[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] LỜI NÓI ĐẦU Đất nước Việt Nam công công nghiệp hoá - đại hoá, kinh tế đà phát triển, việc sử dụng thiết bị điện vào xây lắp khu công nghiệp, khu chế xuất – liên doanh, khu nhà cao tầng ngày nhiều Để thực hiên điều vai trò nghành Điên chiếm giữ vị trí đặc biệt quan Điện cung cấp cho nghành, lĩnh vực, đối tượng Tuy nhiên, trình sử dụng điện không tránh khỏi cố, rủi ro xảy tượng điện áp, dòng, tượng ngắn mạch,… Để đảm bảo vấn đề an toàn tính mạng cho người, bảo vệ thiết bị điện tránh tổn thất kinh tế xảy thiết bị điện ngày đòi hỏi nhiều chất lượng, công nghệ, tính vận hành Cùng với phát triển Khọc Học Kĩ thuật loại thiết bị điện đại sản suất đảm bảo khả tự động hóa ngày cao Nhận thức tầm thực tiễn vai trò quan trọng thiết bị điện sở để chúng em chọn đề tài đồ án môn học “Tìm hiểu thiết bị điện” Trong suốt thời gian hoàn thành đồ án, chúng em tìm hiều thiết bị điện trung áp cao áp( dao cắt, máy ngắt điện, thiết bị chống sét,…), thiết bị điện hạ áp( Role bảo vệ, cảm biến, ổn định điện,…), chế độ truyền thông, cảm biến đo, cấu chấp hành, đồng thời tìm hiểu thêm tiêu chí thiết bị điện an toàn đại Dưới hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy cô giáo, anh chị với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm, chúng em hoàn thành đồ án thời hạn cho phép Tuy nhiên thời gian hạn chế, kinh nghiệm thực tế ít, lượng kiến thức lớn nên chúng em tránh khỏi nhiều thiếu xót Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy cô giáo bạn sinh viên để chúng em phát triển hoàn thiện thêm đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Đỗ Xuân Anh Nguyễn Thị Cẩm Anh Phạm Công Tuấn Anh Nguyễn Viết Anh Tạ Văn Bắc | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] MỤC LỤC Chương LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN 1.1 Khái niệm Thiết bị điện đề cập loại thiết bị làm nhiệm vụ : đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ, chuyển đổi, khống chế kiểm tra hoạt động hệ thống lưới điện loại máy điện Ngoài thiết bị điện sử dụng để kiểm tra, điều chỉnh biến đổi đo lường nhiều trình không điện khác 1.2 Phân loại thiết bị điện Để thuận lợi cho việc nghiên cứu , vận hành sử dụng sửa chữa thiết bị điện người ta thường phân loại sau : a) Phân theo công dụng + Thiết bị điện khống chế : dùng để đóng cắt, điều chỉnh tốc độ chiều quay máy phát điện , động điện (như cầu dao , áp tô mát , công tắc tơ ,…) + Thiết bị điện bảo vệ : làm nhiệm vụ bảo vệ động cơ, máy phá điện, lưới điện có tải, ngắn mạch, sụt áp,…( rơle, cầu chì , máy cắt ,…) + Thiết bị tự động điều khiển từ xa : làm nhiệm vụ thu nhận phân tích khống chế hoạt động mạch điện khởi động từ ,… + Thiết bị điện hạn chế dòng ngắn mạch ( điện trở phụ , cuộn kháng ,…) + Thiết bị điện làm nhiệm vụ trì ổn định tham số điện ( ổn áp , tự động điều chỉnh điện áp máy phát,…) + Thiết bị điện làm nhiệm vụ đo lường ( máy biến dòng , biến áp lường , ) | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] b) Phân theo tính chất dòng điện + Thiết bị điện dùng mạch chiều + Thiết bị điện dùng mạch xoay chiều c) Phân theo nguyên lí làm việc + Thiết bi i điện loại điện từ, điện động, cảm ứng, có tiếp điểm, không có tiếp điểm, + Loại làm việc vùng nhiệt đới khí hậu nóng ẩm, loại ở vùng ôn đới, có loại chống được khí cháy nổ, loại chiu rung động, Phân theo cấp điện áp có d) + Thiết bị điện hạ áp có điện áp 3kV i + Thiết bị điện trung áp có điện áp từ 3kV đến 36 kV i + Thiết bị điện cao áp có điện áp từ 36kV đến nhỏ 400 kV i + Thiết bị điện siêu cao áp có điện áp từ 400 kV trở lên i 1.3 Các yêu cầu thiết bị điện - Khí cụ điện phải làm việc lâu dài với thông số kĩ thuật trạng thái làm việc định mức : Uđm , Iđm - Ổn định nhiệt , điện động có cường độ khí cao tải , ngắn mạch , vật liệu dẫn điện tốt, không bị chọc thủng dòng - Khí cụ điện làm việc chắn, an toàn làm việc | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Chương CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN HẠ ÁP 2.1 CẦU CHÌ 2.1.1 Khái niệm Cầu chì loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị lưới điện tránh cố nhắc mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máu biến áp, động điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng a) Cầu chì 10A – 220V b) Cầu chì ống sứ c) Cầu chì ba pha 2.1.2 Các tính chất yêu cầu cầu chì - Cầu chì có đặc tính làm việc ổn định, không tác đọng có dòng điện mở máy dòng điện định mức lâu dài qua - Đặc tính ampe – giây (A – s ) cầu chì phải thấp đặc tính đối tượng bảo vệ - Khi có cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc - Việc thay cầu chì cháy phải dễ dàng tốn thời gian | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Cầu chì có đặc điểm đơn giản, kích thước bé, khả cắt lớn giá thành hạ nên ứng dụng rộng rãi 2.1.3 Cấu tạo Cầu chì bao gồm thành phần sau: + Phần tử ngắt mạch: Đây thành phần cầu chì, phần tử phải có khả cảm nhận giá trị hiệu dụng củ dòng điện qua Phần tử có giá trị điện trở suất bé (thường bạc, đồng hay vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận với giá trị nêu ) Hình dạng phần tử dạng dây (tiết diện tròn), dạng băng mỏng + Thân cầu chì: Thường thuỷ tính, ceramic (sứ gốm) hay vật liệu khác tương đương Vật liệu tạo thành thân cầu chì phải đảm bảo hai tính chất: - Có độ bền khí - Có độ bền điệu kiện dẫn nhiệt chịu đựng thay đôi nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng + Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch thân cầu chì): Thường vật liệu Silicat dạng hạt, phải có khả ngăng hấp thụ lượng sinh hồ quang phải đảm bảo tính cách điện xảy tượng ngắt mạch + Các đấu nối: Các thành phần dùng định vị cố định cầu chì thiết bị đóng ngắt mạch; đồng thởi phải đảm boả tính tiếp xúc điện tốt 2.1.4 Nguyên lý hoạt động Đặc tính cầu chì phụ thuộc thời gian chảy đứt với dòng điẹn chạy qua (đặc tính Ampe - giây) Để có tác dụng bảo vệ, đường Ampe – giây | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] cầu chì điểm phải thấp đặc tính đối tượng cần bảo vệ + Đối với dòng điện định mức cầu chì: Năng lượng sinh hiệu ứng Joule có dòng điện định mức chạy qua toả môi trường không gây nên nóng chảy, cân nhiệt thiết lập giá trị mà không gây già hoá hay phá hỏng phần tử cầu chì + Đối với dòng điện ngắn mạch cầu chì: Sự cân cầu chì bị phá huỷ, nhiệt cầu chì tăng cao dẫn đến phá huỷ cầu chì: Người ta phân thành hai giai đoạn xảy phá hủy cầu chì - Quá trình tiền hồ quang (tp) - Quá trình sinh hồ quang (ta) : Thời điểm bắt đầu cố : Thời điểm chấm dứt giai đoạn tiền hồ quang : Thời điểm chấm dứt trình phát sinh hồ quang 2.1.5 Phân loại Cầu chì chia thành hai dạng bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ: + Cầu chì loại g: Cầu chì dạng có khả ngắt mạch, có cố hay tải hay ngắn mạch xảy phụ tải + Cầu chì loại a: Cầu chì dạng có khả bảo vệ trạng thái ngắn mạch tải 2.2 CẦU DAO | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] 2.2.1.Khái niệm Cầu dao loại KCĐ dùng để đóng ngắt dòng điện tay đơn giản sử dụng mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện chiều 380V điện xoay chiều Cầu dao thường để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ với tần số đóng cắt thấp Nếu điện áp cao mạch điện có công suất trung bình lớn cầu dao làm nhiệm vụ đóng cắt không tải Vì trường hợp ngắt mạch hồ quang sinh lớn, tiếp xúc bị phá hủy thời gian ngắn khơi mào cho việc hồ quang pha; từ vật liệu cách điện bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị người thao tác 2.2.2 Cấu tạo Phần cầu dao lưỡi dao (tiếp điểm động) hệ thống kẹp lưỡi (tiếp xúc tĩnh) làm hợp kim đồng, phận nối dây làm hợp kim đồng 2.2.3 Nguyên lý làm việc Khi thao tác cầu dao, nhờ vào lưỡi dao hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện đóng ngắt Trong trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy hồ quang điện đầu lưỡi dao điểm tiếp xúc hệ thống kẹp lưỡi Người sử dụng cần phải kéo lưỡi dao khỏi kẹp nhanh dứt khoát để dập tắt hồ quang Do tốc độ kéo tay nhanh nên người ta làm thêm lưỡi dao phụ Lúc dẫn điện lưỡi dao phụ lưỡi dao kẹp ngàm Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao trước, lò xo kéo căng tới mức bật nhanh kéo lưỡi dao phụ khỏi ngàm cách nhanh chóng Do đó, hồ quang kéo dài nhanh hồ quang bị dập tắt 2.2.4 Phân loại - Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm loại: cực, cực, cực cực Người ta chia cầu dao loại có tay nắm hay tay nắm bên Ngoài có cầu dao ngả cầu dao hai ngả - Theo điện áp định mức: 250V 500 V - Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 200, 350, 600, 1000 A - Theo vật liệu cách điện có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá - Theo điều kiện bảo vệ có loại hộp, loại có hộp che chắn (nắp nhựa, nắp gang, nắp sắt…) - Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ loại, cầu chì bảo vệ Ký hiệu cầu dao cầu chì bảo vệ | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ 2.3 CÔNG TẮC 2.3.1 Khái niệm Công tắc KCĐ dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ có dòng điện định mức nhỏ 6A Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh có phóng điện đóng mở Điện áp công tắc nhỏ hay 500V Công tắc hộp làm việc chắn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh thao tác ngắt nhanh dứt khoát cầu dao Ký hiệu số công tắc thường gặp 2.3.2 Phân loại Theo công dụng làm việc có loại công tắc sau: - Công tắc đóng ngắt trực tiếp - Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo, công tắc vạn năng), dùng để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện , đổi nối tam giác cho động - Công tắc hành trình loại công tắc áp dụng máy cắt gọt kim loại để điều khiển tự động trình làm việc mạch điện 2.3.3 Các yêu cầu thử công tắc Việc kiểm tra chất lượng công tắc phải thử bước sau: - Thử xuyên thủng: đặt điện áp 1500V thởi gian phút | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] điểm cần cách điện chúng - Thử cách điện: đo điện trở cách điện < 2MΩ - Thử phát nóng - Thử công suất cắt - Thử độ bền khí - Thử nhiệt độ chi tiết cách điện: chi tiết cách điện phải chịu đựng thời gian hai mà không bị biến dạng sủi nhám 2.4 KHỞI ĐỘNG TỪ 2.4.1 Khái niệm -Khởi động từ loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng ngắt, đảo chiều bảo vệ tải (nếu có lắp thểm rơle nhiệt) động không đồng ba pha rôto lồng sóc -Khởi động từ có Contactor gọi khởi động từ đơn thường để đóng - ngắt động điện Khởi động từ có hai Contactor khởi động từ kép dùng để thay đổi chiều quay động gọi khởi động từ đảo chiều Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì 2.4.2 Nguyên lý làm việc khởi động từ a) Khởi động từ hai nút nhấn: Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây nhấn nút khởi động M, cuộn hây Contactor có điện hút lõi thép di động mạch từ khép kín lại: Làm đóng tiếp điểm để khởi động động đóng tiếp điểm phụ thường hở để trì mạch điều khiển buông tay khỏi nút nhấn khởi động Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ bị ngắt điện, tác dụng lò xo nén làm phần lõi di động trở vị trí ban đầu; tiếp điểm trở trạng thái thường hở Động dừng hoạt động Khi có cố tải động cơ, Rơle nhiệt thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, ngắt khởi động từ dừng động điện Sơ đồ: b) Khởi động từ đảo chiều ba nút nhấn Khi nhấn nút nhấn MT cuộn dây Contactor T có điện hút lõi thép di động mạch từ khép kién lại; làm đóng tiếp điểm T để khởi động động quay theo chiều thuận đóng tiếp điểm phụ thường hở T để trì mạch điều khiển buông tay khỏi nút nhấn khởi động MT Để đảo chiều quay động cơ, ta nhấn nút nhấn MN cuộn dây Contactor T | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] điện, cuộn dây Contactor N có điện hút lõi thép di động mạch từ khép kín lại; làm đóng tiếp điểm N, lúc mạch động lực đảo hai dây ba pha điện làm cho động đảo chiều quay ngược lại tiếp điểm phụ thường hở N để trì mạch điều khiển buông tay khỏi nút nhấn khởi động MN Quá trình đảo chiều quay lặp lại Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ N (hoặc T) bị ngắt điện, động dừng hoạt động Khi có cố tải động cơ, Rơle nhiệt thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, ngắt khởi độngt dừng động điện Sơ đồ: 2.5 CÔNG TẮC TƠ 2.5.1 Khái niệm Công tắc tơ khí cụ điện dùng để đóng, ngắt thường xuyên mạch điện động lực, từ xa, tay (qua hệ thống nút bấm) tự động Việc đóng cắt công tắc tơ có tiếp điểm thực nam châm điện, thủy lực hay khí nén Thông thường ta gặp loại đóng cắt nam châm điện Những năm gần người ta chế tạo loại công tắc tơ không tiếp điểm, việc đóng ngắt công tắc tơ loại thực cách cho xung điện để khóa mở van bán dẫn (thyristor, triac) Công tắc tơ có tần số đóng cắt lớn, tới 1800 lần 2.5.2 Phân loại Theo nguyên lý truyền động người ta phân loại công tắc tơ đóng ngắt điện từ, thủy lực, khí nén loại công tắc tơ không tiếp điểm Theo dạng dòng điện đóng cắt có loại công tắc tơ chiều công tắc tơ xoay chiều 10 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] 2.5.3 Nguyên lý làm việc công tắc tơ Khi đưa dòng điện vào cuộn dây nam châm điện tạo từ thông Ф sinh lực hút điện từ Fđt Do lực hút điện từ lớn lực phân lực làm cho nắp nam châm điện bị hút phía mạch từ tĩnh Các tiếp điểm thường mở cửa công tắc tơ đóng lại Mạch điện thông Khi ngắt dòng điện cuộn dây nam châm lực hút điện từ Fđt = tác dụng hệ thống lò xo đầy phần động trở vị trí ban đầu Các tiếp điểm công tắc tơ mở, hồ quang phát sinh tiếp điểm dập tắt buồng dập hồ quang Mạch điện ngắt 2.6 ÁP TÔ MÁT 2.6.1 Khái niệm CB (CB viết tắt từ danh từ Circuit Breaker), CB khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện, có công dụng bảo vệ tải, ngắn mạch, sụt áp… mạch điện Chọn CB phải thoả mãn ba yêu cầu sau: - Chế độ làm việc định mức CB thải chế độ làm việc dài hạn, nghĩa trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý Mặt khác, mạch dòng điện CB phải chịu dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc tiếp điểm đóng hay đóng - CB phải ngắt trị số dòng điện ngắn mạch lớn, vài chục KA Sau ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo làm việc tốt trị số dòng điện định mức - Để nâng cao tính ổn định nhiệt điện động thiết bị điện, hạn chế phá hoại dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé Muốn thường phải kết hợp lực thao tác học với thiết bị dập hồ quang bên CB 2.6.2 Cấu tạo a) Tiếp điểm CB thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm hồ quang), ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang) Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp điểm phụ, sau tiếp điểm Khi cắt mạch ngược lại, tiếp điểm mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, cuối tiếp điểm hồ quang Như hồ quang cháy 11 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] tiếp điểm điểm hồ quang, bảo vệ tiếp điểm để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm b) Hộp dập hồ quang Để CB dập hồ quang tất chế độ làm việc lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín kiểu hở Kiểu nửa kín dặt vỏ kín CB có lỗ thoát khí Kiểu có dòng điện giới hạn cắt không 50KA Kiểu hở dùng giới hạn dòng điện cắt lớn 50KA điện áp lớn 1000V (cao áp) Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập tắt hồ quang c) Cơ cấu truyền động cắt CB Truyền động cắt thường có hai cách: Bằng tay điện (điện từ, động điện) Điều kiển tay thực với CB có dòng điện định mức không lớn 600A Điều khiển điện từ (nam châm điện) ứng dụng CB có dòng điện lớn (đến 1000A) Để tăng lực điều khiển tay người ta dùng tay dài phụ theo nguyên lý đòn bẩy Ngoài có cách điều khiển động điện khí nén d) Móc bảo vệ CB tự động cắt nhờ phần tử bảo vệ – gọi móc bảo vệ, tác động mạch điện có cố dòng điện (quá tải hay ngắn mạch) sụt áp Móc bảo vệ dòng điện (còn gọi bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ thiết bị điện khong bị tải ngắn mạch, đường thời gian – dòng điện móc bảo vệ phải nằm đường đặc tính đối tượng cần bảo vệ Người ta thường dùng hệ thống điện tử rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên CB Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây quấn tiết diện lớn chịu dòng tải vòng Khi dòng điện vượt trị số cho phứp phần ứng bị hút dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm CB mở Điều chỉnh vít để thay đôi lực kháng lò xo, ta điều chỉnh trị số dòng điện tức động Để giữ thời gian bảo vệ tải kiểu điện từ, người ta thêm cấu giữ thời gian Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản cả, có kết cấu tương tự rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, kim loại kép dãn nở làm nhả khớp rơi tự để mở tiếp điểm CB có tải Kiểu có nhược điểm quán tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh dòng điện tăng vọt có ngắn mạch, bảo vệ dòng điện tải Vì người ta thường sử dụng tổng hợp móc kiểu điện từ móc kiểu rơle nhiệt CB Loại dung CB có dòng điện đính mức đến 600A 12 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi bảo vệ điện áp thấp) thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây quấn vòng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn 2.6.3 Nguyên lý hoạt động a) Sơ đồ nguyên lý CB dòng điện cực đại: Ở trạng thái bình thường sau đóng điện, CB giữ trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc khớp với móc cụm với tiếp điểm động.Bật CB trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện phần ứng không hút Khi mạch điện tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ nam châm điện lớn lực lò xo làm cho nam châm điện hút phần ứng xuống làm bật nhả móc 3, móc thả tự do, lò xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt Hình 2.6.3 a: Sơ đồ nguyên lý CB dòng điện cực đại b) Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp Bật CB trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 11 phần ứng 10 hút lại với Khi sụt áp mức, nam châm điện 11 nhả phần ứng 10, lò xo kéo móc bật lên, móc thả tự do, thả lỏng, lò xo thả lỏng, kết tiếp điểm CB mở ra, mạch điện bị ngắt Hình 2.6.3 b: Sơ đồ nguyên lý CB điện áp thấp 1, – Lò xo hồi vị; 2,3 – Tay đòn; – Phần ứng; – Nam châm điện; 2.7 RƠLE 13 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] 2.7.1Khái niêm chung Rowle lọai KCĐ tự động mà đặc tính “vào – ra” có tính chất sau: Tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp (đột ngột) tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định.Rơ le sử dụng rộng rãi lĩnh vực tự động điều khiển, truyền động điện, bảo vệ mạng lưới điện, thông tin liên lạc 2.7.2 Cấu tạo chung Rơ le thường gồm phận có chức khác sau: - Bộ phận thu: Tiếp nhận đại lượng vào biến đổi thành đại lượng vật lý cần thiết cho rơle hoạt động - Bộ phận trung gian: So sánh đại lượng biến đổi với đại lượng mẫu (chuẩn) Theo kết so sánh, đạt giá trị tác động truyền tín hiệu đến phận chấp hành - Bộ phận chấp hành: Phát tín hiệu cho mạch điều khiển nối sau rơ le 2.7.3 Phân loại - Phân loại theo nguyên lý làm việc có: Rơle điện từ, Rơle điện động, Rơle từ điện, Rơle cảm ứng, Rơle nhiệt, Rơle bán dẫn vi mạch - Phân loại theo vai trò đại lượng tác động rơle có: Rơle trung gian, Rơle thời gian, Rơle nhiệt, Rơle tốc độ, Rơle tốc độ, Rơle dòng điện, Rơle điện áp, Rơle công suất, Rơle tổng trở, Rơle tần số, - Phân loại theo dòng điện có: Rơle dòng điện chiều, Rơle dòng điện xoay chiều - Phân loại theo giá trị chiều đại lượng vào Rơle: Rơle cực đại, Rơle cực tiểu, Rơle sai lệch, Rơle hướng, 2.7.4 Rơ le điện từ 14 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] a) Khái niệm Rơle điện từ hoạt động nguyên tắc nam châm điện, thường dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn Tín hiệu điều khiển dòng điện điện áp Nếu tín hiệu điều khiển hoạt động rơle điện áp (tức cuộn hút đấu song song với nguồn điện) rơle điện từ gọi rơle điện áp Ngược lại, tín hiệu điều khiển hoạt động rơle dòng điện (tức cuộn hút đấu nối tiếp với phụ tải) rơle điện từ gọi rơ le dòng điện b)Cấu tạo Lõi thép tĩnh thường gắn cố định với thân (vỏ) rơ le điện từ Với rơle điện từ cỡ nhỏ lõi thép tĩnh thường khối thép hình trụ tròn lồng qua cuộn dây - Lá thép động có gắn tiếp điểm động Ở trạng thái cuộn hút chưa có điện thép động tách xa khỏi lõi thép tĩnh nhờ lò xo hồi vị - Cuộn dây điện từ (cuộn hút) lồng vào lõi thép tĩnh làm việc vớidòng điện chiều xoay chiều c) Nguyên lý hoạt động Khi chưa đóng điện cho cuộn hút (5), thép động (3) chịu lực kéo lò so (1) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía tương ứng cặp tiếp điểm phía trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía trạng thái mở Khi đóng điện cho cuộn hút (5), từ thông cuộn hút sinh móc vòng qua lõi thép tĩnh (4) lõi động (3) tạo thành cực từ trái dấu bề mặt tiếp xúc làm cho lõi thép động (3) bị hút phía lõi thép tĩnh Mô men lực hút sinh thắng momen lực kéo lò so Kết lõi thép động bị hút chặt vào lõi thép tĩnh, tương ứng cặp tiếp điểm phía trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía trạng thái đóng Các tiếp điểm cuộn hút rơle điện từ thường ký hiệu hình – 15 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] 2.7.5 Rơ le từ điện a) Khái niệm Rơ le từ điện làm việc dựa nguyên tắc tác dụng tương hỗ dòng điện chảy qua cuộn dây với từ trường nam châm vĩnh cửu, tạo lực (mô men quay) làm dịch chuyển phần động rơle Rơ le từ điện có độ nhạy cao loại rơ le điện Vì rơ le từ điện dùng nhiều dụng cụ phức tạp làm nhiệm vụ khuếch đại trung gian phần tử cảm biến cực nhạy (như cảm biến nhiệt, từ…) phần tửchấp hành (thường rơ le điện từ) Chuyển động phần động rơle phụ thuộc vào giá trị dòng điện chiều dòng điện cuộn dây b) Cấu tạo Gồm có hai phần : phần động chuyển động quay phần động chuyển động tịnh tiến 16 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Hình 2.7: Sơ đồ kết cấu rơ le từ điện a) Phần động chuyển động quay b) Phần động chuyển động tịnh tiến 1.Nam châm vĩnh cửu; mạch từ; Khung dây; tiếp điểm động; Tiếp điểm tĩnh; Lò xo nhả 2.7.6 Rơ le cảm ứng a) Khái niệm Rơ le cảm ứng làm việc dựa nguyên lý tác dụng tương hỗ từ trường xoay chiều với dòng điện cảm ứng phần động rơle Do rơle cảm ứng dùng mạch xoay chiều b) Cấu tạo Rơ le cảm ứng làm việc dựa nguyên lý tác dụng tương hỗ từ trường xoay chiều với dòng điện cảm ứng phần động rơle Do rơle cảm ứng dùng mạch xoay chiều Phần động rơle có dạng: hình đĩa, hình trụ rỗng mỏng làm nhôm nhôm vừa dẫn điện tốt cho phép tạo dòng cảm ứng lớn, vừa nhẹ cho phép giảm quán tính làm cho rơle tác động nhanh, nhạy Theo kết cấu phần động, rơle cảm ứng phân làm hai loại chính: loại đĩa loại cốc Loại đĩa quay có mạch từ hình [ có cuộn dây nhận tín hiệu vào Phần động đĩa nhôm đặt khe hở không khí mạch từ quay quanh trục Kết cấu loại đơn giản, dễ chế tạo, mô men quay lớn, thời gian tác động chậm nên dùng để tạo rơle tác động có thời gian trễ 17 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Loại cốc đưa tín hiệu vào Phần động roto rỗng nhôm mỏng, đặt khe hở quay có mạch từ hình khung vuông cực, có cuộn dây không khí cực từ Rô to nhẹ nên thời gian tác động rơle nhanh (đến 0,02 giây), mô men quay nhỏ Kết cấu loại rơle phức tạp, chế tạo yêu cầuchính xác cao loại đĩa 2.7.7 Rơ le nhiệt a) Khái niệm Rơle nhiệt loại khí cụ để bảo vệ động mạch điện có cốquá tải Rơle nhiệt không tác động tức thời theo trị số dòng điện có quán tính nhiệt lớn, phải có thời gian phát nóng, làm việc có thời gian từ vài giây đến vài phút Một số loại Rơ-le nhiệt thông dụng ( LR F 5363 & HiTH) Rơ-le nhiệt gồm phận : phận nhạy cảm với nhiệt độ đầu vào ( cảm biến), phận so sánh, hệ thống tiếp điểm đầu phận điều chỉnh thông số làm việc Rơle 18 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] b) Nguyên lý hoạt động Nguyên lý chung Rơle nhiệt dựa sở tác dụng nhiệt làm dãn nở phiến kim loại kép Phiến kim loại kép gồm hai kim loại có hệ số giãn nở khác (hệ số giãn nở 20 lần) ghép chặt với thành phiến phương pháp cán nóng hàn Khi có dòng điện tải qua, phiến lưỡng kim đốt nóng, uốn cong phía kim loại có hệ số giãn nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại chuyển đổi hệ thống tiếp điểm phụ Để Rơle nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội kéo cần Reset Rơle nhiệt 2.7.8 Rơ le dòng điện a) Khái niệm Rơ le dòng điện có đại lượng vào trị số dòng điện đạt đến trị số dòng tác động Khi tiếp điểm rơ le đóng tiếp điểm thường mở (hoặc mở tiếp điểm thường đóng) Như cuộn dây rơ le mắc nối tiếp mạch động lực Rơ le dòng điện sử dụng rộng rãi sơ đồ bảo vệ dòng (do tải, ngắn 19 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] mạch,…) tự động điều khiển (mở máy động điện, chuyển đổi mạch điên…) hệ thống điện truyền điện 2.7.9 Rơ le vận tốc a) Khái niệm - Làm việc theo nguyên tắc phản ứng điện từ dùng mạch hãm động - Rơle mắc đồng trục với động mạch điều khiển Khi quay, nam châm vĩnh cửu quay theo Từ trường quét lên dẫn sẽsinh suất điện động dòng điện cảm ứng Dòng điện nằm từ trường sinh suất điện động dòng điện cảm ứng Dòng điện nằm từtrường sinh lực điện từ làm cho phần ứng quay, di chuyển cần tiếp điểm đến đóng tiếp điểm Khi tốc độ động giảm nhỏ gần không, lực điện từyếu đi, trọng lượng cần tiếp điểm đưa vị trí cũ mở tiếp điểm - Rơle vận tốc thường dùng mạch điều khiển hãm ngược động 20 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Chương CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG – CAO ÁP 3.1 DAO CÁCH LY 3.1.1 Khái niệm - Dao cách ly loại khí cụ điện cao áp, sử dụng để đóng cắt mạch điện cao áp điện, tạo khoảng cắt an toàn trông thấy phận mang điện phận cắt điện Khi cần kiểm tra sửa chữa, bảo dưỡng phận không mang điện Trong điều kiện định dùng dao cách ly đóng cắt đường dây máy biến áp không mang tải công suất nhỏ, đóng cắt mạch điện đẳng để đổi nối phương thức kết dây sơ đồ Vì dao cách li phận dập tắt hò quang nên nghiêm cấm không dùng dao cách ly đóng cắt mạch điện không mang tải - Dao cách ly dùng cho thiết bị trung áp chủ yếu kiểu tiếp điểm dao Trong hiết bị điều khiển từ xa, dao cách li tác động động khí nén 3.1.2 Yêu cầu kỹ thuật - Dao cách ly phải làm việc tin cậy, tiếp xúc phải chắn - Phải đảm bảo ổn định động ổn định nhiệt có dòng điện cực đạic hạy qua - Kết cấu dao cách ly phải gọn nhẹ, đơn giản dễ lắp đặt, dễ thao tác, phải liên động với máy cắt để dao cách ly cách điện đóng cách ly trước đóng điện cho máy cắt - Khoảng cách lưỡi giao sau sau cắt hết hành trình phải đủ lớn, để đảm bảo không bị phóng điện có xung điện áp 3.1.3 Phân loại a) Phân loại theo vị trí lắp đặt Dao cách ly lắp đặt nhà dao cách ly lắp đặt trời Ở cấp điện áp vận hành yêu cầu kỹ thuật dao cách ly trời cao hơn, dao cách ly trời phải chịu tác động môi trường khắc nghiệt : nắng, mưa, xạ, tác nhân hóa học, bụi bẩn… b)Phân loại theo cấu tạo 21 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] - Dao cách ly có lưỡi dao cách đất dao cách ly lưỡi dao cách đất - Dao cách ly có lưỡi dao động quay mặt phẳng ngang dao cách ly lưỡi dao động quay mặt phẳng thẳng đứng - Dao cach ly có liên động lắp kèm với máy cắt dao cách ly liên động (cách ly phân đoạn) 3.2 MÁY CẮT 3.2.1 Khái niệm Máy cắt điện loại khí cụ điện cao áp, dùng để đóng cắt mạch điện cao áp chỗ từ xa, lưới điện vận hàng bình thường, không bình thường, bị cố ngắn mạch hệ thống Máy cắt đóng Máy cắt cắt 3.2.2 Các yêu cầu kỹ thuật - Máy cắt điện phải có khả cắt lớn, thời gian cắt bé (cắt nhanh) tránh hồ quang phục hồi - Độ tin cậy cao : Khi đóng cắt không gây cháy nổ hỏng khác - Phải có khả đóng cắt số lần định, phải đưa bảo dưỡng, sửa chữa - Kích thước gọn, trọng lượng nhẹ, kết cấu đơn giản, dễ lắp đặt, dễ vận hành, giá thành hợp lý 3.2.3 Phân loại a) Phân loại theo cấu tạo - Máy cắt hướng máy cắt nhiều hướng - Máy cắt buồng dập hò quang máy cắt nhiều buồng dập hồ quang pha - Máy cắt có lò xo tích máy cắt lò xo tích b) Phân loại theo vị trí lắp đặt 22 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] - Máy cắt lắp đặt nhà - Máy cắt lắp đặt trời phải chịu khí hậu khắc nghiệt, chống ăn mòn hóa học c) Phân loại theo phương pháp dập tắt hồ quang - Máy cắt điện nhiều dầu buồng dập tắt hồ quang máy cắt điện nhiều dầu có buồng dập tắt hồ quang - Máy cắt điện không khí - Máy cắt điện dầu - Máy cắt điện khí SF6 - Máy cắt điện tự sinh khí - Máy cắt điện chân không - Máy cắt điện từ (dập tắt hồ quang từ) 3.3 CẦU DAO CAO ÁP 3.3.1 Khái niệm Cầu dao cao áp cấu đóng ngắt khí có khả đóng/dẫn cắt dòng điện, kể tải làm việc quy định điều kiện làm việc bình thường lưới điện dẫn điện điều kiện bất bình thường quy định Cầu dao cao áp đóng dòng ngắn mạch khồng cắt chúng 3.3.2 Phân loại Cầu dao cao áp hiết kế cho trạm nhà trời theo chức đóng ngắt: Cầu dao thông dụng Cầu dao có mục đích đặc biệt Cầu dao có mục đích hạn chế Cầu dao chuyên dụng Cầu dao tụ điện Cầu dao tụ Cầu dao kháng điện song song - 23 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] TÀI LIỆU THAM KHẢO 24 | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [...]... không, lực điện từyếu đi, trọng lượng cần tiếp điểm đưa nó về vị trí cũ và mở tiếp điểm của nó - Rơle vận tốc thường dùng trong các mạch điều khiển hãm ngược động cơ 20 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Chương 3 CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TRUNG – CAO ÁP 3.1 DAO CÁCH LY 3.1.1 Khái niệm - Dao cách ly là một loại khí cụ điện cao áp, được sử dụng để đóng cắt mạch điện. .. Rơ le điện từ 14 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] a) Khái niệm Rơle điện từ hoạt động trên nguyên tắc của nam châm điện, thường dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ, tần số đóng cắt lớn Tín hiệu điều khiển có thể là dòng điện hoặc điện áp Nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là điện áp (tức là cuộn hút được đấu song song với nguồn điện) ... động lực Rơ le dòng điện được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ quá dòng (do quá tải, ngắn 19 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] mạch,…) và tự động điều khiển (mở máy động cơ điện, chuyển đổi mạch điên…) trong hệ thống điện và truyền điện 2.7.9 Rơ le vận tốc a) Khái niệm - Làm việc theo nguyên tắc phản ứng điện từ được dùng trong các mạch hãm của động...[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] 2.5.3 Nguyên lý làm việc của công tắc tơ Khi đưa dòng điện vào cuộn dây của nam châm điện sẽ tạo ra từ thông Ф và sinh ra lực hút điện từ Fđt Do lực hút điện từ lớn hơn lực phân lực làm cho nắp của nam châm điện bị hút về phía mạch từ tĩnh Các tiếp điểm thường mở cửa của công tắc tơ được đóng lại Mạch điện thông Khi ngắt dòng điện của cuộn dây... Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu điện từ Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít vòng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn 2.6.3 Nguyên lý hoạt động a) Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại: Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng... cao hơn, vì dao cách ly ngoài trời phải chịu tác động của môi trường khắc nghiệt như : nắng, mưa, bức xạ, tác nhân hóa học, bụi bẩn… b)Phân loại theo cấu tạo 21 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] - Dao cách ly có lưỡi dao cách đất và dao cách ly không có lưỡi dao cách đất - Dao cách ly có lưỡi dao động quay trên mặt phẳng ngang và dao cách ly không có... | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] tiếp điểm điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm chính b) Hộp dập hồ quang Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu... Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] - Máy cắt lắp đặt trong nhà - Máy cắt lắp đặt ngoài trời phải chịu khí hậu khắc nghiệt, chống được ăn mòn hóa học c) Phân loại theo phương pháp dập tắt hồ quang - Máy cắt điện nhiều dầu không có buồng dập tắt hồ quang và máy cắt điện nhiều dầu có buồng dập tắt hồ quang - Máy cắt điện không khí - Máy cắt điện ít dầu - Máy cắt điện khí SF6 - Máy cắt điện. .. phía trên ở trạng thái mở, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái đóng Các tiếp điểm và cuộn hút trên rơle điện từ thường được ký hiệu như hình 4 – 2 15 | Nhóm 1 : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] 2.7.5 Rơ le từ điện a) Khái niệm Rơ le từ điện làm việc dựa trên nguyên tắc tác dụng tương hỗ giữa dòng điện chảy qua cuộn dây với từ trường của một nam châm vĩnh cửu, tạo... máy cắt để dao cách ly đã cách điện và chỉ đóng được cách ly trước đóng điện cho máy cắt - Khoảng cách giữa các lưỡi giao sau khi sau khi cắt hết hành trình phải đủ lớn, để đảm bảo không bị phóng điện khi có xung điện áp 3.1.3 Phân loại a) Phân loại theo vị trí lắp đặt Dao cách ly lắp đặt trong nhà và dao cách ly lắp đặt ngoài trời Ở cùng cấp điện áp vận hành thì yêu cầu kỹ thuật của dao cách ly ngoài ... thủng: đặt điện áp 15 00V thởi gian phút | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] điểm cần cách điện chúng - Thử cách điện: đo điện trở cách điện < 2MΩ...[ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] MỤC LỤC Chương LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN 1. 1 Khái niệm Thiết bị điện đề cập loại thiết bị làm nhiệm vụ : đóng cắt,... dẫn điện tốt, không bị chọc thủng dòng - Khí cụ điện làm việc chắn, an toàn làm việc | Nhóm : Lớp Đ7-ĐCN2 Khoa Hệ Thống Điện [ĐỒ ÁN : TÌM HIỂU VỀ CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN] Chương CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN