ cho hệ thống truyền động.
- Trường hợp các bộ phận trên hư hỏng nặng thì ta có thể thay thế từng bộ phận thậm chí có thể thay toàn bộ dao cách ly
4.7 Giới thiệu một số dao cách ly thường sử dụng:
- Dao cách ly nối đất;
- Dao cách ly đặc biệt;
Máy cắt điện
5.1 Khái niệm: 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 cm 2 ) nên nhiệt độ hồ quang rất cao, có thể tới 10.000 o C
5.2 Cấu tạo Máy cắt điện cấu tạo gồm các bộ phận sau:
Thùng (17) chứa dầu khoáng và có nắp đậy kín Tiếp điểm tĩnh (3) kết nối với dây dẫn điện, trong khi tiếp điểm động (1) được điều khiển bởi thanh truyền động (20) Khi tiếp điểm động di chuyển lên, mạch điện sẽ được đóng, và khi tiếp điểm động di chuyển xuống, mạch điện sẽ bị cắt.
Dập hồ quang là quá trình cắt mạch điện, trong đó hồ quang sinh ra nhiệt làm nóng dầu Khi dầu bốc hơi và phân tích, nó tạo ra khí, giúp hồ quang hấp thụ nhiệt lượng và tắt.
Hình 2 - 12: Cấu tạo máy cắt điện nhiều dầu loại đơn giản
1 Thanh ngang tiếp điểm động; 13 Ống chỉ mức dầu;
2 Hơi dầu; 14 Tấm lót cách điện;
3 Đầu tiếp xúc tĩnh; 15 Dầu;
4 Ống tháo dầu; 16 Van tháo dầu;
5 Ống thông khí; 17 Vỏ thùng;
6 Khoang chứa khí; 18 Lò xo;
7 Thanh truyền của bộ phận truyền động; 19 Ổ đỡ;
9 Sứ ra; 21 Thanh truyền động;
11 Mũ ốc; 23 Thanh cách điện
5.4 Tính chọn máy cắt điện:
- Điện áp định mức (kV):
- Dòng điện cắt I Cđm (KA):
5.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
- Hỏng hệ thống truyền động
Khi dòng điện vượt quá trị số định mức do các nguyên nhân như quá tải, ngắn mạch, hoặc do điện áp tăng cao đột ngột và tần số thao tác của thiết bị điện không phù hợp với định mức, sẽ gây ra những tác động tiêu cực đến hệ thống điện.
- Lực ép lên bề mặt tiếp xúc không đủ;
- Bề mặt tiếp xúc giữa tiếp điểm bị oxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt …)
- Hư hỏng sứ cách điện do lực tác động từ bên ngoài;
- Các bề mặt tiếp xúc của cơ cấu truyền động bị rỉ sét dẫn đến ma sát lớn làm cho cơ cấu hoạt động không đúng;
- Do hệ thống lò xo bị rỉ sét, bị mỏi cơ học nên tạo lực ép không đảm bảo;
- Cơ cấu truyền động bị hư hỏng
5.6 Sửa chữa máy cắt điện:
- Lựa chọn khí cụ điện phải đúng công suất, dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng;
- Kiểm tra và sửa chữa nắn thẳng, phẳng tiếp điểm, điều chỉnh sao cho trùng khớp hoàn toàn các bộ phận tiếp xúc của máy cắt điện;
- Kiểm tra xem lò xo có bị méo, biến dạng hay đặt lệch tâm khỏi chốt giữ Phải điều chỉnh đúng lực ép tiếp điểm
5.7 Giới thiệu một số máy cắt điện:
Áp - tô – mát
6.1 Khái niệm: Áptômát là loại khí cụ điện dùng để đóng cắt có tải, điện áp đến 600V dòng điện đến 1000A Áptômát sẽ tự động cắt mạch khi mạch bị sự cố ngắn mạch, quá tải, kém áp Áptômát cho phép thao tác với tần số lớn vì nó có buồng dập hồ quang áptômát còn gọi là máy cắt không khí (vì hồ quang được dập tắt trong không khí)
Hình 2 – 13 Cấu tạo áp tô mát
2 Đế gắn 6 Nút tác động
3 Buồng dập hồ quang 7 Cuộn dây
4 Nguồn ra 8 Thanh lưỡng kim
6.3.1 Áp tô mát dòng cực đại
Áp tô mát dòng cực đại hoạt động bằng cách giữ tiếp điểm ở trạng thái đóng nhờ vào móc khớp Khi bật CB ở trạng thái ON, dòng điện định mức sẽ không làm cho nam châm điện và phần ứng hút.
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện
Khi lực tác động lớn hơn lực của lò xo, nam châm điện sẽ hút phần ứng xuống, làm bật nhả móc Móc sẽ được thả tự do, dẫn đến lò xo được thả lỏng Kết quả là các tiếp điểm của cầu dao (CB) được mở ra, ngắt mạch điện.
6.3.2 Áp tô mát điện áp thấp
Hình 2 – 15 Nguyên lý hoạt động của áp tô mát điện áp thấp
Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện (11) và phần ứng (10) hút lại với nhau
Khi áp suất giảm quá mức, nam châm điện sẽ nhả phần ứng, khiến lò xo kéo móc bật lên và móc thả tự do Lò xo được thả lỏng dẫn đến việc các tiếp điểm của CB mở ra, làm ngắt mạch điện.
Việc lựa chọn Áptômát chủ yếu dựa vào:
- Dòng điện tính toán đi trong mạch;
- Tính thao tác có chọn lọc
Khi lựa chọn áptômát, cần xem xét tính chất làm việc của phụ tải, đảm bảo rằng áptômát không cắt khi có quá tải ngắn hạn, thường xảy ra trong điều kiện làm việc bình thường như dòng điện khởi động và dòng điện đỉnh của phụ tải Điều quan trọng là dòng điện định mức của móc bảo vệ (I CB) phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện tính toán (I tt) của mạch.
Tùy theo đặc tính của phụ tải ta chọn dòng điện định mức bảo vệ bằng 125%, 150% hay lớn hơn với dòng điện tính toán mạch
Sau cùng Áptômát được chọn theo các số liệu kỷ thuật đã cho của nhà chế tạo Áptômát được chọn theo các tiêu chuẩn sau:
- Loaị mạch điện bảo vệ (đặc tính cắt)
Áptômát tự động ngắt mạch loại B và C có những chức năng bảo vệ khác nhau Loại B được thiết kế để bảo vệ dây dẫn, ngắt mạch ngay lập tức khi dòng điện vượt quá 3 đến 5 lần dòng định mức Trong khi đó, loại C thích hợp cho các thiết bị có dòng điện đóng mạch lớn như động cơ nhỏ, máy biến áp hoặc nhóm đèn huỳnh quang lớn với tụ bù, ngắt mạch khi dòng điện đạt 5 đến 10 lần dòng định mức.
6.5 Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng:
- Các tiếp điểm bị cháy, bị dính do đóng cắt các dòng điện quá lớn so với dòng điện định mức của Aptomat;
Các tiếp điểm có thể bị rỗ bề mặt do Aptomat đóng và cắt tải, đặc biệt khi thực hiện thao tác với các thiết bị và mạng điện có công suất lớn Hiện tượng cháy hồ quang thường xảy ra trong quá trình này, dẫn đến tình trạng bề mặt tiếp điểm bị cháy rỗ.
- Bề mặt tiếp điểm bị dập, do lực đóng cắt quá lớn hoặc vật liệu làm tiếp điểm không đạt yêu cầu;
- Cơ cấu truyền động cắt Áptomat bị hư hỏng;
- Các bề mặt bị bụi bám bẩn
Aptomat là thiết bị điện có cấu tạo phức tạp, đặc biệt là cơ cấu truyền động cắt Đối với các Aptomat nhỏ với dòng điện 5, 10, 15, 20, người ta thường sử dụng vỏ của chúng làm gối đỡ cho các cơ cấu truyền động Hai phần vỏ được cố định bằng mối ghép đinh tán, khiến việc tháo ra trở nên khó khăn do lò xo có thể bung ra, do đó loại Aptomat này thường không được sửa chữa mà phải thay mới Trong khi đó, Aptomat lớn với dòng định mức cao có thể tháo ra để vệ sinh và bảo dưỡng hệ thống tiếp điểm, cơ cấu truyền động cắt, hoặc thay thế một số bộ phận đơn giản bị hư hỏng.
6.7 Giới thiệu một số Áp-tô-mát thường sử dụng:
- Áp tô mát một pha (có 1 hoặc 2 cực);
- Áp tô mát ba pha (có 3 cực);
- Áp tô mát dòng cực đại;
- Áp tô mát điện áp thấp;
- Áp tô mát chống giật
Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn: Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên
TT Nội dung câu hỏi a b c d
Cầu dao có lưỡi dao phụ được cấu tạo từ các thành phần chính như lưỡi dao chính và lưỡi dao phụ, tiếp xúc tĩnh (ngàm) cùng với lò xo bật nhanh, cực đấu dây và đế cách điện Tất cả các thành phần này đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo tính năng hoạt động hiệu quả của cầu dao.
2 Hư hỏng thường gặp ở cầu dao là: a Lưỡi dao động bị mòn, bị rỗ hoặc bị cháy;
□? □? □? □? b Hư hỏng các cực đấu dây, các ốc vít bị mòn; c Bị vỡ đế hoặc nắp bảo vệ; d Cả a, b và c đều đúng
3 Cấu tạo của nút ấn gồm: a Tiếp điểm tĩnh; b Tiếp điểm động; c Hệ thống lò xo; d Cả a, b và c đều đúng
Nút nhấn được phân loại theo bốn hình dáng bên ngoài chính: a Bao gồm loại hở, loại bảo vệ, loại bảo vệ chống nước, bụi và chống cháy nổ; b Chia thành các loại 1, 2 và 3 nút; c Có loại có đèn báo và không có đèn báo; d Cả hai phân loại a và b đều đúng.
Có 5 dao cách ly được lựa chọn dựa trên các điều kiện định mức và kiểm tra ổn định lực điện động, ổn định nhiệt Cụ thể, điện áp định mức (kV) của dao cách ly phải lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của mạng (U đmDCL ≥ U đm mạng) Dòng điện định mức (A) cũng cần phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện lớn nhất của lưới (I đmDCL ≥ I lv max) Đối với dòng điện ổn định lực điện động (I max), yêu cầu là phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện xác định (I max ≥ Ixk) Tất cả các điều kiện a, b và c đều phải đúng để đảm bảo hiệu quả hoạt động của dao cách ly.
Có 6 loại dao cách ly thường được sử dụng, bao gồm: dao cách ly nối đất (hay còn gọi là dao tiếp đất), dao cách ly đặc biệt, và dao cắt phụ tải Tất cả các loại dao này đều có vai trò quan trọng trong hệ thống điện.
7 Máy cắt điện thường sử dụng có các loại sau: a Máy cắt ít dầu; b Máy cắt không khí; c Máy cắt chân không; d Cả a,b và c đều đúng
8 Cấu tạo của áp tô mát gồm: a.Tiếp điểm;
□? □? □? □? b Buồng dập hồ quang; c Lưỡi dao phụ; d Cả a và b đều đúng
Có 9 loại áp tô mát thường được sử dụng, bao gồm: áp tô mát 1 pha và 3 pha, áp tô mát dòng cực đại, và áp tô mát điện áp thấp Tất cả các loại trên đều có ứng dụng quan trọng trong hệ thống điện.
Khi lựa chọn máy cắt điện, cần chú ý đến ba yếu tố chính: điện áp định mức (kV) phải lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của mạng, dòng điện định mức (A) cần đạt hoặc vượt dòng điện tối đa, và dòng điện cắt (I Cđm) phải lớn hơn hoặc bằng dòng điện ngắn mạch Tóm lại, tất cả các yếu tố a, b và c đều phải được xem xét để đảm bảo hiệu suất và an toàn cho hệ thống điện.
Bài tập thực hành bao gồm việc tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa các thiết bị điện như cầu dao, nút nhấn, công tắc, dao cách ly, máy cắt điện và aptomat Qua đó, người học sẽ quan sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của từng thiết bị, từ đó nâng cao kỹ năng và hiểu biết về hệ thống điện.
KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ
Nam châm điện
Nam châm điện là dụng cụ có khả năng tạo ra từ trường nhờ vào cuộn dây dẫn điện Khi dòng điện chạy qua cuộn dây, nó sẽ sinh ra từ trường, cho phép nam châm điện hoạt động hiệu quả.
Gồm có hai bộ phận chính là mạch từ (phần từ) và cuộn dây (phần điện)
Hình 3 – 1 Cấu tạo nam châm điện
Khi một dây dẫn điện có nhiều vòng quấn mang dòng điện, nó tạo ra một điện trường E trong các vòng quấn Sự biến đổi của điện trường này khi dòng điện đi qua sẽ sinh ra một từ trường B vuông góc với điện trường E.
Hình 3 – 2 Nguyên lý hoạt động nam châm điện
Từ trường của cuộn dây dẫn điện tương tự như từ trường của nam châm, có khả năng hút hoặc đẩy các vật từ trong vùng từ trường Khi ngắt điện, từ trường biến mất, và cuộn dây không còn tác động lên vật từ Chỉ khi cuộn dây dẫn điện, nó mới hoạt động như một nam châm điện Độ mạnh của từ trường phụ thuộc vào số lượng từ cảm của cuộn dây và dòng điện chạy qua, trong đó từ cảm tỉ lệ thuận với chiều dài và số vòng quấn, nhưng tỉ lệ nghịch với diện tích của cuộn dây.
1.4 Tính chọn nam châm điện:
- Điện áp nguồn cung cấp;
1.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
- Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện xấu;
- Điện áp tăng cao quá điện áp định mức của cuộn dây;
- Do nước, do muối, dầu, khí hóa chất của môi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây
1.6 Sửa chữa nam châm điện:
- Lựa chọn nam châm điện phải đúng công suất, dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng;
Kiểm tra và loại bỏ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây là bước quan trọng Sau đó, quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính toán lại để đảm bảo cuộn dây đáp ứng đúng điện áp và công suất tiêu thụ theo yêu cầu.
Khi quấn lại cuộn dây, việc tuân thủ đúng công nghệ và kỹ thuật quấn là rất quan trọng, vì điều này ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tuổi thọ của cuộn dây Dưới đây là một số loại nam châm điện thường được sử dụng.
- Nam châm điện nâng hạ;
- Nam châm điện phanh hãm ;
- Bộ ly hợp điện từ.
Rơ le điện từ
2.1 Khái niệm: Rơ le điện từ là khí cụ điện hoạt động dựa trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng cắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn Tín hiệu điều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp
(1) Lõi thép tĩnh; (2) Lá thép động;
(3) Cuộn dây điện từ (cuộn hút); (4) Lò xo;
Lõi thép tĩnh là thành phần quan trọng của rơ le điện từ, thường được gắn cố định với thân của thiết bị Đối với các rơ le điện từ cỡ nhỏ, lõi thép tĩnh thường có dạng hình trụ tròn, được lồng qua cuộn dây để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.
Lá thép động (2) được trang bị các tiếp điểm động Khi cuộn hút không có điện, lá thép động sẽ được lò xo hồi vị kéo ra xa khỏi lõi thép tĩnh.
Cuộn dây điện từ (3) được thiết kế với lõi thép tĩnh, cho phép hoạt động hiệu quả với cả dòng điện một chiều và xoay chiều Sản phẩm còn đi kèm các thành phần như nắp bảo vệ, lò xo, cực tiếp điện và đế cắm, đảm bảo tính năng sử dụng an toàn và ổn định.
Hình 3 – 4 Nguyên lý hoạt động của rơ le điện từ
Hình 3 - 3 Cấu tạo của rơ le điện từ
Khi cuộn hút (4) chưa được cấp điện, lá thép động (2) chỉ chịu lực kéo từ lò xo (6), dẫn đến tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên trong trạng thái đóng, trong khi cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở.
Khi cuộn hút được cấp điện, từ thông tạo ra sẽ đi qua lõi thép tĩnh và lõi động, hình thành hai cực từ trái dấu tại bề mặt tiếp xúc Hiện tượng này khiến lõi động bị hút về phía lõi thép tĩnh, và mô men do lực hút sinh ra sẽ thắng mô men lực kéo của lò xo.
Kết quả là lõi động bị hút chặt vào lõi tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái đóng
Như vậy chỉ nhờ vào sự đóng cắt điện cho cuộn hút mà ta có thể thay đổi trạng thái của hàng loạt các tiếp điểm
2.4 Tính chọn rơle điện từ: Khi sử dụng rơ le điện từ trong mạch điện ta cần chú ý các thông số kỹ thuật sau:
Dòng điện định mức trên rơ le điện từ (A) là dòng điện tối đa mà rơ le có thể hoạt động liên tục mà không bị hư hỏng Để tiết kiệm điện năng, người ta thường chọn dòng điện định mức I đm trong khoảng từ 1,2 đến 1,5 lần dòng điện thử nghiệm I tt.
Điện áp làm việc của rơ le điện từ là điện áp an toàn giữa các bộ phận tiếp điện và vỏ rơ le Để đảm bảo an toàn, điện áp này không được nhỏ hơn điện áp cực đại của lưới điện.
2.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
* Hư hỏng về cuộn dây
Ngắn mạch giữa các dây dẫn có thể xảy ra do cách điện kém hoặc do sự tiếp xúc giữa dây dẫn và các vòng dây quấn của cuộn dây, đặc biệt khi chúng giao nhau mà không có lớp lót cách điện.
- Cách điện của cuộn dây bị phá hỏng do va đập cơ khí;
- Do nước, do hơi dầu, hơi muối, hoá chất v.v của môi trường xâm thực làm thủng cách điện giữa các vòng dây
2.6 Sửa chữa rơle điện từ:
Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngoài gây hư hỏng cuộn dây là bước đầu tiên quan trọng Sau đó, cần quấn lại cuộn dây theo mẫu và tính toán lại các thông số để đảm bảo đúng điện áp và công suất tiêu thụ yêu cầu.
Khi quấn lại cuộn dây, việc áp dụng công nghệ sửa chữa đúng kỹ thuật là rất quan trọng, vì điều này quyết định độ bền và tuổi thọ của cuộn dây.
2.7 Giới thiệu một số rơle điện từ thường sử dụng:
Rơle nhiệt
Rơ le nhiệt là thiết bị điện tự động có khả năng đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co giãn của thanh kim loại khi nhiệt độ thay đổi Trong các mạch điện công nghiệp, rơ le nhiệt thường được sử dụng để bảo vệ động cơ điện khỏi tình trạng quá tải Thiết bị này thường được lắp đặt cùng với công tắc tơ, tạo thành bộ khởi động từ hiệu quả.
3.2 Cấu tạo: a Cấu tạo mặt ngoài rơ le nhiệt
Nút điều khiển chế độ làm việc Núm điều chỉnh dòng ngắt b Cấu tạo mặt bên trong rơ le nhiệt
Hình 3 – 5 a.Cấu tạo mặt bên ngoài rơ le nhiệt - b.Cấu tạo mặt bên trong rơ le nhiệt
3.3 Nguyên lý hoạt động: Ta xét nguyên lý làm việc của rơ le nhiệt bảo vệ động cơ 3 pha có lắp kèm công tắc tơ như hình vẽ sau:
Hình 3 – 6 Nguyên lý hoạt động của rơ le nhiệt Đòn bẩy
Thanh kim loại Dây đốt nóng
Vít điều chỉnh Ấn nút PB1, cuộn hút công tắc tơ K được cấp điện sẽ đóng các tiếp điểm
K 1 cấp điện cho động cơ M hoạt động, K 2 duy trì điện cho cuộn hút công tắc tơ
* Khi động cơ làm việc chế độ bình thường: Dòng động cơ qua rơ le nhiệt bằng dòng định mức nên rơ le nhiệt không tác động.
Khi động cơ hoạt động quá tải, dòng điện đi qua phần tử đốt nóng (2) tăng lên đến mức quy định của rơ le Điều này làm cho thanh lưỡng kim (1) nóng lên và cong về phía trái, từ đó đẩy cần gạt (3) tác động vào đòn bẩy (4) để mở tiếp điểm thường kín.
(7), ngắt mạch điều khiển Công tắc tơ mất điện động cơ dừng quay
3.4 Tính chọn rơ le nhiệt:
- Dòng điện định mức: Đây là dòng điện lớn nhất mà rơ le nhiệt có thể làm việc được trong thời gian lâu dài (A);
Dòng tác động, hay còn gọi là dòng ngắt mạch, là dòng điện lớn nhất mà rơ le sẽ nhận diện để chuyển trạng thái các tiếp điểm Để bảo vệ động cơ hiệu quả, dòng tác động cần được điều chỉnh một cách hợp lý.
I đc = (1,1, - 1,2) I đm 3.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
3.5.1 Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm:
- Do sử dụng lâu ngày, do dòng điện vượt quá dòng định mức của tiếp điểm, do ngắn mạch mạch điều khiển;
- Lực ép trên các tiếp điểm không đủ;
- Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng, cong, vênh hoặc lắp ghép lệch;
- Bề mặt tiếp điểm bị oxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc 3.5.2 Hiện tượng hư hỏng phần tử đốt nóng:
- Do sử dụng lâu ngày làm thay đổi hệ số giãn nở của các thanh lưỡng kim;
- Do tác dụng của dòng điện làm cháy hoặc đứt phần tử nhiệt
- Lựa chọn rơ le nhiệt phải đúng công suất, dòng điện và các chế độ làm việc tương ứng;
- Kiểm tra thanh lưỡng kim xem có bị biến dạng, cong vênh;
- Kiểm tra nắn thẳng, phẳng các tiếp điểm của rơ le;
- Kiểm tra các lò xo, nút nhấn phục hồi
3.7 Giới thiệu một số rơle nhiệt thường sử dụng:
- Rơ le nhiệt kiểu đốt nóng trực tiếp;
- Rơ le nhiệt kiểu đốt nóng gián tiếp;
- Rơ le nhiệt kiểu đốt nóng hỗn hợp.
Cầu chì
Cầu chì là thiết bị điện quan trọng giúp bảo vệ thiết bị và lưới điện khỏi sự cố ngắn mạch Nó thường được sử dụng để bảo vệ đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điều khiển và mạch thắp sáng Với thiết kế đơn giản, kích thước nhỏ gọn, khả năng cắt lớn và giá thành thấp, cầu chì được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực.
Hình 3 – 7 Cấu tạo cầu chì
Dây chảy được mắc nối tiếp trong mạch điện, giúp bảo vệ thiết bị khi xảy ra sự cố như ngắn mạch hoặc quá tải Khi dòng điện vượt quá giá trị định mức, dây chảy sẽ nóng chảy và đứt, dẫn đến việc nổ cầu chì và làm hở mạch điện Kết quả là dòng điện trong mạch ngừng hoạt động, bảo vệ an toàn cho các thiết bị điện.
Điện áp định mức là giá trị điện áp hiệu dụng xoay chiều tại hai đầu cầu chì khi cầu chì ngắt mạch, với tần số nguồn điện dao động trong khoảng 48Hz đến 62Hz.
Dòng điện định mức là giá trị hiệu dụng của dòng điện xoay chiều mà cầu chì có khả năng tải liên tục mà không làm thay đổi đặc tính của nó.
Dòng điện cắt cực tiểu là giá trị tối thiểu của dòng điện sự cố mà dây chì có thể ngắt mạch, trong khi khả năng cắt định mức là giá trị tối đa của dòng điện ngắn mạch mà cầu chì có khả năng cắt.
Vỏ bảo vệ Cực bắt dây dẫn
Cực giữ dây chảy Dây chảy
4.5 Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng:
4.5.1 Hiện tượng hư hỏng các bộ phận tiếp xúc: Do sử dụng lâu ngày, lực ép trên các bộ phận tiếp xúc không đủ như các cực bắt dây không chặt gây nên hiện tượng làm hư hỏng
4.5.2 Hiện tượng hư hỏng dây chảy:
Do tác dụng của dòng điện xung kích, dòng điện khởi động hoặc dòng điện vượt quá định mức trong thời gian dài
- Lựa chọn cầu chì phải đúng công suất, dòng điện và các chế độ làm việc tương ứng;
- Kiểm tra các chỗ tiếp xúc, các cực bắt dây vào và ra xem có bị biến dạng, cong vênh hoặc bị oxy hóa hay không;
- Kiểm tra nắn thẳng, phẳng các tiếp điểm của rơ le;
- 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
4.7 Giới thiệu một số cầu chì thường sử dụng:
Thiết bị chống rò
Nếu thiết bị chống rò bị hư hỏng cách điện, dẫn đến dây điện áp tiếp xúc với phần kim loại của vỏ, thiết bị sẽ bị chạm mát, gây nguy cơ điện giật nghiêm trọng cho người sử dụng Các phần tử chính cấu tạo nên thiết bị chống rò (DDR) bao gồm nhiều thành phần quan trọng.
Mạch từ hình xuyến được quấn các cuộn dây có tiết diện lớn, cho phép dòng điện cung cấp cho hộ tiêu thụ điện chạy qua các cuộn dây này.
Rơle mở mạch được điều khiển bởi cuộn dây đo lường có tiết diện nhỏ, được lắp đặt trên mạch từ hình xuyến, và nó tác động lên các cực cắt.
Hình 3 – 8 Cấu tạo thiết bị chống rò (áo tô mát so lệch DDR)
5.3 Nguyên lý hoạt động: Hình 3.22: trong trường hợp sự cố ta có
- I1 là dòng điện đi vào thiết bị tiêu thụ điện;
- I2 là dòng điện đi từ thiết bị tiêu thụ điện ra;
- I d là dòng điện sự cố;
- I c là dòng điện đi qua cơ thể người
Mất cân bằng trong mạch từ hình xuyến gây ra dòng điện cảm ứng trong cuộn dây dò tìm, dẫn đến tác động của rơle và mở mạch điện Việc lựa chọn thiết bị chống rò điện là rất quan trọng để đảm bảo an toàn trong hệ thống điện.
5.4.1 Chọn lọc theo dòng tác động:
Thiết bị chống dòng điện rò, bao gồm các loại như RCCB, DDR, ID và RCD, có nhiều giá trị tác động khác nhau để lựa chọn, từ 10mA, 30mA, 100mA, 300mA đến 500mA.
Thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò với độ nhạy 300mA và 500mA thích hợp cho việc bảo vệ hệ thống điện dân dụng, giúp giảm thiểu nguy cơ hỏa hoạn Đối với các thiết bị gia dụng có nguy cơ chạm vỏ liên tục với dòng điện rò lớn, nên sử dụng loại 100mA để đảm bảo an toàn hiệu quả hơn.
Hình 3.22: Cấu tạo aptomat so lệch (DDR)
1 Đo lường sự cân bằng
Thiết bị bảo vệ chống điện giật loại 30mA là phổ biến nhất, thường được sử dụng trong các hệ thống điện yêu cầu độ an toàn cao, đặc biệt là ở nơi công cộng hoặc nơi có người tàn tật và những người không có kỹ năng sử dụng điện Các địa điểm như bệnh viện, trường học, nhà trẻ và phòng riêng của trẻ em cần được trang bị thiết bị an toàn đặc biệt Trong những trường hợp này, thiết bị bảo vệ chống dòng điện rò có độ nhạy 10mA được khuyến nghị sử dụng.
5.4.2 Chọn lựa theo đặc điểm của mạng điện: Có nhiều thiết bị chống dòng điện rò khác nhau với những đặc điểm khác nhau của mạng điện Những đặc điểm khác nhau đó là chính là mức độ ổn định của mạng điện được phân thành các cấp sau:
Mạng điện tiêu chuẩn (cấp AC) hoạt động với tính ổn định cao, do đó thiết bị chống dòng điện rò cho mạng này có thể được lựa chọn từ các loại bình thường.
Mạng điện có sự xuất hiện của thành phần một chiều dao động (cấp A), và khi xảy ra sự cố chạm đất, dòng một chiều xung sẽ được sinh ra Sóng này không kích hoạt cơ cấu đóng ngắt của RCCB thông thường; do đó, cần sử dụng RCCB đặc biệt với biến dòng làm bằng vật liệu sắt từ có độ từ thẩm cực cao để phát hiện dòng sự cố một chiều xung và thực hiện ngắt mạch kịp thời.
Mạng điện hiện có thành phần một chiều ổn định (cấp B), với loại RCCB phù hợp được chế tạo bởi nhà sản xuất Đối với hệ thống không ổn định (cấp C), mạng điện chịu sự dao động lớn do quá điện áp khí quyển (sét) và động cơ khởi động, do đó sử dụng loại Si-RCCB.
5.5 Hư hỏng và nguyên nhân gây hư hỏng:
5.5.1 Hiện tượng hư hỏng tiếp điểm:
Chọn công suất khí cụ điện không phù hợp có thể dẫn đến việc dòng điện định mức, điện áp và tần số thao tác không khớp với thực tế, gây ra hiệu suất kém và nguy cơ hỏng hóc thiết bị.
- Lực ép trên các tiếp điểm không đủ;
- Giá đỡ tiếp điểm không bằng phẳng, cong, vêng hoặc lắp ghép lệch;
- Bề mặt tiếp điểm bị ôxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt vv…
- Do hậu quả của việc xuất hiện dòng điện ngắn mạch giữa dây pha với
‘’đất’’ở phía sau thiết bị chống rò
5.5.2 Hiện tượng hư hỏng các cuộn dây:
- Ngắn mạch cục bộ giữa các vòng dây do cách điện xấu;
Ngắn mạch giữa các dây dẫn có thể xảy ra do chất lượng cách điện kém hoặc do dây dẫn và các vòng dây quấn giao nhau mà không được lót cách điện đúng cách.
- Điện áp tăng cao quá điện áp định mức, dòng điện tăng quá dòng định mức làm hỏng các cuộn dây so lệch;
- Do nước êmunxi, do muối, dầu, khí hóa chất…của môi trường xâm thực làm chọc thủng cách điện vòng dây
5.6 Sửa chữa Thiết bị chống rò:
- Lựa chọn Thiết bị chống rò phải đúng công suất, dòng điện và các chế độ làm việc tương ứng;
- Kiểm tra các lò xo, nút nhấn phục hồi;
- Kiểm tra trạng thái các bề mặt tiếp điểm, tiếp xúc;
- Vệ sinh sạch sẽ môi trường làm việc
5.7 Giới thiệu một số thiết bị chống rò thường sử dụng:
- Thiết bị chống dòng điện rò RCCB;
Biến áp đo lường
6.1 Khái niệm: Máy biến áp đo lường là thiết bị điện quan trọng trong hệ thống điện, được dùng để đảm bảo độ an toàn cũng như sự chính xác của các thông số trong hệ thống điện, giúp tránh những sự cố không mong muốn xảy ra Biến áp đo lường là khí cụ điện có nhiệm vị biến đổi điện áp từ trị số cao xuống trị số thấp và biến đổi dòng điện có trị số lớn xuống trị số nhỏ
Hình 3 – 9 Cấu tạo của biến áp đo lường
Máy biến áp đo lường được hợp thành bởi 3 bộ phận: lõi thép, dây quấn và vỏ máy:
Lõi thép được cấu thành từ những miếng lá thép kỹ thuật tinh xảo, bao gồm trụ có dây quấn và gông được tạo thành từ các phần lõi thép nối với trụ.
Dây quấn, thường làm từ đồng hoặc nhôm và được bọc cách điện, bao gồm hai loại: cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp Cuộn dây sơ cấp có nhiệm vụ nhận năng lượng từ nguồn điện, trong khi cuộn dây thứ cấp cung cấp và truyền điện năng đến nơi tiêu thụ Hai cuộn dây này thực hiện các chức năng riêng biệt và thường được cách điện với nhau để đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình hoạt động.
Vỏ máy biến áp, được chế tạo từ thép chắc chắn, có thiết kế đa dạng tùy thuộc vào công suất điện năng của từng khu vực sử dụng Chức năng chính của vỏ máy là bảo vệ máy biến áp, bao gồm các thành phần như thùng và lắp thùng, đảm bảo an toàn và hiệu quả trong quá trình hoạt động.
Máy biến áp đo lường có chức năng ổn định điện áp từ mức thấp hoặc cao xuống mức định mức phù hợp, đảm bảo quá trình vận hành điện năng hiệu quả Giống như các loại máy biến áp khác, thiết bị này hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng.
Cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có số vòng dây khác nhau, được quấn quanh lõi thép Khi cuộn dây sơ cấp được kết nối với nguồn điện áp, dòng điện sẽ xuất hiện do sự biến thiên của từ thông Sự biến thiên này tiếp tục đi qua cả hai cuộn dây, tạo ra sức điện động cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp.
Khi từ thông đi qua cuộn thứ cấp, nó có thể làm giảm biên độ từ thông trong lõi thép, gây ảnh hưởng đến hoạt động của cuộn sơ cấp Để duy trì sự cân bằng điện áp và từ thông ổn định, cuộn sơ cấp cần phải điều chỉnh tăng lên để bù đắp cho lượng từ thông bị giảm Việc đảm bảo sự ổn định của cả cuộn dây sơ cấp và thứ cấp là rất quan trọng để quá trình vận tải điện diễn ra thuận lợi.
6.4 Tính chọn biến áp đo lường:
- Điện áp biến đổi (kV);
6.5 Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
Khi dòng điện vượt quá trị số định mức do tình trạng quá tải, ngắn mạch, hoặc do điện áp tăng cao đột ngột và tần số thao tác của thiết bị điện không đúng với định mức, sẽ gây ra nhiều rủi ro cho hệ thống điện.
- Lực ép lên bề mặt tiếp xúc không đủ;
- Bề mặt tiếp xúc giữa tiếp điểm bị oxy hóa do xâm thực của môi trường làm việc (có hóa chất, ẩm ướt …)
- Hư hỏng sứ cách điện do lực tác động từ bên ngoài;
- Các bề mặt tiếp xúc của cơ cấu truyền động bị rỉ sét dẫn đến ma sát lớn làm cho cơ cấu hoạt động không đúng;
- Do hệ thống lò xo bị rỉ sét, bị mỏi cơ học nên tạo lực ép không đảm bảo;
- Cơ cấu truyền động bị hư hỏng
6.6 Sửa chữa máy biến áp đo lường:
- Lựa chọn khí cụ điện phải đúng công suất, dòng điện, điện áp và các chế độ làm việc tương ứng;
- Kiểm tra và sửa chữa nắn thẳng, phẳng tiếp điểm, điều chỉnh sao cho trùng khớp hoàn toàn các bộ phận tiếp xúc của tiếp điểm;
- Kiểm tra xem lò xo có bị méo, biến dạng hay đặt lệch tâm khỏi chốt giữ, phải điều chỉnh đúng lực ép tiếp điểm
6.7 Giới thiệu một số Biến áp đo lường thường sử dụng:
- Máy biến dòng hình xuyến;
- Máy biến điện áp khô;
- Máy biến điện áp dầu;
Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn: Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên
TT Nội dung câu hỏi a b c d
1 Cấu tạo của nam châm điện gồm: a Lõi sắt (phần từ); b Cuộn dây (phần điện); c Tiếp điểm; d Cả a và b đều đúng
2 Lựa chọn nam châm điện dựa vào các yếu tố nào: a Điện áp nguồn cung cấp; b Dòng điện định mức;
□? □? □? □? c Phương thức làm việc; d Cả a,b và c đều đúng
3 Rơ le dòng điện được mắc như thế nào với phụ tải: a Song song b Nối tiếp c Hổn hợp d Tất cả đều đúng
4 Rơ le điện áp được mắc như thế nào với nguồn điện: a Song song b Nối tiếp c Hổn hợp d Tất cả đều đúng
5 Rơ le nhiệt được phân loại theo phương thức đốt nóng: a Đốt nóng trực tiếp; b Đốt nóng gián tiếp; c Đốt nóng hỗn hợp; d Tất cả đều đúng
6 Cấu tạo của cầu chì gồm: a Vỏ bảo vệ; b Cực giữ dây chảy và dây dẫn; c Dây chảy; d Cả a,b và c đều đúng
7 Cầu chì gồm các loại: a Cầu chì loại gG; b Cầu chì loại aM; c Cầu chì rơi; d Cả a,b và c đều đúng
8 Thiết bị chống rò thường sử dụng: a Aptomat so lệch; b Thiết bị chống dòng điện rò RCCB; c Cầu dao so lệch; d Cả a,b và c đều đúng
9 Cấu tạo máy biến áp đo lường gồm: a Lõi thép; b Dây quấn; c Vỏ máy; d Cả a,b và c đều đúng
10 Thiết bị chống rò thường sử dụng: a Máy biến dòng điện (BI, TI); b Máy biến điện áp (BU, TU); c Cả a,b và c đều sai d Cả a,b và c đều đúng
Bài tập thực hành bao gồm việc tháo lắp, bảo dưỡng và sửa chữa các thiết bị như nam châm điện, rơ le điện từ, rơ le nhiệt, cầu chì và thiết bị chống rò Qua đó, người học sẽ quan sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị này, giúp nâng cao kiến thức và kỹ năng trong lĩnh vực điện.
Tháo lắp và sửa chữa các thiết bị điện như nam châm điện, rơ le điện từ, rơ le nhiệt và cầu chì là nhiệm vụ quan trọng để đảm bảo an toàn kỹ thuật Việc phán đoán và khắc phục hư hỏng của các thiết bị chống rò cũng góp phần nâng cao hiệu suất và độ tin cậy trong hệ thống điện.
II Dụng cu, vật liệu
- Các loại kìm, tuốc nơ vít, các loại cờ lê, bút thử điện, đồng hồ vạn năng
- Một số loại khí cụ điện như; nam châm điện, rơ le điện từ, rơ le nhiệt, cầu chì, thiết bị chống rò
III Nội dung thực hành
- Thao tác sử chữa nam châm điện, rơ le điện từ, thiết bị chống rò:
Kiểm tra các cuộn dây bằng mắt thường để phát hiện dấu hiệu cháy, hoặc sử dụng đồng hồ megomét để kiểm tra cách điện Nếu phát hiện cuộn dây bị cháy, cần tiến hành quấn lại cuộn dây để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
- Điều chỉnh các tiếp điểm sao cho trùng khớp hoàn toàn với nhau, dùng giấy ráp vệ sinh sạch các tiếp điểm
- Kiểm tra sự đàn hồi của lò xo
Rơ le nhiệt, cầu chì:
- Tháo thanh lưỡng kim kiểm tra xem có bị biến dạng, cong vênh nếu bị biến dạng thì phải thay bằng thanh lưỡng kim mới
- Tháo các tiếp điểm ra nắn thẳng, làm phẳng và vệ sinh sạch sẽ
- Thay thế các lò xo nếu thấy đàn hồi đã kém.