›
›

Bài giảng Cơ sở khí cụ điện - Chương 5: Hồ quang điện

ppt 75 trang hapham 3061
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Bài giảng Cơ sở khí cụ điện - Chương 5: Hồ quang điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pptbai_giang_co_so_khi_cu_dien_chuong_5_ho_quang_dien.ppt

Nội dung text: Bài giảng Cơ sở khí cụ điện - Chương 5: Hồ quang điện

  1. CHƯƠNG 5 HỒ QUANG ĐIỆN
  2. Chương 5: HỒ QUANG ĐIỆN 5.1. Khái niệm chung về HQĐ. 5.2. Quá trính phát sinh và dập tắt hồ quang điện. 5.3. Hồ quang điện một chiều. 5.4. Hồ quang điện xoay chiều. 5.5. Các biện pháp và trang bị dập hồ quang.
  3. 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG B¶n chÊt cña hå quang ®iÖn lµ hiÖn tîng phãng ®iÖn trong chÊt khÝ víi mËt ®é dßng ®iÖn rÊt lín ( tíi kho¶ng 102 ®Õn 103 A/mm2) cã nhiÖt ®é rÊt cao (tíi kho¶ng 5000 ®Õn 60000C) vµ thêng kÌm theo hiÖn tîng ph¸t s¸ng. Hå quang ®iÖn cã Ých : Hå quang ®iÖn thùc sù cã Ých khi ®îc sö dông trong c¸c lÜnh vùc nh hµn ®iÖn, luyÖn thÐp, nh÷ng lóc nµy hå quang cÇn ®îc duy tr× ch¸y æn ®Þnh.
  4. 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG Hå quang ®iÖn cã h¹i : Khi ®ãng c¾t c¸c thiÕt bÞ ®iÖn nh cont¾ct¬, cÇu dao, m¸y c¾t, hå quang sÏ xuÊt hiÖn gi÷a c¸c cÆp tiÕp ®iÓm. Hå quang ch¸y nµy l©u sau khi thiÕt bÞ ®iÖn ®· ®ãng c¾t sÏ lµm h h¹i c¸c tiÕp ®iÓm vµ b¶n th©n thiÕt bÞ ®iÖn. Trong trêng hîp nµy ®Ó ®¶m b¶o ®é lµm viÖc tin cËy cña thiÕt bÞ ®iÖn yªu cÇu ph¶i tiÕn hµnh dËp t¾t hå quang cµng nhanh cµng tèt.
  5. 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG
  6. Vïng K Vïng th©n Vïng A K A E V EK EK UA UTh E A UK Eth Ihqm H×nh 5.1: §Æc tÝnh hå quang ®iÖn
  7. 5.1. KHÁI NIỆM CHUNG Muốn tìm hiểu kỹ HQĐ, ta phải khảo sát nguyên nhân phát sinh và dập tắt hồ quang: đó là quá trình ion hóa và quá trình phản ion trong vùng hồ quang.
  8. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH VÀ DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN.
  9. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG Hå quang ®iÖn ph¸t sinh lµ do m«i trêng gi÷a c¸c ®iÖn cùc (hoÆc gi÷a c¸c cÆp tiÕp ®iÓm) bÞ ion hãa (xuÊt hiÖn c¸c h¹t dÉn ®iÖn). Khi các phần tử trung hòa trong môi trường khí (không dẫn điện) bị phân tích thành các điện tử tự do, ion dương, ion âm thì nó sẽ dẫn điện. Và quá trình này gọi là quá trình ion hóa. Ion hãa cã thÓ x¶y ra b»ng c¸c con ®êng kh¸c nhau duíi t¸c dông cña ¸nh s¸ng, nhiÖt ®é, ®iÖn trêng m¹nh,
  10. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG Trong thùc tÕ qu¸ tr×nh ph¸t sinh hå quang ®iÖn cã nh÷ng d¹ng ion hãa sau : 1) Qu¸ tr×nh ph¸t x¹ nhiÖt ®iÖn tö. 2) Qu¸ tr×nh tù ph¸t x¹ ®iÖn tö. 3) Qu¸ tr×nh ion hãa do va ch¹m. 4) Qu¸ tr×nh ion hãa do nhiÖt.
  11. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 1) SỰ PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ §iÖn cùc vµ tiÕp ®iÓm ®îc chÕ t¹o tõ kim lo¹i, mµ trong cÊu tróc kim lo¹i lu«n lu«n tån t¹i c¸c ®iÖn tö tù do chuyÓn ®éng vÒ mäi híng trong quü ®¹o cña cÊu tróc h¹t nh©n nguyªn tö. Khi tiÕp ®iÓm b¾t ®Çu më ra lùc nÐn vµo tiÕp ®iÓm gi¶m dÇn khiÕn ®iÖn trë tiÕp xóc t¨ng lªn chç tiÕp xóc, dßng ®iÖn bÞ th¾t l¹i dÉn ®Õn mËt ®é dßng ®iÖn t¨ng rÊt lín lµm nãng c¸c ®iÖn cùc (nhÊt lµ ë cùc ©m cã nhiÒu electron).
  12. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 1) SỰ PHÁT XẠ NHIỆT ĐIỆN TỬ Khi bÞ ®èt nãng, ®éng n¨ng cña c¸c ®iÖn tö t¨ng nhanh ®Õn khi n¨ng lîng nhËn W®n ®îc lín h¬n c«ng tho¸t At liªn kÕt h¹t nh©n th× ®iÖn tö sÏ tho¸t ra khái bÒ mÆt cùc ©m trë thµnh ®iÖn tù do. Qu¸ tr×nh nµy phô thuéc vµo nhiÖt ®é ®iÖn cùc, vËt liÖu lµm ®iÖn cùc.
  13. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 2) SỰ PHÁT XẠ ĐIỆN TỬ Khi tiÕp ®iÓm hay ®iÖn cùc võa më ra lóc ®Çu kho¶ng c¸ch cßn rÊt bÐ. NÕu cã mét ®iÖn trêng ®ñ lín ®Æt lªn ®iÖn cùc (nhÊt lµ vïng cùc ©m cã kho¶ng c¸ch nhá cã thÓ tíi hµng triÖu V/cm), víi cêng ®é ®iÖn trêng lín ë cùc ©m c¸c ®iÖn tö tù do ®îc cung cÊp thªm n¨ng lîng sÏ bÞ kÐo bËt ra khái bÒ mÆt catèt ®Ó trë thµnh c¸c ®iÖn tö tù do. Qu¸ tr×nh nµy phô thuéc vµo cêng ®é ®iÖn trêng E vµ vËt liÖu lµm ®iÖn cùc.
  14. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 3) ION HÓA DO VA CHẠM Sau khi tiÕp ®iÓm më ra, díi t¸c dông cña nhiÖt ®é cao hoÆc cña ®iÖn trêng lín (mµ th«ng thêng lµ c¶ hai) th× c¸c ®iÖn tö tù do sÏ ph¸t sinh chuyÓn ®éng tõ cùc d¬ng sang cùc ©m. Do ®iÖn trêng rÊt lín nªn c¸c ®iÖn tö chuyÓn ®éng víi tèc ®é rÊt cao. Trªn ®êng ®i c¸c ®iÖn tö nµy va ch¹m víi c¸c nguyªn tö vµ ph©n tö khÝ sÏ lµm bËt ra c¸c ®iÖn tö vµ c¸c ion d¬ng.
  15. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 3) ION HÓA DO VA CHẠM C¸c phÇn tö mang ®iÖn nµy l¹i tiÕp tôc tham gia chuyÓn ®éng vµ va ch¹m ®Ó lµm xuÊt hiÖn c¸c phÇn tö mang ®iÖn kh¸c. Do vËy mµ sè lîng c¸c phÇn tö mang ®iÖn t¨ng lªn kh«ng ngõng, lµm mËt ®é ®iÖn tÝch trong kho¶ng kh«ng gian gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm rÊt lín. Qu¸ tr×nh nµy phô thuéc vµo cêng ®é ®iÖn trêng, mËt ®é c¸c phÇn tö trong vïng ®iÖn cùc, lùc liªn kÕt ph©n tö, khèi lîng cña ph©n tö
  16. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 4) ION HÓA DO NHIỆT Do cã c¸c qóa tr×nh ph¸t x¹ ®iÖn tö vµ ion hãa do va ch¹m, mét lîng lín n¨ng lîng ®îc gi¶i phãng lµm nhiÖt ®é vïng hå quang t¨ng cao vµ thêng kÌm theo hiÖn tîng ph¸t s¸ng. NhiÖt ®é khÝ cµng t¨ng th× tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c phÇn tö khÝ cµng t¨ng vµ sè lÇn va ch¹m do ®ã còng cµng t¨ng lªn. Do va ch¹m, mét sè ph©n tö khÝ sÏ ph©n li thµnh c¸c nguyªn tö. Cßn lîng c¸c ion hãa t¨ng lªn do va ch¹m khi nhiÖt ®é t¨ng th× gäi ®ã lµ lîng ion hãa do nhiÖt.
  17. 5.2. QUÁ TRÌNH PHÁT SINH HỒ QUANG 4) ION HÓA DO NHIỆT Hay nói cách khác, khi nhiệt độ chất khí càng cao, chuyển động nhiệt của nó lớn, dễ va chạm và tách thành các ion, đó là quá trình ion hóa do nhiệt độ. Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ vùng HQ, mật độ các phân tử khí và đặc tính của chất khí. Với không khí, nếu nhiệt độ thân HQ cỡ 8000 đến 9000ºK thì ion hóa do nhiệt độ đóng vai trò chủ yếu. Vì vậy quá trình tạo HQĐ được gắn liền với quá trình nhiệt.
  18. 5.2. QUÁ TRÌNH DẬP TẮT HỒ QUANG Hå quang ®iÖn sÏ bÞ dËp t¾t khi m«i trêng gi÷a c¸c ®iÖn cùc kh«ng cßn dÉn ®iÖn hay nãi c¸ch kh¸c hå quang ®iÖn sÏ t¾t khi cã qu¸ tr×nh ph¶n ion hãa x¶y ra m¹nh h¬n qu¸ tr×nh ion hãa. Tức là quá trình suy giảm số lượng ion trong vùng HQ. Nguyên nhân chính của qu¸ tr×nh ph¶n ion là do hai hiÖn tîng sau: 1. HiÖn tîng t¸i hîp 2. HiÖn tîng khuÕch t¸n
  19. 5.2. QUÁ TRÌNH DẬP TẮT HỒ QUANG 1) HIỆN TƯỢNG TÁI HỢP Trong qu¸ tr×nh chuyÓn ®éng c¸c h¹t mang ®iÖn tr¸i dÊu va ch¹m nhau, t¹o thµnh c¸c h¹t trung hßa. Trong lÝ thuyÕt ®· chøng minh tèc ®é t¸i hîp : ➢ TØ lÖ nghÞch víi b×nh ph¬ng ®êng kÝnh HQ ➢ Hå quang tiÕp xóc víi m«i trêng ®iÖn m«i th× hiÖn tîng t¸i hîp sÏ t¨ng lªn. ➢ NhiÖt ®é hå quang cµng thÊp tèc ®é t¸i hîp cµng t¨ng.
  20. 5.2. QUÁ TRÌNH DẬP TẮT HỒ QUANG 1) HIỆN TƯỢNG TÁI HỢP - Mức độ tái hợp có thể biểu diễn bằng công thức: dn = α.n 2 (5.1) dt r dn Trong đó: là tốc độ suy giảm các ion do tái hợp. dt r α : hệ số tái hợp (є vào đặc tính của chất khí, áp suất, nđộ); n là số lượng các ion cùng dấu trong vùng thân hồ quang (ở chế độ xác lập n+ = n− )
  21. 5.2. QUÁ TRÌNH DẬP TẮT HỒ QUANG 2) HIỆN TƯỢNG KHUẾCH TÁN HiÖn tîng c¸c h¹t tÝch ®iÖn di chuyÓn tõ vïng cã mËt ®é ®iÖn tÝch cao (vïng hå quang) ra vïng xung quanh cã mËt ®é ®iÖn tÝch thÊp, lµm gi¶m sè lîng ion trong vïng hå quang gäi lµ hiÖn tîng khuÕch t¸n. C¸c ®iÖn tö vµ ion d¬ng khuÕch t¸n däc theo th©n hå quang, ®iÖn tö khuÕch t¸n nhanh h¬n ion d¬ng. Qu¸ tr×nh khuÕch t¸n ®Æc trng b»ng tèc ®é khuÕch t¸n. Sù khuÕch t¸n cµng nhanh hå quang cµng nhanh bÞ t¾t. §Ó t¨ng qu¸ tr×nh khuÕch t¸n ngêi ta thêng t×m c¸ch kÐo dµi ngän löa hå quang.
  22. 5.2. QUÁ TRÌNH DẬP TẮT HỒ QUANG 2) HIỆN TƯỢNG KHUẾCH TÁN - Mức độ khuếch tán được biển diễn qua công thức: dn 2.D.n = (5.2) dt r2 dn d Trong đó: là tốc độ suy giảm các ion do khuếch tán. dt d D : hệ số tái hợp (є vào khoảng cách tự do λ của ion và vận tốc trung bình ѵ của chúng. n là số lượng các ion cùng dấu trong vùng thân hồ quang. r là bán kính thân hồ quang. KL: Ta thấy, mức độ Ktán tăng khi bkính r của thân HQ giảm, số lượng ion trong vùng hồ quang tăng và vận tốc trung bình của nó tăng.
  23. 5.3. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU
  24. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU U - 0 + Víi U0 lµ ®iÖn ¸p nguån, m¹ch cã ®iÖn trë R, m¹ch cã R ®iÖn c¶m m¹ch L vµ r ®Æc tr- hq i ng cho ®iÖn trë hå quang víi L ®iÖn ¸p hå quang lµ u trªn hq r c¸c cÆp tiÕp ®iÓm khi ta ®ãng th hoÆc ng¾t. H×nh 5.2: Hå quang ®iÖn m¹ch mét chiÒu
  25. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU Theo ®Þnh luËt KiÕchèp II, ta cã ph¬ng tr×nh c©n b»ng ®iÖn ¸p trong m¹ch khi më tiÕp ®iÓm vµ hå quang b¾t ®Çu ch¸y nh sau : di U = i.R + iR + L (5.3) 0 hq dt di U = U + U + L (5.4) 0 R hq dt Víi UR : lµ ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë. Víi Uhq : lµ ®iÖn ¸p trªn hå quang.
  26. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU Khi hå quang ch¸y æn ®Þnh th× dßng ®iÖn kh«ng ®æi. di i = I = const L = 0 (5.5) dt Do ®ã ph¬ng tr×nh c©n b»ng ¸p sÏ lµ : U = U + U = I.R + I.r (5.6) 0 R hq hq
  27. HỒ QUANG ĐIỆN MỘT CHIỀU U[V] Ldi/dt 0 3 2 Ldi/dt< 0 Uhq B I[A] IA IB Hình 5.3
  28. ĐIỀU KIỆN DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN Âãø coï thãø dáûp tàõt âæåüc häö quang âiãûn mäüt chiãöu cáön loaûi boí âæåüc âiãøm häö quang chaïy äøn âënh (âiãøm B). Trãn âàûc tênh ta nháûn tháúy seî khäng coï âiãøm chaïy äøn âënh khi âæåìng âàûc tênh 3 (âiãûn aïp trãn häö quang) cao hån âæåìng âàûc tênh 2 nhæ hçnh (tæïc laì häö quang seî tàõt khi Uhq> U0- UR)
  29. ĐIỀU KIỆN DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN Âãø náng cao âæåìng âàûc tênh 3 thæåìng thæûc hiãûn hai biãûn phaïp laì tàng âäü daìi häö quang (tàng l) vaì giaím nhiãût âäü vuìng häö quang xuäúng, âàûc tênh nhæ hçnh. U [V] 3  I [A] 31
  30. ĐIỀU KIỆN DẬP TẮT HỒ QUANG ĐIỆN U [V] U [V] T L1 2 1 T1 L1 I[A] I[A]
  31. QÚA ĐIỆN ÁP HQĐ MỘT CHIỀU Khi càõt maûch âiãûn mäüt chiãöu thæåìng xaíy ra quaï âiãûn aïp, khi åí maûch coï âiãûn caím låïn nãúu täúc âäü càõt caìng nhanh thç quaï âiãûn aïp caìng låïn. Nãúu taûi thåìi âiãøm càõt coï I= 0 thç : di U = L + u (5.7) 0 dt hq Hay ta coï : di u −U = −L = U (5.8) hq 0 dt
  32. QÚA ĐIỆN ÁP HQĐ MỘT CHIỀU U laì trë säú quaï âiãûn aïp xoay chiãöu. Trong maûch mäüt chiãöu laìm viãûc våïi cäng suáút låïn laûi coï nhiãöu voìng dáy khi dáûp häö quang âiãûn quaï âiãûn aïp seî xaíy ra ráút låïn coï thãø gáy âaïnh thuíng caïch âiãûn vaì hæ hoíng thiãút bë. Âãø haûn chãú hiãûn tæåüng quaï âiãûn aïp ngæåìi ta thæåìng duìng thãm mäüt maûch âiãûn phuû màõc song song våïi phuû taíi. Maûch naìy coï thãø laì âiãûn tråí, âiãûn tråí vaì tuû näúi tiãúp hoàûc mäüt chènh læu màõc ngæåüc
  33. QÚA ĐIỆN ÁP HQĐ MỘT CHIỀU R C R Z (R,L) t Zt (R,L) D Zt (R,L)
  34. 5.4. HỒ QUANG ĐIỆN XOAY CHIỀU
  35. KHÁI NIỆM CHUNG ÅÍ häö quang âiãûn xoay chiãöu, doìng âiãûn vaì âiãûn aïp nguäön biãún thiãn tuáön hoaìn theo táön säú læåïi âiãûn. Vç häö quang laì âiãûn tråí phi tuyãún nãn doìng âiãûn vaì âiãûn aïp cuía hồ quang truìng pha nhau. Taûi thåìi âiãøm doìng âiãûn âi qua âiãøm 0, häö quang khäng âæåüc cáúp nàng læåüng nãn quaï trçnh phaín ion xaíy ra åí vuìng âiãûn cæûc ráút maûnh vaì nãúu âiãûn aïp âàût lãn 2 âiãûn cæûc beï hån trë säú âiãûn aïp chaïy thç HQ seî tàõt hàón.
  36. KHÁI NIỆM CHUNG Khi häö quang âiãûn xoay chiãöu âang chaïy ta âæa doìng âiãûn vaì âiãûn aïp cuía häö quang vaìo dao âäüng kê ta seî âæåüc daûng soïng cuía doìng âiãûn vaì âiãûn aïp häö quang nhæ hçnh Hình 5.4
  37. KHÁI NIỆM CHUNG Trong 1/4 chu kyì âáöu, âiãûn aïp HQ tàng nhanh âãún tri säú Uch (theo âiãûn aïp nguäön). Khi HQ chaïy, âiãûn aïp giaím dáön. Doìng âiãûn tàng tæì 0 âãún âiãøm chaïy, doìng tàng maûnh vaì khi t = T/4, doìng âiãûn âaût trë säú cæûc âaûi vaì âiãûn aïp HQ gáön nhæ khäng âäøi. ÅÍ 1/4 chu kyì tiãúp theo, doìng âiãûn giaím dáön, âãún thåìi âiãøm tàõt, âiãûn aïp HQ tàng sau âoï suy giaím vãö 0 vaì doìng âiãûn tråí vãö 0.
  38. KHÁI NIỆM CHUNG Tæì daûng soïng thu U âæåüc trãn maìn hçnh Uch dao âäüng kê ta xáy dæûng âæåüc âàûc tênh Ut Vän-Ampe (V-A) cuía häö quang âiãûn xoay chiãöu nhæ hçnh I Hình 5.5
  39. KHÁI NIỆM CHUNG Ta nháûn tháúy trong maûch coï phuû taíi âiãûn tråí thuáön dãù dáûp häö quang hån trong maûch coï taíi âiãûn caím. Båíi åí maûch thuáön tråí khi doìng âiãûn qua trë säú khäng (thåìi gian i=0 thæûc tãú keïo daìi khoaíng 0,1) thç âiãûn aïp nguäön cuîng bàòng khäng (truìng pha). Coìn åí maûch thuáön caím khi doìng bàòng khäng thç âiãûn aïp nguäön âang coï giaï trë cæûc âaûi (âiãûn aïp væåüt træåïc doìng âiãûn mäüt goïc 900).
  40. DẬP TẮT HQĐ XOAY CHIỀU Häö quang âiãûn xoay chiãöu khi doìng âiãûn qua trë säú 0 thç khäng âæåüc cung cáúp nàng læåüng. Mäi træåìng häö quang máút dáön tênh dáùn âiãûn vaì tråí thaình caïch âiãûn. Nãúu âäü caïch âiãûn naìy âuí låïn vaì âiãûn aïp nguäön khäng âuí duy trç phoïng âiãûn laûi thç häö quang seî tàõt hàón. Âãø âaïnh giaï mæïc âäü caïch âiãûn cuía âiãûn mäi vuìng häö quang laì låïn hay beï ngæåìi ta duìng khaïi niãûm âiãûn aïp choüc thuíng. Âiãûn aïp choüc thuíng ( Uch.t ) caìng låïn thç mæïc âäü caïch âiãûn cuía âiãûn mäi caìng cao.
  41. DẬP TẮT HQĐ XOAY CHIỀU Quaï trçnh dáûp tàõt häö quang âiãûn xoay chiãöu khäng nhæîng tuìy thuäüc vaìo tæång quan giæîa âäü låïn cuía âiãûn aïp choüc thuíng våïi âäü låïn cuía âiãûn aïp häö quang maì coìn phuû thuäüc tæång quan giæîa täúc âäü tàng cuía chuïng. U[V] 1 Hình 5.6 2 150250V I[A]
  42. 5.5. BIỆN PHÁP VÀ TRANG BỊ DẬP HỒ QUANG TRONG THIẾT BỊ ĐIỆN
  43. 5.5.1. CÁC YÊU CẦU DẬP HQ ✓ Trong thåìi gian ngàõn phaíi dáûp tàõt âæåüc häö quang, haûn chãú phaûm vi chaïy häö quang laì nhoí nháút. ✓ Täúc âäü âoïng måí tiãúp âiãøm phaíi låïn. ✓ Nàng læåüng häö quang sinh ra phaíi beï, âiãûn tråí häö quang phaíi tàng nhanh. ✓ Traïnh hiãûn tæåüng quaï âiãûn aïp khi dáûp häö quang.
  44. 5.5.2. CÁC NGUYÊN TẮC DẬP HQ ✓ Keïo daìi ngoün læía häö quang. ✓ Duìng nàng læåüng häö quang sinh ra âãø tæû dáûp. ✓ Duìng nàng læåüng nguäön ngoaìi âãø dáûp. ✓ Chia häö quang thaình nhiãöu pháön ngàõn âãø dáûp. ✓ Màõc thãm âiãûn tråí song song âãø dáûp.
  45. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP 1) Keïo daìi häö quang âiãûn bàòng cå khê 2) Duìng cuäün dáy thäøi tæì kãút håüp buäöng dáûp häö quang 3) Duìng buäöng dáûp häö quang coï khe håí quanh co 4) Phán chia häö quang ra laìm nhiãöu âoaûn ngàõn 5) Tàng täúc âäü chuyãøn âäüng cuía tiãúp âiãøm âäüng
  46. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP 1) Keïo daìi häö quang âiãûn bàòng cå khê: Khi hồ quang kéo dài làm cho đường kính hồ quang giảm, tăng bề mặt tiếp xúc của HQ với môi trường, vì vậy HQ bị tỏa nhiệt và khuếch tán nhanh, làm tăng quá trình phản ion. Tuy nhiên biện pháp này chỉ thường được dùng ở mạng hạ áp có điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 220 V và dòng tới 150 A. Đây là biện pháp đơn giản thường dùng ở cầu dao công suất nhỏ hoặc ở rơle.
  47. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP 2) Duìng cuäün dáy thäøi tæì kãút håüp buäöng dáûp häö quang: Người ta dùng một cuộn dây mắc nối tiếp với tiếp điểm chính tạo ra một từ trường tác dụng lên HQ để sinh ra một lực điện từ kéo dài HQ. Thông thường biện pháp này kết hợp với trang bị thêm buồng dập amiăng. Lực điện từ của cuộn thổi từ sẽ thổi HQ vào tiếp giáp amiăng làm tăng quá trình phản ion.
  48. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP 3) Duìng buäöng dáûp häö quang coï khe håí quanh co Buồng được làm bằng amiăng có hai nửa lồi lõm và ghép lại hợp thành những khe hở quanh co (khi đường kính hồ quang lớn hơn bề rộng khe thì gọi là khe hẹp). Khi cắt tiếp điểm lực điện động sinh ra sẽ đẩy hồ quang vào khe quanh co sẽ làm kéo dài và giảm nhiệt độ hồ quang.
  49. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP 4) Phán chia häö quang ra laìm nhiãöu âoaûn ngàõn Trong buồng dập hồ quang ở phía trên ngta đặt thêm nhiều tấm thép non. Khi hồ quang xuất hiện, do lực điện động hồ quang bị đẩy vào giữa các tấm thép và bị chia ra làm nhiều đoạn ngắn. Loại này thường được dùng ở lưới một chiều dưới 220V và xoay chiều 500V.
  50. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP Hình Hình 5.7a Hình 5.7b
  51. 5.5.3. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ ÁP 5) Tàng täúc âäü chuyãøn âäüng cuía tiãúp âiãøm âäüng Người ta bố trí các lá dao động, có một lá chính và một lá phụ (thường là ở cầu dao) hai lá này nối với nhau bằng một lò xo, lá dao phụ cắt nhanh do lò xo đàn hồi (lò xo sẽ làm tăng tốc độ cắt dao phụ) khi kéo dao chính Hình 5.8 1-Tiếp điểm động (thân dao). ; 2- ra trước. Tiếp điểm tĩnh (má dao) ; 3-Lưỡi dao phụ ; 4-Lò xo ; 5-Tay cầm bằng vật liệu cách điện. ; 6- Đế cách điện.
  52. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP 1) Dáûp häö quang trong dáöu biãún aïp. 2) Dáûp häö quang bàòng khê neïn 3) Dáûp häö quang bàòng caïch duìng váût liãûu tæû sinh khê 4) Dáûp häö quang trong khí SF6 5) Dáûp häö quang trong chân không. 55
  53. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP 1) Dáûp häö quang trong dáöu biãún aïp. Ở các máy cắt trung áp các tiếp điểm cắt được ngâm trong dầu biến áp. Khi cắt mạch, hồ quang xuất hiện, dưới tác dụng nhiệt của HQ, dầu tạo thành các bọt khí khác, khí hydro, hơi dầu, trong đó khí hydro là chủ yếu (70-80%) với áp suất cao. Khí hydro có độ bền điện rất cao, nhất là với áp suất cao làm cho hiện tượng ion-hóa nhiệt kém đi rất nhiều, do vậy HQ dễ bị dập tắt.
  54. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP Máy cắt dầu: - Dùng cho mạng trung áp hay cao áp. - Dòng cắt hàng ngàn Ampe - Thường do Liên xô chế tạo - Thời gian cắt: 0,15 – 0,2 giây. - Nhược: kích thước lớn, khối lượng lớn, bảo dưỡng, sửa chữa phức tạp và dễ gây ra cháy nổ. Máy cắt dầu loại thùng không còn chế tạo nữa. Nên máy cắt ít Hình 5.9 dầu có ưu điểm hơn.
  55. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP 2) Dáûp häö quang bàòng thổi khê neïn: Là ppháp thổi cưỡng bức. Không khí sạch, khô được nén với áp suất cao có độ bền điện lớn. Khi HQ xuất hiện, người ta dùng khí nén này thổi vào HQ để dập tắt nó. Với áp suất nén ở 10-15atm, độ bền điện đạt cỡ 40 KV/mm, với vận tốc thổi cỡ 200m/s nên hiệu ứng dập HQ rất cao. Nhược: cần thiết bị nén khí đi kèm khá cồng kềnh.
  56. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP MC có bình cắt (buồng dập HQ) nằm trong bình chứa khí nén Hình 5.10
  57. Máy Cắt không khí (Trị An)
  58. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP 3) Dáûp häö quang bàòng caïch duìng váût liãûu tæû sinh khê ÅÍ maïy càõt tæû sinh khê, häö quang âæåüc dáûp tàõt bàòng häøn håüp khê do váût liãûu ràõn cuía buäöng dáûp häö quang sinh ra dæåïi taïc âäüng cuía nhiãût âäü cao. Ưu: giá thành hạ, kcấu đơn giản, không cần dao cách ly. Nhược: tuổi thọ thấp, dễ cháy nổ, nên chỉ dùng công suất bé.
  59. Hình 5.11
  60. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP Âãø tàng hiãûu æïng dáûp häö quang trong mäi træåìng khê vaì giaím kêch thæåïc caïch âiãûn, ngæåìi ta thæåìng sæí duûng khê SF6 4) Dáûp häö quang trong khí SF6: Đặc điểm khí SF6 ✓ÅÍ aïp suáút bçnh thæåìng, âäü bãön âiãûn cuía khê SF6 gáúp 2.5 láön so våïi khäng khê, coìn khi aïp suáút 2 at âäü bãön âiãûn cuía khê naìy tæång âæång våïi dáöu BA. ✓Hãû säú dáùn nhiãût cuía SF6 cao gáúp 4 láön khäng khê, vç váûy coï thãø tàng máût âäü doìng âiãûn trong maûch voìng dáùn âiãûn, giaím khäúi læåüng âäöng.
  61. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP ✓ Khaí nàng dáûp häö quang cuía buäöng dáûp kiãøu thäøi doüc khê SF6 låïn gáúp 5 láön so våïi khäng khê, vç váûy giaím âæåüc thåìi gian chaïy cuía häö quang, tàng khaí nàng càõt, tàng tuäøi thoü tiãúp âiãøm. ✓ SF6 laì loaûi khê trå, khäng phaín æïng våïi oxy, hydro, êt bë phán têch thaình caïc khê thaình pháön.
  62. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP
  63. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP Hình 5.12 66
  64. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP
  65. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP 5) Dáûp häö quang trong chân không: Ở môi trường chân không độ bền cách điện khá cao và khả năng ion hóa gần như không tồn tại, vì vậy dập HQ trong chân không có ưu việt hơn. ➢ Ưu: của MC chân không là kích thước nhỏ gọn, không gây ra cháy nổ, tuổi thọ cao khi cắt dòng định mức ( đến 10000 lần ), gần như không cần bảo dưỡng định kỳ. Loại máy này dùng chủ yếu ở lưới trung áp với dòng điện định mức đến 3000A, dòng cắt đến 50 kA, chủ yếu được lắp đặt trong nhà. ➢ MC chân không được chế tạo để đóng cắt trong mạng 6, 10 , 15 , 22 và 35 KV với công suất cắt không lớn (đến 1000 - 2000 MVA).
  66. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP 1.Buồng cách điện chân không. 2. Tấm đáy. 3. Hệ thống tiếp điểm. 4. Thanh dẫn tĩnh. 5. Thanh dẫn động. 6. ống xếp kim loại. 7. Màn chắn kim loại. Hình 5.13
  67. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP MC chân không: (hình 5.14)
  68. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP Hình 5.15
  69. Cấu tạo và chức năng: 1 - Vỏ máy cắt máy cắt gồm có hai phần chính: ◼ 1.1 - Tấm chắn phía trước ◼ 9 - Cơ cấu mở bằng tay khẩn cấp hệ thống cực máy cắt và cơ cấu tác động ◼ 10 - Cơ cấu tác động từ trường ◼ 11 - Cuộn mở ◼ 12 - Nam châm phần ứng ◼ 13 - Các nam châm vĩnh cửu ◼ 14 - Cuộn đóng ◼ 15 - Cảm biến cho tín hiệu mở ◼ 16 - Cảm biến cho tín hiệu đóng ◼ 17- Bộ phận hiệu chỉnh hành trình ◼ 18 - Trục đòn bẩy ◼ 19 - Cần nối cách điện ◼ 20 - Lò xo hoãn xung ◼ 21 - Đầu nối cố định ◼ 22 - đầu cuối máy cắt phía dưới ◼ 23 - Vỏ nhựa đúc epoxy ◼ 24 - Buồng cắt ◼ 24.1 - Tiếp điểm di động ◼ 24.2 - Tiếp điểm cố định ◼ 25 - Đầu cuối máy cắt phía trên Hình 5.16: Mặt cắt của máy cắt AMVAC
  70. 5.5.4. DẬP HQ TRONG THIẾT BỊ HẠ CAO ÁP Hình 5.17
  71. HẾT CHƯƠNG 5