T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 1 11 1 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾTRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP HUẾ KHOA ĐIỆN TỔ BỘ MÔN: CUNG CẤP ĐIỆN TẬP BÀI GIẢNG TẬP BÀI GIẢNGTẬP BÀI GIẢNG TẬP BÀI GIẢNG MÔN: LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN MÔN: LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆNMÔN: LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN MÔN: LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN (LƯU HÀNH NỘI BỘ) Người dạy: Lê Ngọc Tấn Huế, tháng 6 năm 2012 T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 2 22 2 Lời tựa Lời tựa Lời tựa Lời tựa Do trình độ và thời gian soạn còn nhiều hạn chế, nên trong tập liệu này vẫn còn rất nhiều sai xót rất mong sự đóng góp giúp đỡ của các thầy cô. Chân thành cám ơn | Tài liệu tham khảo Tài liệu tham khảoTài liệu tham khảo Tài liệu tham khảo * Tài liệu chính: * Tài liệu chính:* Tài liệu chính: * Tài liệu chính: 1. Khoa Điện - Trường CĐCN Huế, Giáo trình Khí cụ điện, lưu hành nội bộ 2. Phạm Văn Chới, Khí cụ điện, NXB Khoa học KT. 3. Giáo trình khí cụ điện, NXB Giáo dục, 2002. * Tài liệu tham kh * Tài liệu tham kh* Tài liệu tham kh * Tài liệu tham khảo: ảo:ảo: ảo: 1. Lê Thành Bắc, Giáo trình thiết bò điện, NXB Khoa học KT. 2. Khí cụ điện & thiết bò tiêu thụ điện hạ áp, NXB Khoa học KT. 3. Tô Đằng - Nguyễn Xuân Phú, Sử dụng và sữa chữa khí cụ điện hạ thế, 2007. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 3 33 3 CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 1CHƯƠNG 1 CHƯƠNG 1 LÝ THUYẾT CƠ SỞ K LÝ THUYẾT CƠ SỞ KLÝ THUYẾT CƠ SỞ K LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN HÍ CỤ ĐIỆNHÍ CỤ ĐIỆN HÍ CỤ ĐIỆN 1.1 Khái niệm, phân loại và các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 1.1 Khái niệm, phân loại và các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện1.1 Khái niệm, phân loại và các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 1.1 Khái niệm, phân loại và các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 1.1.1. Khái niệm 1.1.1. Khái niệm1.1.1. Khái niệm 1.1.1. Khái niệm Khí cụ điện (KCĐ) là thiết bò điện dùng để điều khiển, kiểm tra, điều chỉnh, khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và bảo vệ chúng trong trường hợp sự cố. Khí cụ điện có rất nhiều chủng loại với chức năng, nguyên lý làm việc và kích cỡ khác nhau. Nó được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện, các trạm biến áp, trong các xí nghiệp… và trong mọi lónh vực của cuộc sống. 1.1.2. Phân loại 1.1.2. Phân loại1.1.2. Phân loại 1.1.2. Phân loại KCĐ rất đa dạng, rất nhiều chủng loại và được sử dụng ở mọi lónh vực. Do đó, để tiện cho việc sử dụng và sửa chữa, người ta chia KCĐ thành nhiều nhóm như sau: a. a.a. a. Theo chức năng - Nhóm KCĐ đóng cắt Chức năng chính của nhóm này là đóng cắt tự động hoặc bằng tay lưới điện, mạch điện ở chế độ làm việc khác nhau. Các KCĐ đóng cắt gồm cầu dao, dao cách ly, dao phụ tải, máy cắt tự động (áptomát), cầu chì, các bộ chuyển đổi nguồn. Đặc điểm của nhóm KCĐ đóng cắt là tần số thao tác thấp (thỉnh thoảng mới phải thao tác). Do đó, tuổi thọ về thao tác của chúng thường không cao (đến khoảng hàng chục ngàn lần đóng cắt). Dao cách ly dùng để đóng cắt dòng không tải của mạch điện, máy biến áp, đường dây. Dao phụ tải dùng để đóng cắt mạch điện khi có tải. Cầu chì, máy cắt dùng để tự động cắt mạch điện khi bò sự cố như ngắn mạch, quá tải. - Nhóm KCĐ dùng để hạn chế dòng điện, điện áp. Nhóm này có chức năng hạn chế dòng điện, điện áp trong mạch không tăng quá cao khi bò sự cố. Kháng điện dùng để hạn chế dòng ngắn mạch. Van chống sét dùng để hạn chế điện áp. - Nhóm KCĐ dùng để mở máy, điều khiển. Nhóm này gồm các loại KCĐ như các bộ mở máy, bộ khống chế, điện trở mở máy, contactor, khởi động từ… Đặc điểm của nhóm này là tần số thao tác cao (có thể lên tới 1500 lần/giờ). Vì vậy, tuổi thọ về thao tác của chúng cao (có thể tới hàng triệu lần đóng cắt). - Nhóm KCĐ kiểm tra, theo dõi Nhóm này có chức năng kiểm tra, theo dõi sự làm việc của các đối tượng và biến đổi các tín hiệu không điện thành tín hiệu điện. Nó gồm các loại rơle, các bộ cảm biến… Đặc điểm của nhóm này là công suất thấp, thường được nối mạch ở thứ cấp để biến đổi, truyền tín hiệu. - Nhóm KCĐ biến đổi dòng điện, điện áp. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 4 44 4 Nhóm này gồm máy biến dòng điện và máy biến điện áp, với chức năng biến đổi dòng điện, điện áp cao (hoặc thấp) thành dòng điện, điện áp có trò số thích hợp, an toàn cho việc đo lường, điều khiển, bảo vệ. b. Theo nguyên lý làm việc. KCĐ được chia theo các nhóm với nguyên lý như: điện từ, điện động, điện cơ, từ điện, nhiệt, có tiếp xúc và không tiếp xúc. c. c.c. c. Theo nguồn điện. . . . KCĐ được chia theo nguồn điện mà nó hoạt động như: KCĐ một chiều và KCĐ xoay chiều. d. Theo độ lớn của điện áp làm việc Dựa vào điện áp làm việc của khí cụ điện, người ta chia làm các loại sau: - KCĐ hạ áp: làm việc với điện áp dưới 1000V. - KCĐ trung áp: làm việc với điện áp từ 1000V đến 36KV. - KCĐ cao áp: làm việc với điện áp từ 36KV đến 400KV. - KCĐ siêu cao áp: làm việc với điện áp trên 400KV. e. Theo điều kiện môi trường Dựa vào môi trường làm việc chia làm các loại như: KCĐ làm việc trong nhà, KCĐ làm việc ngoài trời, KCĐ làm việc trong môi trường dễ cháy nổ… Tóm lại, tuỳ theo chức năng và điều kiện làm việc, các KCĐ có các yêu cầu cụ thể, riêng biệt, nhưng yêu cầu cơ bản nhất vẫn là các yêu cầu về kỹ thuật và kinh tế. 1.1.3. Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 1.1.3. Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện1.1.3. Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 1.1.3. Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện - KCĐ phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số đònh mức. Nghóa là được sử dụng ở dòng điện, điện áp, tần số… không được vượt quá trò số cho phép. - KCĐ phải ổn đònh nhiệt và ổn đònh điện động. Vật liệu phải chòu nóng tốt và có cường độ cơ khí cao, vì khi bò quá tải hay ngắn mạch, dòng điện lớn, phát sinh nhiệt cao có thể làm hư hỏng hay biến dạng KCĐ. - Vật liệu cách điện phải tốt để khi xảy ra quá điện áp trong phạm vi cho phép, KCĐ không bò hư hỏng. - KCĐ phải đảm bảo làm việc được chính xác, an toàn, song phải gọn nhẹ, rẻ tiền và dễ gia công, lắp ráp, kiểm tra và sửa chữa. - Ngoài ra, KCĐ phải làm việc ổn đònh ở các điều kiện khí hậu và môi trường yêu cầu. 1. 1.1. 1.2 22 2. . HỒ QUANG ĐIỆN. HỒ QUANG ĐIỆN. HỒ QUANG ĐIỆN. HỒ QUANG ĐIỆN. Hồ quang điện là sự phóng điện mạnh và duy trì trong chất khí, nó đạt giá trò dòng điện tương đối lớn và điện áp rơi trên thân hồ quang tương đối nhỏ. Do đặc điểm phóng điện trên hồ quang cũng phải tuân thủ những nguyên tắc cơ bản của sự phóng điện về điều kiện điện áp và môi trường. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 5 55 5 1. 1.1. 1.2 22 2.1. .1 1. .1. Đặc tính phóng điện trong chất khí. Đặc tính phóng điện trong chất khí.Đặc tính phóng điện trong chất khí. Đặc tính phóng điện trong chất khí. Phóng điện trong chất khí là toàn bộ các hiện tượng dẫn đến sự xuất hiện dòng điện xuyên qua khoảng cách khí dưới tác dụng của điện trường. Hình 1.12 biểu diễn quan hệ giữa dòng và áp qua các giai đoạn phát triển phóng điện của một khoảng cách không khí giữa hai điện trường. Sự phóng điện trong không khí gồm các giai đoạn như sau: Hình 1.12. Đặc tính phóng điện trong không khí. Sự dẫn điện trong chất khí là sự phóng điện giữa các điện cực khi điện áp đạt tới một giá trò nhất đònh. Quan sát sự phóng điện giữa dòng điện phóng và điện áp giữa hai điện cực với một khoảng cách nhất đònh chúng ta thấy: - Ở đoạn OA: tương ứng với sự phóng điện duy trì do các hạt mang điện gây ra từ sự ion hoá tự nhiên, đoạn này dòng điện tăng tuyến tính với điện áp. - Đoạn AB: có sự phát sinh các ion hoá do sự va đập trong quá trình di chuyển của các ion. Dòng điện hầu như không tăng theo điện áp vì các hạt điện tích sinh ra từ hiện tượng ion hoá tự nhiên đều tái hợp tại điện cực. - Đoạn BC: tương ứng với sự phóng điện chọc thủng trong môi trường khí khi công suất nguồn đủ lớn, dòng điện đạt vài mA. Sự chọc thủng bây giờ là sự phóng điện lạnh. - Đoạn CD: tương ứng với sự tăng nhanh của dòng điện so với điện áp và phát sinh hiện tượng với sự phóng điện là các tia sáng như tia lửa, gọi là tia lửa điện. Tia lửa điện có mật độ dòng nhỏ, điện áp trên hai cực rất cao khoảng vài trăm Volt. - Tại điểm D: sự phóng điện mạnh khoảng 0,1A và điện áp sụt theo dòng điện phóng một cách nhanh chóng. Đó là quá trình hình thành sự phóng điện hồ quang (mật độ dòng điện lớn, điện áp nhỏ khoảng vài chục Votl). - Đoạn DE: tương ứng với hiện tương phóng tia lửa điện nếu công suất nguồn nhỏ và hồ quang chỉ thực sự phát sinh khi công suất nguồn và cường độ điện trường đủ lớn. 1. 1.1. 1.2 22 2.2. .2 2. .2. Quá trình hình thành và đặc điểm của hồ quang điện. Quá trình hình thành và đặc điểm của hồ quang điện.Quá trình hình thành và đặc điểm của hồ quang điện. Quá trình hình thành và đặc điểm của hồ quang điện. a. Đồi với tiếp điểm có dòng nhỏ. Đồi với tiếp điểm có dòng nhỏ.Đồi với tiếp điểm có dòng nhỏ. Đồi với tiếp điểm có dòng nhỏ. Ban đầu khoảng cách tiếp điểm rất bé, Do đó điện trường đặt lên điện cực rất cao. Nếu đạt E > 3.10 7 V/m dẫn đến phát xạ electron tự do. Khi mật độ electron phát xạ lớn có thể phát sinh hồ quang từ sự phóng điện. C D E T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 6 66 6 f. f.f. f. Đối với tiếp điểm có dòng lớn. Đối với tiếp điểm có dòng lớn. Đối với tiếp điểm có dòng lớn. Đối với tiếp điểm có dòng lớn. Lúc mở tiếp điểm lực ép tiếp điểm giảm. Tiết diện tiếp xúc thực tế nhỏ dần dẫn tới mật độ dòng điện tăng cao khoảng vài trăm A/mm 2 . Sự phát nóng do mật độ cao làm kim loại tại điểm tiếp xúc chảy lỏng thành giọt. Khi các tiếp điểm tiếp tục rời xa nhau giọt chất lỏng bò kéo căng thành các cầu chất lỏng. Nhiệt độ tiếp xúc càng tăng cao dẫn đến chất lỏng kim loại bốc hơi và quá trình phát nóng rất nhanh gây nổ cùng sự ion hóa phát triển nhanh do điện trường lớn dẫn đến hình thành hồ quang. Quá trình này thường kéo theo sự mài mòn tiếp điểm. g. g.g. g. Đặc điểm của hồ quang điện. Đặc điểm của hồ quang điện.Đặc điểm của hồ quang điện. Đặc điểm của hồ quang điện. Hồ quang điện là sự phóng điện mạnh và duy trì trong chất khí nó đạt giá trò dòng điện tương đối lớn và điện áp trên thân hồ quang tương đối nhỏ. Có thể nêu ra một số đặc điểm đặc biệt của hồ quang là: - Giữa hai điện cực hình thành luồng sáng chói loà và có phân biệt rõ ràng. - Nhiệt độ hồ quang rất cao 5.000 ÷ 50.000 0 K. - Mật độ dòng rất lớn từ 10 – 10 6 A/cm 2 . 1. 1.1. 1.2 22 2.3. .3 3. .3. Tính chất chung củ Tính chất chung củTính chất chung củ Tính chất chung của hồ quang. a hồ quang.a hồ quang. a hồ quang. Sự phân bố điện áp trên toàn bộ chiều dài hồ quang không đều. Chiều dài hồ quang có thể phân thành 3 đoạn: - Vệt Cathode: chiếm một khoảng cách rất bé tính từ điện cực cathode có chiều dài ∆l vào khoảng 10 6 m và điện áp rơi ∆U C vào khoảng (10 ÷ 20)V và không phụ thuộc chiều dài hồ quang, điện trường ở đây rất lớn (10 7 ÷ 10 8 V/m). Vệt cathode có thể làm kim loại nóng chảy, vệt sáng chói lòa. Chủ yếu nhiệt độ sinh ra do sự va đập giữa các điện tích e phát xạ từ cathode và khối ion dương di chuyển về điện cực này. - Vệt anode: có độ dài khoảng 10 -6 m có điện áp rơi ∆U A ≈ ∆U C khoảng (10 ÷ 20V). Sự hình thành các vệt anode là do các điện tích e - tập trung về quanh anode và e - giải phóng nhiệt lïng của mình tích luỹ trong quá trình di chuyển. Vệt anode cũng sáng chói loà như vệt cathode và nhiệt độ ở đây còn cao hơn ở cathode. Hình 1.13. quá trình ion hoá do hồ quang sinh ra. Hình 1.14. phân bố điện áp hồ quang. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 7 77 7 - Thân hồ quang: khoảng sáng còn lại giữa hai vệt chói sáng ở điện cực được gọi là thân hồ quang.Thân hồ quang có điện trường vào khoảng (1.000 ÷ 5.000 )V/m. Điện áp thân hồ quang là phần còn lại của điện áp hồ quang sau khi trừ đi điện áp rơi trên 2 vệt điện cực. Từ hình 1.14 cũng cho thấy do cường độ điện trường phân bố không đồng nhất trên chiếu dài của hồ quang, làm cho quá trình cháy của hồ quang phức tạp hơn. Trong thực tế để dễ dàng dập tắt hồ quang, người ta dùng phương pháp phân bố lại hồ quang bằng các vách ngăn kim loại. Ở hồ quang ngắn 2 vệt anode và cathode chiếm gần hết điện áp và chiều dài hồ quang nên phần thân hồ quang gần như không còn phân biệt rõ. Hồ quang ngắn: U n = ∆U A + ∆U C (∆U th ≈ 0). Đối với hồ quang ngắn các điều kiện cháy và dập tắt hồ quang được xác đònh chủ yếu bởi các hiện tượng xảy ra ở các điện cực. Ở hồ quang dài 2 vệt sáng chói nhỏ chiếm ở 2 phía đầu điện cực, còn vệt sáng kéo dài giữa hai vệt chói lòa gọi là thân hồ quang, chiều dài thân hồ quang chiếm hầu hết chiều dài hồ quang. Đối với hồ quang dài các điều kiện duy trì và dập tắt hồ quang được xác đònh chủ yếu do môi trường cháy ở thân hồ quang. Người ta phân biệt hồ quang ngắn, dài phụ thuộc vào điện áp hồ quang so với điện áp rơi trên các phần của hồ quang, hoàn toàn không do khoảng cách hình học. 1. 1.1. 1.2 22 2.4. .4 4. .4. Đặc tính volt Đặc tính voltĐặc tính volt Đặc tính volt- -amper của hồ quang. amper của hồ quang.amper của hồ quang. amper của hồ quang. Đặc tính V-A của hồ quang biểu diễn quan hệ giữa dòng điện và điện áp của hồ quang U = f(i) như hình 1.15. Đặc tính V-A của hồ quang có một số đặc điểm sau: Hình 1.15. Đặc tính Volt – ampe của hồ quang xoay chiều. - Tồn tại giới hạn điện áp mà ở đó hồ quang bật cháy xác đònh được gọi là U c. Nếu nguồn thấp hơn U c thì sự phóng điện hồ quang không thể xảy ra. - Đường đặc tính của hồ quang không tuyến tính, không đồng nhất ở hai chiều tăng giảm. Ở chiều giảm dòng qua hồ quang điện áp tăng trở lại, nhưng giới hạn điện áp giữa hai điện cực khi hồ quang tắt thấp hơn giới hạn cháy gọi là U t . - Đặc tính hồ quang phụ thuộc vào khoảng cách giữa hai điện cực, khi khoảng cách tăng đường đặc tính tăng cao tồn tại U c và U t cao hơn. - Đặc tính hồ quang còn phụ thuôïc đặc tính môi trường vật lý giữa hai điện cực, khi cường độ khử ion càng mạnh thì đường đặc tính càng nâng cao hơn. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 8 88 8 Đặc tính volt-amper của hồ quang ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố như dòng điện, chiều dài hồ quang, vật liệu làm tiếp điểm và môi trường cháy của hồ quang. Tất cả quan hệ này được biểu diễn qua hệ thức Ayrton: U hq = A + Bl + (C + Dl)/ i aT (1.68) trong đó: A,B,C,D là những hệ số phụ thuộc vào vật liệu tiếp điểm. B,D còn phụ thuộc vào môi trường cháy. a: là hệ số nhiệt. T:là nhiệt độ 0 K. Ta có thể xem xét một vài giá trò A,B, C, D của một số vật liệu môi trøng cháy không khí tự nhiên. Vật liệu A (V) B (V/cm) C (VA) D (VA/m) Graphit 38,8 20,7 11,6 10,34 Cu 21,4 30 10,7 15,2 Ag 14,2 36 11,4 19 Au 20,82 4,62 12,17 20,97 Ni 17,14 3,89 12,17 17,48 Fe 15,73 2,52 9,44 15,02 Platin (Pt) 24,29 4,8 9,44 20,33 - Khi chiều dài l ≈ 0 lúc đó ta có thể tính: U hồ quang = A + C/ i n (1.69) với n = aT; n = 0.45 ÷ 0.72; n Cu = 0,67. - Khi chiều dài l = const. đặt: A+ Bl = A’ C + Dl = C’ → U hồ quang = A’+ C’/ i n - Khi I > 20A i n →∞. Do đó: [(C + Dl) / i n ] → 0 → U hồ quang = A + Bl 1. 1.1. 1.2 22 2.5. .5 5. .5. Dập tắt hồ quang điện của dòng điện một chiều. Dập tắt hồ quang điện của dòng điện một chiều.Dập tắt hồ quang điện của dòng điện một chiều. Dập tắt hồ quang điện của dòng điện một chiều. a. Điều kiện cháy và dập tắt của hồ quang. Điều kiện cháy và dập tắt của hồ quang.Điều kiện cháy và dập tắt của hồ quang. Điều kiện cháy và dập tắt của hồ quang. Xét hồ quang sinh ra và bò dập tắt trong tiếp điểm như mạch điện với nguồn điện DC như hình 1.16. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 9 99 9 Phương trình cân bằng điện áp có dạng như sau: u = iR + Ldi/dt + u h (1.70) Khi hồ quang cháy ổn đònh: di/dt = 0 Phương trình có dạng: u = iR+ u h (1.71) Từ các phương trình trên, xây dựng đồ thò điển hình mạch điện hồ quang (hình 1.17). Đường 1 u = f(i) = const Đường 2 u = f(i) = u- iR Đường 3 u h = f(i) Vùng gạch chéo là vùng di/dt: Dấu ( + ) vùng di/dt > 0, Dấu ( – ) vùng di/dt < 0. Hai đường 2, 3 có thể không giao nhau, tiếp xúc nhau hay giao cắt nhau tại hai điểm A, B. Khi hồ quang cháy ổn đònh di/dt = 0 và hai đường 2, 3 cắt nhau tại hai điểm A, B. Xét tại điểm A: Xét tại điểm A:Xét tại điểm A: Xét tại điểm A: Nếu i A biến thiên một lượng +∆i → Ldi/dt > 0 làm cho dòng điện trong mạch hồ quang tăng từ i A → i B . Nếu i A giảm một lượng -∆i sẽ dẫn tới di/dt < 0 làm cho dòng điện trong mạch càng giảm hơn và giảm về 0, đồng thời u h > u – iR. Hình 1.16. sơ đồ mạch Hình 1.17. T TT T ập b ài giảng ài giảngài giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện – –– – Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện Khoa Điện – –– – CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế CĐCNHuế Trang Trang Trang Trang 10 1010 10 Từ nhận xét trên ta thấy A là điểm cháy không ổn đònh của hồ quang và điều kiện tắt của hồ quang là i giảm về 0 và u – iR ≤ u h . Xét tại điểm B Xét tại điểm BXét tại điểm B Xét tại điểm B: Nếu i B tăng một lượng +∆i → Ldi/dt < 0 làm dòng giảm trở lại i B . Nếu i B giảm một lượng -∆i sẽ dẫn tới Ldi/dt > 0 làm dòng I tăng trở lại i B . Từ nhận xét trên ta thấy điểm B là điểm cháy ổn đònh của hồ quang. Do đó điều kiện cháy ổn đònh của hồ quang là hai đường 2, 3 phải cắt nhau và chỉ có điểm B là cháy ổn đònh mà thôi. Khi hồ quang cháy ổn đònh di/dt = 0 và hai đường 2, 3 tiếp xúc nhau tại điểm C. Xét tại điểm C: Xét tại điểm C: Xét tại điểm C: Xét tại điểm C: Hai đường 2, 3 tiếp xúc nhau và hai vùng Ldi/dt đều có giá trò âm vì u h > u – IR . Nếu vì lý do nào đó mà i C tăng một lượng +∆i→ Ldi/dt < 0 sẽ làm dòng i giảm về giá trò i C của hồ quang. Nếu vì lý do nào đó mà i C giảm một lượng -∆i → Ldi/dt < 0 lại làm giảm dòng i về 0 và hồ quang bò tắt. Từ nhận xét trên, ta thấy điểm C gọi là điểm tới hạn. Tại đây nếu đường 3 thay đổi hạ xuống cắt đường 2 sẽ duy trì hồ quang ổn đònh tại B và nếu làm cho đường 3 nâng lên không tiếp xúc nữa sẽ không thể sinh ra hồ quang được vì u h > u – iR. Vậy u – iR ≤ u h là điều kiện tắt của hồ quang. . . . Điều này đồng nghóa với việc làm giảm dòng i → 0 trong điều kiện đạt tới chế độ tới hạn và điểm tới hạn. Tóm lại: Tóm lại: Tóm lại: Tóm lại: - Với mạch chỉ có R: điều kiện để tắt hồ quang là u hồ quang = u 0 điện áp nguồn. (u hồ quang được tính bởi công thức quan hệ điện áp hồ quang). - Với mạch điện có R và L khi dòng i dần về 0, iR = 0, còn Ldi/dt < 0 thì điều kiện dập tắt hồ quang là: U h = U 0 – Ldi/dt > U 0 (1.79) Hình 1.18. [...]... liệu không dẫn điện không bọc cách điện 110 Vật liệu dẫn điện có bọc cách điện: Cấp cách điện Y TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế 90 Trang 21 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n Cấp cách điện A 105 Cấp cách điện E 120 Cấp cách điện B 130 Cấp cách điện F 155 Cấp cách điện H 180 Cấp cách điện C Trên 180 Đối với KCĐ một chiều đó là tổn hao đồng, đối với khí cụ điện xoay chiều... với không khí tự nhiên (thí dụ như cho làm việc trong môi trường chân không hay khí trơ) Thế điện hoá một số kim loại: Ag Cu H Sn Ni Co Cd +0,8 V +0,345V 0V -0 ,14V -0 ,2V -0 ,25V -0 ,4V Fe Cr Zn Mn Al Mg -0 ,44 V -0 ,36V -0 ,76V -1 ,1V -1 ,34V -1 ,87V 1.4.4 1.4.4 Kết cấu của tiếp điểm Hình 1.11 Kết cấu của một số tiếp điểm TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 30 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư... p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n h Hiện tượng quá điện áp khi dập tắt hồ quang điện DC Hình 1.19 sự phục hồi điện áp khí dập tắt hồ quang Khi hồ quang tắt, dòng điện trong mạch giảm dần về giá trò 0 Khi đó, điện áp có xu hướng tăng lên tới giá trò điện áp nguồn, quá trình này gọi là quá trình phục hồi điện áp Tuy nhiên khi tăng từ Uh đến U0 tùy thuộc vào tốc độ suy giảm dòng điện. .. hiện khi ngắt mạch điện Với mạch điện xoay chiều, dòng điện và điện áp không trùng pha với nhau là do có sự có mặt của tổng trở Z của tải Để thuận lợi, ta có thể xem xét từ hai trường hợp đặc biệt: TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 11 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n Tải thuần trở, dòng điện và điện áp trùng pha Tải thuần kháng, dòng điện và điện áp lệch pha 90o... ngay với chính dòng điện sinh ra nó Lực tác dụng do dòng điện và từ trường sinh ra này đều được gọi là lực điện động Chiều của lực điện động được xác đònh bằng quy tắc bàn tay trái hay bằng nguyên lý chung: chiều của lực tác dụng lên vật dẫn mang dòng điện là chiều biến đổi hình học hình TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 15 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n dạng của... nắp bò nhả ra TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 32 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n - Loại không có nắp: loại này gồm cuộn dây và lõi sắt từ Đối với loại này, các vật liệu sắt thép bò hút được xem như là nắp Việc tính toán cơ cấu điện từ rất phức tạp nên ta chỉ đề cập đến các cơ cấu điện từ hay gặp nhiều trong khí cụ điện Khi cho dòng điện vào cuộn dây sẽ sinh... biến đổi năng lượng điện từ tích trong mạch điện thành cơ năng Lực điện động là lực cơ học Đònh nghóa lực cơ học là sự biến đổi cơ năng trên 1 đoạn chuyển dòch Từ đó đònh nghóa lực điện động là sự biến đổi của năng lượng điện từ trên 1 đoạn dòch chuyển của mạch điện TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 16 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện F= Trong đó: dWM dx Ngư i gi ng: Lê Ng c T n (1.37)... sinh, thành hộp bò đốt nóng ra sinh khí áp suất cao thổi dập tắt hồ quang TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 14 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n - Phương pháp chia nhỏ hồ quang bằng cách tử: Đặt khe hở sinh hồ quang trong một hộp khí, phía trong hộp có đặt các tấm thép chòu nhiệt Khí trong hồ quang phát sinh dưới áp lực của không khí bò đốt cháy đẩy hồ quang vào sâu... mạch có thể xảy ra quá điện áp: Uh = U0 – Ldi/dt > U0 (1.80) Điều này có nghóa là điện áp xuất hiện trên hai điện cực hồ quang lớn hơn giá trò điện áp nguồn - Đường 3 đồ thò điện áp đặt lên phụ tải R-L - Đường 2 đồ thò dòng điện hồ quang - Đường 1 đồ thò điện áp hồ quang đặt trên hai điện cực tiếp điểm lhq = vcđ τ (1.81) vcđ: vận tốc chuyển động của tiếp điểm τ: thời gian mà dòng điện giảm từ giá trò... TBM Cung Cấp Điện – Khoa Điện – CĐCNHuế Trang 33 g: T p bài giảng: LT - Khí Cụ Điện Ngư i gi ng: Lê Ng c T n l – chiều dài cuộn dây b Thiết kế sơ bộ nam châm điện một chiều Ta gọi: F – lực hút điện từ cần thiết δ – chiều dài của kẽ hở làm việc hay hành trình r – độ tăng nhiệt độ cho phép so với môi trường xung quanh U – điện áp nguồn Các phương trình được dùng để thiết kế như sau: - Lực hút điện từ được . dòng điện, điện áp. T TT T ập b ài giảng ài giảng i giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn . giảng ài giảng i giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM. Cung Cấp Điện. T TT T ập b ài giảng ài giảng i giảng ài giảng: : : : LT LT LT LT - - Khí Cụ Điện Khí Cụ ĐiệnKhí Cụ Điện Khí Cụ Điện Ng Ng Ng Ng ười giảng: Lê Ngọc Tấn TBM. Cung Cấp Điện TBM.