Đồ án tìm hiểu các thiết bị điện
Đồ án tìm hiểu các thiết bị điện
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (756.51 KB, 24 trang )
Bạn đang đọc: Đồ án tìm hiểu các thiết bị điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước Việt Nam trong công cuộc công nghiệp hoá – hiện đại hoá, nền kinh tế đang trên đà
phát triển, việc sử dụng các thiết bị điện vào trong xây lắp các khu công nghiệp, khu chế xuất –
liên doanh, khu nhà cao tầng ngày càng nhiều. Để thực hiên được điều đó thì vai trò của nghành
Điên chiếm giữ một vị trí đặc biệt quan trong. Điện năng cung cấp cho mọi nghành, mọi lĩnh vực,
mọi đối tượng. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng điện thì không tránh khỏi những sự cố, rủi ro
xảy ra như hiện tượng quá điện áp, quá dòng, hiện tượng ngắn mạch,…
Để đảm bảo vấn đề an toàn tính mạng cho con người, bảo vệ các thiết bị điện và tránh những
tổn thất kinh tế có thể xảy ra thì các thiết bị điện ngày càng được đòi hỏi nhiều hơn về chất lượng,
công nghệ, tính năng vận hành. Cùng với sự phát triển của Khọc Học và Kĩ thuật thì các loại thiết
bị điện hiện đại được sản suất ra luôn đảm bảo khả năng tự động hóa ngày càng cao.
Nhận thức được tầm thực tiễn và vai trò quan trọng của các thiết bị điện là cơ sở để chúng em
chọn đề tài đồ án môn học “Tìm hiểu về các thiết bị điện”. Trong suốt thời gian hoàn thành đồ án,
chúng em đã tìm hiều về các thiết bị điện trung áp và cao áp( dao cắt, máy ngắt điện, thiết bị
chống sét,…), các thiết bị điện hạ áp( Role bảo vệ, cảm biến, các bộ ổn định điện,…), các chế độ
truyền thông, cảm biến đo, cơ cấu chấp hành, đồng thời tìm hiểu thêm về các tiêu chí của một thiết
bị điện an toàn và hiện đại.
Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của các thầy cô giáo, các anh chị cùng với sự cố gắng
nỗ lực của các thành viên trong nhóm, chúng em đã hoàn thành đồ án đúng thời hạn cho phép. Tuy
nhiên do thời gian hạn chế, kinh nghiệm thực tế còn ít, cũng như lượng kiến thức rất lớn nên chúng
em không thể tránh khỏi nhiều thiếu xót. Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến đánh
giá, góp ý của thầy cô giáo và các bạn sinh viên để chúng em có thể phát triển và hoàn thiện thêm
đề tài này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện .
1. Đỗ Xuân Anh.
2. Nguyễn Thị Cẩm Anh.
3. Phạm Công Tuấn Anh.
4. Nguyễn Viết Anh.
5. Tạ Văn Bắc.
1
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
MỤC LỤC
Chương 1
LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN
1.1 Khái niệm
Thiết bị điện được đề cập ở đây là các loại thiết bị làm các nhiệm vụ : đóng cắt, điều
khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi sự hoạt động của hệ
thống lưới điện và các loại máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra,
điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác.
1.2 Phân loại thiết bị điện
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành sử dụng và sửa chữa thiết bị điện người ta
thường phân loại như sau :
a) Phân theo công dụng
+ Thiết bị điện khống chế : dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay của
máy phát điện, động cơ điện (như cầu dao, áp tô mát, công tắc tơ ,…)
+ Thiết bị điện bảo vệ : làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phá điện, lưới điện
khi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp,…( như rơle, cầu chì, máy cắt ,…)
+ Thiết bị tự động điều khiển từ xa : làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống
chế sự hoạt động của các mạch điện như khởi động từ ,…
+ Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch ( như điện trở phụ, cuộn kháng ,…).
+ Thiết bị điện làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện ( như ổn áp, bộ tự
động điều chỉnh điện áp máy phát,…)
+ Thiết bị điện làm nhiệm vụ đo lường ( như máy biến dòng, biến áp do
lường ,…).
2
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
b) Phân theo tính chất dòng điện
+ Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều.
+ Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều.
c) Phân theo nguyên lí làm việc
+ Thiết bi i điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp
điểm,…
+ Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, có loại chống
được khí cháy nổ, loại chiu rung động,…
Phân theo cấp điện áp có
d)
+ Thiết bị điện
hạ áp có điện áp dưới 3kV.
i
+ Thiết bị điện
trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV.
i
+ Thiết bị điện
cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ hơn 400 kV.
i
+ Thiết bị điện
siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên.
i
1.3 Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện
– Khí cụ điện phải làm việc lâu dài với các thông số kĩ thuật ở trạng thái làm việc
định mức : Uđm, Iđm .
– Ổn định nhiệt, điện động có cường độ cơ khí cao khi quá tải, khi ngắn mạch ,
vật liệu dẫn điện tốt, không bị chọc thủng khi quá dòng .
– Khí cụ điện làm việc chắc chắn, an toàn khi làm việc .
3
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Chương 2
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP
2.1 CẦU CHÌ
2.1.1 Khái niệm
Cầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh sự cố
nhắc mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máu biến áp, động cơ điện,
thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng.
a) Cầu chì 10A – 220V
b) Cầu chì ống sứ
c) Cầu chì ba pha
2.1.2 Các tính chất và yêu cầu của cầu chì
– Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, không tác đọng khi có dòng điện mở máy và
dòng điện định mức lâu dài đi qua.
– Đặc tính ampe – giây (A – s ) của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng bảo
vệ .
– Khi có sự cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc.
– Việc thay thế cầu chì cháy phải dễ dàng và tốn ít thời gian.
4
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá
thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi.
2.1.3 Cấu tạo
Cầu chì bao gồm các thành phần sau:
+ Phần tử ngắt mạch: Đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tử
này phải có khả năng cảm nhận được giá trị hiệu dụng củ dòng điện qua nó. Phần
tử này có giá trị điện trở suất bé (thường bằng bạc, đồng hay các vật liệu dẫn có giá
trị điện trở suất nhỏ lân cận với các giá trị nêu trên…). Hình dạng của phần tử có
thể ở dạng là một dây (tiết diện tròn), dạng băng mỏng.
+ Thân của cầu chì: Thường bằng thuỷ tính, ceramic (sứ gốm) hay các vật
liệu khác tương đương. Vật liệu tạo thành thân của cầu chì phải đảm bảo được hai
tính chất:
– Có độ bền cơ khí.
– Có độ bền về điệu kiện dẫn nhiệt và chịu đựng được các sự thay đôi
nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng.
+ Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch trong thân cầu chì):
Thường bằng vật liệu Silicat ở dạng hạt, nó phải có khả ngăng hấp thụ được năng
lượng sinh ra do hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng
ngắt mạch.
+ Các đấu nối: Các thành phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các
thiết bị đóng ngắt mạch; đồng thởi phải đảm boả tính tiếp xúc điện tốt.
2.1.4 Nguyên lý hoạt động
Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt với dòng
điẹn chạy qua (đặc tính Ampe – giây). Để có tác dụng bảo vệ, đường Ampe – giây
5
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
của cầu chì tại mọi điểm phải thấp hơn đặc tính của đối tượng cần bảo vệ.
+ Đối với dòng điện định mức của cầu chì: Năng lượng sinh ra do hiệu ứng
Joule khi có dòng điện định mức chạy qua sẽ toả ra môi trường và không gây nên
sự nóng chảy, sự cân bằng nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà không gây sự
già hoá hay phá hỏng bất cứ phần tử nào của cầu chì.
+ Đối với dòng điện ngắn mạch của cầu chì: Sự cân bằng trên cầu chì bị
phá huỷ, nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá huỷ cầu chì:
Người ta phân thành hai giai đoạn khi xảy ra sự phá hủy cầu chì
– Quá trình tiền hồ quang (tp).
– Quá trình sinh ra hồ quang (ta).
: Thời điểm bắt đầu sự cố.
: Thời điểm chấm dứt giai đoạn tiền hồ quang.
: Thời điểm
chấm dứt quá
trình phát sinh hồ
quang.
2.1.5 Phân loại
Cầu chì có thể chia thành hai dạng cơ bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ:
+ Cầu chì loại g: Cầu chì dạng này chỉ có khả năng ngắt mạch, khi có sự
cố hay quá tải hay ngắn mạch xảy ra trên phụ tải.
+ Cầu chì loại a: Cầu chì dạng này chỉ có khả năng bảo vệ duy nhất trạng
thái ngắn mạch trên tải.
2.2 CẦU DAO
6
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
2.2.1.Khái niệm
Cầu dao là một loại KCĐ dùng để đóng ngắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất được
sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện một chiều và
380V điện xoay chiều.
Cầu dao thường để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ với tần số đóng cắt thấp.
Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao
chỉ làm nhiệm vụ đóng cắt không tải. Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ
quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hủy trong một thời gian rất ngắn và khơi
mào cho việc hồ quang giữa các pha; từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm
cho thiết bị và người thao tác.
2.2.2. Cấu tạo
Phần chính của cầu dao là lưỡi dao (tiếp điểm động) và hệ thống kẹp lưỡi (tiếp
xúc tĩnh) được làm bằng hợp kim của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng
hợp kim đồng.
2.2.3. Nguyên lý làm việc
Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện
được đóng ngắt. Trong quá trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại
đầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên hệ thống kẹp lưỡi. Người sử dụng cần phải kéo
lưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh và dứt khoát để dập tắt hồ quang.
Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao
phụ. Lúc dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được kẹp trong ngàm.
Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính trước, lò xo được kéo căng ra và tới một mức
nào đó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi ngàm một cách nhanh chóng. Do đó, hồ
quang được kéo dài nhanh và hồ quang bị dập tắt.
2.2.4. Phân loại
– Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm các loại: 1 cực, 2 cực, 3 cực và 4 cực.
Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên. Ngoài ra có
cầu dao một ngả và cầu dao hai ngả.
– Theo điện áp định mức: 250V và 500 V
– Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 200, 350, 600, 1000 A.
– Theo vật liệu cách điện có các loại đế sứ, đế nhựa, 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 bảo vệ và loại,
không có cầu chì bảo vệ.
Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ.
7
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ
2.3 CÔNG TẮC
2.3.1. Khái niệm
Công tắc là KCĐ 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 có sự phóng điện
khi đóng mở. Điện áp của công tắc nhỏ hơn hay bằng 500V.
Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác
ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao.
Ký hiệu của một số công tắc thường gặp
2.3.2 Phân loại
Theo công dụng làm việc có các loại công tắc sau:
– Công tắc đóng ngắt trực tiếp.
– Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo, công tắc vạn năng), dùng
để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện, đổi nối sao tam giác cho động cơ.
– Công tắc hành trình là loại công tắc được áp dụng trong các máy cắt gọt kim
loại để điều khiển tự động quá trình làm việc của mạch điện.
2.3.3 Các yêu cầu thử của công tắc
Việc kiểm tra chất lượng công tắc phải thử các bước sau:
– Thử xuyên thủng: đặt điện áp 1500V trong thởi gian một phút ở các
8
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
điểm cần cách điện giữa chúng.
– Thử cách điện: đo điện trở cách điện < 2MΩ.
– Thử phát nóng.
– Thử công suất cắt.
– Thử độ bền cơ khí.
– Thử nhiệt độ đối với các chi tiết cách điện: các chi tiết cách điện phải
chịu đựng trong thời gian hai giờ mà không bị biến dạng hoặc sủi nhám.
2.4 KHỞI ĐỘNG TỪ
2.4.1 Khái niệm
-Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thểm rơle nhiệt) các động cơ không đồng
bộ ba pha rôto lồng sóc.
-Khởi động từ có một Contactor gọi là khởi động từ đơn thường để đóng – ngắt động
cơ điện. Khởi động từ có hai Contactor là khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều
quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp
thêm cầu chì.
2.4.2 Nguyên lý làm việc của khởi động từ
a) Khởi động từ và hai nút nhấn:
Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây bằng nhấn nút khởi động M, cuộn hây
Contactor có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại: Làm đóng các tiếp
điểm chính để khởi động động cơ và đóng tiếp điểm phụ thường hở để duy trì mạch
điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động. Khi nhấn nút dừng D, khởi động
từ bị ngắt điện, dưới tác dụng của lò xo nén làm phần lõi di động trở về vị trí ban đầu;
các tiếp điểm trở về trạng thái thường hở. Động cơ dừng hoạt động. Khi có sự cố quá
tải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do đó cũng ngắt khởi
động từ và dừng động cơ điện.
Sơ đồ:
b) Khởi động từ đảo chiều và ba nút nhấn
Khi nhấn nút nhấn MT cuộn dây Contactor T có điện hút lõi thép di động và
mạch từ khép kién lại; làm đóng các tiếp điểm chính T để khởi động động cơ quay
theo chiều thuận và đóng tiếp điểm phụ thường hở T để duy trì mạch điều khiển khi
buông tay khỏi nút nhấn khởi động MT.
Để đảo chiều quay động cơ, ta nhấn nút nhấn MN cuộn dây Contactor T mất
9
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
điện, cuộn dây Contactor N có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm
đóng các tiếp điểm chính N, lúc này trên mạch động lực đảo hai dây trong ba pha điện
làm cho động cơ đảo chiều quay ngược lại và tiếp điểm phụ thường hở N để duy trì
mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MN.
Quá trình đảo chiều quay được lặp lại như trên.
Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ N (hoặc T) bị ngắt điện, động cơ dừng
hoạt động.
Khi có sự cố quá tải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do
đó cũng ngắt khởi độngt ừ và dừng động cơ điện.
Sơ đồ:
2.5 CÔNG TẮC TƠ
2.5.1 Khái niệm
Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên các mạch điện
động lực, từ xa, bằng tay (qua hệ thống nút bấm) hoặc tự động. Việc đóng cắt công
tắc
tơ có tiếp điểm có thể được thực hiện bằng nam châm điện, thủy lực hay khí nén.
Thông thường ta gặp loại đóng cắt bằng nam châm điện.
Những năm gần đây người ta đã chế tạo loại công tắc tơ không tiếp điểm, việc
đóng ngắt công tắc tơ loại này được thực hiện bằng cách cho các xung điện để khóa
hoặc mở các van bán dẫn (thyristor, triac). Công tắc tơ có tần số đóng cắt lớn, có thể
tới 1800 lần trong một giờ.
2.5.2 Phân loại
Theo nguyên lý truyền động người ta phân ra các loại công tắc tơ đóng ngắt
bằng điện từ, bằng thủy lực, bằng khí nén và loại công tắc tơ không tiếp điểm.
Theo dạng dòng điện đóng cắt có loại công tắc tơ một chiều và công tắc tơ xoay
chiều.
10
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
2.5.3 Nguyên lý làm việc của công tắc tơ
Khi đưa dòng điện vào cuộn dây của nam châm điện sẽ tạo ra từ thông Ф và sinh ra
lực hút điện từ Fđt. Do lực hút điện từ lớn hơn lực phân lực làm cho nắp của nam
châm điện bị hút về phía mạch từ tĩnh. Các tiếp điểm thường mở cửa của công tắc tơ
được đóng lại. Mạch điện thông.
Khi ngắt dòng điện của cuộn dây nam châm thì lực hút điện từ Fđt = 0 dưới tác dụng
của hệ thống lò xo sẽ đầy phần động trở về vị trí ban đầu. Các tiếp điểm của công tắc
tơ mở, hồ quang phát sinh ở tiếp điểm chính sẽ được dập tắt trong buồng dập hồ
quang. Mạch điện ngắt.
2.6 ÁP TÔ MÁT
2.6.1 Khái niệm
CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker), CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt
mạch điện, có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp… mạch điện.
Chọn CB phải thoả mãn ba yêu cầu sau:
– Chế độ làm việc ở định mức của CB thải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa là trị số
dòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý. Mặt khác, mạch dòng điện của CB
phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng
hay đang đóng.
– CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA. Sau khi
ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện định
mức.
– Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá
hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy
thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB.
2.6.2 Cấu tạo
a) Tiếp điểm
CB thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), hoặc ba
cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang).
Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng
là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến
tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên
11
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
tiếp điểm điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùng
thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính.
b) Hộp dập hồ quang
Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta
thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở.
Kiểu nửa kín được dặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thoát khí. Kiểu này có dòng điện
giới hạn cắt không quá 50KA. Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn
hơn 50KA hoặc điện áp lớn 1000V (cao áp).
Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới
ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ
quang.
c) Cơ cấu truyền động cắt CB
Truyền động cắt thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ
điện).
Điều kiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không lớn hơn
600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB có dòng
điện lớn hơn (đến 1000A).
Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên lý đòn
bẩy. Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén.
d) Móc bảo vệ
CB tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ – gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi mạch điện
có sự cố quá dòng điện (quá tải hay ngắn mạch) và sụt áp.
Móc bảo vệ quá dòng điện (còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị
điện khong bị quá tải và ngắn mạch, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ
phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ
thống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB.
Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây này được quấn
tiết diện lớn chịu dòng tải và ít vòng. Khi dòng điện vượt quá trị số cho phứp thì
phần ứng bị hút và nóc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB mở ra.
Điều chỉnh vít để thay đôi lực kháng lò xo, ta có thể điều chỉnh được trị số dòng
điện tức động. Để giữ thời gian trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ, người ta thêm
một cơ cấu giữ thời gian.
Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt có phần tử
phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm nhả
khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi có quá tải. Kiểu này có nhược điểm là
quán tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh được dòng điện tăng vọt khi có ngắn
mạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện quá tải.
Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệt
trong một CB. Loại này được dung ở CB có dòng điện đính mức đến 600A.
12
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ.
Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít vòng
với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn.
2.6.3 Nguyên lý hoạt động
a) Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại:
Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp
điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động.Bật CB ở trạng
thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút .
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm điện 5 lớn hơn
lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3,
móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được
mở ra, mạch điện bị ngắt.
Hình 2.6.3 a: Sơ đồ nguyên lý CB dòng điện cực đại
b) Sơ đồ nguyên lý CB 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 sụt áp quá mức, nam châm điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên,
móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB
được mở ra, mạch điện bị ngắt.
Hình 2.6.3 b: Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp
1, 4 – Lò xo hồi vị; 2,3 – Tay đòn; 5 – Phần ứng; 6 – Nam châm điện;
2.7 RƠLE
13
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
2.7.1Khái niêm chung
Rowle là lọai KCĐ tự động mà đặc tính “vào – ra” có tính chất sau: Tín hiệu đầu
ra thay đổi nhảy cấp (đột ngột) khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định.Rơ
le được sử dụng rất rộng rãi trong các lĩnh vực tự động điều khiển, truyền động
điện, bảo vệ mạng lưới điện, thông tin liên lạc.
2.7.2 Cấu tạo chung
Rơ le thường gồm các bộ phận chính có chức năng khác nhau như sau:
– Bộ phận thu: Tiếp nhận những đại lượng vào và biến đổi thành những đại
lượng vật lý cần thiết cho rơle hoạt động.
– Bộ phận trung gian: So sánh những đại lượng đã được biến đổi với đại lượng
mẫu (chuẩn). Theo kết quả so sánh, nếu đạt giá trị tác động thì truyền tín hiệu đến
bộ phận chấp hành.
– Bộ phận chấp hành: Phát tín hiệu ra cho mạch điều khiển nối sau rơ le.
2.7.3 Phân loại
– Phân loại theo nguyên lý làm việc có: Rơle điện từ, Rơle điện động, Rơle từ điện,
Rơle cảm ứng, Rơle nhiệt, Rơle bán dẫn và vi mạch.
– Phân loại theo vai trò và đại lượng tác động của rơle có: Rơle trung gian, Rơle thời
gian, Rơle nhiệt, Rơle tốc độ, Rơle tốc độ, Rơle dòng điện, Rơle điện áp, Rơle
công suất, Rơle tổng trở, Rơle tần số, …
– Phân loại theo dòng điện có: Rơle dòng điện một chiều, Rơle dòng điện xoay
chiều.
– Phân loại theo giá trị và chiều của đại lượng đi vào Rơle: Rơle cực đại, Rơle cực
tiểu, Rơle sai lệch, Rơle hướng,…
2.7.4 Rơ le điện từ
14
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
a) Khái niệm
Rơle điện từ hoạt động trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng
ngắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn. Tín hiệu điều khiển có thể là
dòng điện hoặc điện áp.
Nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là điện áp (tức là cuộn hút được đấu
song song với nguồn điện) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle điện áp. Ngược lại,
nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là dòng điện (tức là cuộn hút được đấu
nối tiếp với phụ tải) thì rơle điện từ đó được gọi là rơ le dòng điện.
b)Cấu tạo
Lõi thép tĩnh thường được gắn cố định với thân (vỏ) của rơ le điện từ. Với rơle điện
từ cỡ nhỏ thì lõi thép tĩnh thường là một khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây.
– Lá thép động có gắn tiếp điểm động. Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện lá thép
động được tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò xo hồi vị.
– Cuộn dây điện từ (cuộn hút) được lồng vào lõi thép tĩnh có thể làm việc vớidòng
điện một chiều hoặc xoay chiều.
c) Nguyên lý hoạt động
Khi chưa đóng điện cho cuộn hút (5), lá thép động (3) chỉ chịu lực kéo của lò so (1)
làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên tương ứng cặp tiếp
điểm phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở.
Khi đóng điện cho cuộn hút (5), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõi
thép tĩnh (4) và lõi động (3) tạo thành 2 cực từ trái dấu ở bề mặt tiếp xúc làm cho
lõi thép động (3) bị hút về phía lõi thép tĩnh. Mô men do lực hút này sinh ra thắng
momen lực kéo của lò so. Kết quả là lõi thép động bị hút chặt vào lõi thép tĩnh,
tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng
thái đóng.
Các tiếp điểm và cuộn hút trên rơle điện từ thường được ký hiệu như hình 4 – 2.
15
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
2.7.5 Rơ le từ điện
a) Khái niệm
Rơ le từ điện làm việc dựa trên nguyên tắc tác dụng tương hỗ giữa dòng điện chảy
qua cuộn dây với từ trường của một nam châm vĩnh cửu, tạo ra lực (mô men quay)
làm dịch chuyển phần động của rơle.
Rơ le từ điện có độ nhạy cao nhất trong các loại rơ le điện cơ. Vì vậy rơ le từ điện
được dùng nhiều trong các dụng cụ phức tạp làm nhiệm vụ khuếch đại trung gian
giữa các phần tử cảm biến cực nhạy (như cảm biến nhiệt, từ…) và các phần tửchấp
hành (thường là các rơ le điện từ).
Chuyển động của phần động rơle phụ thuộc vào giá trị dòng điện và chiều dòng điện
trong cuộn dây.
b) Cấu tạo
Gồm có hai phần : phần động chuyển động quay và phần động chuyển động tịnh
tiến.
16
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Hình 2.7: Sơ đồ kết cấu rơ le từ điện
a) Phần động chuyển động quay
b) Phần động chuyển động tịnh tiến
1.Nam châm vĩnh cửu; 2. mạch từ; 3. Khung dây; 4. tiếp điểm động; 5. Tiếp điểm tĩnh; 6. Lò xo nhả
2.7.6 Rơ le cảm ứng
a) Khái niệm
Rơ le cảm ứng làm việc dựa trên nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa từ trường xoay
chiều với dòng điện cảm ứng trong phần động của rơle. Do đó rơle cảm ứng chỉ dùng
trong mạch xoay chiều.
b) Cấu tạo
Rơ le cảm ứng làm việc dựa trên nguyên lý tác dụng tương hỗ giữa từ trường xoay
chiều với dòng điện cảm ứng trong phần động của rơle. Do đó rơle cảm ứng chỉ dùng
trong mạch xoay chiều.
Phần động của rơle có các dạng: hình đĩa, hình trụ rỗng mỏng và được làm bằng
nhôm vì nhôm vừa dẫn điện tốt cho phép tạo ra dòng cảm ứng lớn, vừa nhẹ cho phép
giảm quán tính cơ làm cho rơle tác động nhanh, nhạy.
Theo kết cấu của phần động, rơle cảm ứng được phân làm hai loại chính: loại đĩa và
loại cốc.
Loại đĩa quay có mạch từ hình [ trên đó có cuộn dây nhận tín hiệu vào. Phần
động là một đĩa nhôm đặt trong khe hở không khí của mạch từ và quay quanh một
trục. Kết cấu loại này đơn giản, dễ chế tạo, mô men quay lớn, nhưng thời gian tác
động chậm nên được dùng để tạo ra rơle tác động có thời gian trễ.
17
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Loại cốc đưa tín hiệu vào. Phần động là một roto rỗng bằng nhôm mỏng, đặt trong khe
hở quay có mạch từ hình khung vuông và 4 cực, trên đó có các cuộn dây không khí giữa
4 cực từ. Rô to này rất nhẹ nên thời gian tác động của rơle rất nhanh (đến 0,02 giây), mô
men quay nhỏ. Kết cấu loại rơle này phức tạp, chế tạo yêu cầuchính xác cao hơn loại đĩa
2.7.7 Rơ le nhiệt
a) Khái niệm
Rơle nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cốquá tải. Rơle
nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải có
thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút.
Một số loại Rơ-le nhiệt thông dụng ( LR 9 F 5363 & HiTH)
Rơ-le nhiệt gồm các bộ phận chính : bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ đầu vào ( cảm
biến), bộ phận so sánh, hệ thống tiếp điểm đầu ra và bộ phận điều chỉnh các thông số làm
việc của Rơle
18
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
b) Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý chung của Rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt làm dãn nở phiến kim
loại kép. Phiến kim loại kép gồm hai lá kim loại có hệ số giãn nở khác nhau (hệ số giãn
nở hơn kém nhau 20 lần) ghép chặt với nhau thành một phiến bằng phương pháp cán
nóng hoặc hàn. Khi có dòng điện quá tải đi qua, phiến lưỡng kim được đốt nóng, uốn
cong về phía kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và chuyển đổi hệ
thống tiếp điểm phụ. Để Rơle nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và kéo
cần Reset của Rơle nhiệt.
2.7.8 Rơ le dòng điện
a) Khái niệm
Rơ le dòng điện có đại lượng vào là trị số dòng điện đạt đến trị số dòng tác động. Khi đó
các tiếp điểm của rơ le sẽ đóng nếu là tiếp điểm thường mở (hoặc sẽ mở nếu là tiếp điểm
thường đóng). Như vậy cuộn dây của rơ le được mắc nối tiếp trong mạch động lực. Rơ le
dòng điện được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ quá dòng (do quá tải, ngắn
19
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
mạch,…) và tự động điều khiển (mở máy động cơ điện, chuyển đổi mạch điên…) trong
hệ thống điện và truyền điện.
2.7.9 Rơ le vận tốc
a) Khái niệm
– Làm việc theo nguyên tắc phản ứng điện từ được dùng trong các mạch hãm của động
cơ.
– Rơle được mắc đồng trục với động cơ và mạch điều khiển. Khi được quay, nam châm
vĩnh cửu quay theo. Từ trường của nó quét lên các thanh dẫn sẽsinh ra suất điện động
và dòng điện cảm ứng. Dòng điện này nằm trong từ trường sẽ sinh ra suất điện động và
dòng điện cảm ứng. Dòng điện này nằm trong từtrường sẽ sinh ra lực điện từ làm cho
phần ứng quay, di chuyển cần tiếp điểm đến đóng tiếp điểm của nó. Khi tốc độ động cơ
giảm nhỏ gần bằng không, lực điện từyếu đi, trọng lượng cần tiếp điểm đưa nó về vị trí
cũ và mở tiếp điểm của nó.
– Rơle vận tốc thường dùng trong các mạch điều khiển hãm ngược động cơ.
20
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
Chương 3
CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG – CAO ÁP
3.1 DAO CÁCH LY
3.1.1 Khái niệm
– Dao cách ly là một loại khí cụ điện cao áp, được sử dụng để đóng cắt mạch điện cao
áp khi không có điện, tạo ra khoảng cắt an toàn trông thấy được giữa các bộ phận mang
điện và bộ phận đã cắt điện. Khi cần kiểm tra sửa chữa, bảo dưỡng bộ phận không
mang điện. Trong điều kiện nhất định có thể dùng dao cách ly đóng cắt đường dây hoặc
máy biến áp không mang tải công suất nhỏ, hoặc đóng cắt mạch điện đẳng thế để đổi
nối phương thức kết dây của sơ đồ. Vì dao cách li không có bộ phận dập tắt hò quang
nên nghiêm cấm không dùng dao cách ly đóng cắt mạch điện không mang tải.
– Dao cách ly dùng cho thiết bị trung áp chủ yếu là kiểu tiếp điểm dao. Trong các hiết
bị điều khiển từ xa, dao cách li được tác động bằng động cơ hoặc khí nén.
3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật
– Dao cách ly phải làm việc tin cậy, tiếp xúc phải chắc chắn.
– Phải đảm bảo ổn định động và ổn định nhiệt khi có dòng điện cực đạic hạy qua.
– Kết cấu dao cách ly phải gọn nhẹ, đơn giản dễ lắp đặt, dễ thao tác, phải liên động với
máy cắt để dao cách ly đã cách điện và chỉ đóng được cách ly trước đóng điện cho máy
cắt.
– Khoảng cách giữa các lưỡi giao sau khi sau khi cắt hết hành trình phải đủ lớn, để đảm
bảo không bị phóng điện khi có xung điện áp.
3.1.3 Phân loại
a) Phân loại theo vị trí lắp đặt
Dao cách ly lắp đặt trong nhà và dao cách ly lắp đặt ngoài trời. Ở cùng cấp điện áp
vận hành thì yêu cầu kỹ thuật của dao cách ly ngoài trời cao hơn, vì dao cách ly ngoài
trời phải chịu tác động của môi trường khắc nghiệt như : nắng, mưa, bức xạ, tác nhân
hóa học, bụi bẩn…
b)Phân loại theo cấu tạo
21
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
– Dao cách ly có lưỡi dao cách đất và dao cách ly không có lưỡi dao cách đất.
– Dao cách ly có lưỡi dao động quay trên mặt phẳng ngang và dao cách ly không có
lưỡi dao động quay trên mặt phẳng thẳng đứng.
– Dao cach ly có bộ liên động lắp kèm với máy cắt và dao cách ly không có bộ liên
động (cách ly phân đoạn).
3.2 MÁY CẮT
3.2.1 Khái niệm
Máy cắt điện là một loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cao áp tại chỗ
hoặc từ xa, khi lưới điện đang vận hàng bình thường, không bình thường, hoặc khi bị sự
cố ngắn mạch trong hệ thống.
Máy cắt đang đóng
Máy cắt đang cắt
3.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật
– Máy cắt điện phải có khả năng cắt lớn, thời gian cắt bé (cắt nhanh) tránh được hồ quang
phục hồi.
– Độ tin cậy cao : Khi đóng cắt không được gây cháy nổ và các giờ hỏng khác.
– Phải có khả năng đóng cắt một số lần nhất định, phải đưa ra bảo dưỡng, sửa chữa.
– Kích thước gọn, trọng lượng nhẹ, kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, dễ vận hành, giá thành
hợp lý.
3.2.3 Phân loại
a) Phân loại theo cấu tạo
– Máy cắt một hướng và máy cắt nhiều hướng .
– Máy cắt một buồng dập hò quang và máy cắt nhiều buồng dập hồ quang trên cùng một
pha.
– Máy cắt có lò xo tích năng và máy cắt không có lò xo tích năng.
b) Phân loại theo vị trí lắp đặt
22
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
– Máy cắt lắp đặt trong nhà.
– Máy cắt lắp đặt ngoài trời phải chịu khí hậu khắc nghiệt, chống được ăn mòn hóa học.
c) Phân loại theo phương pháp dập tắt hồ quang
– Máy cắt điện nhiều dầu không có buồng dập tắt hồ quang và máy cắt điện nhiều dầu có
buồng dập tắt hồ quang.
– Máy cắt điện không khí.
– Máy cắt điện ít dầu.
– Máy cắt điện khí SF6.
– Máy cắt điện tự sinh khí.
– Máy cắt điện chân không.
– Máy cắt điện từ (dập tắt hồ quang bằng từ).
3.3 CẦU DAO CAO ÁP
3.3.1 Khái niệm
Cầu dao cao áp là cơ cấu đóng ngắt cơ khí có khả năng đóng/dẫn và cắt dòng điện, kể
cả quá tải làm việc quy định ở các điều kiện làm việc bình thường trong lưới điện và cũng
có thể dẫn điện ở các điều kiện bất bình thường đã quy định. Cầu dao cao áp cũng có thể
đóng dòng ngắn mạch nhưng khồng cắt chúng.
3.3.2 Phân loại
Cầu dao cao áp được hiết kế cho cả trạm trong nhà và ngoài trời theo chức năng đóng
ngắt:
Cầu dao thông dụng.
Cầu dao có mục đích đặc biệt.
Cầu dao có mục đích hạn chế.
Cầu dao chuyên dụng.
Cầu dao một bộ tụ điện.
Cầu dao bộ tụ.
Cầu dao kháng điện song song.
–
23
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN]
TÀI LIỆU THAM KHẢO
24
| Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
5. Tạ Văn Bắc. | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] MỤC LỤCChương 1L Ý THUYẾT CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN1. 1 Khái niệmThiết bị điện được đề cập ở đây là những loại thiết bị làm những trách nhiệm : đóng cắt, điềukhiển, kiểm soát và điều chỉnh, bảo vệ, quy đổi, khống chế và kiểm tra mọi sự hoạt động giải trí của hệthống lưới điện và những loại máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra, kiểm soát và điều chỉnh và biến hóa giám sát nhiều quy trình không điện khác. 1.2 Phân loại thiết bị điệnĐể thuận tiện cho việc điều tra và nghiên cứu, quản lý và vận hành sử dụng và sửa chữa thay thế thiết bị điện người tathường phân loại như sau : a ) Phân theo tác dụng + Thiết bị điện khống chế : dùng để đóng cắt, kiểm soát và điều chỉnh vận tốc chiều quay củamáy phát điện, động cơ điện ( như cầu dao, áp tô mát, công tắc nguồn tơ, … ) + Thiết bị điện bảo vệ : làm trách nhiệm bảo vệ những động cơ, máy phá điện, lưới điệnkhi có quá tải, ngắn mạch, sụt áp, … ( như rơle, cầu chì, máy cắt, … ) + Thiết bị tự động hóa điều khiển và tinh chỉnh từ xa : làm trách nhiệm thu nhận nghiên cứu và phân tích và khốngchế sự hoạt động giải trí của những mạch điện như khởi động từ, … + Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch ( như điện trở phụ, cuộn kháng, … ). + Thiết bị điện làm trách nhiệm duy trì không thay đổi những tham số điện ( như ổn áp, bộ tựđộng kiểm soát và điều chỉnh điện áp máy phát, … ) + Thiết bị điện làm trách nhiệm đo lường và thống kê ( như máy biến dòng, biến áp dolường, … ). | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] b ) Phân theo đặc thù dòng điện + Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều. + Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều. c ) Phân theo nguyên lí thao tác + Thiết bi i điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếpđiểm, … + Loại thao tác vùng nhiệt đới gió mùa khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, có loại chốngđược khí cháy nổ, loại chiu rung động, … Phân theo cấp điện áp cód ) + Thiết bị điệnhạ áp có điện áp dưới 3 kV. + Thiết bị điệntrung áp có điện áp từ 3 kV đến 36 kV. + Thiết bị điệncao áp có điện áp từ 36 kV đến nhỏ hơn 400 kV. + Thiết bị điệnsiêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên. 1.3 Các nhu yếu cơ bản của thiết bị điện – Khí cụ điện phải thao tác vĩnh viễn với những thông số kỹ thuật kĩ thuật ở trạng thái làm việcđịnh mức : Uđm, Iđm. – Ổn định nhiệt, điện động có cường độ cơ khí cao khi quá tải, khi ngắn mạch, vật tư dẫn điện tốt, không bị chọc thủng khi quá dòng. – Khí cụ điện thao tác chắc như đinh, bảo đảm an toàn khi thao tác. | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Chương 2C ÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP2. 1 CẦU CHÌ2. 1.1 Khái niệmCầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh sự cốnhắc mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máu biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện tinh chỉnh và điều khiển, mạch điện thắp sáng. a ) Cầu chì 10A – 220V b ) Cầu chì ống sức ) Cầu chì ba pha2. 1.2 Các đặc thù và nhu yếu của cầu chì – Cầu chì có đặc tính thao tác không thay đổi, không tác đọng khi có dòng điện mở máy vàdòng điện định mức lâu bền hơn đi qua. – Đặc tính ampe – giây ( A – s ) của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng người dùng bảovệ. – Khi có sự cố ngắn mạch, cầu chì ảnh hưởng tác động phải có tính tinh lọc. – Việc sửa chữa thay thế cầu chì cháy phải thuận tiện và tốn ít thời hạn. | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Cầu chì có đặc thù là đơn thuần, size bé, năng lực cắt lớn và giáthành hạ nên được ứng dụng thoáng rộng. 2.1.3 Cấu tạoCầu chì gồm có những thành phần sau : + Phần tử ngắt mạch : Đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tửnày phải có năng lực cảm nhận được giá trị hiệu dụng củ dòng điện qua nó. Phầntử này có giá trị điện trở suất bé ( thường bằng bạc, đồng hay những vật tư dẫn có giátrị điện trở suất nhỏ lân cận với những giá trị nêu trên … ). Hình dạng của thành phần cóthể ở dạng là một dây ( tiết diện tròn ), dạng băng mỏng dính. + Thân của cầu chì : Thường bằng thuỷ tính, ceramic ( sứ gốm ) hay những vậtliệu khác tương tự. Vật liệu tạo thành thân của cầu chì phải bảo vệ được haitính chất : – Có độ bền cơ khí. – Có độ bền về điệu kiện dẫn nhiệt và chịu đựng được những sự thay đôinhiệt độ bất ngờ đột ngột mà không hư hỏng. + Vật liệu lấp đầy ( phủ bọc quanh thành phần ngắt mạch trong thân cầu chì ) : Thường bằng vật tư Silicat ở dạng hạt, nó phải có khả ngăng hấp thụ được nănglượng sinh ra do hồ quang và phải bảo vệ tính cách điện khi xảy ra hiện tượngngắt mạch. + Các đấu nối : Các thành phần này dùng xác định cố định và thắt chặt cầu chì trên cácthiết bị đóng ngắt mạch ; đồng thởi phải đảm boả tính tiếp xúc điện tốt. 2.1.4 Nguyên lý hoạt độngĐặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc vào của thời hạn chảy đứt với dòngđiẹn chạy qua ( đặc tính Ampe – giây ). Để có công dụng bảo vệ, đường Ampe – giây | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] của cầu chì tại mọi điểm phải thấp hơn đặc tính của đối tượng người tiêu dùng cần bảo vệ. + Đối với dòng điện định mức của cầu chì : Năng lượng sinh ra do hiệu ứngJoule khi có dòng điện định mức chạy qua sẽ toả ra môi trường tự nhiên và không gây nênsự nóng chảy, sự cân đối nhiệt sẽ được thiết lập ở một giá trị mà không gây sựgià hoá hay phá hỏng bất kể thành phần nào của cầu chì. + Đối với dòng điện ngắn mạch của cầu chì : Sự cân đối trên cầu chì bịphá huỷ, nhiệt năng trên cầu chì tăng cao và dẫn đến sự phá huỷ cầu chì : Người ta phân thành hai tiến trình khi xảy ra sự hủy hoại cầu chì – Quá trình tiền hồ quang ( tp ). – Quá trình sinh ra hồ quang ( ta ). : Thời điểm khởi đầu sự cố. : Thời điểm chấm hết quy trình tiến độ tiền hồ quang. : Thời điểmchấm dứt quátrình phát sinh hồquang. 2.1.5 Phân loạiCầu chì hoàn toàn có thể chia thành hai dạng cơ bản, tùy thuộc vào trách nhiệm : + Cầu chì loại g : Cầu chì dạng này chỉ có năng lực ngắt mạch, khi có sựcố hay quá tải hay ngắn mạch xảy ra trên phụ tải. + Cầu chì loại a : Cầu chì dạng này chỉ có năng lực bảo vệ duy nhất trạngthái ngắn mạch trên tải. 2.2 CẦU DAO | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] 2.2.1. Khái niệmCầu dao là một loại KCĐ dùng để đóng ngắt dòng điện bằng tay đơn thuần nhất đượcsử dụng trong những mạch điện có điện áp nguồn phân phối đến 220V điện một chiều và380V điện xoay chiều. Cầu dao thường để đóng ngắt mạch điện có hiệu suất nhỏ với tần số đóng cắt thấp. Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có hiệu suất trung bình và lớn thì cầu daochỉ làm trách nhiệm đóng cắt không tải. Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồquang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị tàn phá trong một thời hạn rất ngắn và khơimào cho việc hồ quang giữa những pha ; từ đó vật tư cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểmcho thiết bị và người thao tác. 2.2.2. Cấu tạoPhần chính của cầu dao là lưỡi dao ( tiếp điểm động ) và mạng lưới hệ thống kẹp lưỡi ( tiếpxúc tĩnh ) được làm bằng kim loại tổng hợp của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằnghợp kim đồng. 2.2.3. Nguyên lý làm việcKhi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và mạng lưới hệ thống kẹp lưỡi, mạch điệnđược đóng ngắt. Trong quy trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tạiđầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên mạng lưới hệ thống kẹp lưỡi. Người sử dụng cần phải kéolưỡi dao ra khỏi kẹp nhanh và dứt khoát để dập tắt hồ quang. Do vận tốc kéo bằng tay không hề nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi daophụ. Lúc dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được kẹp trong ngàm. Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính trước, lò xo được kéo căng ra và tới một mứcnào đó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi ngàm một cách nhanh gọn. Do đó, hồquang được lê dài nhanh và hồ quang bị dập tắt. 2.2.4. Phân loại – Theo cấu trúc người ta chia cầu dao làm những loại : 1 cực, 2 cực, 3 cực và 4 cực. Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên. Ngoài ra cócầu dao một ngả và cầu dao hai ngả. – Theo điện áp định mức : 250V và 500 V – Theo dòng điện định mức : 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 200, 350, 600, 1000 A. – Theo vật tư cách điện có những loại đế sứ, đế nhựa, đế đá. – Theo điều kiện kèm theo bảo vệ có loại không có hộp, loại có hộp che chắn ( nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt … ). – Theo nhu yếu sử dụng, người ta sản xuất cầu dao có cầu chì bảo vệ và loại, không có cầu chì bảo vệ. Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ. | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ2. 3 CÔNG TẮC2. 3.1. Khái niệmCông tắc là KCĐ dùng để đóng ngắt mạch điện có hiệu suất nhỏ và có dòngđiện định mức nhỏ hơn 6A. Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh có sự phóng điệnkhi đóng mở. Điện áp của công tắc nguồn nhỏ hơn hay bằng 500V. Công tắc hộp thao tác chắc như đinh hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tácngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao. Ký hiệu của 1 số ít công tắc nguồn thường gặp2. 3.2 Phân loạiTheo tác dụng thao tác có những loại công tắc nguồn sau : – Công tắc đóng ngắt trực tiếp. – Công tắc chuyển mạch ( công tắc nguồn xoay, công tắc nguồn hòn đảo, công tắc nguồn vạn năng ), dùngđể đóng ngắt, quy đổi mạch điện, đổi nối sao tam giác cho động cơ. – Công tắc hành trình dài là loại công tắc nguồn được vận dụng trong những máy cắt gọt kimloại để tinh chỉnh và điều khiển tự động hóa quy trình thao tác của mạch điện. 2.3.3 Các nhu yếu thử của công tắcViệc kiểm tra chất lượng công tắc nguồn phải thử những bước sau : – Thử xuyên thủng : đặt điện áp 1500V trong thởi gian một phút ở những | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] điểm cần cách điện giữa chúng. – Thử cách điện : đo điện trở cách điện < 2M Ω. - Thử phát nóng. - Thử hiệu suất cắt. - Thử độ bền cơ khí. - Thử nhiệt độ so với những cụ thể cách điện : những chi tiết cụ thể cách điện phảichịu đựng trong thời hạn hai giờ mà không bị biến dạng hoặc sủi nhám. 2.4 KHỞI ĐỘNG TỪ2. 4.1 Khái niệm-Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển và tinh chỉnh từ xa việc đóng ngắt, hòn đảo chiều và bảo vệ quá tải ( nếu có lắp thểm rơle nhiệt ) những động cơ không đồngbộ ba pha rôto lồng sóc. - Khởi động từ có một Contactor gọi là khởi động từ đơn thường để đóng - ngắt độngcơ điện. Khởi động từ có hai Contactor là khởi động từ kép dùng để biến hóa chiềuquay của động cơ gọi là khởi động từ hòn đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắpthêm cầu chì. 2.4.2 Nguyên lý thao tác của khởi động từa ) Khởi động từ và hai nút nhấn : Khi phân phối điện áp cho cuộn dây bằng nhấn nút khởi động M, cuộn hâyContactor có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại : Làm đóng những tiếpđiểm chính để khởi động động cơ và đóng tiếp điểm phụ thường hở để duy trì mạchđiều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động. Khi nhấn nút dừng D, khởi độngtừ bị ngắt điện, dưới tính năng của lò xo nén làm phần lõi di động trở lại vị trí khởi đầu ; những tiếp điểm trở về trạng thái thường hở. Động cơ dừng hoạt động giải trí. Khi có sự cố quátải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do đó cũng ngắt khởiđộng từ và dừng động cơ điện. Sơ đồ : b ) Khởi động từ hòn đảo chiều và ba nút nhấnKhi nhấn nút nhấn MT cuộn dây Contactor T có điện hút lõi thép di động vàmạch từ khép kién lại ; làm đóng những tiếp điểm chính T để khởi động động cơ quaytheo chiều thuận và đóng tiếp điểm phụ thường hở T để duy trì mạch tinh chỉnh và điều khiển khibuông tay khỏi nút nhấn khởi động MT.Để hòn đảo chiều quay động cơ, ta nhấn nút nhấn MN cuộn dây Contactor T mất | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] điện, cuộn dây Contactor N có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại ; làmđóng những tiếp điểm chính N, lúc này trên mạch động lực hòn đảo hai dây trong ba pha điệnlàm cho động cơ hòn đảo chiều quay ngược lại và tiếp điểm phụ thường hở N để duy trìmạch điều khiển và tinh chỉnh khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MN.Quá trình hòn đảo chiều quay được tái diễn như trên. Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ N ( hoặc T ) bị ngắt điện, động cơ dừnghoạt động. Khi có sự cố quá tải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, dođó cũng ngắt khởi độngt ừ và dừng động cơ điện. Sơ đồ : 2.5 CÔNG TẮC TƠ2. 5.1 Khái niệmCông tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng, ngắt tiếp tục những mạch điệnđộng lực, từ xa, bằng tay ( qua mạng lưới hệ thống nút bấm ) hoặc tự động hóa. Việc đóng cắt côngtắctơ có tiếp điểm hoàn toàn có thể được triển khai bằng nam châm từ điện, thủy lực hay khí nén. Thông thường ta gặp loại đóng cắt bằng nam châm từ điện. Những năm gần đây người ta đã sản xuất loại công tắc nguồn tơ không tiếp điểm, việcđóng ngắt công tắc nguồn tơ loại này được thực thi bằng cách cho những xung điện để khóahoặc mở những van bán dẫn ( thyristor, triac ). Công tắc tơ có tần số đóng cắt lớn, có thểtới 1800 lần trong một giờ. 2.5.2 Phân loạiTheo nguyên tắc truyền động người ta phân ra những loại công tắc nguồn tơ đóng ngắtbằng điện từ, bằng thủy lực, bằng khí nén và loại công tắc nguồn tơ không tiếp điểm. Theo dạng dòng điện đóng cắt có loại công tắc nguồn tơ một chiều và công tắc nguồn tơ xoaychiều. 10 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] 2.5.3 Nguyên lý thao tác của công tắc nguồn tơKhi đưa dòng điện vào cuộn dây của nam châm từ điện sẽ tạo ra từ thông Ф và sinh ralực hút điện từ Fđt. Do lực hút điện từ lớn hơn lực phân lực làm cho nắp của namchâm điện bị hút về phía mạch từ tĩnh. Các tiếp điểm thường Open của công tắc nguồn tơđược đóng lại. Mạch điện thông. Khi ngắt dòng điện của cuộn dây nam châm hút thì lực hút điện từ Fđt = 0 dưới tác dụngcủa mạng lưới hệ thống lò xo sẽ đầy phần động trở lại vị trí khởi đầu. Các tiếp điểm của công tắctơ mở, hồ quang phát sinh ở tiếp điểm chính sẽ được dập tắt trong buồng dập hồquang. Mạch điện ngắt. 2.6 ÁP TÔ MÁT2. 6.1 Khái niệmCB ( CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker ), CB là khí cụ điện dùng đóng ngắtmạch điện, có hiệu quả bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp … mạch điện. Chọn CB phải thoả mãn ba nhu yếu sau : - Chế độ thao tác ở định mức của CB thải là chính sách thao tác dài hạn, nghĩa là trị sốdòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý. Mặt khác, mạch dòng điện của CBphải chịu được dòng điện lớn ( khi có ngắn mạch ) lúc những tiếp điểm của nó đã đónghay đang đóng. - CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, hoàn toàn có thể vài chục KA. Sau khingắt dòng điện ngắn mạch, CB bảo vệ vẫn thao tác tốt ở trị số dòng điện địnhmức. - Để nâng cao tính không thay đổi nhiệt và điện động của những thiết bị điện, hạn chế sự pháhoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời hạn cắt bé. Muốn vậythường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB. 2.6.2 Cấu tạoa ) Tiếp điểmCB thường được sản xuất có hai cấp tiếp điểm ( tiếp điểm chính và hồ quang ), hoặc bacấp tiếp điểm ( chính, phụ, hồ quang ). Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùnglà tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đếntiếp điểm phụ, ở đầu cuối là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ cháy trên11 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] tiếp điểm điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. Dùngthêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính. b ) Hộp dập hồ quangĐể CB dập được hồ quang trong tổng thể những chính sách thao tác của lưới điện, người tathường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là : Kiểu nửa kín và kiểu hở. Kiểu nửa kín được dặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thoát khí. Kiểu này có dòng điệngiới hạn cắt không quá 50KA. Kiểu hở được dùng khi số lượng giới hạn dòng điện cắt lớnhơn 50KA hoặc điện áp lớn 1000V ( cao áp ). Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lướingăn, để phân loại hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận tiện cho việc dập tắt hồquang. c ) Cơ cấu truyền động cắt CBTruyền động cắt thường có hai cách : Bằng tay và bằng cơ điện ( điện từ, động cơđiện ). Điều kiển bằng tay được thực thi với những CB có dòng điện định mức không lớn hơn600A. Điều khiển bằng điện từ ( nam châm hút điện ) được ứng dụng ở những CB có dòngđiện lớn hơn ( đến 1000A ). Để tăng lực điều khiển và tinh chỉnh bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên tắc đònbẩy. Ngoài ra còn có cách điều khiển và tinh chỉnh bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén. d ) Móc bảo vệCB tự động hóa cắt nhờ những thành phần bảo vệ – gọi là móc bảo vệ, sẽ ảnh hưởng tác động khi mạch điệncó sự cố quá dòng điện ( quá tải hay ngắn mạch ) và sụt áp. Móc bảo vệ quá dòng điện ( còn gọi là bảo vệ dòng điện cực lớn ) để bảo vệ thiết bịđiện khong bị quá tải và ngắn mạch, đường thời hạn – dòng điện của móc bảo vệphải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng người tiêu dùng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệthống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB.Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc tiếp nối đuôi nhau với mạch chính, cuộn dây này được quấntiết diện lớn chịu dòng tải và ít vòng. Khi dòng điện vượt quá trị số cho phứp thìphần ứng bị hút và nóc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB mở ra. Điều chỉnh vít để thay đôi lực kháng lò xo, ta hoàn toàn có thể kiểm soát và điều chỉnh được trị số dòngđiện tức động. Để giữ thời hạn trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ, người ta thêmmột cơ cấu tổ chức giữ thời hạn. Móc kiểu rơle nhiệt đơn thuần hơn cả, có cấu trúc tương tự như như rơle nhiệt có phần tửphát nóng đấu tiếp nối đuôi nhau với mạch điện chính, tấm sắt kẽm kim loại kép dãn nở làm nhảkhớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi có quá tải. Kiểu này có điểm yếu kém làquán tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh được dòng điện tăng vọt khi có ngắnmạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện quá tải. Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu rơle nhiệttrong một CB. Loại này được dung ở CB có dòng điện đính mức đến 600A. 12 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Móc bảo vệ sụt áp ( còn gọi là bảo vệ điện áp thấp ) cũng thường dùng kiểu điện từ. Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít vòngvới dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn. 2.6.3 Nguyên lý hoạt độnga ) Sơ đồ nguyên tắc của CB dòng điện cực lớn : Ở trạng thái thông thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếpđiểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động. Bật CB ở trạngthái ON, với dòng điện định mức nam châm từ điện 5 và phần ứng 4 không hút. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm từ điện 5 lớn hơnlực lò xo 6 làm cho nam châm hút điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhả móc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, hiệu quả những tiếp điểm của CB đượcmở ra, mạch điện bị ngắt. Hình 2.6.3 a : Sơ đồ nguyên tắc CB dòng điện cực đạib ) Sơ đồ nguyên tắc CB điện áp thấpBật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm hút điện 11 và phần ứng 10 hútlại với nhau. Khi sụt áp quá mức, nam châm từ điện 11 sẽ nhả phần ứng 10, lò xo 9 kéo móc 8 bật lên, móc 7 thả tự do, thả lỏng, lò xo 1 được thả lỏng, hiệu quả những tiếp điểm của CBđược mở ra, mạch điện bị ngắt. Hình 2.6.3 b : Sơ đồ nguyên tắc CB điện áp thấp1, 4 – Lò xo hồi vị ; 2,3 – Tay đòn ; 5 – Phần ứng ; 6 – Nam châm điện ; 2.7 RƠLE13 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] 2.7.1 Khái niêm chungRowle là lọai KCĐ tự động hóa mà đặc tính “ vào – ra ” có đặc thù sau : Tín hiệu đầura đổi khác nhảy cấp ( bất thần ) khi tín hiệu nguồn vào đạt những giá trị xác lập. Rơle được sử dụng rất thoáng đãng trong những nghành tự động hóa tinh chỉnh và điều khiển, truyền độngđiện, bảo vệ mạng lưới điện, thông tin liên lạc. 2.7.2 Cấu tạo chungRơ le thường gồm những bộ phận chính có công dụng khác nhau như sau : - Bộ phận thu : Tiếp nhận những đại lượng vào và biến hóa thành những đạilượng vật lý thiết yếu cho rơle hoạt động giải trí. - Bộ phận trung gian : So sánh những đại lượng đã được biến hóa với đại lượngmẫu ( chuẩn ). Theo hiệu quả so sánh, nếu đạt giá trị tác động ảnh hưởng thì truyền tín hiệu đếnbộ phận chấp hành. - Bộ phận chấp hành : Phát tín hiệu ra cho mạch tinh chỉnh và điều khiển nối sau rơ le. 2.7.3 Phân loại - Phân loại theo nguyên tắc thao tác có : Rơle điện từ, Rơle điện động, Rơle từ điện, Rơle cảm ứng, Rơle nhiệt, Rơle bán dẫn và vi mạch. - Phân loại theo vai trò và đại lượng ảnh hưởng tác động của rơle có : Rơle trung gian, Rơle thờigian, Rơle nhiệt, Rơle vận tốc, Rơle vận tốc, Rơle dòng điện, Rơle điện áp, Rơlecông suất, Rơle tổng trở, Rơle tần số, ... - Phân loại theo dòng điện có : Rơle dòng điện một chiều, Rơle dòng điện xoaychiều. - Phân loại theo giá trị và chiều của đại lượng đi vào Rơle : Rơle cực lớn, Rơle cựctiểu, Rơle rơi lệch, Rơle hướng, ... 2.7.4 Rơ le điện từ14 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] a ) Khái niệmRơle điện từ hoạt động giải trí trên nguyên tắc của nam châm từ điện, thường dùng để đóngngắt mạch điện có hiệu suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn. Tín hiệu điều khiển và tinh chỉnh hoàn toàn có thể làdòng điện hoặc điện áp. Nếu tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển hoạt động giải trí của rơle là điện áp ( tức là cuộn hút được đấusong tuy nhiên với nguồn điện ) thì rơle điện từ đó được gọi là rơle điện áp. trái lại, nếu tín hiệu tinh chỉnh và điều khiển hoạt động giải trí của rơle là dòng điện ( tức là cuộn hút được đấunối tiếp với phụ tải ) thì rơle điện từ đó được gọi là rơ le dòng điện. b ) Cấu tạoLõi thép tĩnh thường được gắn cố định và thắt chặt với thân ( vỏ ) của rơ le điện từ. Với rơle điệntừ cỡ nhỏ thì lõi thép tĩnh thường là một khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây. - Lá thép động có gắn tiếp điểm động. Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện lá thépđộng được tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò xo hồi vị. - Cuộn dây điện từ ( cuộn hút ) được lồng vào lõi thép tĩnh hoàn toàn có thể thao tác vớidòngđiện một chiều hoặc xoay chiều. c ) Nguyên lý hoạt độngKhi chưa đóng điện cho cuộn hút ( 5 ), lá thép động ( 3 ) chỉ chịu lực kéo của lò so ( 1 ) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên tương ứng cặp tiếpđiểm phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở. Khi đóng điện cho cuộn hút ( 5 ), từ thông do cuộn hút sinh ra móc vòng qua cả lõithép tĩnh ( 4 ) và lõi động ( 3 ) tạo thành 2 cực từ trái dấu ở mặt phẳng tiếp xúc làm cholõi thép động ( 3 ) bị hút về phía lõi thép tĩnh. Mô men do lực hút này sinh ra thắngmomen lực kéo của lò so. Kết quả là lõi thép động bị hút chặt vào lõi thép tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạngthái đóng. Các tiếp điểm và cuộn hút trên rơle điện từ thường được ký hiệu như hình 4 – 2.15 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] 2.7.5 Rơ le từ điệna ) Khái niệmRơ le từ điện thao tác dựa trên nguyên tắc công dụng tương hỗ giữa dòng điện chảyqua cuộn dây với từ trường của một nam châm từ vĩnh cửu, tạo ra lực ( mô men quay ) làm di dời phần động của rơle. Rơ le từ điện có độ nhạy cao nhất trong những loại rơ le điện cơ. Vì vậy rơ le từ điệnđược dùng nhiều trong những dụng cụ phức tạp làm trách nhiệm khuếch đại trung giangiữa những thành phần cảm ứng cực nhạy ( như cảm biến nhiệt, từ … ) và những phần tửchấphành ( thường là những rơ le điện từ ). Chuyển động của phần động rơle nhờ vào vào giá trị dòng điện và chiều dòng điệntrong cuộn dây. b ) Cấu tạoGồm có hai phần : phần động hoạt động quay và phần động hoạt động tịnhtiến. 16 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Hình 2.7 : Sơ đồ cấu trúc rơ le từ điệna ) Phần động hoạt động quayb ) Phần động hoạt động tịnh tiến1. Nam châm vĩnh cửu ; 2. mạch từ ; 3. Khung dây ; 4. tiếp điểm động ; 5. Tiếp điểm tĩnh ; 6. Lò xo nhả2. 7.6 Rơ le cảm ứnga ) Khái niệmRơ le cảm ứng thao tác dựa trên nguyên tắc tính năng tương hỗ giữa từ trường xoaychiều với dòng điện cảm ứng trong phần động của rơle. Do đó rơle cảm ứng chỉ dùngtrong mạch xoay chiều. b ) Cấu tạoRơ le cảm ứng thao tác dựa trên nguyên tắc công dụng tương hỗ giữa từ trường xoaychiều với dòng điện cảm ứng trong phần động của rơle. Do đó rơle cảm ứng chỉ dùngtrong mạch xoay chiều. Phần động của rơle có những dạng : hình đĩa, hình tròn trụ rỗng mỏng dính và được làm bằngnhôm vì nhôm vừa dẫn điện tốt được cho phép tạo ra dòng cảm ứng lớn, vừa nhẹ cho phépgiảm quán tính cơ làm cho rơle tác động ảnh hưởng nhanh, nhạy. Theo cấu trúc của phần động, rơle cảm ứng được phân làm hai loại chính : loại đĩa vàloại cốc. Loại đĩa quay có mạch từ hình [ trên đó có cuộn dây nhận tín hiệu vào. Phầnđộng là một đĩa nhôm đặt trong khe hở không khí của mạch từ và quay quanh mộttrục. Kết cấu loại này đơn thuần, dễ sản xuất, mô men quay lớn, nhưng thời hạn tácđộng chậm nên được dùng để tạo ra rơle tác động ảnh hưởng có thời hạn trễ. 17 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Loại cốc đưa tín hiệu vào. Phần động là một roto rỗng bằng nhôm mỏng dính, đặt trong khehở quay có mạch từ hình khung vuông và 4 cực, trên đó có những cuộn dây không khí giữa4 cực từ. Rô to này rất nhẹ nên thời hạn tác động ảnh hưởng của rơle rất nhanh ( đến 0,02 giây ), mômen quay nhỏ. Kết cấu loại rơle này phức tạp, sản xuất yêu cầuchính xác cao hơn loại đĩa2. 7.7 Rơ le nhiệta ) Khái niệmRơle nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cốquá tải. Rơlenhiệt không ảnh hưởng tác động tức thời theo trị số dòng điện vì nó có quán tính nhiệt lớn, phải cóthời gian phát nóng, do đó nó thao tác có thời hạn từ vài giây đến vài phút. Một số loại Rơ-le nhiệt thông dụng ( LR 9 F 5363 và HiTH ) Rơ-le nhiệt gồm những bộ phận chính : bộ phận nhạy cảm với nhiệt độ nguồn vào ( cảmbiến ), bộ phận so sánh, mạng lưới hệ thống tiếp điểm đầu ra và bộ phận kiểm soát và điều chỉnh những thông số kỹ thuật làmviệc của Rơle18 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] b ) Nguyên lý hoạt độngNguyên lý chung của Rơle nhiệt là dựa trên cơ sở tính năng nhiệt làm dãn nở phiến kimloại kép. Phiến sắt kẽm kim loại kép gồm hai lá sắt kẽm kim loại có thông số co và giãn khác nhau ( thông số giãnnở hơn kém nhau 20 lần ) ghép chặt với nhau thành một phiến bằng chiêu thức cánnóng hoặc hàn. Khi có dòng điện quá tải đi qua, phiến lưỡng kim được đốt nóng, uốncong về phía sắt kẽm kim loại có thông số co và giãn bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và quy đổi hệthống tiếp điểm phụ. Để Rơle nhiệt thao tác trở lại, phải đợi phiến sắt kẽm kim loại nguội và kéocần Reset của Rơle nhiệt. 2.7.8 Rơ le dòng điệna ) Khái niệmRơ le dòng điện có đại lượng vào là trị số dòng điện đạt đến trị số dòng ảnh hưởng tác động. Khi đócác tiếp điểm của rơ le sẽ đóng nếu là tiếp điểm thường mở ( hoặc sẽ mở nếu là tiếp điểmthường đóng ). Như vậy cuộn dây của rơ le được mắc tiếp nối đuôi nhau trong mạch động lực. Rơ ledòng điện được sử dụng thoáng đãng trong những sơ đồ bảo vệ quá dòng ( do quá tải, ngắn19 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] mạch, … ) và tự động hóa điều khiển và tinh chỉnh ( mở máy động cơ điện, quy đổi mạch điên … ) tronghệ thống điện và truyền điện. 2.7.9 Rơ le vận tốca ) Khái niệm - Làm việc theo nguyên tắc phản ứng điện từ được dùng trong những mạch hãm của độngcơ. - Rơle được mắc đồng trục với động cơ và mạch điều khiển và tinh chỉnh. Khi được quay, nam châmvĩnh cửu quay theo. Từ trường của nó quét lên những thanh dẫn sẽsinh ra suất điện độngvà dòng điện cảm ứng. Dòng điện này nằm trong từ trường sẽ sinh ra suất điện động vàdòng điện cảm ứng. Dòng điện này nằm trong từtrường sẽ sinh ra lực điện từ làm chophần ứng quay, vận động và di chuyển cần tiếp điểm đến đóng tiếp điểm của nó. Khi vận tốc động cơgiảm nhỏ gần bằng không, lực điện từyếu đi, khối lượng cần tiếp điểm đưa nó về vị trícũ và mở tiếp điểm của nó. - Rơle tốc độ thường dùng trong những mạch tinh chỉnh và điều khiển hãm ngược động cơ. 20 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] Chương 3C ÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG – CAO ÁP3. 1 DAO CÁCH LY3. 1.1 Khái niệm - Dao cách ly là một loại khí cụ điện cao áp, được sử dụng để đóng cắt mạch điện caoáp khi không có điện, tạo ra khoảng chừng cắt bảo đảm an toàn trông thấy được giữa những bộ phận mangđiện và bộ phận đã cắt điện. Khi cần kiểm tra thay thế sửa chữa, bảo trì bộ phận khôngmang điện. Trong điều kiện kèm theo nhất định hoàn toàn có thể dùng dao cách ly đóng cắt đường dây hoặcmáy biến áp không mang tải hiệu suất nhỏ, hoặc đóng cắt mạch điện đẳng thế để đổinối phương pháp kết dây của sơ đồ. Vì dao cách li không có bộ phận dập tắt hò quangnên nghiêm cấm không dùng dao cách ly đóng cắt mạch điện không mang tải. - Dao cách ly dùng cho thiết bị trung áp đa phần là kiểu tiếp điểm dao. Trong những hiếtbị tinh chỉnh và điều khiển từ xa, dao cách li được tác động ảnh hưởng bằng động cơ hoặc khí nén. 3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật - Dao cách ly phải thao tác an toàn và đáng tin cậy, tiếp xúc phải chắc như đinh. - Phải bảo vệ không thay đổi động và không thay đổi nhiệt khi có dòng điện cực đạic hạy qua. - Kết cấu dao cách ly phải gọn nhẹ, đơn thuần dễ lắp ráp, dễ thao tác, phải liên động vớimáy cắt để dao cách ly đã cách điện và chỉ đóng được cách ly trước đóng điện cho máycắt. - Khoảng cách giữa những lưỡi giao sau khi sau khi cắt hết hành trình dài phải đủ lớn, để đảmbảo không bị phóng điện khi có xung điện áp. 3.1.3 Phân loạia ) Phân loại theo vị trí lắp đặtDao cách ly lắp ráp trong nhà và dao cách ly lắp ráp ngoài trời. Ở cùng cấp điện ápvận hành thì nhu yếu kỹ thuật của dao cách ly ngoài trời cao hơn, vì dao cách ly ngoàitrời phải chịu tác động ảnh hưởng của môi trường tự nhiên khắc nghiệt như : nắng, mưa, bức xạ, tác nhânhóa học, bụi bẩn … b ) Phân loại theo cấu tạo21 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] - Dao cách ly có lưỡi dao cách đất và dao cách ly không có lưỡi dao cách đất. - Dao cách ly có lưỡi giao động quay trên mặt phẳng ngang và dao cách ly không cólưỡi giao động quay trên mặt phẳng thẳng đứng. - Dao cach ly có bộ liên động lắp kèm với máy cắt và dao cách ly không có bộ liênđộng ( cách ly phân đoạn ). 3.2 MÁY CẮT3. 2.1 Khái niệmMáy cắt điện là một loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cao áp tại chỗhoặc từ xa, khi lưới điện đang vận hàng thông thường, không thông thường, hoặc khi bị sựcố ngắn mạch trong mạng lưới hệ thống. Máy cắt đang đóngMáy cắt đang cắt3. 2.2 Các nhu yếu kỹ thuật - Máy cắt điện phải có năng lực cắt lớn, thời hạn cắt bé ( cắt nhanh ) tránh được hồ quangphục hồi. - Độ an toàn và đáng tin cậy cao : Khi đóng cắt không được gây cháy nổ và những giờ hỏng khác. - Phải có năng lực đóng cắt 1 số ít lần nhất định, phải đưa ra bảo trì, thay thế sửa chữa. - Kích thước gọn, khối lượng nhẹ, cấu trúc đơn thuần, dễ lắp ráp, dễ quản lý và vận hành, giá thànhhợp lý. 3.2.3 Phân loạia ) Phân loại theo cấu trúc - Máy cắt một hướng và máy cắt nhiều hướng. - Máy cắt một buồng dập hò quang và máy cắt nhiều buồng dập hồ quang trên cùng mộtpha. - Máy cắt có lò xo tích năng và máy cắt không có lò xo tích năng. b ) Phân loại theo vị trí lắp đặt22 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] - Máy cắt lắp ráp trong nhà. - Máy cắt lắp ráp ngoài trời phải chịu khí hậu khắc nghiệt, chống được ăn mòn hóa học. c ) Phân loại theo giải pháp dập tắt hồ quang - Máy cắt điện nhiều dầu không có buồng dập tắt hồ quang và máy cắt điện nhiều dầu cóbuồng dập tắt hồ quang. - Máy cắt điện không khí. - Máy cắt điện ít dầu. - Máy cắt điện khí SF6. - Máy cắt điện tự sinh khí. - Máy cắt điện chân không. - Máy cắt điện từ ( dập tắt hồ quang bằng từ ). 3.3 CẦU DAO CAO ÁP3. 3.1 Khái niệmCầu dao cao áp là cơ cấu tổ chức đóng ngắt cơ khí có năng lực đóng / dẫn và cắt dòng điện, kểcả quá tải thao tác pháp luật ở những điều kiện kèm theo thao tác thông thường trong lưới điện và cũngcó thể dẫn điện ở những điều kiện kèm theo bất bình thường đã lao lý. Cầu dao cao áp cũng có thểđóng dòng ngắn mạch nhưng khồng cắt chúng. 3.3.2 Phân loạiCầu dao cao áp được hiết kế cho cả trạm trong nhà và ngoài trời theo tính năng đóngngắt : Cầu dao thông dụng. Cầu dao có mục tiêu đặc biệt quan trọng. Cầu dao có mục tiêu hạn chế. Cầu dao chuyên được dùng. Cầu dao một bộ tụ điện. Cầu dao bộ tụ. Cầu dao kháng điện song song. 23 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện [ ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN ] TÀI LIỆU THAM KHẢO24 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2. Khoa Hệ Thống Điện
Source: https://baoduongdieuhoa24h.com
Category: Điện Tử
