TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÂY ĐƠ KHOA KỸ THUẬT CƠNG NGHỆ BỘ MƠN ĐIỆN - ĐIỆN TỬ BÀI GIẢNG KHÍ CỤ ĐIỆN Biên soạn: Ths Nguyễn Duy Ninh Phần thứ CƠ SỞ LÍ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN  Chương mở đầu Khái niệm chung KCĐ  Chương Hồ quang điện  Chương Tiếp xúc điện  Chương Phát nóng  Chương Lực điện động  Chương Cơ cấu điện từ nam châm điện Phần thứ hai KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP  Chương Rơle  Chương Cơng tắc tơ-khởi động từ-cầu chìáptơmát Phần thứ ba KHÍ CỤ ĐIỆN TRUNG VÀ CAO ÁP  Chương 10 Dao ngắt  Chương 11 Máy ngắt điện  Chương 12 Thiết bị chống sét  Chương 14 Biến áp đo lường CHƯƠNG MỞ ĐẦU LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Khí cụ điện (KCĐ) thiết bị điện dùng để : đóng cắt, điều khiển, kiểm tra, tự động điều khiển, khống chế đối tượng điện khơng điện bảo vệ chung trường hợp cố Khí cụ điện có nhiều chủng loại với chức năng, ngun lý làm việc kích cỡ khác nhau, dùng rộng rải lĩnh vực sống KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Trong phạm vi mơn học khí cụ điện này, đề cập đến vấn đề sau : sở lý thuyết, ngun lý làm việc, kết cấu đặc điểm loại KCĐ dùng ngành điện cơng nghiệp PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN Phân loại theo cơng dụng : a Nhóm KCĐ khống chế : dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay máy phát điện, động điện (như cầu dao, áp tơ mát, cơng tắc tơ) b Nhóm KCĐ bảo vệ : làm nhiệm vụ bảo vệ động cơ, máy phát điện, lưới điện có q tải, ngắn mạch, sụt áp, …( rơle, cầu chì, máy cắt, …) PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN c d e f Nhóm KCĐ tự động điều khiển từ xa : làm nhiệm vụ thu nhận phân tích khống chế hoạt động mạch điện khởi động từ Nhóm KCĐ hạn chế dòng điện ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng,…) Nhóm KCĐ làm nhiệm vụ trì ổn định tham số điện (như ổn áp, tự động điều chỉnh điện áp máy phát …) Nhóm KCĐ làm nhiệm vụ đo lường (như máy biến dòng điện, biến áp đo lường,…) PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN Phân loại theo tính chất dòng điện :  Nhóm KCĐ dùng mạch điện chiều  Nhóm KCĐ dùng mạch điện xoay chiều PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN C D Phân loại theo ngun lý làm việc : Khí cụ điện chia nhóm với ngun lý điện cơ, điện từ, từ điện, điện động, nhiệt, có tiếp xúc khơng có tiếp xúc Phân loại theo điều kiện làm việc Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nómg ẩm, loại làm việc vùng ơn đới , có loại chống khí cháy nổ, loại chịu rung động … CẠC H CHN LỈÛA APTOMAT Ty theo âàûc v âiãưu kiãûn lm viãûc củ thãø ca phủ ti, ngỉåìi ta hỉåïng dáùn lỉûa chn dng âiãûn âënh mỉïc ca mọc bo vãû bàòng 125%, 150% hay låïn hån nỉỵa so våïi dng âiãûn toạn ca mảch Sau cng ta chn ạptämạt theo cạc säú liãûu ké thût â cho ca nh chãú tảo CÁÚU TẢO CA APTOMAT Đầu nối Đế Buồng dâp hồ quang Tiếp điểm tĩnh Cơ cấu truyền động Cần điều khiển Rơle nhiệt Phần tử bảo vệ ( RI) CÁÚU TẢO APTOMAT Hãû thäúng tiãúp âiãøm : Gäưm cạc tiãúp âiãøm âäüng v tiãúp âiãøm ténh u cáưu cạc tiãúp âiãøm ny åí trảng thại âọng, âiãûn tråí tiãúp xục phi nh âãø gim täøn hao tiãúp xục Khi ngàõt dng âiãûn ráút låïn, cạc tiãúp âiãøm ph cọ â âäü bãưn nhiãût, âäü bãưn âiãûn âäüng âãø khäng bi hỉ hng dng âiãûn ngàõt gáy nãn CÁÚU TẢO Ú APTOMAT Hãû thäúng dáûp häư quang: Hãû thäúng dáûp häư quang cọ nhiãûm vủ nhanh chọng dáûp tàõt häư quang ngàõt, khäng cho chạy làûp lải Bưng dáûp häư quang ca aptomat thỉåìng cọ kiãøu dn dáûp (aptomat xoay chiãưu), cọ kãút håüp cün thäøi tỉì (aptomat mäüt chiãưu) CÁÚU TẢO Ú APTOMAT Cå cáúu truưn âäüng âọng càõt aptomat: Cå cáúu truưn âäüng âọng càõt ca aptomat gäưm cọ cå cáúu âọng càõt v kháu truưn âäüng trung gian Cå cáúu âọng càõt aptomat thỉåìng cọ dảng : bàòng tay bàòng cå âiãûn Cå cáúu truưn âäüng trung gian phäø biãún nháút aptomat l cå cáúu tỉû trỉåüt khåïp MÄÜT SÄÚ APTOMAT Aptomat dng âiãûn cỉûc âải Aptmat dng âiãûn cỉûc tiãøu Aptomat âiãûn ạp tháúp Aptomat cäng sút ngỉåüc APTOMAT DN G CỈÛC ÂẢI I flx fât I Hçnh : Ngun l lm viãûc ạptämạt dng âiãûn cỉûc âải APTOMAT DN G CỈÛC TIÃØU I fât flx I Hçnh : Ngun l lm viãûc ạptämạt dng âiãûn cỉûc âải APTOMAT ÂIÃÛN ẠP THÁÚP flx fât Hçnh : Ngun l lm viãûc ạptämạt âiãûn ạp tháúp APTOMAT CÄNG SÚT NGỈÅÜC flx fât Hçnh :Ngun l lm viãûc ạptämạt cäng sút ngỉåüc APTOMAT VẢN NÀNG Tiếp điểm dập hồ quang buồng dậo hồ quang Tiếp điểm làm việc Cuộn dây đóng Rơle nhiệt 6,7 Cơ cấu tự tuột khớp Rơle dòng điện cực đại 9, 10 Rơle điện áp 11 Cuộn dây cắt từ xa 12 Cần đóng cắt 13 Gối tựa APTOMAT APTOMAT APTOMAT APTOMAT [...]... thuộc vào nhiệt độ điện cực, vật liệu làm điện cực S PHT X IN T Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách còn rất bé Nếu có một điện trường đủ lớn đặt lên điện cực (nhất là vùng cực âm có khoảng cách nhỏ có thể tới hàng triệu V/cm), với cường độ điện trường lớn ở cực âm các điện tử tự do được cung cấp thêm năng lượng sẽ bị kéo bật ra khỏi bề mặt catốt để trở thành các điện tử tự do Quá... vào cường độ điện trư ờng E và vật liệu làm điện cực ION HểA DO VA CHM Sau khi tiếp điểm mở ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc của điện trường lớn (mà thông thư ờng là cả hai) thì các điện tử tự do sẽ phát sinh chuyển động từ cực dưương sang cực âm Do điện trường rất lớn nên các điện tử chuyển động với tốc độ rất cao Trên đường đi các điện tử này va chạm với các nguyên tử và phân tử khí sẽ làm... H QUANG IN KHI NIM CHUNG Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện rất lớn ( tới khoảng 102 đến 103 A/mm2) có nhiệt độ rất cao (tới khoảng 5000 đến 60000C ) và thưư ờng kèm theo hiện tượng phát sáng KHI NIM CHUNG Hồ quang điện có ích : Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện, luyện thép, những lúc này hồ quang cần được... điểm giảm dần khiến điện trở tiếp xúc tăng lên chỗ tiếp xúc, dòng điện bị thắt lại dẫn đến mật độ dòng điện tăng rất lớn làm nóng các điện cực (nhất là ở cực âm có nhiều electron) S PHT X IN T NHIT Khi bị đốt nóng, động năng của các điện tử tăng nhanh đến khi năng lượng nhận Wđn đưược lớn hơn công thoát At liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thoát ra khỏi bề mặt cực âm trở thành điện tự do Quá trình... làm bật ra các điện tử và các ion dương ION HểA DO VA CHM Các phần tử mang điện này lại tiếp tục tham gia chuyển động và va chạm để làm xuất hiện các phần tử mang điện khác Do vậy mà số lượng các phần tử mang điện tăng lên không ngừng, làm mật độ điện tích trong khoảng không gian giữa các tiếp điểm rất lớn Quá trình này phụ thuộc vào cường độ điện trư ờng, mật độ các phần tử trong vùng điện cực, lực... quang H QUANG IN MT CHIU H QUANG IN MT CHIU Với U0 là điện áp nguồn , mạch có điện trở R, mạch có điện cảm mạch L và rhq đặc trưng cho điện trở hồ quang với điện áp hồ quang là uhq trên các cặp tiếp điểm khi ta đóng hoặc ngắt - U0 + R i L rth Hình : Hồ quang điện mạch một chiều H QUANG IN MT CHIU Theo định luật Kiếchốp II, ta có phưương trình cân bằng điện áp trong mạch khi mở tiếp điểm và hồ quang bắt... môI trường điện môi thì hiện tượng tái hợp sẽ tăng lên Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp càng tăng HIN TNG KHUCH TN Hiện tượng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao (vùng hồ quang) ra vùng xung quanh có mật độ điện tích thấp, làm giảm số lượng ion trong vùng hồ qung gọi là hiện tượng khuếch tán Các điện tử và ion dương khuếch tán dọc theo thân hồ quang, điện tử khuếch... hồ quang điện C TNH H QUANG IN MT CHIU Uhq l 200 150 50mm 100 20 50 0 2 4 6 8 0 I 10 12 QU TRèNH PHT SINH H QUANG Hồ quang điện phát sinh là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữa các cặp tiếp điểm) bị ion hóa (xuất hiện các hạt dẫn điện) Ion hóa có thể xảy ra bằng các con đường khác nhau duới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường mạnh, Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang điện có... quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trường giữa các điện cực không còn dẫn điện hay nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có quá trình phản ion hóa xảy ra mạnh hơn quá trình ion hóa Ngoài quá trình phân li đã nói trên, song song với quá trình ion hóa còn có các quá trình phản ion gồm hai hiện tượng sau: 1 Hiện tượng tái hợp 2 Hiện tượng khuếch tán HIN TNG TI HP Trong quá trình chuyển động các hạt mang điện. .. cần được duy trì cháy ổn định KHI NIM CHUNG Hồ quang điện có hại : Khi đóng cắt các thiết bị điện như contắctơ, cầu dao, máy cắt, hồ quang sẽ xuất hiện giữa các cặp tiếp điểm Hồ quang cháy này lâu sau khi thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hư hại các tiếp điểm và bản thân thiết bị điện Trong trường hợp này để đảm bảo độ làm việc tin cậy của thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh ... áp kV, Khí cụ điện trung áp có điện áp từ kV đến 36 kV Khí cụ điện cao áp có điện áp từ 36 kV đến nhỏ 400 Kv Khí cụ đIện siêu cao áp có đIện áp từ 400 kV trở lên CÁC U CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN a b Phải... dùng mạch điện chiều  Nhóm KCĐ dùng mạch điện xoay chiều PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN C D Phân loại theo ngun lý làm việc : Khí cụ điện chia nhóm với ngun lý điện cơ, điện từ, từ điện, điện động,... khí hậu nómg ẩm, loại làm việc vùng ơn đới , có loại chống khí cháy nổ, loại chịu rung động … PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN a b c d Phân loại theo cấp điện áp : Khí cụ điện hạ áp có điện áp kV, Khí cụ