Đang tải... (xem toàn văn)
bài giảng khí cụ điệnBài tập khí cụ điệnslide bài giảng khí cụ điệntài liệu bài giảng khí cụ điệnbài giảng khí cụ điện cao ápbài giảng khí cụ điện hạ ápbài giảng khí cụ điện hạ thếbài giảng khí cụ điện chương 1bài tập khí cụ điện hạ ápbai giang khi cu dien chuong 3
Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Bài giảng KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP BIÊN SOẠN: G VC NGUYỄN THỊ NGỌC SOẠN Nha trang, tháng 6 năm 2013 LƯU HÀNH NỘI BỘ Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 2 CHƯƠNG 1 KHÍ CỤ ĐIỆN I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 1. Khái niệm: Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ cho mạch điện, lưới điện, máy điện. 2. Phân loại a. Theo chức năng - Đóng cắt: cầu dao, áp tô mát, công tắc… - Điều khiển: công tắc tơ, rơle thời gian, bộ khống chế… - Bảo vệ: áp tô mát, cầu chì, rơle nhiệt… - Cấu tạo: có tiếp điểm, không tiếp điểm. b. Theo dòng điện: một chiều (DC) và xoay chiều (AC) c. Theo nguyên lý làm việc: điện từ, cảm ứng, nhiệt, tốc độ… d. Theo cách vận hành: bằng tay hoặc tự động 3. Yêu cầu đối với khí cụ điện - Đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật ở định mức. - Ổn đinh nhiệt, ổn định động, vật liệu chịu nóng tốt và có độ bền cơ khí cao. - Vật liệu cách điện tốt, bảo đảm làm việc chính xác an toàn, kích thước phù hợp. II. KHÍ CỤ ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY 1. CÔNG TẮC (Switch) 1.1 Định nghĩa Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay, có hai hoặc nhiều trạng thái ổn định, dùng để chuyển đổi, đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ. Hình 1.1 Công tắc 2 và 3 vị trí. Công tắc có thể chịu được điện áp một chiều lên đến 440V và điện áp xoay chiều lên đến 500V. Công tắc được bố trí trong hộp kín đảm bảo các yêu cầu về cách điện, chống ẩm, chống dầu. Công tắc điện có bố trí cơ cấu lò xo nên việc đóng cắt xảy ra nhanh và dứt khoát, hạn chế được hồ quang. 1.2 Phân loại và cấu tạo Theo hình dạng: o Loại kín. o Loại hở Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 3 o Loại bảo vệ. Theo số pha: o Công tắc một pha o Công tắc ba pha. Theo công dụng: o Công tắc đóng trực tiếp o Công tắc chuyển mạch o Công tắc hành trình và cuối hành trình. 1.3 Các thông số kỹ thuật cơ bản của công tắc. Điện áp định mức U đm : là điện áp lâu dài của mạch điện mà công tắc khống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Dòng điện định mức I đm : là dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của công tắc mà không làm hỏng tiếp điểm. Tuổi thọ cơ khí: Được tính bằng số lần đóng ngắt, thường vào khoảng 1 triệu lần đóng ngắt không điện và 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng điện định mức. Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện 1.4 Các loại công tắc a. Công tắc nguồn 1 chiều Loại công tắc xoay Hình 1.2 Công tắc nguồn chiều loại vặn 4 vị trí. Dòng điện định mức liên tục 300A. Dòng điện định mức không liên tục 400A. Điện áp định mức 36VDC. Vỏ của công tắt có thể toả sáng trong điều kiện thiếu ánh sáng giúp cho việc vận hành được dễ dàng hơn. Vỏ được làm bằng vật liệu carbon đa phân tử nên có thể chống cháy. Tiếp điểm của loại công tắt này được thiết kế có tiết diện lớn, điện trở cách điện nhỏ, không nóng khi hoạt động và hạn chế được hiện tượng sụt áp. Loại công tắc bật Hình 1.3 Công tắc nguồn 1 chiều loại bật. Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 4 Điện áp định mức 12VDC. Dòng điện định mức 25A. Tiếp điểm được làm bằng bạc. Có 4 đầu nối dây. Có 2 vị trí là đóng (on) và ngắt (off). b. C ông tắc nguồn xoay chiều Hình 1.4 Công tắc nguồn xoay chiều 2 vị trí 4 cực. Loại công tắc này cho phép kết nối 2 hoặc nhiều nguồn AC khác nhau vào cùng 1 mạch điện. Vị trí “Shore” có thể kết nối điện áp định mức 120V AC. Vị trí “Gen” có thể kết nối điện áp định mức 120V-240V AC. Dòng điện định mức 65A. c. Công tắc nguồn một chiều (DC) và xoay chiều (AC) Hình 1.5 Công tắc nguồn DC-AC. Điện áp xoay chiều định mức 250VAC. Điện áp 1 chiều định mức 32VDC. Dòng xoay chiều định mức 10A. Dòng 1 chiều định mức 15A. Loại công tắc này thường được sử dụng nối tiếp với các CB (Circuit Breaker). Có thể được lắp đặt rất nhanh chóng. Ký hiệu c. Công tắc hành trình (Limit switch) Công tắc hành trình dùng để đóng ngắt các mạch điện điều khiển trong truyền động điện tự động hoá, tùy thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc, hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn. Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 5 Hình 1.6 Công tắc hành trình kiểu ép và kiểu con lăn Ví dụ: Trong hệ thống lái tàu thủy, yêu cầu bánh lái chỉ được phép quay một góc 35 o trái hoặc phải, khi bánh lái đạt đến giới hạn này, công tắc hành trình sẽ tác động ngắt tín hiệu điều khiển và bánh lái không thể quay hơn được nữa. 2. PHÍCH CẮM - Ổ CẮM Hình 1.7 Phích cắm và ổ cắm. 2.1. Phích cắm Phích cắm thường được chế tạo với điện áp định mức 250V, dòng điện định mức 10A, tuổi thọ cơ khí khoảng 5000 lần thao tác. Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 6 Dòng điện đóng điện: 12,5A. Dòng điện cắt: 12,5A. Dòng thời gian giữa 2 chu kỳ là 2 giây. Dây nối điện : - Đối với phích cắm: tối thiểu 0.75mm 2 , tối đa 1mm 2 . - Lỗ cắm tối thiểu 1mm 2 , tối đa 2.5mm 2 . 2.2. Ổ cắm. Ổ cắm là thiết bị thường dùng để nối chuyển tiếp và thường được chế tạo theo các thông số kỹ thuật sau: Điện áp định mức 250VAC. Dòng điện định mức 10A. Tuổi thọ cơ khí 5.000 lần thao tác. Dòng điện đóng 12.5A. Dòng điện cắt 12.5A. Vị trí lắp đặt dây dẫn nối điện là thẳng đứng tối 1mm 2 –2.5mm 2 . 2.3. Các loại phích cắm và ổ cắm thường được dùng. a. Phích cắm-ổ cắm kín nước Loại phích căm-ổ cắm này được làm từ hợp kim crôm và kẽm. Thường được sử dụng trên boong tàu vì nó có thể kín nước. Điện áp định mức 12÷32V DC. Dòng điện định mức 15A. Hình 1.8 Phích cắm - ổ cắm kín nước. Có 2 bộ tiếp điểm để đấu nối. Miếng cao su đính kèm dùng để đậy và cách ly ổ cắm với nước khi không có phích cắm. b. Phích cắm-ổ cắm rẻ nhánh Hình 1.9 Phích cắm -ổ cắm dạng hình Y. Thiết bị này thường được dùng để chia nguồn điện làm đôi cho 2 thiết bị sử dụng điện khác nhau. Các đầu nối có khóa bảo vệ. Loại này cách ly đối với nước nên thích hợp sử dụng ở những nơi ẩm ước. Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 7 c. Phích căm-ổ cắm tích hợp Dòng điện định mức của phích cắm là 30A. Dòng điện định mức của ổ cắm là 20A. Hình 1.10 Phích cắm - ổ cắm tích hợp. Loại thiết bị này giúp cho người sử dụng có thể lựa chọn loại ổ cắm hoặc phích cắm thích hợp khi sử dụng. Thiết bị này có thể cách ly đối với nước. Các tiếp điểm, đầu nối bên trong đã được cách ly với bên ngoài nên rất an toàn khi sử dụng. d. Phích cắm- ổ cắm AC Hình 1.11 Phích cắm- ổ cắm AC. Loại ổ cắm này thường dùng trong hệ thống điện xoay chiều. Ổ cắm có dòng điện định mức 15A. Ổ cắm có thiết bị chống nước. Phích cắm có dòng định mức 20A. Phích cắm có dây dẫn dính liền nên an toàn khi sử dụng nơi ẩm ướt. 3. NÚT NHẤN (Switch-Push Button) 3.1. Định nghĩa Nút nhấn còn gọi là nút điều khiển, là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện từ khác nhau, các dụng cụ báo hiệu, và cũng để chuyển đổi các mạch điện điều khiển, tín hiệu, liên động, bảo vệ vv… ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch xoay chiều điện áp đến 500V, tần số 50Hz. Nút nhấn được dùng phổ biến trong việc khởi động, dừng và đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các mạch cuộn dây hút của các công tắc tơ, khởi động từ mắc ở mạch động lực của động cơ. Nút nhấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn. Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 8 Nút nhấn thường được nghiên cứu chế tạo để làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hoá chất và bụi bẩn. Nút nhấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng không tải và 200.000 lần đóng có tải. 3.2. Phân loại và cấu tạo - Theo hình dạng bên ngoài ta chia nút nhấn thành 4 loại: Nút nhấn kiểu hở được đặt trên bề mặt một giá đặt trong bảng điện, hộp nút ấn hay ở tủ điện. Hình 1.12 Nút ấn kiểu hở. Nút nhấn kiểu bảo vệ được đặt trong vỏ nhựa hay vỏ sắt có hình hộp. Nút nhấn kiểu bảo vệ chống nước được đặt trong một vỏ kín khít để tránh khỏi nước lọt vào. Nút nhấn kiểu bảo vệ chống bụi, nước được đặt trong một vỏ cacbua đúc kín khít để chống ẩm và bụi lọt vào. Hình 1.13 Nút nhấn kiểu bảo vệ chống nước trên tàu. Nút nhấn kiểu chống nổ được dùng trong các hầm lò, hoặc nơi có khí nổ lẫn không khí. Cấu tạo của nó đặc biệt kín khít không lọt được tia lửa ra ngoài và đặc biệt vững chắc để không bị phá vỡ khi nổ. Theo cấu tạo bên trong ta có nút nhấn có đèn báo, không có đèn báo. 3.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 9 Nút nhấn có đặc tính tự hoàn nguyên, có nghĩa là khi tác động một lực lên nó thì các tiếp điểm của nút nhấn thay đổi trạng thái, khi ngừng tác động thì các tiếp điểm tự trở về trạng thái cũ. Loại nút nhấn có chốt cài thì có thể sử dụng như nút nhấn bình thường (tự hoàn nguyên) hoặc sử dụng ở chế độ cài. Sau khi tác động, các tiếp điểm thay đổi trạng thái, nếu ngừng tác động thì các tiếp điểm tự trở về trạng thái cũ, nhưng nếu thực hiện cài (thường sử dụng thao tác xoay nút nhấn) thì các tiếp điểm vẫn ở trạng thái mới cho đến khi có tác động ngừng cài. 3.4. Các thống số kỹ thuật cơ bản Điện áp định mức U đm : Điện áp làm việc lâu dài của mạch điện mà nút ấn khống chế, điện áp định mức có thể là 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều. Tuổi thọ cơ khí: Được tính bằng số lần đóng ngắt, thường vào khoảng 1 triệu lần đóng ngắt không điện và 200 ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức. Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện. Ký hiệu Nút nhấn đơn Nút nhấn kép 4. CẦU DAO ( THROW KNIFE SWITCH ) 4.1 Định nghĩa Cầu dao là một loại khí cụ 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 được dùng để đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ và khi làm việc không cần thao tác đóng ngắt nhiều lần. Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao thường chỉ làm nhiệm vụ đóng ngắt không tải. Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá huỷ trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho việc phát sinh hồ quang giữa các pha; từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị và người thao tác. Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy các thiết bị dùng điện ra khỏi nguồn điện áp.Do đó khoảng cách giữa tiếp xúc điện đến và đi, tức chiều dài lưỡi dao cần phải lớn hơn 50mm. Đôi khi ở cầu dao người ta cũng bố trí cả cầu chì để bảo vệ ngắn mạch. 4.2 Phân loại và cấu tạo Theo kết cấu, người ta chia cầu dao làm loại 1 cực, 2 cực, 3 cực hoặc 4 cực. Cầu dao 1 cực Cầu dao có lưỡi dao phụ 1 2 3 Khí cụ điện hạ áp-Nguyễn Thị Ngọc Soạn 10 Hình 1.14 Các loại cầu dao Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên. Ngoài ra còn có cầu dao một ngã và cầu dao hai ngã. Theo điện áp định mức: 250V và 500V. Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30 (40), 60, 75, 100, 150, 350, 600, 1000A. Theo vật liệu cách điện, có các loại đế sứ đế nhựa bakêlit, đế đá. Theo điều kiện bảo vệ, có loại không có hộp, có loại có hộp che chắn ( nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt vv…). 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 III. KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG 1. CẦU CHÌ (Fuse) 1.1 Định nghĩa Cầu chì là một loại khí cụ dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh khỏi dòng điện ngắn mạch. Nó thường được dùng để bảo vệ đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng.Từ cầu chì có nguồn gốc xuất phát từ tiếng latinh là ‘fusus’ có nghĩa là tan ra. Cầu chì được sử dụng từ khi con người phát minh ra điện năng. Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành thấp nên ngày nay vẫn được ứng dụng rộng rãi. Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy (để cắt mạch điện cần bảo vệ) và thiết bị dập tắt hồ quang để dập tắt hồ quang phát sinh ra sau khi dây chảy bị đứt. Ở mạch điện hạ thế đôi khi người ta không cần dùng thiết bị dập tắt hồ quang. 1.2 Các loại cầu chì Cầu chì được sản xuất dưới nhiều hình dạng và kích thước khác nhau. Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cầu chì, nhưng về cơ bản thì có hai loại chính: a. Cầu chì ống Cầu chì ống thường có 4 loại cơ bản: Loại 1: hai đầu được bọc sắt, thân làm bằng thuỷ tinh và dây chảy được làm bằng chì dùng để nối hai đầu cầu chì lại với nhau. Loại 2: Tương tự như loại 1 nhưng thân được làm bằng các sợi thuỷ tinh. [...]... và nó cũng chính là điện áp lớn nhất dùng để ngăn hiện tượng phóng điện Nói cách khác, khi cầu chì bị đứt thì tất cả các điện áp mà nhỏ hơn điện áp định mức đều khơng thể gây ra hiện tượng phóng 12 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn điện tại khoảng trống trong cầu chì Vì vậy khi chọn cầu chì, ta phải chọn cầu chì có điện áp định mức bằng hoặc cao hơn điện áp bảo vệ trong mạch điện Ký hiệu 2 CB... Hình 1.40 Cơngtăctơ điện từ có lò so ở dạng kéo 21 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn 4.4 Các thơng số cơ bản a Điện áp định mức Uđm Điện áp định mức có các cấp 110V, 220V, 440V một chiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều Cuộn dây hút có thể làm việc bình thường ở điện áp trong giới hạn 85÷105% điện áp định mức của cuộn dây b Dòng điện định mức Iđm Điện áp định mức là dòng điện định mức đi... động cơ giảm, sức điện động E giảm, RH khơng làm việc, cơng tắc tơ H mất điện, loại điện trở hãm ra, kết thúc q trình hãm động năng 32 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn 3 Đổi chiều động cơ điện DC Muốn đảo chiều quay của động cơ điện phải đổi dấu trong một hai đại lượng: điện áp U đặt lên phần ứng của động cơ hay từ thơng kích từ Thường phương pháp đổi cực tính điện áp phần ứng được áp dụng phổ biến... khởi động từ và dừng động cơ điện 24 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn CHƯƠNG 2 ĐIỀU KHIỂN MÁY ĐIỆN I KHÁI NIỆM 1 Khái niệm Điều khiển máy điện là thực hiện việc mở máy, điều chỉnh tốc độ, hãm máy, đảo chiều quay và duy trì chế độ làm việc của động cơ điện theo các u cầu đặt ra bằng các khí cụ điện và thiết bị điện 2 Ngun tắc đọc và phân tích mạch điều khiển Trên sơ đồ điện tất cả các thiết bị đều... 1.36 Rơle thời gian thủy lực Hình 1.37 Rơle thời gian điện từ 3.5.3 Rơle thời gian điện tử Hình 1.38 Rơle thời gian tạo trễ bằng mạch điện tử Ký hiệu: 20 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn 4 CƠNGTẮCTƠ 4.1 Định nghĩa Cơng tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc bằng nút ấn các mạch động lực có điện áp đến 500V, dòng điện đến 600A 4.2 Đặc điểm của cơngtắctơ Cơng tắc tơ có... áp này ghi trên cuộn hút Dòng điện định mức Iđm: Dòng điện dài hạn qua tiếp điểm của rơle mà khơng làm hỏng tiếp điểm Tuổi thọ cơ khí: Được tính bằng số lần đóng ngắt, thường là vài trăm ngàn lần đóng ngắt khơng điện và một trăm ngàn lần đóng ngắt có dòng định mức Điện áp cách điện: Điện áp thử cách điện Thời gian tác động: Là khoảng thời gian trễ từ lúc dòng điện vượt q giá trị tác động đến... định lực điện động có nghĩa là tiếp điểm chính của nó cho phép một dòng điện lớn nhất đi qua mà lực điện động sinh ra khơng làm tách rời tiếp điểm Thường qui định lấy dòng điện thử bằng 10 lần dòng điện định mức Khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong một khoảng thời gian cho phép, các tiếp điểm khơng bị hư hỏng Hình 1.41 Hình dạng bên ngồi của Cơngtăctơ điện từ Ký hiệu 22 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn... niệm và cơng dụng Rơle nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khỏi bị q tải, thường dùng kèm với khởi động từ, cơngtắctơ Nó được dùng ở điện áp xoay chiều đến 500V, tần số 50Hz Một số kết cấu mới của rơle nhiệt có dòng điện định mức đến 150A, có thể dùng ở lưới điện một chiều, có điện áp đến 440V Rơle nhiệt được đặt trong tủ điện, trên bảng điện, đằng trước hoặc đằng sau bộ phận cắt... ban đầu 29 Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn Từ phương trình cân bằng điện áp của phần ứng động cơ: U = Eư+Iư.rư, với sức điện động phần ứng: Eư = Ke.n., ta thấy khi tốc độ quay của động cơ: n = 0, lúc đó Eư = 0 nên dòng điện mở máy động cơ điện một chiều: Iư = U/rư = (10÷30)Iđm rất lớn Để giảm dòng mở máy đối với động cơ điện một chiều, ta nối thêm vào phần ứng của động cơ một số điện trở phụ... khiển mở máy theo ngun tắc dòng điện Ấn nút M, cơng tắc tơ K có điện đóng động cơ vào lưới với hai điện trở phụ Khi đó rơle dòng điện RI có điện và mở ngay RI(7 – 9), K(6 – 8) đóng cuộn dây RTr có điện đóng RTr(6 – 7) nhưng cuộn G1 chưa có điện Sau một thời gian khi dòng điện khởi động giảm đến dòng điện nhả của rơle RI thì tiếp điểm RI (7 – 9) đóng lại và G1 có điện để cắt điện trở r1 khỏi mạch phần ứng . Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn 1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Bài giảng KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP BIÊN SOẠN: G VC NGUYỄN. tạo với điện áp định mức 250V, dòng điện định mức 10A, tuổi thọ cơ khí khoảng 5000 lần thao tác. Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn 6 Dòng điện đóng điện: 12,5A. Dòng điện cắt:. tháng 6 năm 2013 LƯU HÀNH NỘI BỘ Khí cụ điện hạ áp- Nguyễn Thị Ngọc Soạn 2 CHƯƠNG 1 KHÍ CỤ ĐIỆN I. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI 1. Khái niệm: Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng cắt,