Tìm hiểu về máy biến dòng, biến điện áp và thiết bị chống giật

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN DÒNGI.Khái niệm Máy biến dòng đo lường là một loại thiết bị quan trọng được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây thứ cấp và có tỉ lệ với

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

Giảng viên hướng dẫn: TS Hoàng Anh

Bộ môn: Thiết bị điện – điện tử

Chữ ký của GVHD

Viện: Điện

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁPI.Máy biến điện áp là gì ?

 Là một thiết bị có tác dụng cách ly phần sơ cấp và thứ cấp

1 Ký hiệu

 Máy biến điện áp được ký hiệu là VT (voltage transformer) hoặc PT (potential transformer) Một số tài liệu ký hiệu là TU, BU…

2 Mục đích ý nghĩa

 Biến đổi điện áp hệ thống (điện áp phía sơ cấp) từ trị số cao xuống trị số an toàn (tiêu chuẩn 100V hoặc 110V) để cấp nguồn cho các đồng hồ và relay công suất thấp

 Do công suất của tải máy biến điện áp rất bé (vài chục đến vài trăm VA), đồng thời tổng trở mạch ngoài rất lớn, nên ta có thể xem máy biến điện áp thường xuyên làm việc không tải

3 Nguyên lý hoạt động

 Điện áp hệ thống được đặt lên các đầu cuộn dây phía sơ cấp của VT và theo nguyên lý cảm ứng điện từ, điện áp xuất hiện trên các cuộn dây phía thứ cấp Một VT lý tưởng, khi mắc các phụ tải (mắc song song) định mức vào phía thứ cấp, tỷ số điện áp phía sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với tỷ số vòng dây Nhưng trên thực tế, do tổn hao mạch từ, dây dẫn…dẫn đến sai số tỷ số về biên độ và góc pha Sai số này được thể hiện trên sơ đồ vecto sau:

 Khác với máy biến dòng điện, VT làm việc ở chế độ hở mạch Với VT có Usc ≤ 66kV thường được bảo vệ bằng cầu chì Tuy nhiên ở cấp điện áp cao cầu chì không đảm bảo được dung lượng cắt ngắn mạch, vì vậy VT được nối trực tiếp vào điện áp sơ cấp Phía thứ cấp của VT thường được bảo vệ

bằng cầu chì hoặc aptomat ở ngay đầu ra Bởi vì khi ngắn mạch phía thứ cấp, dòng ngắn mạch có thể vượt gấp nhiều lần dòng định mức.

4 Phân loại máy biến điện áp

 VT khô, VT dầu, VT 1 pha, VT 3 pha,…

- VT khô : thường được sử dụng ở cấp điện áp 35kV trở xuống - VT dầu : Sử dụng cho mọi yêu cầu

 Với cấp điện áp cao người ta chế tạo theo kiểu phân cấp , phân áp

- Phân cấp bằng cuộn dây: Gồm nhiều tầng lõi từ, cuộn dây sơ cấp được chia đều trên các lõi, cuộn thứ cấp chỉ được cuốn trên lõi cuối cùng

- Phân áp bằng tụ: Dùng bộ phân áp bằng tụ lấy một phần điện áp cao đưa vào cuộn sơ cấp

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN DÒNGI.Khái niệm

 Máy biến dòng đo lường là một loại thiết bị quan trọng được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây thứ cấp và có tỉ lệ với cường độ dòng điện sơ cấp của chính nó Máy biến dòng giảm từ điện áp cao xuống điện áp thấp và cung cấp, giám sát dòng điện trong đường dây dẫn một cách thuận tiện và an toàn với việc sử dụng 1 ampe kế tiêu chuẩn Về cơ bản thì hoạt động của máy biến dòng đo lường không khác quá nhiều so với các loại máy biến áp thông thường khác.

II.Phân loại

 Hiện nay có ba loại máy biến dòng cơ bản đó là: máy biến dòng cuộn - các máy biến áp cuộn sơ cấp sẽ được kết nối theo quy luật tự nhiên với các loại dây dẫn đo được dòng điện chạy trong mạch.

Thứ hai là máy biến dòng hình xuyến, loại này không có cuộn dây sơ cấp mà thay vào đó, đường dây mang dòng điện chạy trong mạch được luôn qua một khoảng hở hoặc lỗ trống trong máy biến dòng Một số máy biến dòng hình xuyến hiện đang có biến dòng hở cho phép nó được mở ra, cài đặt và đóng lại mà không cần phải thực hiện thao tác ngắt mạch.

Thứ ba là máy biến dòng kiểu thanh, loại này sử dụng cáp hoặc thanh dây của mày chính là cuộn sơ cấp Nó được trách nhiệm hoàn toàn từ các hoạt động của hệ thống điện áp cao và được bắt vít vào trực tiếp các thiết bị có dòng điện.

III.Công dụng

 Máy biến dòng đo lường có khả năng và mất điện thế xuống từ hàng ngàn ampe Xuống đến một tiêu chuẩn nhất định là 5 A hoặc 1 A Do đó, các dụng cụ nhỏ hoặc các thiết bị điều khiển có thể sử dụng được với máy biến dòng vì nó cách nhiệt với bất kỳ một đường dây cao áp nào Trên đây là những thông tin cơ bản về máy biến dòng đo lường mà chúng tôi muốn giới thiệu đến với các bạn, mong rằng những thông tin này hữu ích và giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về thiết bị vô cùng cần thiết trong cuộc sống hằng ngày và sản xuất công nghiệp này.

IV. Cấu Tạo máy biến dòng

Cấu tạo máy biến dòng

- Primary Current: Dòng điện sơ cấp - Secondary Winding: cuộn dây thứ cấp - Hollow Core: lõi rỗng

- Ammeter : Đồng hồ đo dòng

2.2 Nguyên lý hoạt động máy biến dòng

Nguyên lý hoạt động máy biến dòng

Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ Khi dòng điện xoay chiều chạy qua

1 dây dẫn, xung quanh nó sẽ xuất hiện một điện trường, điện trường này cảm ứng lên cuộn dây và sẽ xuất hiện một dòng điện trong đó Tỷ lệ dòng điện này được căn cứ vào số vòng dây được cuốn trong cuộn dây biến dòng.

CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ CHỐNG GIẬTI.Aptomat chống giật là gì ?

 Aptomat chống giật là một thiết bị điện có chức năng phát hiện và ngắt điện khi có dòng điện rò xuống đất hay có người bị giật CB hay còn được gọi là Áp to mat, là thiết bị được nghiên cứu và chế tạo nhằm mang lại cho người thiết bị có khả năng kiểm soát, rà soát những dòng điện quá tải hoặc ngắn mạch, qua đó đưa ra quyết định đóng ngắt dòng điện hợp lý, bảo vệ dòng điện cũng như mang điện và thiết bị tải.

II.Chức năng của Aptomat chống giật

 Aptomat chống giật 1 pha: nó so sánh dòng điện chạy qua 2 dây mát và lửa, nếu dòng điện này khác nhau quá một ngưỡng rò nhất định thì nó sẽ ngắt điện khỏi tải, không cho tải làm việc nữa Nhà sản xuất thường thiết kế các ngưỡng rò 15mA, 30mA, 100mA, 200mA, 300mA, 500mA.

 Aptomat chống giật 3 pha: nó so sánh dòng điện chạy qua 3 dây pha và dây trung tính, nếu dòng điện này khác nhau quá một ngưỡng rò nhất định thì nó ngắt.

III.Một số loại Aptomat chống giật

 Aptomat chống giật dạng tép RCCB (Residual Current Circuit Breaker) RCCB là loại cầu dao được nghiên cứu và chế tạo để chống dò ròng gây nguy hiểm cho người sử dụng nguồn điện Dòng sản phẩm này có chức năng phòng tránh, ngăn chặn những nguy hiểm đến với chủ sở hữu như: hỏa hoạn, sự cố rò ròng và đặc biệt bảo vệ người sử dụng khỏi những nguy hiểm điện giật.

 - Aptomat chống giật dạng tép có bảo vệ quá tải RCBO (Residual Circuit Breaker with Overcurrent protection) Được chế tạo với chức năng kiểm soát, rà soát và bảo vệ nguồn điện cũng như an toàn cho con người RCBO là thiết bị được chế tạo để giúp mang lại cho con người trải nghiệm tuyệt vời khi sử dụng điện.

 - Aptomat chống giật dạng khối có bảo vệ quá tải ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) Để tránh các hiện tượng như dòng rò, dòng rò xuống đất cũng như các hiện tượng phóng điện do sự cố gây ra, thì ELCB đã được chế tạo và cho ra đời Dòng thiết bị này có khả năng phát hiện sự cố ngắn mạch, ngay lập tức tự động ngắt nguồn điện tự động khi có sự cố xảy ra Dòng sản phẩmnày có thể bảo vệ quá tải vừa bảo vệ dòng rò.

 ELCB = RCCB + MCB(MCCB)

IV.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

- Aptomat chống giật dùng cho 1 pha: người ta cho 2 dây mát và lửa đi qua 1 biến dòng có lõi sắt hình xuyến, đây là 1 cái biến thế lõi xuyến thông thường với cuộn sơ cấp 1 vòng dây (chính là 2 dây mát và lửa đi qua tâm biến thế) và cuộn thứ cấp vài chục vòng dây, biến thế này bằng khoảng cái nhẫn cưới Như chúng ta biết: dòng điện đi ra ở dây nóng về ở dây mát (và ngược lại: ra dây mát về dây nóng) là ngược chiều nhau, có nghĩa là từ trường biến thiên chúng sinh ra trong lõi sắt của biến dòng là ngược chiều nhau Nếu 2 dòng điện này bằng nhau, 2 từ trường biến thiên sẽ triệt tiêu nhau làm điện áp ra của cuộn thứ cấp biến dòng = 0 Nếu điện áp qua 2 dây bị rò, dòng điện trên 2 dây khác nhau, hai từ trường biến thiên sinh ra trong lõi sắt khác nhau làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trên cuộn thứ cấp của biến dòng,

dòng điện này được đưa vào IC để kiểm tra xem có lớn hơn dòng rò an toàn không? Nếu lớn hơn ví dụ là 15mA thì IC sẽ cấp điện cho Triac cấp điện cho cuộn hút của Aptomat Để phát hiện dòng rò lớn vài trăm mA thì không cần dùng đến IC (vì mạch điện IC phức tạp và chi phí cao) mà dùng ngay lực điện từ tạo ra khi có dòng điện chạy trong cuộn dây để đóng ngắt aptomat

- Aptomat chống giật dùng cho điện 3 pha 3 dây: tương tự như trên với 3 dây pha đi qua tâm biến dòng.

- Aptomat chống giật dùng cho điện 3 pha 4 dây: tương tự như trên với 3 dây pha và dây trung tính đi qua tâm biến dòng

V.Các thông số cơ bản

 Aptomat chống giật chia ra 2 loại cơ bản là loại chỉ có chức năng chống giật (RCCB) và loại có cả chức năng bảo vệ quá tải (RCBO, ELCB) Tùy theo từng loại có thể có đầy đủ hoặc một số thông số kỹ thuật như sau:

- In: Dòng điện định mức Ví dụ: Aptomat chống giật dạng khối của

Mitsubishi NV125-SV 3P 100A 25kA 30mA có In = 100A Khi dòng điện lớn hơn 100A aptomat sẽ tác động.

- Ue: Điện áp làm việc định mức.

- Icu: Dòng cắt ngắn mạch là khả năng chịu đựng dòng điện lớn nhất

của tiếp điểm trong 1 giây.

- Icw: Khả năng chịu dòng ngắn mạch trong 1 đơn vị thời gian.- Ics: khả năng cắt thực tế khi xảy ra sự cố của thiết bị Khả năng này

phụ thuộc vào từng nhà sản xuất do công nghệ chế tạo khác nhau Ví dụ cùng một hãng sản xuất nhưng có 2 loại ELCB là Ics = 50% Icu và Ics = 100% Icu Aptomat chống giật EBN103c 3P 100A 18kA 100/200/500mA có Ics = 100%Icu.

- AT: Ampe Trip (dòng điện tác động).

- AF: Ampe Frame (dòng điện khung) Ví dụ NV250-SV 3P 200A

36kA 30mA và NV250-SV 3P 250A 36kA 30mA đều có AF = 250A nhưng một cái sẽ tác động khi dòng vượt quá AT = 200A, một cái sẽ tác động khi dòng vượt quá AT = 250A Thông số AT/AF cho biết độ bền của tiếp điểm đóng cắt Ví dụ Aptomat chống giật ELCB 250AT/400AF sẽ có độ bền cao hơn Aptomat 250AT/250AF, kích thước aptomat chống giật 400AF cũng lớn hơn, giá thành cao hơn.

- Mechanical/electrical endurace: Số lần đóng cắt cơ khí cho phép/

số lần đóng cắt điện cho phép.

VI.Chọn lựa Aptomat chống giật

- Khi lựa chọn Aptomat chống giật cần lưu ý một số vấn đề sau để tránh chọn nhầm không thể sử dụng được:

- Chọn loại aptomat: Aptomat chống giật có chức năng bảo vệ quá tải (RCBO, ELCB) có thể dùng thay thế aptomat thường nhưng vì cấu tạo phức tạp hơn nên loại này thường có dòng cắt ngắn mạch thấp Sử dụng

RCBO, ELCB sau aptomat thường sẽ bảo vệ hệ thống điện tốt hơn Đối với Aptomat chỉ có chức năng chống giật (RCCB) bắt buộc phải lắp sau

aptomat thường.

- Chọn số pha / số cực: Sai lầm thường thấy nhất là chọn Aptomat chống giật 3 pha (3 cực) lắp cho hệ thống 3 pha tải hỗn hợp (tải 1 pha, 3 pha, sử dụng trung tính) dẫn tới át chống giật bị nhảy Đối với tải 3 pha hỗn hợp phải sử dụng Át chống giật 4 pha (hay còn gọi là 3 pha 4 cực, 3P + N) Đối với điện 1 pha (1 dây pha + 1 dây trung tính) phải sử dụng aptomat 2 pha (1 pha 2 cực, 1P + N) Át chống giật 3 pha 3 cực chỉ dùng được cho tải 3 pha 3 dây không có trung tính như động cơ 3 pha.

- Chọn dòng định mức: Đối với RCBO, ELCB chọn dòng định mức căn cứ vào công suất sử dụng tương tự như chọn Át thường Đối với át chống giật không bảo vệ quá tải RCCB thì chọn dòng định mức bằng hoặc lớn hơn dòng định mức át thường lắp cùng RCCB.

- Chọn dòng rò: Át chống giật thường có 3 loại theo dòng rò 15mA, 30mA, 100/200/500mA Thông thường các hệ thống nhỏ, các khu vực dân dụng dùng át chống rò 30mA Các khu vực sản xuất công suất lớn thường dùng át chống rò 100/200/500mA