Thiết bị điện trong công nghiệp

               LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN

1.1 KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN

1.1.1.Khái quát:
Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ các lưới diện, mạch điện, máy điện,… Ngoài ra nó còn được dùng để kiểm tra và điều chỉnh các quá trình không điện khác
Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện ,trạm biến áp ,trong xí nghiệp công nghiệp ,nông nghiệp, lâm nghiệp, giao thông vận tải và quốc phòng…
VD: công tắc , cầu chì, cầu dao, rơ le .
1.1.2 Phân Loại:
– Phân loại theo công dụng : gồm 5 loại
> Khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện của lưới điện : cầu dao. áptômát. công tác…
> Khí cụ điện dùng để mở máy. điều chỉnh tốc độ . điều chỉnh điện áp, dòng điện: công tác tơ, khởi động từ, bộ khống chế…
> Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện,cầu chì, áptômát …
> Khí cụ điện dùng để duy trì tham số điện ở giá trị không đổi: ổn áp, thiết bị tự động điều chỉnh điện áp. dòng điện, tần số, tốc độ, nhiệt độ…
> Khí cụ diện đo lường : VOM . volt kế, ampe kế…
– Phân loại theo điện áp :
> Khí cụ điện cao thế: Uđm > 1000V
> Khí cụ điện trung thế : 600V< Uđm <1000
> Khí cụ điện hạ thế: Uđm <600V
– Phân loại theo dòng điện: gồm 2 loại
> Khí cụ điện 1 chiều
> Khí cụ điện xoay chiều
– Phân loại theo nguyên lý làm việc
> Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý điện từ
> Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý từ điện
> Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý cảm ứng
> Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý điện động

>Khí cụ điện làm việc theo nguyên lý điện nhiệt

> Khí cụ điện có tiếp điểm
> Khí cụ điện không có tiếp điểm
– Phân loại theo điều kiện làm việc và dạng bảo vệ:
> Khí cụ điện làm việc ở vùng nhiệt đới
> Khí cụ điện làm việc ở vùng có nhiều rung động
> Khí cụ diện làm việc ở vùng mỏ có khí nổ
> Khí cụ diện làm việc ờ môi trường có chất ăn mòn hóa học…

1.2 CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI KHÍ CỤ ĐIỆN

> Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật định mức.

> Khí cụ diện phải ổn định nhiệt và ổn định lực điện động.
> Khí cụ điện phải đảm bảo an toàn , làm việc chính xác , rẻ tiền, dễ gia công, dễ lắp ráp, gia công , dễ sửa chữa.
> Vật liệu cách điện trong khí cụ diện phải tốt để không bị hư hỏng khi xảy ra sự cố.
> Khí cụ điện phải làm việc ổn định ở các điều kiện khí hậu và môi trường yêu cầu.

1.3 MỘT SỐ VẤN ĐỀ CẦN CHÚ Ý KHI TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, LỰA CHỌN KHÍ CỤ ĐIỆN

> Điện áp định mức cùa khí cụ điện cần lựa chọn

> Dòng định điện mức của khí cụ điện cần lựa chọn
> Chế độ, điều kiện, môi trường làm việc của CMC, thiết bị khí cụ điện cần bảo vệ
> Chú ý khảo sát đường đặc tuyến của từng thiết bị để có sự chọn lựa một cách phù hợp nhất

 

 

Chương 2:

KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY

2.1 CẦU DAO

2.1.1 Khái Quát Và Công Dụng
> Cầu dao là một khí cụ điện dừng để đóng cắt mạch điện bằng tay, được sử dụng trong các mạch diện có nguồn dưới 5(M)V dòng điện định mức có thể lên tới vài KA.
> Khi thao tác đóng ngắt mạch điện, cần đảm bảo an toàn cho thiết bị dùng điện. Bên cạnh, cần có biện pháp dập tắt hồ quang điện, tốc độ di chuyền lưỡi dao càng nhanh thì hồ quang kéo dài nhanh, thời gian dập tắt hồ quang càng ngắn. Vì vậy khi đóng ngắt mạch diện, cầu dao cần phải thực hiện một cách dứt khoát.
> Thông thường, cầu dao được bố trí đi cùng với cầu chì để bào vệ ngắn mạch cho mạch điện.
2.1.2 Cấu Tạo. Nguyên Lý Hoạt Động Và Phân Loại:
2.1.2.1 Cấu tạo
> Phần chính của cầu dao là lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, được làm bằng hợp kim của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cùng làm bằng hộp kim đồng.

2.1.2.2 Nguyên lý hoạt động của cầu dao cắt nhanh:
> 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 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 kép trong ngàm. Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính ra trước còn lưỡi dao phụ vẫn kẹp trong ngàm. Lò xo liên kết giữa hai lưỡi dao 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 trong  thời gian ngắn.

2.1.2.3 Phân loại:
Phân loại cầu dao dựa vào các yếu tố sau:
> Theo kết cấu: cầu dao được chia làm loại một cực, hai cực, ba cực hoặc bốn cực.
> Cầu dao có tay nắm ở giữa hoặc tay ở  bên. Ngoài ra còn có cầu dao một ngả, hai ngả được dùng để  đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ.
> Theo điện áp định mức : 25OV, 500V.
> Theo dòng điện định mức: dòng điện định mức của cầu dao được cho trước bởi nhà sản xuất (thường là các loại 10A, 15A, 20A, 25A, 30 A, 60A, 75A, 100A, I50A. 200A, 350A, 600A, 1000A…).
> Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đồ nhựa, đế đá.
> Theo điều kiện bào vệ: loại có nắp và không có nắp (loại không có nắp được đặt trong hộp hay tủ điều khiển).
> Theo yêu cầu sử dụng: loại cầu dao có cầu chì bảo vệ ngắn mạch hoặc không có cầu chì bảo vệ.

                                     Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ:

2.1.3 Các thông số định mức của cầu dao:
Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức:

Gọi Itt là dòng điện tính toán của mạch điện.
Unguồn là điện áp nguồn của lưới điện sử dụng.
Iđm cầu dao >= Itt

Uđm cầu dao>= Unguồn

2.2 CÔNG TẮC

2.2.1 Khái Quát Và Công Dụng
> Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòng diện định mức nhỏ hơn 6A. Công tác thường có hộp bảo vệ để tránh sự phóng điện khi đóng mở. Điện áp của công tắc nhò 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.
Một số công tắc thường gặp:

2.2.2 Cấu Tạo Và Phân Loại:
2.2.2.1 Cấu tạo
> Cấu tạo có công tắc: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên đế nhựa và có lò xo để thao tác chính xác.
2.2.2.2 Phân loại:
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 đào. công tắc vạn năng), dùng để đóng ngắt chuyến đổi mạch điện, đổi nối sao tam giác cho động cơ.
> Công tắc hành trình và cuối hành trình, loại công tắc này được áp dụng trong các máy cắt gọt kim loại để điều khiển tự động hóa hành trình làm việc của mạch điện.
2.2.3 Các Thông Số Định Mức Của Công tắc:
Udm:    điện áp định mức của công tắc.
lđm:      dòng điện định mức của công tắc.
> Trị số điện áp định mức có công tắc thường có giá trị < 500V.
> Tri số dòng điên định mức của công tắc thường có giá trị < 6A.
> Ngoài ra còn cố các thông số trong việc thử công tác như độ bề cơ khí. độ cách diện, độ phóng điện…
2.2.4 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 thời gian một phút ô các điểm cần cách điện giữa chúng.

> Thử cách điện: đo điện trở cách điện lớn hơn 2M
> 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 100^oC

trong thời gian hai giờ mà không bị biến dạng hoặc sủi nhám.

2.3 NÚT ẤN

2.3.1 Khái Quát Và Công Dụng
> 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 …Ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần số 50HZ; 60HZ. nút nhấn thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng và ngắt các cuộn dây của contactor nối cho động cơ.
> Nút nhấn thường được đặt trên bằng điều khiển, ở tủ diện, trên hộp nút nhấn. Nút nhấn thường được nghiên cứu. chế tạo làm việc trong môi trường không ẩm ướt, không có hơi hóa chất và bụi bẩn
> Nút nhấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng không lải và 200.000 lần đóng ngắt có tải. Khi thao tác nhân nút cần phải dứt khoát đề mở hoặc đóng mạch điện.
2.3.2 Cấu Tạo Và Phân Loại:
2.3.2.1 Cấu tạo

> Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở thường đóng và vỏ bảo vệ.
> Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái; khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
2.3.2.2 Phân lọai:
Nút nhấn được phân loại theo các yếu tố sau:
> Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động cùa nút nhấn, có các loại:

> Nút nhấn đơn: Mỗi nút nhấn chỉ có một trạng thái (ON hoặc OFF)

Trong thực tế, để dễ dàng sử dụng vào tháo lắp trong quá trình sửa chữa, thường người ta dùng nút nhân kép, ta có thể dùng nó như là dạng nút nhấn ON hay OFF.
> Phân loại theo hình dạng bên ngoài, người ta chia nút nhân ra thành 4 loại:
+ Loại hở

+  Loại bảo vệ.
+  Loại bảo vệ chống nước và chống bụi.
Nút ấn kiểu bảo vệ chống nước được đặt trong một hộp kín khít để tránh nước lọt vào.
Nút ấn kiểu bảo vệ chống bụi nước được đặt trong một vỏ cacbon đúc kín khít để chống âm và bụi lọt vào.
+ Loại bảo vệ khỏi nổ.
Nút ấn kiểu chống nổ dùng trong các hầm lò, mỏ than hoặc ở nơi có các khí nổ lẫn trong 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 yêu cầu điều khiển người ta chia nút ấn ra 3 loại: một nút,  hai nút, ba nút.
> Theo kết cấu bên trong:
+ Nút ấn loại có đèn báo.
+ Nút ấn loại không có đèn báo.
2.3.3 Các Thông Số Định Mức Cùa Công tắc:
Uđm : điện áp định mức cùa nút nhấn.

Iđm: dòng điện định mức cùa nút nhấn.
Trị số điện áp định mức của nút nhấn thường có giá trị < 500V.
Trị số dòng điện định mức của nút nhấn thường có giá trị < 5A

 

CÂU HỎI CHƯƠNG 2
1) Cầu dao: nêu công dụng, cách phân loại, ký hiệu, nguyên lắc hoạt động, cách lựa chọn.
2) Công tấc: công dụng, cấu lạo, cách lựa chọn.
3) Nút nhấn: nêu công dụng, phân loại, ký hiệu, cách lựa chọn.
4) Bài tập 1: chọn cầu dao dùng để đóng cắt cho mạch gồm các thiết bị sau:
+ 10 bộ đèn, mỗi bộ có công suất sau: 40W; Uđm=220V; cosΦ = 0.55.
+ 10 quạt, mỗi quạt có công suất 60W: Uđm=220V; cosΦ  = 0.9.

5) Bài tập 2: Chọn cầu dao dùng để đóng cắt cho động cơ 3 pha có thông số sau:
Pđm = 5HP;  Uđm =380V;  cosΦ đm = 0.8;  Kmm = 3.
6) Bài tập 3: Chọn cầu dao dùng để đóng cắt cho động cơ 1 pha có thông số sau:
Pđm = 5HP;  Uđm = 220V;  cosΦ đm = 0.8;  Kmm = 5.
7) Bài tập 4: chọn cầu dao để đóng cắt cho mạch điện 2 động cơ 3 pha có thông số sau:
+ Động cơ 1: Pđm = 5HP; Uđm = 38OV; cosΦ đm =0.8; Kmm = 4.
+ Động cơ 2: Pđm = 7.5HP; Uđm = 380V; cosΦ đm = 0.85; Kmm = 5.