Giáo trình Điện kỹ thuật (Trình độ: Cao đẳng) - Trần Thị Trà My

bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 126 Ngoài ra khí cụ điện phải làm việc n định ở các điều kiện khí hậu, môi trường khác nhau. 4.2. Khí cụ đóng cắt trong mạch điện 4.2.1. Cầu dao 4.2.1.1. Công dụng  Cầu dao là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện một chiều và 380V điện xoay chiều.  Cầu dao thường dùng để đóng ngắt mạch điện công suất nhỏ và khi làm việc không cần thao tác đóng ngắt nhiều lần. Nếu điện áp cao hơn hay mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao ch làm nhiệm vụ đóng ngắt không tải. Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hủy trong một thời gian rất ngắn và nguyên nhân phát sinh hồ quang giữa các pha; từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị và người thao tác. Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy các thiết bị dùng điện ra khỏi nguồn điện áp. Do đó, khoảng cách giữa tiếp xúc điện đến và đi, tức chiều dài lưỡi dao phải lớn hơn 50 mm. Đối với cầu dao, cần đảm bảo an toàn khi đóng ngắt, cần có biệt pháp dập hồ quang điện khi ngắt mạch dòng điện. Tốc độ di chuyển lưỡi dao càng nhanh, thời gian dập hồ quang sẽ càng ngắn. Vì vậy, người ta thường làm thêm lưỡi dao phụ có lò xo bật nhanh, cầu dao có dòng điện định mức lớn hơn 30A.  Đối với cầu dao xoay chiều có dòng điện lớn hơn 75A, hồ quang được kéo dài do tác dụng cuả lực điện động, và được dập tắc ở thời điểm dòng điện qua trị số không, nên không cần kết cấu có lưỡi dao phụ. Cầu dao cho phép thực hiện hai chức năng chính sau:  An toàn cho người: để được điều đó cầu dao thực hiện nhiệm vụ ngăn cách giữa phần ở trên thượng lưu có điện áp và phía dưới (hạ lưu của một mạng điện mà ở phần này người ta tiến hành sữa chữa điện. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 127  An toàn cho các thiết bị: khi mắc cầu dao có thể bố trí vị trí hay làm trụ cột để lắp thêm cầu chì, các cầu chì đó được sử dụng để bảo vệ các trang thiết bị đối với hiện tượng quá dòng điện. 4.2.1.2. Phân loại và cấu tạo 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 ngã, hai ngã được dùng để đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều quay động cơ. Hình 4-1: Các loại cầu dao. - Theo điện áp định mức: 250V, 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, 30A, 60A, 75A, 100A, 150A, 200A, 350A, 600A, 1000A . - Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá. - Theo điều kiện bảo 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. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 128 Hình 4-2: Ký hiệu cầu dao trên mạch điện. 4.2.1.3. Nguy n lý hoạt động Hình 4-3: Cấu tạo cầu dao. 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 kẹp 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. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 129 4.2.2. Công tắc điện 4.2.2.1. Công dụng Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòng điện định mức nhỏ hơn 6A. Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh sự phóng điện khi đóng mở. Điện áp của công tắc nhỏ 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. 4.2.2.2. 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 đảo, công tắc vạn năng , dùng để đóng ngắt chuyển đ i mạch điện, đ i 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 hoá hành trình làm việc của mạch điện. Hình 4-4: Ký hiệu công tắc trên mạch điện. 4.2.2.3. Cấu tạo Cấu tạo của công tắc: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên đế nhựa và có lò xo để thao tác chính xác. Hình 4-5: Các loại công tắc và cấu tạo. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 130 4.2.2.4. Các thông số định mức của công tắc  Uđm: Điện áp định mức của công tắc.  Iđm: Dòng điện định mức của công tắc. Ngoài ra còn có các thông số trong việc thử công tắc như độ bền cơ khí, độ cách điện, độ phóng điện 4.2.3. Áptômát 4.2.3.1. Công dụng Áptômát là khí cụ dùng để tự động cắt mạch điện, bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp vv Áptômát (cầu dao tự động) là loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt điện bằng tay, hoặc có thể tự động ngắt mạch điện khi có sự cố quá tải hoặc ngắn mạch. Hình 4-6: Áptômát Áptômát có yêu cầu sau:  Chế độ làm việc ở định mức áptômát phải là chế độ làm việc dài hạn, ngh a là trị số dòng điện chạy qua áptômát lâu bao nhiêu cũng được. Mặt khác, mạch dòng điện của áptômát phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc tiếp điểm của nó đang đóng hay đã đóng.  Áptômát phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể đến vài trục kilôampe. Sau khi ngắt dòng điện quá mạch, áptômát phải đảm bảo làm việc tốt ở trị số dòng điện định mức.  Để nâng cao tính n định nhiệt và điện động của thiết bị điện, hạn chế sự phá hại của dòng điện ngắn mạch gây ra, áptômát phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy cần phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong áptômát. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 131  Để thực hiện yêu cầu thao tác bảo vệ có chọn lọc, áptômát cần phải có khả năng điều khiển trị số dòng điện tác động và thời gian tác động. 4.2.3.2. Phân loại  Phân loại theo cơ cấu tác động (tự ngắt người ta chia ra 3 loại sau:  Áptômát nhiệt – loại tác động chậm (tác động không tức thời).  ptômát điện từ – loại tác động nhanh (tác động tức thời .  ptômát điện từ – nhiệt.  Phân loại theo kết cấu người ta chia ra các loại sau:  Áptômát 1 cực.  ptômát 2 cực.  ptômát 3 cực.  Phân loại theo nguồn điện áp sử dụng người ta chia ra các loại sau:  Áptômát 1 pha (1 hoặc 2 cực .  Áptômát 3 pha (có 3 cực .  Phân loại theo công dụng bảo vệ  Dòng cực đại.  Dòng cực tiểu.  p cực tiểu.  ptômát bảo vệ công suất điện ngược.  ptômát vạn năng chế tạo cho mạch có dòng điện lớn các thông số bảo vệ có thể ch nh định được loại này không có vỏ và lắp đặt trong các trạm biến áp lớn.  ptômát định hình: bảo vệ quá tải bằng rơle nhiệt, bảo vệ quá điện áp bằng rơle điện từ, đặt trong vỏ nhựa. 4.2.3.3. Cấu tạo a) Tiếp điểm ptômát thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (chính và hồ quang), hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang). 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 132 Khi đóng ngắt, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng là tiếp điểm chính, khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm phụ, và cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy, hồ quang ch chảy trên tiếp 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. Tiếp điểm chính của áptômát thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang như Ag-W ; Cu – W; Ni b) Hộp dập hồ quang Để áptômát dập hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, người ta hay dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang: kiểu nữa kín và kiểu nửa hở. Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của áptômát và có lỗ thoát khí, kiểu này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50kA. Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50kA hoặc điện áp lớn hơn 1000V trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếp thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc dập hồ quang. Cùng một thiết bị dập tắt hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều điện áp đến 500V, có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện đến 40kA; nhưng khi làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440V, ch có thể cắt được dòng điện đến 20kA. c) Cơ cấu truyền động cắt áptômát Truyền động cắt áptômát có hai cách: bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động cơ điện . Điều khiển bằng tay được thực hiện với các áptômát có dòng điện định mức không lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các áptômát có dòng điện lớn hơn đến 1000A). Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên l đoàn bẩy. Ngoài ra, còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí nén. Khi đóng bình thường (không có sự cố), các tay đòn và được nối cứng vì tâm xoay nằm thấp dưới đường nối hai điểm giá đỡ làm cho hai đòn này không tự gấp lại được, ta nói điểm tâm ở vị trí chết. Khi có sự cố, phần cứng của nam châm điện bị hút dập vào hệ thống tay đòn làm các tiếp điểm sẽ nhanh chóng mở ra dưới tác dụng của lò xo kéo tiếp điểm. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 133 d) Móc bảo vệ Áptômát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ quá tải (gọi là quá dòng điện) để bảo vệ thiết bị điện khỏi bị quá tải, đường thời gian – dòng điện của móc bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường dùng hệ thống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong áptômát. Móc kiểu điện tử có cuộn dây móc nối tiếp với mạch điện chính, khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút và móc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của áptômát mở ra, điều ch nh vít để thay đ i lực kháng của lò xo, ta có thể điều ch nh được trị số dòng điện tác động. Để giữ thời gian trong bảo vệ quá tải kiểu điện từ, người ta thêm một số cơ cấu giữ thời gian. Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơle nhiệt có phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại dãn nở làm cho nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của áptômát khi có quá tải. 4.2.3.4. Nguyên lý làm việc Hình 4-7: Nguyên lý của một áptômát dòng điện cực đại.  Nguyên l làm việc của một áptômát dòng điện cực đại: sau khi đóng áptômát bằng tay, mạch điện cần bảo vệ được cấp điện. Lúc này hai mấu ở cần và đòn móc vào nhau, mạch điện được nối thông.  Khi dòng điện vượt quá trị số ch nh định cho phép quá lực căng của lò xo) thì cuộn điện từ nối tiếp với mạch sẽ đủ lực thắng lực cản của lò xo hút nắp từ động, làm cần quay nhả móc giữ chốt. Lò xo kéo rời tiếp điểm động ra khỏi tiếp điểm t nh để cắt mạch, mạch sẽ được bảo vệ quá dòng điện. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 134 4.3. Khí cụ điện bảo vệ mạch điện 4.3.1. Cầu chì 4.3.1.1. Công dụng Cầu chì là một loại khí cụ điện dùng để bảo vệ thiết bị và lưới điện tránh sự cố ngắn mạch, thường dùng để bảo vệ cho đường dây dẫn, máy biến áp, động cơ điện, thiết bị điện, mạch điện điều khiển, mạch điện thắp sáng... Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kích thước bé, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên được ứng dụng rộng rãi. Các tính chất và yêu cầu của cầu chì:  Cầu chì có đặc tính làm việc n định, không tác động khi có dòng điện mở máy và dòng điện định mức lâu dài đi qua.  Đặc tính A - s của cầu chì phải thấp hơn đặc tính của đối tượng bảo vệ.  Khi có sự cố ngắn mạch, cầu chì tác động phải có tính chọn lọc.  Việc thay thế cầu chì bị cháy phải dễ dàng và tốn ít thời gian. Về nguyên tắc, cầu chì gồm một dây chảy thường làm bằng chì, nhôm đồng, kẽm... đặt trong một vỏ kín để hạn chế và dập tắt hồ quang. Cầu chì mắc nối tiếp trong mạch điện được bảo vệ. Hình 4-8: Các dạng dây chảy và cách mắc cầu chì bảo vệ trong mạch điện. 4.3.1.2. Phân loại Cầu chì dùng trong lưới điện hạ thế có nhiều hình dạng khác nhau, trong sơ đồ nguyên l ta thường ký hiệu cho cầu chì theo một trong các dạng sau: Hình 4-9: Ký hiệu cầu chì trên mạch điện. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 135 Cầu chì có loại đặt hở, có loại đặt kín, có loại có thiết bị dập hồ quang... Cầu chì có thể chia thành hai dạng cơ bản, tùy thuộc vào nhiệm vụ: + Cầu chì loại g: Cầu chì dạng này ch có khả năng ngắt mạch, khi có sự cố hay quá tải hay ngắn mạch xảy ra trên phụ tải. + Cầu chì loại a: Cầu chì dạng này ch có khả năng bảo vệ duy nhất trạng thái ngắn mạch trên tải. 4.3.1.3. Cấu tạo và nguy n lý hoạt động a) Cấu tạo Cầu chì bao gồm các thành phần sau:  Phần tử ngắt mạch: Đây chính là thành phần chính của cầu chì, phần tử này phải có khả năng cảm nhận được giá trị hiệu dụng của dòng điện qua nó. Phần tử này có giá trị điện trở suất bé thường bằng bạc, đồng hay các vật liệu dẫn có giá trị điện trở suất nhỏ lân cận với các giá trị nêu trên...). Hình dạng của phần tử có thể ở dạng là một dây (tiết diện tròn), dạng băng mỏng.  Thân của cầu chì: Thường bằng thuỷ tính, ceramic (sứ gốm) hay các vật liệu khác tương đương. Vật liệu tạo thành thân của cầu chì phải đảm bảo được hai tính chất:  Có độ bền cơ khí.  Có độ bền về điều kiện dẫn nhiệt và chịu đựng được các sự thay đ i nhiệt độ đột ngột mà không hư hỏng. Hình 4-10: Cầu chì ống sứ. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 136  Vật liệu lấp đầy (bao bọc quanh phần tử ngắt mạch trong thân cầu chì): Thường bằng vật liệu Silicat ở dạng hạt, nó phải có khả năng hấp thụ được năng lượng sinh ra do hồ quang và phải đảm bảo tính cách điện khi xảy ra hiện tượng ngắt mạch.  Các đấu nối: Các thành phần này dùng định vị cố định cầu chì trên các thiết bị đóng ngắt mạch; đồng thởi phải đảm bảo tính tiếp xúc điện tốt. b) Nguyên lý hoạt động Dòng điện trong mạch đi qua dây chảy sẽ toả ra nhiệt lượng theo định luật Jun- Lenxơ, làm cho dây chảy nóng lên. Nếu dòng điện chưa đủ lớn, nhiệt độ dây chảy chưa vượt quá nhiệt độ nóng chảy, mạch điện vẫn liền. Khi dòng điện tăng cao, nhiệt độ dây chảy tăng đến mức chảy đứt, ngắt mạch dòng điện, ta bảo cầu chì bị “n ”. Dòng điện nhỏ nhất vừa đủ làm cho dây chảy đứt gọi là dòng điện dây chảy, ký hiệu là Idc. Dòng điện dây chảy phụ thuộc vào kích thưóc và loại vật liệu làm dây chảy. Dây chảy được sản xuất theo các trị số dòng điện dây chảy quy định và gọi là cỡ dây chảy. Cỡ dây chảy cho trong s tay kỹ thuật. Cầu chì được sản xuất theo cấp điện áp định mức và dòng điện định mức. Điện áp định mức quyết định kích thưóc cầu chì, vật liệu và chất lượng cách điện. Dòng điện định mức quyết định quy cách và kích thước các bộ phận dẫn điện, nhất là các đầu tiếp xúc, tức đầu để nối cầu chì vào giá cầu chì. Cần chú ý là dòng điện định mức Iđm là của cầu chì, còn dòng điện dây chảy Idc phụ thuộc vào cỡ dây chảy, hai đại lượng này khác nhau. 4.3.2. Rơle điện từ 4.3.2.1. Công dụng Rơle điện từ được dùng rộng rãi trong nhiều l nh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân, nhất là trong các hệ thống tự động hoá và cung cấp điện. Người ta ứng dụng nguyên l điện từ để chế tạo ra rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle trung gian, rơle thời gian, rơle tín hiệu, rơle điện từ cực tính rơle phân cực). 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 137 4.3.2.2. Cấu tạo, nguy n lý hoạt động Rơle điện từ gồm có một mạch từ hình chữ U, trên đó có quấn cuộn dây cho dòng điện của mạch cần được bảo vệ đi qua. Phía trên có mạch từ động được gắn vào lò xo và tiếp điểm động, tiếp điểm t nh được nối với mạch điều khiển. Rơle điện từ làm việc trên nguyên l điện từ, nếu đặt một vật bằng vật liệu sắt từ (gọi là phần ứng hay nắp từ) trong từ trường do cuộn dây có dòng điện chạy qua sinh ra. Từ trường này tác dụng lên nắp một lực làm nắp chuyển động. Hình 4-11: Sơ đồ kết cấu của rơle điện từ. Khi cung cấp điện cho cuộn dây, sẽ tạo từ trường chạy trong mạch từ chính. Lực hút điện từ sinh ra thắng được lực hút lò xo phản lực nắp mạch từ được hút về phía mạch từ t nh. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây sẽ sinh ra lực hút điện từ hút nắp về phía mạch từ t nh với một lực được tính theo công thức: Trong đó : - k là hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào từng loại rơle. - i là dòng điện chạy trong cuộn dây. -  là chiều dài khe hở không khí giữa mạch từ t nh và nắp. Khi dòng điện chạy vào cuộn dây còn nhỏ hơn dòng điện tác động, lò xo sinh lực đối kháng thắng lực hút, nên nắp giữ nguyên không chuyển động và rơle không tác động. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 138 Khi dòng điện chạy vào cuộn dây lớn hơn hoặc bằng dòng điện tác động, dòng điện này sinh ra lực hút điện từ đủ lớn thắng lực cản của lò xo hút nắp động vào mạch từ t nh. Kết quả là tiếp điểm thường đòng sẽ mở ra và tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại đưa tín hiệu tới mạch điều khiển làm cắt mạch điện. Tín hiệu vào cuộn dây có thể là dòng điện hay điện áp. Rơle có thể dùng ở nguồn điện một chiều hay xoay chiều. Có thể thay đ i trị số dòng điện tác động bằng cách điều ch nh lực căng của lò xo hay thay đ i số vòng của cuộn dây. 4.4. Khí cụ điều khiển mạch điện 4.4.1. N t ấn 4.4.1.1. Công dụng Nút nhấn còng 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 đ i 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 ap 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 bảng điều khiển, ở tủ điện, 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 tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải. Khi thao tác nhấn nút cần phải dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện. 4.4.1.2. Phân loại Nút ấn được phân loại theo các yếu tố sau:  Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút ấn, có 2 loại:  Nút ấn đơn: Mỗi nút ấn ch có một trạng thái (ON hoặc OFF)  Nút ấn kép: Mỗi nút ấn có hai trạng thái (ON và OFF), tiếp điểm thường mở liên động với tiếp điểm thường đóng. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 139 Trong thực tế, để dễ dàng sử dụng và tháo ráp lấp lẫn trong quá trình sửa chữa, thường người ta dùng nút ấn kép, ta có thể dùng nó như là dạng nút ấn ON hay OFF.  Phân loại theo hình dạng bên ngoài, người ta chia nút nhấn 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 đút kín khít để chống ẩm và bụi lọt vào.  Loại bảo vệ khỏi n : Nút ấn kiểu chống n dùng trong các hầm lò, mỏ than hoặc ở nơi có các khí n 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 n .  Theo yêu cầu điều khiển 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. 4.4.1.3. Cấu tạo Hình 4-12: Cấu tạo các loại nút nhấn và ký hiệu trên mạch điện. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 140 Nút ấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường mở – thường đóng và vỏ bảo vệ. Khi tác động vào nút ấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái; khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu. 4.4.1.4. Các thông số kỹ thuật của n t nhấn  Uđm: điện áp định mức của nút nhấn.  Iđm: dòng điện định mức của 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. Theo qui định về màu của các nhà sản xuất:  Màu đỏ: màu để dừng hệ thống.  Màu xanh: màu để khởi động hệ thống. 4.4.2. ộ khống chế 4.4.2.1. Công dụng Dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện công suất lớn, thông qua việc làm chuyển mạch điện điều khiển các cuộn hút của rơle, contacto, khởi động từ. Ngoài ra, còn được dùng để điều khiển trực tiếp các động cơ công suất bé, nam châm điện và các thiết bị điện khác. Bộ khống chế được dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện công suất lớn bằng cách là chuyển đ i mạch điện điều khiển các cuộn dây hút của công tắc tơ, khởi động từ. Đôi khi cũng được dùng đóng cắt trực tiếp các động cơ có công suất bé nam châm điện và một số thiết bị khác được gọi là bộ khống chế ch huy. Ngoài ra, dùng nhiều trong các hệ thống điều khiển cẩu hàng, tàu thủy Bộ khống chế có thể truyền động bằng tay, hoặc bằng động cơ chấp hành. 4.4.2.2. Phân loại Theo kết cấu, người ta chia bộ khống chế ra làm 2 loại: - Bộ khống chế hình trống. - Bộ khống chế hình cam. Theo giới hạn mạch sử dụng chia bộ khống chế ra làm 2 loại: 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 141 - Bộ khống chế ch huy. - Bộ khống chế động lực. Về nguyên lý, bộ khống chế ch huy không khác gì so với bộ khống chế động lực, mà nó ch có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ nhỏ hơn và sử dụng ở mạch điều khiển. Theo nguồn điện sử dụng, người ta chia bộ khống chế ra làm 2 loại: - Bộ khống chế điện xoay chiều. - Bộ khống chế điện một chiều. 4.4.2.3. Cấu tạo, nguy n lý làm việc Hình 4-13: Cấu tạo bộ khống chế. Trên trục quay đã được bọc cách điện, người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này được làm các vành tiếp xúc động sắp xếp ở các góc độ khác nhau, một vài đoạn vành được nối điện với nhau ẩn ở bên trong các tiếp điểm t nh có lò xo đàn hồi, kẹp chặt trên một cán cố định đã được bọc cách điện với nhau và được nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài. Khi quay trục các đoạn vành trượt tiếp xúc mặt với các ch i tiếp xúc, do đó thực hiện được chuyển đ i mạch cần thiết trong mạch điều khiển. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 142 4.4.3. Công tắc hành trình 4.4.3.1. Công tắc Công tắc hành trình dùng để đóng gắt mạch điện điều khiển trong truyền động điện, tự động hóa... Tùy thuộc vị trí cữ gạt ở các cơ cấu chuyển đ i cơ khí nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình để đảm bảo an toàn. Công tắc hành trình có tác dụng như là nút ấn, động tác ấn bằng tay được thay thế bằng động tác va chạm của các bộ phân cơ khí, làm cho quá trình chuyển động cơ khí thành tín hiệu điện... Cách dùng của công tắc hành trình có thể được phân thành hai cách như sau: một loại giống như một công tắc để hạn chế một chuyển động cơ khí không được vượt quá giới hạn cho phép, còn một loại dùng để làm công tắc cho thiết bị nâng hạ, hạn chế các hành trình cơ giới của thiết bị này. Ví dụ mạch sử dụng công tắc hành trình để tự động khống chế hành trình đóng mở c ng. 4.4.3.2. Phân loại Ngày nay, việc áp dụng các dây chuyền tự động đòi sử dụng nhiều dạng công tắc hành trình khác nhau, bởi vì những thực hiện mở đóng các tiếp điểm trong công tắc hành trình phải phù hợp với những sơ đồ động học và cấu tạo của máy công tác. Tùy theo cấu tạo của công tắc hành trình mà có thể chia thành các loại công tắc hành trình: kiểu nút ấn, kiểu tì, kiểu quay. * Ký hiệu Trong các sơ đồ điện thì tiếp điểm của công tắc hành trình được ký hiệu như sau: Hình 4-14: Ký hiệu công tắc hành trình. a,b: thường mở; c, d: thường đóng. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 143 Bộ phân tiếp điểm của công tắc hành trình bao giờ cũng có một tiếp điểm thường mở và một tiếp điểm thường đóng, trong đó tiếp điểm động là chung. 4.4.3.3. Cấu tạo và nguy n lý làm việc Thường gặp các loại công tắc hành trình dưới đây: a) Công tắc hành trình kiểu nút ấn Công tắc này gồm có đế cách điện trên đó có lắp đặt các tiếp điểm kiểu cầu 1, 2, 3. Hình 4-15: Cấu tạo công tắc hành trình kiểu nút ấn. Công tắc này thường được lắp ở điểm cuối của hành trình. Khi cơ cấu được điều khiển đi hết đoạn hành trình cần điều khiển vấu lồi của nó sẽ đè lên nút, trục sẽ tác động xuống mở cặp tiếp điểm 1 - 2 ra và đóng cặp tiếp điểm 2 - 3 lại. Sau khi vấu lồi đã đi hết qua, lò xo sẽ đẩy trục và các tiếp điểm động sẽ trở về vị trí ban đầu. Trong các công tắc hành trình này tốc độ đóng ngắt của các tiếp điểm bằng tốc độ chuyển động của trục và phụ thuộc vào tốc độ chuyển động của vấu lồi. b) Công tắc hành trình kiểu tì Khi cần dừng máy hay chuyển đ i trạng thái với độ chính xác cao (0,3 - 0,7 mm thì người ta dùng công tắc kiểu tì này. Công tắc này có một tiếp điểm thường đóng và một thường mở các tiếp điểm t nh lắp trên đế, tiếp điểm động gắn trên đầu tự do của lò xo lá, khi ấn nút lò xo bị biến dạng dần. Sau khi nút bị tác động tụt xuống một khoảng xác định lò xo sẽ bật nhanh xuống phía dưới làm cho tiếp điểm trên mở ra và tiếp điểm 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 144 dưới đóng lại, quá trình chuyển đ i trạng thái này sang trang thái kia rất nhanh. T ng hành trình của nút ấn bằng 0,7mm. Sau khi thôi ấn nút, công tắc tự động trở lại vị trí ban đầu. Hình 4-16: Cấu tạo công tắc hành trình kiểu tì. c) Công tắc hành trình kiểu đòn Khi cần có tác động chuyển đ i chắc chắn, trong điều kiện hành trình lớn và dòng điện lớn thì người ta dùng công tắc hành trình này. Hình 4-17: Cấu tạo của một công tắc hành trình kiểu đòn. Sơ đồ biểu diễn vị trí đóng của các tiếp điểm 7 và 8. Then khoá 6 có tác dụng định vị giữ chặt tiếp điểm ở vị trí đóng. Khi máy công tác tác động lên con lăn 1, đòn 2 sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, con lăn 12 nhờ lò xo 14 sẽ làm cho đ a 11 quay đi, cặp tiếp điểm 7- 8 mở ra, cặp tiếp điểm 9-10 đóng lại. Tốc độ đóng ngắt của tiếp điểm rất lớn không phụ thuộc vào tốc độ của con lăn 1. Công tắc này có thể ngắt dòng điện một chiều đến 6A, điện áp 220V. Lò xo 5 sẽ kéo đòn 2 về vị trí ban đầu sau khi không có lực tác động lên con lăn 1 nữa. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 145 4.4.4. Contactor (Công tắc tơ) 4.4.4.1. Công dụng Contactor là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn. Như vậy, khi sử dụng Contactor ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt động của Contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóng ngắt mạch điện). Hình 4-18: Contactor 4.4.4.2. Phân loại Phân loại Contactor tuỳ theo các đặc điểm sau:  Theo nguyên lý truyền động: ta có Contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thuỷ lực. Thông thường sử dụng Contactor kiểu điện từ.  Theo dạng dòng điện: Contactor một chiều và Contactor xoay chiều (Contactor 1 pha và 3 pha). 4.4.4.3. Cấu tạo Contactor được cấu tạo gồm các thành phần: Cơ cấu điện từ (nam châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ). a) Nam châm điện Nam châm điện gồm có 4 thành phần:  Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 146  Lõi sắt (hay mạch từ) của nam châm gồm hai phần: Phần cố định và phần nắp di động. Lõi thép nam châm có thể có dạng EE, EI hay dạng CI.  Lò xo phản lực có tác dụng đẩy phần nắp di động trở về vị trí ban đầy khi ngừng cung cấp điện vào cuộn dây. b) Hệ thống dập hồ quang điện Khi Contactor chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy, mòn dần. Vì vậy, cần có hệ thống dập hồ quang gồm nhiều vách ngăn làm bằng kim loại đặt cạnh bên hai tiếp điểm tiếp xúc nhau, nhất là ở các tiếp điểm chính của Contactor. c) Hệ thống tiếp điểm của Contactor Hệ thống tiếp điểm liên hệ với phần lõi từ di động qua bộ phận liên động về cơ. Tuỳ theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia các tiếp điểm của Contactor thành hai loại:  Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua từ 10A đến vài nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường mở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của Contactor làm mạch từ Contactor hút lại.  Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở. Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong Contactor ở trạng thái ngh không được cung cấp điện). Tiếp điểm này mở ra khi Contactor ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường hở. Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển dùng điều khiển việc cung cấp điện đến các cuộn dây nam châm của các Contactor theo quy trình định trước). Theo một số kết cấu thông thường của Contactor, các tiếp điểm phụ có thể được liên kết cố định về số lượng trong mỗi bộ Contactor, tuy nhiên cũng có 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 147 một vài nhà sản xuất ch bố trí cố định số tiếp điểm chính trên mỗi Contactor, còn các tiếp điểm phụ được chế tạo thành những khối rời đơn lẻ. Khi cần sử dụng ta ch ghép thêm vào trên Contactor, số lượng tiếp điểm phụ trong trường hợp này có thể bố trí tuỳ ý. 4.4.4.4. Nguyên lý làm việc Hình 4-19: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động contactor. Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của Contactor vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), Contactor ở trạng thái hoạt động. Lúc này, nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đ i trạng thái thường đóng sẽ mở ra, thường mở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này. Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì Contactor ở trạng thái ngh , các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu. Các ký hiệu dùng để biểu diễn cho cuộn dây nam châm điện) trong Contactor và các loại tiếp điểm. Có nhiều tiêu chuẩn của các quốc gia khác nhau, dùng để biểu diễn cho cuộn dây và tiếp điềm của Contactor. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 148 4.4.5. Khởi động từ 4.4.5.1. Khái quát và công dụng Khởi động từ là một loại khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng - ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải (nếu có lắp thêm rơle nhiệt các động cơ không đồng bộ ba pha rotor lồng sóc. Khởi động từ có một Contactor gọi là khởi động từ đơn thường để đóng - ngắt động cơ điện. Khởi động từ có hai Contactor là khởi động từ kép dùng để thay đ i chiều quay của động cơ gọi là khởi động từ đảo chiều. Muốn bảo vệ ngắn mạch phải lắp thêm cầu chì. 4.4.5.2. Các y u cầu kỹ thuật Động cơ điện không đồng bộ ba pha có thể làm việc liên tục được hay không tuỳ thuộc vào mức độ tin cậy của khởi động từ. Do đó khở động từ cần phải thoả mãn các yêu cầu kỹ thuật sau:  Tiếp điểm có độ bền chịu mài mòn cao.  Khả năng đóng - cắt cao.  Thao tác đóng - cắt dứt khoát.  Tiêu thụ công suất ít nhất.  Bảo vệ động cơ không bị quá tải lâu dài có Rơle nhiệt).  Thoả mãn điều khởi động dòng điện khởi động từ 5 đến 7 lần dòng điện định mức). 4.4.5.3. Kết cấu và nguy n lý làm việc Khởi động từ thường được phân chia theo:  Điện áp định mức của cuộn hây hút: 36V, 127V, 220V, 380V, 500V.  Kết cấu bảo vệ chống các tác động bởi môi trường xung quanh: hở, bảo vệ, chống bụi, nước n  Khả năng làm biến đ i chiều quay động cơ điện: Không đảo chiều quay và đảo chiều quay.  Số lượng và loại tiếp điểm: Thường hở, thường đóng. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 149 a) Nguyên lý làm việc của khởi động từ  Khởi động từ và hai nút nhấn Hình 4-20: Sơ đồ khởi động từ động cơ 3 pha 2 nút nhấn. Khi cung cấp điện áp cho cuộn dây bằng nhấn nút khởi động M, cuộn dây Contactor có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại: Làm đóng các tiếp điểm chính để khởi động động cơ và đóng tiếp điểm phụ thường mở để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động. Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ bị ngắt điện, dưới tác dụng của lò xo nén làm phần lõi di động trở về vị trí ban đầu; các tiếp điểm trở về trạng thái thường hở, động cơ dừng hoạt động. Khi có sự cố quá tải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do đó cũng ngắt khởi động từ và dừng động cơ điện.  Khởi động từ đảo chiều và ba nút nhấn Khi nhấn nút nhấn MT cuộn dây Contactor T có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các tiếp điểm chính T để khởi động động cơ quay theo chiều thuận và đóng tiếp điểm phụ thường hở T để duy trì mạch điều khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MT. Để đảo chiều quay động cơ, ta nhấn nút nhấn MN cuộn dây Contactor T mất điện, cuộn dây Contactor N có điện hút lõi thép di động và mạch từ khép kín lại; làm đóng các tiếp điểm chính N, lúc này trên mạch động lực đảo hai dây trong ba pha điện làm cho động cơ đảo chiều quay ngược lại và tiếp điểm phụ thường hở N để duy trì mạch điều 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 150 khiển khi buông tay khỏi nút nhấn khởi động MN. Quá trình đảo chiều quay được lặp lại như trên. Khi nhấn nút dừng D, khởi động từ N (hoặc T) bị ngắt điện, động cơ dừng hoạt động. Hình 4-21: Sơ đồ khởi động từ đảo chiều động cơ 3 pha 3 nút nhấn. Khi có sự cố quá tải động cơ, Rơle nhiệt sẽ thao tác làm ngắt mạch điện cuộn dây, do đó cũng ngắt khởi động từ và dừng động cơ điện. 4. Khí cụ điều khiển và bảo vệ trong mạch điện Điện kỹ thuật 151 CÂU HỎI ÔN TẬP 1. Trình bày khái niệm và các phương pháp phân loại khí cụ điện. Nêu những yêu cầu cơ bản về khí cụ điện. 2. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý của cầu dao. 3. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý công tắc. 4. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý áptomat. 5. Trình bày công dụng, tính chất và yêu cầu của cầu chì. 6. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên l rơle điện từ. 7. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý nút nhấn. 8. Trình bày công dụng, cấu tạo và nguyên lý công tắc tơ. 9. So sánh những đặc trưng cơ bản giống và khác nhau của hai thiết bị bảo vệ quá dòng điện là cầu chảy và áptômát? 10. Trình bày yêu cầu kỹ thuật và kết cấu nguyên lý của khởi động từ. Điện kỹ thuật 152 MỘT SỐ KÝ HIỆU THƢỜNG DÙNG KÝ HIỆU TÊN GỌI THỨ NGUYÊN A Điện năng tiêu thụ Jun (J) ⃗⃗ Cảm ứng từ Tesla (T) B Điện nạp Simen (S) BL Cảm dẫn Simen (S) BC Dung dẫn Simen (S) C Điện dung Fara (F) e Sức điện động Vôn (V) e(t) Sức điện động tức thời Vôn (V) f Tần số Héc (Hz) G Điện dẫn Simen (S) I Dòng điện Ampere (A) Ip Dòng điện pha Ampere (A) Id Dòng điện dây Ampere (A) i(t) Dòng điện tức thời Ampere (A) j(t) Nguồn dòng điện Ampere (A) k T số biến áp L Điện cảm Henry (H) M Moment Newton.mét (Nm) n Tốc độ rotor vòng n1 Tốc độ từ trường vòng n2 Tốc độ trượt vòng P Công suất tác dụng Oát (W) Q Công suất phản kháng VAr q Điện tích Coulomb (C) R Điện trở Ohm () S Công suất biểu kiến Vôn-ampere (VA) T Chu kỳ giây t Thời gian giây U Điện áp Vôn Up Điện áp pha Vôn Ud Điện áp dây Vôn u(t) Điện áp tức thời Vôn X Điện kháng Ohm () XL Cảm kháng Ohm () XC Dung kháng Ohm () Y T ng dẫn Simen (S) Z T ng trở Ohm ()  Góc lệch pha giữa điện áp và dòng điện rad cos Hệ số công suất e Pha ban đầu sức điện động rad i Pha ban đầu dòng điện rad u Pha ban đầu điện áp rad ω Tần số góc rad/s  Từ thông Vêbe (Wb) Điện kỹ thuật 153 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT BATN: Biến áp tự ngẫu CD: Cầu dao KĐ : Không đồng bộ MBA: Máy biến áp Y/Y: Ba pha nối kiểu sao – sao Y/Δ: Ba pha nối kiểu sao – tam giác Điện kỹ thuật 154 DANH MỤC HÌNH Hình 1-1: Mạch điện. ...................................................................................................... 2 Hình 1-2: Ký hiệu nguồn điện áp. ................................................................................... 4 Hình 1-3: Ký hiệu nguồn dòng điện. ............................................................................... 5 Hình 1-4: Điện trở. .......................................................................................................... 5 Hình 1-5: Sức điện động và điện áp tự cảm trên cuộn dây. ............................................ 6 Hình 1-6: Phần tử điện dung. .......................................................................................... 7 Hình 1-7: Mô hình mạch điện. ........................................................................................ 8 Hình 1-8: Nút dòng điện. ................................................................................................. 9 Hình 1-9: Đồ thị dòng điện xoay chiều hình sin. .......................................................... 11 Hình 1-10: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều 1 pha đơn giản. ................................... 12 Hình 1-11: Chuyển động khung dây trong từ trường. ................................................... 12 Hình 1-12: Đồ thị sức điện động khi e > 0 và e < 0 ................................................. 13 Hình 1-13: Sự lệch pha giữ điện áp và dòng điện. ........................................................ 15 Hình 1-14: Biểu diễn hàm sin bằng vectơ. .................................................................... 17 Hình 1-15: Biểu diễn dòng điện, điện áp bằng vectơ. ................................................... 17 Hình 1-16: Mạch thuần điện trở và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. .................... 18 Hình 1-17: Đồ thị hàm sin i, u, p trong mạch thuần điện trở. ...................................... 19 Hình 1-18: Mạch thuần điện kháng và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. ............... 19 Hình 1-19: Đồ thị hàm sin i, u, p trong mạch thuần điện cảm...................................... 20 Hình 1-20: Mạch thuần điện dung và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. ................. 20 Hình 1-21: Đồ thị hàm sin i, u, p trong mạch thuần điện kháng. ................................. 21 Hình 1-22: Mạch RLC mắc nối tiếp và giản đồ vectơ điện áp và dòng điện. ............... 22 Hình 1-23: Tam giác tổng trở........................................................................................ 23 Hình 1-24: Mạch R – L – C song song và biểu diễn vectơ.Error! Bookmark not defined. Hình 1-25: Tam giác công suất. .................................................................................... 26 Hình 1-26: Biểu diễn hình học của số phức. ................................................................. 28 Điện kỹ thuật 155 Hình 1-27: Biểu diễn hình học số phức và phép cộng số phức. .................................... 29 Hình 1-28: Biểu diễn dạng cực của số phức. ................................................................ 30 Hình 1-29: Mạch một cửa. ............................................................................................ 34 Hình 1-30: Đồ thị hàm sin và đồ thị vectơ sức điện động ba pha. ................................ 37 Hình 1-31: Máy phát điện đồng bộ ba pha. .................................................................. 38 Hình 1-32: Sơ đồ nguồn và phụ tải đấu hình sao. ......................................................... 39 Hình 1-33: Đồ thị vectơ điện áp của hệ thống 3 pha nối hình sao. .............................. 39 Hình 1-34: Mạch ba pha ba dây nối sao. ...................................................................... 40 Hình 1-35: Sơ đồ nguồn và phụ tải đấu tam giác. ........................................................ 41 Hình 1-36: Đồ thị vectơ dòng điện của hệ thống 3 pha nối tam giác. .......................... 41 Hình 1-37: Mạch ba pha đối xứng nối sao, đồ thị vectơ điện áp và dòng điện. ........... 44 Hình 1-38: Mạch ba pha nối sao đối xứng có tổng trở đường dây. .............................. 45 Hình 1-39: Mạch ba pha đối xứng nối tam giác, đồ thị vectơ điện áp và dòng điện. ... 45 Hình 1-40: Mạch ba pha nối tam giác đối xứng có tổng trở đường dây. ..................... 46 Hình 2-1: Máy biến áp core type và shell type. ............................................................. 58 Hình 2-2: Máy biến áp Berry type ................................................................................. 58 Hình 2-3: Sơ đồ cấu tạo máy biến áp một pha. ............................................................. 59 Hình 2-4: Các dạng mạch từ máy biến áp. ................................................................... 59 Hình 2-5: Sơ đồ thay thế máy biến áp không tải. .......................................................... 63 Hình 2-6: Sơ đồ thí nghiệm máy biến áp không tải. ...................................................... 64 Hình 2-7: Sơ đồ thay thế của máy biến áp ngắn mạch. ................................................ 65 Hình 2-8: Sơ đồ thí nghiệm ngắn mạch máy biến áp. ................................................... 65 Hình 2-9: Chế độ ngắn mạch máy biến áp. ................................................................... 66 Hình 2-10: Sơ đồ cấu tạo máy biến áp 3 pha. ............................................................... 70 Hình 2-11: Các sơ đồ đấu dây máy biến áp ba pha. ..................................................... 70 Hình 2-12: Biểu thị góc lệch pha. ................................................................................. 72 Hình 2-13: Cách đánh dấu đầu dây trong máy biến áp 3 pha. ..................................... 72 Hình 2-14: Cách nối dây quấn kiểu sao (Y) và tam giác (Δ). ....................................... 73 Hình 2-15: Sự lệch pha trong một pha của máy biến áp 3 pha. ................................... 74 Điện kỹ thuật 156 Hình 2-16: Tổ đấu dây Y/Y - 12 ..................................................................................... 75 Hình 2-17: Tổ đấu dây Y/Δ - 11 .................................................................................... 75 Hình 3-1: Động cơ không đồng bộ. ............................................................................... 80 Hình 3-2: Stator và lá thép stator. ................................................................................. 81 Hình 3-3: Rotor lồng sóc và ký hiệu rotor trên mạch điện. .......................................... 81 Hình 3-4: Rotor dây quấn và ký hiệu rotor trên mạch điện. ......................................... 82 Hình 3-5: Sự hình thành từ trường đập mạch trong dây quấn 1 pha. .......................... 83 Hình 3-6: Từ trường quay của dòng điện 3 pha............................................................ 84 Hình 3-7: Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ 3 pha. ............................. 86 Hình 3-8: Dòng điện cảm ứng trong dây quấn rotor. ................................................... 93 Hình 3-9: Sơ đồ ra dây của dây quấn stator 6 đầu dây. ............................................... 96 Hình 3-10: Sơ đồ ra dây của dây quấn stator 9 đầu dây. ............................................. 97 Hình 3-11: Sơ đồ đấu dây quấn stator 6 đầu dây theo hình Y. ..................................... 98 Hình 3-12: Sơ đồ đấu dây quấn stator 6 đầu dây theo hình Δ. ..................................... 98 Hình 3-13: Sơ đồ đấu dây theo dạng Y nối tiếp của động cơ 3 pha ra 9 đầu dây. ....... 99 Hình 3-14: Sơ đồ đấu dây dạng Y song song của động cơ 3 pha ra 9. ......................... 99 Hình 3-15: Sơ đồ đấu dây theo dạng Δ nối tiếp của động cơ 3 pha ra 9 đầu dây. ..... 100 Hình 3-16: Sơ đồ đấu dây theo dạng Δ song song động cơ 3 pha ra 9 đầu dây. ........ 100 Hình 3-17: Sơ đồ đảo chiều quay động cơ trực tiếp. .................................................. 102 Hình 3-18: Nguyên lý đảo chiều quay động cơ không đồng bộ 3 pha và sơ đồ đảo chiều quay động cơ điện không đồng bộ ba pha bằng cầu dao đảo ba pha. .............. 103 Hình 3-19: Sơ đồ mở máy trực tiếp động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc. ............. 105 Hình 3-20: Sơ đồ mở máy dùng điện kháng nối tiếp vào mạch Stator. ...................... 106 Hình 3-21: Sơ đồ mở máy qua biến áp tự ngẫu. ......................................................... 107 Hình 3-22: Sơ đồ mở máy đổi nối Y Δ ..................................................................... 108 Hình 3-23: Sơ đồ khởi động động cơ KĐB 3 pha rotor dây quấn dùng điện trở phụ.109 Hình 3-24: Động cơ vạn năng. .................................................................................... 111 Hình 3-25: Cực từ và dây quấn kích thích. ................................................................. 111 Hình 3-26: Kiểu quấn ngược chiều dây của dây quấn kích thích. .............................. 112 Điện kỹ thuật 157 Hình 3-27: Cấu tạo stator và rotor động cơ vạn năng................................................ 113 Hình 3-28: Cổ góp và khung dây phần ứng. ............................................................... 113 Hình 3-29: Kết cấu động cơ vạn năng. ....................................................................... 114 Hình 3-30: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng xoay chiều. ........... 115 Hình 3-31: Nguyên lý động cơ vạn năng khi hoạt động với dòng một chiều. ............. 115 Hình 3-32: Trục phân dòng trùng với trục cực từ (M=0) ........................................... 116 Hình 3-33: Trục phân dòng không trùng với trục cực từ (M 0). .............................. 117 Hình 3-34: Trục phân dòng trùng với đường trung tính hình học (M = Mmax). ......... 117 Hình 3-35: Sơ đồ mở máy động cơ điện vạn năng. ..................................................... 118 Hình 3-36: Dùng bộ biến đổi thyristor thay đổi Uc để khởi động động cơ. ................ 119 Hình 4-1: Các loại cầu dao. ........................................................................................ 127 Hình 4-2: Ký hiệu cầu dao trên mạch điện. ................................................................ 128 Hình 4-3: Cấu tạo cầu dao. ......................................................................................... 128 Hình 4-4: Ký hiệu công tắc trên mạch điện. ............................................................... 129 Hình 4-5: Các loại công tắc và cấu tạo. ..................................................................... 129 Hình 4-6: Áptômát ....................................................................................................... 130 Hình 4-7: Nguyên lý của một áptômát dòng điện cực đại. .......................................... 133 Hình 4-8: Các dạng dây chảy và cách mắc cầu chì bảo vệ trong mạch điện. ............ 134 Hình 4-9: Ký hiệu cầu chì trên mạch điện. ................................................................. 134 Hình 4-10: Cầu chì ống sứ. ......................................................................................... 135 Hình 4-11: Sơ đồ kết cấu của rơle điện từ. ................................................................. 137 Hình 4-12: Cấu tạo các loại nút nhấn và ký hiệu trên mạch điện. ............................. 139 Hình 4-13: Cấu tạo bộ khống chế. .............................................................................. 141 Hình 4-14: Ký hiệu công tắc hành trình. ..................................................................... 142 Hình 4-15: Cấu tạo công tắc hành trình kiểu nút ấn. ................................................. 143 Hình 4-16: Cấu tạo công tắc hành trình kiểu tì. ......................................................... 144 Hình 4-17: Cấu tạo của một công tắc hành trình kiểu đòn. ........................................ 144 Hình 4-18: Contactor .................................................................................................. 145 Hình 4-19: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động contactor. .............................................. 147 Điện kỹ thuật 158 Hình 4-20: Sơ đồ khởi động từ động cơ 3 pha 2 nút nhấn. ......................................... 149 Điện kỹ thuật 159 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Kim Đính – Máy điện 1 và 2 – NXB Đại học quốc gia Tp. Hồ Chí Minh, Trường đại học kỹ thuật 1996. [2] TS. Phan Ngọc Bích – Điện kỹ thuật – NXB Khoa học kỹ thuật 2000. [3] PGS.TS. Đặng Văn Đào Chủ biên , PGS.TS. Lê Văn Doanh – Giáo trình Kỹ thuật điện – NXB Giáo dục 2002. [4] PGS.TS. Đặng Văn Đào Chủ biên , PGS.TS. Lê Văn Doanh – Kỹ thuật điện – NXB Giáo dục 1998. [5] ThS. Vũ Xuân Hùng – Điện kỹ thuật – NXB Lao động 2008. [6] Chân Ngọc Bích – Hướng dẫn sử dụng và sửa chữa Máy biến áp Động cơ điện Máy phát điện công suất nhỏ – NXB Giáo dục 1996. [7] Nguyễn Trọng Thắng –Kỹ thuật điện – NXB Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh 2012. [8] TS. Hồ Xuân Thanh, ThS. Phạm Xuân H – Giáo trình Khí cụ điện – NXB Đại học kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh 2010.