Bài giảng Bài thực hành lắp ráp bảng điện

TS. Bùi Văn Hồng 1 BÀI THỰC HÀNH LẮP RÁP BẢNG ĐIỆN 1. MỤC TIÊU Sau khi học xong bài này, người học đạt được: - Trình bày được kết cấu và công dụng của một số loại khí cụ điện sử dụng trong mạng điện sinh hoạt - Phân biệt được sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây - Lắp ráp, kiểm tra và vận hành được bảng điện - Thực hiện đúng các và quy tắc an toàn 2. NHIỆM VỤ THỰC HÀNH 2.1. Tìm hiểu kiến thức lý thuyết của bài thực hành 1. Khí cụ điện sử dụng trong mạng điện sinh hoạt 2. Yêu cầu kỹ thuật cho việc lắp ráp bảng điện 3. Sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây 2.2. Thực hành theo quy trình Quy trình lắp ráp bảng điện đi dây nổi 3. PHƯƠNG TIỆN DẠY HỌC CẦN THIẾT - Phương tiện dạy học tối thiểu cho một nhóm (2 – 3 sinh viên) STT Chủng loại – quy cách kỹ thuật Đơn vị Số lượng Ghi chú 1 Dây điện đôi 2x16 Mét 05 2 Băng keo điện Cuộn 04 3 Bảng điện nhựa 20x30 Chiếc 02 4 Công tắc 3 chấu Chiếc 02 5 Cầu chì nhựa Chiếc 02 6 Bóng đèn tròn 220V/20W Chiếc 03 7 Đui đèn tròn có đế Chiếc 03 8 Vít bắt gỗ 3x20 Con 10 9 CB 1 pha 20A Chiếc 01 10 Cầu dao 1 pha 15A Chiếc 01 11 Công tắc 2 chấu Chiếc 02 TS. Bùi Văn Hồng 2 4. KIẾN THỨC LÝ THUYẾT CỦA BÀI THỰC HÀNH 4.1. Khí cụ điện sử dụng trong mạng điện sinh hoạt 4.1.1. Cầu chì 4.1.1.1. Khái niệm - Cầu chì là một loại khí cụ dùng để bảo vệ thiết bị điện và mạng điện khỏi sự cố quá tải và ngắn mạch (hình 3.1.). Ký hiệu cầu chì: Hình 3.1. Cầu chì và ký hiệu cầu chì trên mạch điện - Cầu chì thường được sử dụng để bảo vệ đường dây, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện và điện tử, ... - Tùy theo đối tượng bảo vệ mà vị trí lắp đặt của cầu chì là đầu nguồn của mạng điện hay đầu nguồn của một tải (hình 3.2) 4.1.1.2. Yêu cầu đối với cầu chì Khi làm việc, cầu chì phải đảm bảo các yêu cầu sau: - Khi có ngắn mạch, cầu chì phải làm việc có lựa chọn theo thứ tự. - Cầu chì cần có đặc tính làm việc ổn định. - Công suất của thiết bị càng tăng, cầu chì cần phải có khả năng cắt cao hơn. - Việc thay thế cầu chì bị cháy phải dễ dàng, ít tốn thời gian. Cầu chì Bảo vệ ngắn mạch lặp lại Công tắc tơ Rơ le nhiệt Điều khiển nguồn Bảo vệ quá tải Công tắc – Cầu dao Cách ly an toàn (đóng mạch động cơ) Động cơ Động cơ Hình 3.2. Vị trí lắp đặt của cầu trì khi bảo vệ cho tải 4.1.1.3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cầu chì - Các bộ phận chính trong kết cấu của cầu chì sử dụng trong mạng điện sinh hoạt được minh họa như hình 3.3. TS. Bùi Văn Hồng 3 B A. Ổ chì B. Nắp chì 1. Tiếp điểm lò xo lá của ổ chì 2. Tiếp điểm tiếp xúc trượt ở nắp chì 3. Dây chảy Hình 3.3. Kết cấu của cầu chì trong mạng điện sinh hoạt - Khi dòng điện đi qua dây chảy có giá trị lớn, dây chảy sẽ bị nóng chảy và đứt, nên cắt mạch điện. - Quá trình tác động của cấu chì được chia thành ba giai đoạn: + Giai đoạn một được tính từ thời điểm xảy ra sự cố cho đến khi dây chảy bắt đầu nóng chảy. + Giai đoạn hai được tính từ cuối giai đoạn một cho đến khi hồ quang xuất hiện + Giai đoạn 3 được tính là thời gian cháy của hồ quang. - Quá trình bảo vệ của cầu chì được thể hiện thông qua đặc tính bảo vệ I2t = K (đặc tính ampe – giây). Trong đó K là hằng số (hình 3.4). I [A] t [s] A B 1 2 3 Ib I2In Ib . Dòng định mức tải . Dòng điện định mức cầu chìIn . Dòng điện giới hạn bảo vệ của cầu chìI2 A. Vùng chưa tác động của cầu chì B. Vùng tác động của cầu chì 1. Đặc tính tải cần bảo vệ 2. Đặc tính lý tưởng của cầu chì 3. Đặc tính thực tế của cầu chì Ib. Dòng điện tải In. Dòng điện định mức của cầu chì I2. Dòng điện giới hạn tác động của cầu chì Hình 3.4. Đặc tính ampe (A) – giây (s) của cầu chì - Đường kính của dây chảy được lựa chọn dựa vào vật liệu làm dây chảy và dòng điện định mức của cầu chì (bảng 3.1). Bảng 3.1: Chọn đường kính dây chảy của cầu chì Vật liệu làm dây chảy Đường kính dây chảy [mm] Dòng điện định mức [A] Chì Đồng Nhôm 0,15 - 4 0,5 0,18 - 6 1 0,2 0,5 8 2 TS. Bùi Văn Hồng 4 0,25 - 10 4 0,3 1 12 6 0,4 1,5 14 10 0,5 2 16 14 0,6 2,5 21 16 0,7 3,5 27 18 0,8 4,5 34 20 0,9 5,5 40 25 1 7 48 32 4.1.2. Cầu dao 4.1.2.1. Khái niệm Cầu dao là loại khí cụ điện đóng cắt bằng tay, dùng để đóng cắt không thường xuyên mạch điện một chiều và xoay chiều có điện áp đến 660V (hình 3.5). Hình 3.5. Cầu dao sử dụng trong điện sinh hoạt 4.1.2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cầu dao - Các bộ phận chính trong kết cấu của cầu dao hạ áp được minh họa như hình 3.6. Tay caàm Löôõi dao Ngaøm dao Daây chì Ñeá caàu dao Hình 3.6. Kết cấu của cầu dao hạ áp TS. Bùi Văn Hồng 5 - Khi đóng cầu dao, tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh được giữ chặt nhờ vào lực ép đàn hồi của ngàm dao vào lưỡi dao theo nguyên tắc lò xo lá và tiếp xúc trượt. - Trong quá trình cắt, hồ quang giữa hai tiếp điểm động và tĩnh được dập tắt theo phương pháp kéo dài hồ quang bằng lực cơ khí và lực điện động hướng kính tác dụng lên thân hồ quang. - Khả năng cắt dòng của các tiếp điểm cầu dao không lớn, khoảng 20 – 30% dòng điện định mức của nó. Vì vậy, cầu dao thường dùng để cắt mạch điện khi không tải hoặc tải nhỏ. - Cầu dao không có chức năng bảo vệ quá tải và ngắn mạch, nên thường được kết hợp với cầu chì để bảo vệ sự cố (hình 3.6). 4.1.2.3. Phân loại cầu dao - Phân loại theo pha (số cực), bao gồm: cầu dao một pha, cầu dao ba pha (hình 3.7). Ký hiệu cầu dao một pha: Ký hiệu cầu dao ba pha: Hình 3.7. Cầu dao một pha và ba pha - Phân loại theo chiều tác động, bao gồm: cầu dao một ngã, cầu dao hai ngã (cầu dao đảo) (hình 3.8). Ký hiệu cầu dao một ngã: Ký hiệu cầu dao hai ngã: Hình 3.8. Cầu dao một ngã và cầu dao hai ngã - Ngoài ra, trong mạng điện sinh hoạt, cầu dao có thể được thay thế bởi cầu dao tự động (áp tô mát). Loại cầu dao tự động này được sử dụng để đóng cắt trực tiếp phụ tải trong hộ gia đình có công suất trung bình và nhỏ, như: máy bơm nước, máy lạnh, máy giặt, tủ lạnh, ... (hình 3.9). Ngoài khả năng đóng cắt trực tiếp dòng tải, cầu dao tự động còn có chức năng bảo vệ sự cố quá tải và ngắn mạch cho mạng điện và phụ tải tiêu thụ điện trong sinh hoạt. TS. Bùi Văn Hồng 6 MCCB MCB Hình 3.9. Cầu dao tự động một pha sử trong điện sinh hoạt 4.1.3. Công tắc - Công tắc là khí cụ điện dùng để điều khiển tắt hoặc mở đèn chiếu sáng có dòng điện định mức qua tiếp điểm tối đa là 15A (hình 3.10). Hình 3.10. Công tắc nổi và công tắc âm tường - Công tắc được sử dụng trong mạng điện sinh hoạt bao gồm các loại sau: + Công tắc hai cực: là loại công tắc có chức năng tắt và mở mạch điện. Công tắc này được sử dụng để bật và tắt đèn chiếu sáng (hình 3.11). Ký hiệu công tắc hai cực: Hình 3.11. Công tắc hai cực + Công tắc ba cực: là loại công tắc có chức năng đảo mạch ở hai vị trí 2 với một cực chung. Công tắc này được sử dụng để tắt và mở đèn chiếu sáng ở hai nơi khác nhau (hình 3.12). TS. Bùi Văn Hồng 7 Ký hiệu công tắc ba cực: 0 1 2 0 1 2 Vị trí 1 Vị trí 2 Hình 3.12. Công tắc ba cực + Công tắc bốn cực: là loại công tắc có chức năng đảo mạch ở hai vị trí và không có cực chung. Công tắc này được sử dụng để tắt và mở đèn chiếu sáng ở nhiều nơi khác nhau (hình 3.13). Ký hiệu công tắc bốn cực: 21 3 4 21 3 4 Vị trí 1 Vị trí 2 Hình 3.13. Công tắc bốn cực + Công tắc điều chỉnh độ sáng (Dimmer): là loại công tắc có chức năng điều chỉnh độ sáng của đèn. Công tắc này được sử dụng để tắt, mở và tăng giảm độ sáng của đèn ngủ hoặc các đèn trang trí (hình 3.14). Ký hiệu dimmer: Hình 3.14. Công tắc điều chỉnh độ sáng 4.1.4. Ổ cắm - Ổ cắm là nơi lấy nguồn điện để cung cấp cho các thiết bị điện di động có công suất nhỏ như: quạt điện, bàn ủi, bếp điện, ... Phích cắm Ổ cắm Hình 3.15. Ổ cắm và phích cắm TS. Bùi Văn Hồng 8 - Đi đôi với ổ cắm là phích cắm, thiết bị này dùng để lấy điện từ ổ cắm cung cấp đến cho các thiết bị. Phích cắm thường có hai loại: chấu tròn và chấu dẹp (hình 3.15). 4.2. Phân biệt sơ đồ nguyên lý và sơ đồ đi dây 4.2.1. Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý là sơ đồ mạch điện dùng các kí hiệu điện để biểu diễn mối quan hệ về điện giữa các phần tử trong mạch điện, hệ thống hay một phần của hệ thống điện. Sơ đồ loại này thường được sử dụng để giải thích nguyên lý làm việc của mạch điện, hệ thống điện hoặc thiết bị điện. 4.2.2. Sơ đồ đi dây (sơ đồ lắp ráp) Sơ đồ đi dây là sơ đồ biểu thị mối liên kết giữa các phần tử trong mạch điện hay hệ thống cần lắp đặt. Nó chỉ ra vị trí lắp đặt thực tế của các thiết bị điện, cách thức đi dây và bố trí dây dẫn để liên kết các phần tử trong mạch điện theo đúng ví trí thực tế và sơ đồ nguyên lý. 4.3. Yêu cầu kỹ thuật cho việc lắp ráp bảng điện Bảng điện được lắp ráp phải thỏa mãn các yêu cầu sau: - Đúng với nguyên lý yêu cầu thiết kế của mạch điện. - Bố trí các khí cụ điện ngay ngắn, hợp lý và thẩm mỹ. - Đấu các đầu dây, mối nối đảm bảo tiếp xúc tốt với thiết bị. - Bố trí dây dẫn gọn gàng, cách điện tốt các mối nối. 5. QUY TRÌNH THỰC HÀNH 5.1. Quy trình lắp ráp bảng điện Cầu dao, cầu chì và thiết bị bảo vệ Công tắc Ổ cắm Hình 3.16. Vị trí các khí cụ điện trên bảng điện Bước 1. Vẽ sơ đồ nguyên lý của mạch điện cần lắp bảng điện theo yêu cầu công nghệ. Bước 2. Lựa chọn các khí cụ điện cần thiết cho mạch điện. TS. Bùi Văn Hồng 9 Bước 3. Chọn bảng điện có kích thước phù hợp với số lượng và kích thước của các khí cụ điện sẽ được lắp đặt. Bước 4. Xây dựng sơ đồ nối dây cho mạch điện dựa trên sơ đồ nguyên lý. Bước 5. Bố trí các khí cụ điện lên bảng điện phải thỏa mãn yêu cầu về an toàn, thẩm mỹ và dễ sử dụng (hình 3.16). Bước 6. Liên kết các khí cụ lại với nhau theo sơ đồ nối dây (các đầu dây được nối lên các đầu ốc của khí cụ điện, không được nối dây ở mặt sau bảng điện). Bước 7. Cố định các khí cụ điện trên bảng điện bằng vít. Bước 8. Kiểm tra nguội bằng VOM để đảm bảo thông điện và cách điện tốt. Bước 9. Kiểm tra hoạt động của bảng điện sau khi lắp. 5.2. Ví dụ minh họa quy trình lắp ráp bảng điện Ví dụ 1. Lắp ráp bảng điện theo yêu cầu sau: - Một công tắc điều khiển tắt mở một bóng đèn. - Một ổ cắm cấp nguồn điện cho các thiết bị di động. - Một cầu chì bảo vệ cho đèn và ổ cắm. - Một cầu dao đóng cắt nguồn cho toàn mạch. Quy trình thực hiện: Bước 1. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện theo yêu cầu (hình 3.17). P N CD CD CC CT Đ OC Hình 3.17. Sơ đồ nguyên lý mạch một công tắc, một đèn Bước 2. Lựa chọn các khí cụ điện cho mạch điện, bao gồm: - Cầu dao một pha: 1 cái. - Cầu chì nhựa: 1 cái. - Công tắc đơn: 1 cái. - Ổ cắm bốn lỗ: 1 cái. Bước 3. Chọn bảng điện có kích thước 200 x 300 (hình 3.18). TS. Bùi Văn Hồng 10 Hình 3.18. Bảng điện nhựa 200 x 300 Bước 4. Vẽ sơ đồ nối dây từ sơ đồ nguyên lý (hình 3.19) CT CC OC CD N P Đ Hình 3.19. Sơ đồ nối dây mạch một công tắc, một đèn Bước 5. Bố trí các khí cụ điện lên bảng điện theo vị trí lắp đặt thực tế trên sơ đồ nối dây như ở hình 3.19. Bước 6. Liên kết các khí cụ điện lại với nhau theo đúng như kết nối của sơ đồ nối dây. Bước 7. Cố định các khí cụ điện trên bảng điện bằng vít. Bước 8. Kiểm tra nguội bằng VOM để đảm bảo thông điện, cách điện tốt và không ngắn mạch. Bước 9: Kiểm tra hoạt động của mạch điện theo nguyên lý làm việc khi được cấp nguồn. TS. Bùi Văn Hồng 11 Hình 3.19. Lắp ráp các khí cụ điện lên bảng điện ở ví dụ 1 Ví dụ 2. Lắp ráp bảng điện theo yêu cầu sau: - Hai công tắc, mỗi công tắc điều khiển tắt mở độc lập một bóng đèn. - Một ổ cắm cấp nguồn điện cho các thiết bị di động. - Hai cầu chì, một cầu chì bảo vệ cho đèn và một cầu chì bảo vệ cho ổ cắm. - Một cầu dao đóng cắt nguồn cho toàn mạch. Quy trình thực hiện: Bước 1. Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện theo yêu cầu (hình 3.20). Bước 2. Lựa chọn các khí cụ điện cho mạch điện, bao gồm: - Cầu dao một pha: 1 cái. - Cầu chì nhựa: 2 cái. - Công tắc đơn: 2 cái. - Ổ cắm bốn lỗ: 1 cái. P N CD CD CC1 CT1 Đ1 OC CT2 Đ2 CC2 Hình 3.20. Sơ đồ nguyên lý mạch hai công tắc, hai đèn TS. Bùi Văn Hồng 12 Bước 3. Chọn bảng điện có kích thước 200 x 300 như hình 3.18. Bước 4. Vẽ sơ đồ nối dây từ sơ đồ nguyên lý (hình 3.21). CT1 CC1 OC CD N P Đ2 CC2 CT1 Đ1 Hình 3.21. Sơ đồ nối dây mạch một công tắc, một đèn Bước 5. Bố trí các khí cụ điện lên bảng điện theo vị trí lắp đặt thực tế trên sơ đồ nối dây như ở hình 3.21. Từ Bước 6 đến bước 9 thực hiện giống như ví dụ 1. Hình 3.22. Lắp ráp các khí cụ điện lên bảng điện ở ví dụ 2 TS. Bùi Văn Hồng 13 6. BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH PHIẾU BÁO CÁO KẾT QUẢ THỰC HÀNH TÊN BÀI THỰC HÀNH Lắp ráp bảng điện Họ và tên sinh viên: MSSV: Lớp: Nhóm: NỘI DUNG BÁO CÁO CỦA SINH VIÊN Đánh giá SV GV 1. Chức năng và ký hiệu của các loại khí cụ điện: a. Cầu dao b. Cầu chì c. Công tắc 2. Kết quả kiểm tra mạch một đèn một công tắc: a. Kiểm tra nguội b. Kiểm tra hoạt động ... 3. Kết quả kiểm tra mạch hai đèn hai công tắc: a. Kiểm tra nguội b. Kiểm tra hoạt động ... 4. Thời gian thực hiện bài thực hành Kết quả thực hành