Tập bài giảng Lý thuyết khí cụ điện - Lê Ngọc Tấn

Nội dung text: Tập bài giảng Lý thuyết khí cụ điện - Lê Ngọc Tấn

1. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÂNG NGHIEÄP HUEÁ KHOA ÑIEÄN TOÅ BOÄ MOÂN: CUNG CAÁP ÑIEÄN TAÄP BAØI GIAÛNG MOÂN: LYÙ THUYEÁT KHÍ CUÏ ÑIEÄN (LÖU HAØNH NOÄI BOÄ) Ngöôøi daïy: Leâ Ngoïc Taán Hueá, thaùng 6 naêm 2012 TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 111
2. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Lôøi töïa Do trình ñoä vaø thôøi gian soaïn coøn nhieàu haïn cheá, neân trong taäp lieäu naøy vaãn coøn raát nhieàu sai xoùt raát mong söï ñoùng goùp giuùp ñôõ cuûa caùc thaày coâ. Chaân thaønh caùm ôn | Taøi lieäu tham khaûo * Taøi lieäu chính: 1. Khoa Ñieän - Tröôøng CÑCN Hueá, Giaùo trình Khí cuï ñieän, löu haønh noäi boä 2. Phaïm Vaên Chôùi, Khí cuï ñieän, NXB Khoa hoïc KT. 3. Giaùo trình khí cuï ñieän, NXB Giaùo duïc, 2002. * Taøi lieäu tham khkhaûo:aûo: 1. Leâ Thaønh Baéc, Giaùo trình thieát bò ñieän, NXB Khoa hoïc KT. 2. Khí cuï ñieän & thieát bò tieâu thuï ñieän haï aùp, NXB Khoa hoïc KT. 3. Toâ Ñaèng - Nguyeãn Xuaân Phuù, Söû duïng vaø söõa chöõa khí cuï ñieän haï theá, 2007. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 222
3. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn CHÖÔNG 1 LYÙ THUYEÁT CÔ SÔÛ KKHÍHÍ CUÏ ÑIEÄN 1.1 Khaùi nieäm, phaân loaïi vaø caùc yeâu caàu cô baûn cuûa khí cuï ñieän 1.1.1. Khaùi nieäm Khí cuï ñieän (KCÑ) laø thieát bò ñieän duøng ñeå ñieàu khieån, kieåm tra, ñieàu chænh, khoáng cheá caùc ñoái töôïng ñieän cuõng nhö khoâng ñieän vaø baûo veä chuùng trong tröôøng hôïp söï coá. Khí cuï ñieän coù raát nhieàu chuûng loaïi vôùi chöùc naêng, nguyeân lyù laøm vieäc vaø kích côõ khaùc nhau. Noù ñöôïc söû duïng roäng raõi ôû caùc nhaø maùy phaùt ñieän, caùc traïm bieán aùp, trong caùc xí nghieäp vaø trong moïi lónh vöïc cuûa cuoäc soáng. 1.1.2. Phaân loaïi KCÑ raát ña daïng, raát nhieàu chuûng loaïi vaø ñöôïc söû duïng ôû moïi lónh vöïc. Do ñoù, ñeå tieän cho vieäc söû duïng vaø söûa chöõa, ngöôøi ta chia KCÑ thaønh nhieàu nhoùm nhö sau: a.a.a. Theo chöùc naêng - Nhoùm KCÑ ñoùng caét Chöùc naêng chính cuûa nhoùm naøy laø ñoùng caét töï ñoäng hoaëc baèng tay löôùi ñieän, maïch ñieän ôû cheá ñoä laøm vieäc khaùc nhau. Caùc KCÑ ñoùng caét goàm caàu dao, dao caùch ly, dao phuï taûi, maùy caét töï ñoäng (aùptomaùt), caàu chì, caùc boä chuyeån ñoåi nguoàn. Ñaëc ñieåm cuûa nhoùm KCÑ ñoùng caét laø taàn soá thao taùc thaáp (thænh thoaûng môùi phaûi thao taùc). Do ñoù, tuoåi thoï veà thao taùc cuûa chuùng thöôøng khoâng cao (ñeán khoaûng haøng chuïc ngaøn laàn ñoùng caét). Dao caùch ly duøng ñeå ñoùng caét doøng khoâng taûi cuûa maïch ñieän, maùy bieán aùp, ñöôøng daây. Dao phuï taûi duøng ñeå ñoùng caét maïch ñieän khi coù taûi. Caàu chì, maùy caét duøng ñeå töï ñoäng caét maïch ñieän khi bò söï coá nhö ngaén maïch, quaù taûi. - Nhoùm KCÑ duøng ñeå haïn cheá doøng ñieän, ñieän aùp. Nhoùm naøy coù chöùc naêng haïn cheá doøng ñieän, ñieän aùp trong maïch khoâng taêng quaù cao khi bò söï coá. Khaùng ñieän duøng ñeå haïn cheá doøng ngaén maïch. Van choáng seùt duøng ñeå haïn cheá ñieän aùp. - Nhoùm KCÑ duøng ñeå môû maùy, ñieàu khieån. Nhoùm naøy goàm caùc loaïi KCÑ nhö caùc boä môû maùy, boä khoáng cheá, ñieän trôû môû maùy, contactor, khôûi ñoäng töø Ñaëc ñieåm cuûa nhoùm naøy laø taàn soá thao taùc cao (coù theå leân tôùi 1500 laàn/giôø). Vì vaäy, tuoåi thoï veà thao taùc cuûa chuùng cao (coù theå tôùi haøng trieäu laàn ñoùng caét). - Nhoùm KCÑ kieåm tra, theo doõi Nhoùm naøy coù chöùc naêng kieåm tra, theo doõi söï laøm vieäc cuûa caùc ñoái töôïng vaø bieán ñoåi caùc tín hieäu khoâng ñieän thaønh tín hieäu ñieän. Noù goàm caùc loaïi rôle, caùc boä caûm bieán Ñaëc ñieåm cuûa nhoùm naøy laø coâng suaát thaáp, thöôøng ñöôïc noái maïch ôû thöù caáp ñeå bieán ñoåi, truyeàn tín hieäu. - Nhoùm KCÑ bieán ñoåi doøng ñieän, ñieän aùp. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 333
4. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Nhoùm naøy goàm maùy bieán doøng ñieän vaø maùy bieán ñieän aùp, vôùi chöùc naêng bieán ñoåi doøng ñieän, ñieän aùp cao (hoaëc thaáp) thaønh doøng ñieän, ñieän aùp coù trò soá thích hôïp, an toaøn cho vieäc ño löôøng, ñieàu khieån, baûo veä. b. Theo nguyeân lyù laøm vieäc. KCÑ ñöôïc chia theo caùc nhoùm vôùi nguyeân lyù nhö: ñieän töø, ñieän ñoäng, ñieän cô, töø ñieän, nhieät, coù tieáp xuùc vaø khoâng tieáp xuùc. c.c.c. Theo nguoàn ñieän KCÑ ñöôïc chia theo nguoàn ñieän maø noù hoaït ñoäng nhö: KCÑ moät chieàu vaø KCÑ xoay chieàu. d. Theo ñoä lôùn cuûa ñieän aùp laøm vieäc Döïa vaøo ñieän aùp laøm vieäc cuûa khí cuï ñieän, ngöôøi ta chia laøm caùc loaïi sau: - KCÑ haï aùp: laøm vieäc vôùi ñieän aùp döôùi 1000V. - KCÑ trung aùp: laøm vieäc vôùi ñieän aùp töø 1000V ñeán 36KV. - KCÑ cao aùp: laøm vieäc vôùi ñieän aùp töø 36KV ñeán 400KV. - KCÑ sieâu cao aùp: laøm vieäc vôùi ñieän aùp treân 400KV. e. Theo ñieàu kieän moâi tröôøng Döïa vaøo moâi tröôøng laøm vieäc chia laøm caùc loaïi nhö: KCÑ laøm vieäc trong nhaø, KCÑ laøm vieäc ngoaøi trôøi, KCÑ laøm vieäc trong moâi tröôøng deã chaùy noå Toùm laïi, tuyø theo chöùc naêng vaø ñieàu kieän laøm vieäc, caùc KCÑ coù caùc yeâu caàu cuï theå, rieâng bieät, nhöng yeâu caàu cô baûn nhaát vaãn laø caùc yeâu caàu veà kyõ thuaät vaø kinh teá. 1.1.3. Caùc yeâu caàu cô baûn cuûa khí cuï ñieän - KCÑ phaûi ñaûm baûo söû duïng laâu daøi vôùi caùc thoâng soá ñònh möùc. Nghóa laø ñöôïc söû duïng ôû doøng ñieän, ñieän aùp, taàn soá khoâng ñöôïc vöôït quaù trò soá cho pheùp. - KCÑ phaûi oån ñònh nhieät vaø oån ñònh ñieän ñoäng. Vaät lieäu phaûi chòu noùng toát vaø coù cöôøng ñoä cô khí cao, vì khi bò quaù taûi hay ngaén maïch, doøng ñieän lôùn, phaùt sinh nhieät cao coù theå laøm hö hoûng hay bieán daïng KCÑ. - Vaät lieäu caùch ñieän phaûi toát ñeå khi xaûy ra quaù ñieän aùp trong phaïm vi cho pheùp, KCÑ khoâng bò hö hoûng. - KCÑ phaûi ñaûm baûo laøm vieäc ñöôïc chính xaùc, an toaøn, song phaûi goïn nheï, reû tieàn vaø deã gia coâng, laép raùp, kieåm tra vaø söûa chöõa. - Ngoaøi ra, KCÑ phaûi laøm vieäc oån ñònh ôû caùc ñieàu kieän khí haäu vaø moâi tröôøng yeâu caàu. 1.1.1.21. 222 HOÀ QUANG ÑIEÄN. Hoà quang ñieän laø söï phoùng ñieän maïnh vaø duy trì trong chaát khí, noù ñaït giaù trò doøng ñieän töông ñoái lôùn vaø ñieän aùp rôi treân thaân hoà quang töông ñoái nhoû. Do ñaëc ñieåm phoùng ñieän treân hoà quang cuõng phaûi tuaân thuû nhöõng nguyeân taéc cô baûn cuûa söï phoùng ñieän veà ñieàu kieän ñieän aùp vaø moâi tröôøng. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 444
5. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn 1.1.1.21. 222.1 11 1. Ñaëc tính phoùng ñieän trong chaát khí. Phoùng ñieän trong chaát khí laø toaøn boä caùc hieän töôïng daãn ñeán söï xuaát hieän doøng ñieän xuyeân qua khoaûng caùch khí döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng. Hình 1.12 bieåu dieãn quan heä giöõa doøng vaø aùp qua caùc giai ñoaïn phaùt trieån phoùng ñieän cuûa moät khoaûng caùch khoâng khí giöõa hai ñieän tröôøng. Söï phoùng ñieän trong khoâng khí goàm caùc giai ñoaïn nhö sau: C D E Hình 1.12. Ñaëc tính phoùng ñieän trong khoâng khí. Söï daãn ñieän trong chaát khí laø söï phoùng ñieän giöõa caùc ñieän cöïc khi ñieän aùp ñaït tôùi moät giaù trò nhaát ñònh. Quan saùt söï phoùng ñieän giöõa doøng ñieän phoùng vaø ñieän aùp giöõa hai ñieän cöïc vôùi moät khoaûng caùch nhaát ñònh chuùng ta thaáy: - ÔÛ ñoaïn OA: töông öùng vôùi söï phoùng ñieän duy trì do caùc haït mang ñieän gaây ra töø söï ion hoaù töï nhieân, ñoaïn naøy doøng ñieän taêng tuyeán tính vôùi ñieän aùp. - Ñoaïn AB: coù söï phaùt sinh caùc ion hoaù do söï va ñaäp trong quaù trình di chuyeån cuûa caùc ion. Doøng ñieän haàu nhö khoâng taêng theo ñieän aùp vì caùc haït ñieän tích sinh ra töø hieän töôïng ion hoaù töï nhieân ñeàu taùi hôïp taïi ñieän cöïc. - Ñoaïn BC: töông öùng vôùi söï phoùng ñieän choïc thuûng trong moâi tröôøng khí khi coâng suaát nguoàn ñuû lôùn, doøng ñieän ñaït vaøi mA. Söï choïc thuûng baây giôø laø söï phoùng ñieän laïnh. - Ñoaïn CD: töông öùng vôùi söï taêng nhanh cuûa doøng ñieän so vôùi ñieän aùp vaø phaùt sinh hieän töôïng vôùi söï phoùng ñieän laø caùc tia saùng nhö tia löûa, goïi laø tia löûa ñieän. Tia löûa ñieän coù maät ñoä doøng nhoû, ñieän aùp treân hai cöïc raát cao khoaûng vaøi traêm Volt. - Taïi ñieåm D: söï phoùng ñieän maïnh khoaûng 0,1A vaø ñieän aùp suït theo doøng ñieän phoùng moät caùch nhanh choùng. Ñoù laø quaù trình hình thaønh söï phoùng ñieän hoà quang (maät ñoä doøng ñieän lôùn, ñieän aùp nhoû khoaûng vaøi chuïc Votl). - Ñoaïn DE: töông öùng vôùi hieän töông phoùng tia löûa ñieän neáu coâng suaát nguoàn nhoû vaø hoà quang chæ thöïc söï phaùt sinh khi coâng suaát nguoàn vaø cöôøng ñoä ñieän tröôøng ñuû lôùn. 1.1.1.21. 222.2 22 2. Quaù trình hình thaønh vaø ñaëc ñieåm cuûa hoà quanquangg ñieän. a. Ñoài vôùi tieáp ñieåm coù doøng nhoû. Ban ñaàu khoaûng caùch tieáp ñieåm raát beù, Do ñoù ñieän tröôøng ñaët leân ñieän cöïc raát cao. Neáu ñaït E > 3.10 7 V/m daãn ñeán phaùt xaï electron töï do. Khi maät ñoä electron phaùt xaï lôùn coù theå phaùt sinh hoà quang töø söï phoùng ñieän. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 555
6. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn f.f.f. Ñoái vôùi tieáp ñieåm coù doøng lôùn. Hình 1.13. quaù trình ion hoaù do hoà quang sinh ra. Luùc môû tieáp ñieåm löïc eùp tieáp ñieåm giaûm. Tieát dieän tieáp xuùc thöïc teá nhoû daàn daãn tôùi maät ñoä doøng ñieän taêng cao khoaûng vaøi traêm A/mm 2. Söï phaùt noùng do maät ñoä cao laøm kim loaïi taïi ñieåm tieáp xuùc chaûy loûng thaønh gioït. Khi caùc tieáp ñieåm tieáp tuïc rôøi xa nhau gioït chaát loûng bò keùo caêng thaønh caùc caàu chaát loûng. Nhieät ñoä tieáp xuùc caøng taêng cao daãn ñeán chaát loûng kim loaïi boác hôi vaø quaù trình phaùt noùng raát nhanh gaây noå cuøng söï ion hoùa phaùt trieån nhanh do ñieän tröôøng lôùn daãn ñeán hình thaønh hoà quang. Quaù trình naøy thöôøng keùo theo söï maøi moøn tieáp ñieåm. g.g.g. Ñaëc ñieåm cuûa hoà quang ñieän. Hoà quang ñieän laø söï phoùng ñieän maïnh vaø duy trì trong chaát khí noù ñaït giaù trò doøng ñieän töông ñoái lôùn vaø ñieän aùp treân thaân hoà quang töông ñoái nhoû. Coù theå neâu ra moät soá ñaëc ñieåm ñaëc bieät cuûa hoà quang laø: - Giöõa hai ñieän cöïc hình thaønh luoàng saùng choùi loaø vaø coù phaân bieät roõ raøng. - Nhieät ñoä hoà quang raát cao 5.000 ÷ 50.000 0K. - Maät ñoä doøng raát lôùn töø 10 – 10 6 A/cm 2. 1.1.1.21. 222.3 33 3. Tính chaát chung cuûcuûaa hoà quang. Söï phaân boá ñieän aùp treân toaøn boä chieàu daøi hoà quang khoâng ñeàu. Chieàu daøi hoà quang coù theå phaân thaønh 3 ñoaïn: - Veät Cathode: chieám moät khoaûng caùch raát beù tính töø ñieän cöïc cathode coù chieàu daøi ∆l 6 vaøo khoaûng 10 m vaø ñieän aùp rôi ∆UC vaøo khoaûng (10 ÷ 20)V vaø khoâng phuï thuoäc chieàu daøi hoà quang, ñieän tröôøng ôû ñaây raát lôùn (107 ÷ 10 8 V/m). Veät cathode coù theå laøm kim loaïi noùng chaûy, veät saùng choùi loøa. Chuû yeáu nhieät ñoä sinh Hình 1.14. phaân boá ñieän aùp hoà quang. ra do söï va ñaäp giöõa caùc ñieän tích e phaùt xaï töø cathode vaø khoái ion döông di chuyeån veà ñieän cöïc naøy. -6 - Veät anode: coù ñoä daøi khoaûng 10 m coù ñieän aùp rôi ∆UA ≈ ∆UC khoaûng (10 ÷ 20V). Söï hình thaønh caùc veät anode laø do caùc ñieän tích e - taäp trung veà quanh anode vaø e - giaûi phoùng nhieät luôïng cuûa mình tích luyõ trong quaù trình di chuyeån. Veät anode cuõng saùng choùi loaø nhö veät cathode vaø nhieät ñoä ôû ñaây coøn cao hôn ôû cathode. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 666
7. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn - Thaân hoà quang: khoaûng saùng coøn laïi giöõa hai veät choùi saùng ôû ñieän cöïc ñöôïc goïi laø thaân hoà quang.Thaân hoà quang coù ñieän tröôøng vaøo khoaûng (1.000 ÷ 5.000 )V/m. Ñieän aùp thaân hoà quang laø phaàn coøn laïi cuûa ñieän aùp hoà quang sau khi tröø ñi ñieän aùp rôi treân 2 veät ñieän cöïc. Töø hình 1.14 cuõng cho thaáy do cöôøng ñoä ñieän tröôøng phaân boá khoâng ñoàng nhaát treân chieáu daøi cuûa hoà quang, laøm cho quaù trình chaùy cuûa hoà quang phöùc taïp hôn. Trong thöïc teá ñeå deã daøng daäp taét hoà quang, ngöôøi ta duøng phöông phaùp phaân boá laïi hoà quang baèng caùc vaùch ngaên kim loaïi. ÔÛ hoà quang ngaén 2 veät anode vaø cathode chieám gaàn heát ñieän aùp vaø chieàu daøi hoà quang neân phaàn thaân hoà quang gaàn nhö khoâng coøn phaân bieät roõ. Hoà quang ngaén: Un = ∆UA + ∆UC (∆Uth ≈ 0). Ñoái vôùi hoà quang ngaén caùc ñieàu kieän chaùy vaø daäp taét hoà quang ñöôïc xaùc ñònh chuû yeáu bôûi caùc hieän töôïng xaûy ra ôû caùc ñieän cöïc. ÔÛ hoà quang daøi 2 veät saùng choùi nhoû chieám ôû 2 phía ñaàu ñieän cöïc, coøn veät saùng keùo daøi giöõa hai veät choùi loøa goïi laø thaân hoà quang, chieàu daøi thaân hoà quang chieám haàu heát chieàu daøi hoà quang. Ñoái vôùi hoà quang daøi caùc ñieàu kieän duy trì vaø daäp taét hoà quang ñöôïc xaùc ñònh chuû yeáu do moâi tröôøng chaùy ôû thaân hoà quang. Ngöôøi ta phaân bieät hoà quang ngaén, daøi phuï thuoäc vaøo ñieän aùp hoà quang so vôùi ñieän aùp rôi treân caùc phaàn cuûa hoà quang, hoaøn toaøn khoâng do khoaûng caùch hình hoïc. 1.1.1.21. 222.4 44 4. Ñaëc tính voltvolt amperamper cuûa hoà quang. Ñaëc tính V-A cuûa hoà quang bieåu dieãn quan heä giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp cuûa hoà quang U = f(i) nhö hình 1.15. Ñaëc tính V-A cuûa hoà quang coù moät soá ñaëc ñieåm sau: Hình 1.15. Ñaëc tính Volt – ampe cuûa hoà quang xoay chieàu. - Toàn taïi giôùi haïn ñieän aùp maø ôû ñoù hoà quang baät chaùy xaùc ñònh ñöôïc goïi laø U c. Neáu nguoàn thaáp hôn U c thì söï phoùng ñieän hoà quang khoâng theå xaûy ra. - Ñöôøng ñaëc tính cuûa hoà quang khoâng tuyeán tính, khoâng ñoàng nhaát ôû hai chieàu taêng giaûm. ÔÛ chieàu giaûm doøng qua hoà quang ñieän aùp taêng trôû laïi, nhöng giôùi haïn ñieän aùp giöõa hai ñieän cöïc khi hoà quang taét thaáp hôn giôùi haïn chaùy goïi laø U t . - Ñaëc tính hoà quang phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch giöõa hai ñieän cöïc, khi khoaûng caùch taêng ñöôøng ñaëc tính taêng cao toàn taïi U c vaø U t cao hôn. - Ñaëc tính hoà quang coøn phuï thuoâïc ñaëc tính moâi tröôøng vaät lyù giöõa hai ñieän cöïc, khi cöôøng ñoä khöû ion caøng maïnh thì ñöôøng ñaëc tính caøng naâng cao hôn. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 777
8. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Ñaëc tính volt-amper cuûa hoà quang aûnh höôûng bôûi nhieàu yeáu toá nhö doøng ñieän, chieàu daøi hoà quang, vaät lieäu laøm tieáp ñieåm vaø moâi tröôøng chaùy cuûa hoà quang. Taát caû quan heä naøy ñöôïc bieåu dieãn qua heä thöùc Ayrton: aT U hq = A + Bl + (C + Dl)/ i (1.68) trong ñoù: A,B,C,D laø nhöõng heä soá phuï thuoäc vaøo vaät lieäu tieáp ñieåm. B,D coøn phuï thuoäc vaøo moâi tröôøng chaùy. a: laø heä soá nhieät. T:laø nhieät ñoä 0K. Ta coù theå xem xeùt moät vaøi giaù trò A,B, C, D cuûa moät soá vaät lieäu moâi truôøng chaùy khoâng khí töï nhieân. Vaät lieäu A (V) B (V/cm) C (VA) D (VA/m) Graphit 38,8 20,7 11,6 10,34 Cu 21,4 30 10,7 15,2 Ag 14,2 36 11,4 19 Au 20,82 4,62 12,17 20,97 Ni 17,14 3,89 12,17 17,48 Fe 15,73 2,52 9,44 15,02 Platin (Pt) 24,29 4,8 9,44 20,33 - Khi chieàu daøi l ≈ 0 luùc ñoù ta coù theå tính: n Uhoà quang = A + C/ i (1.69) vôùi n = aT; n = 0.45 ÷ 0.72; nCu = 0,67. - Khi chieàu daøi l = const. ñaët: A+ Bl = A’ n C + Dl = C’ → Uhoà quang = A’+ C’/ i - Khi I > 20A i n →∞. n Do ñoù: [(C + Dl) / i ] → 0 → Uhoà quang = A + Bl 1.1.1.21. 222.5 55 5. Daäp taét hoà quang ñieän cuûa doøng ñieän moät chichieàu.eàu. a. Ñieàu kieän chaùy vaø daäp taét cuûa hoà quang. Xeùt hoà quang sinh ra vaø bò daäp taét trong tieáp ñieåm nhö maïch ñieän vôùi nguoàn ñieän DC nhö hình 1.16. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 888
9. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hình 1.16. sô ñoà maïch Phöông trình caân baèng ñieän aùp coù daïng nhö sau: u = iR + Ldi/dt + u h (1.70) Khi hoà quang chaùy oån ñònh: di/dt = 0 Phöông trình coù daïng: u = iR+ u h (1.71) Töø caùc phöông trình treân, xaây döïng ñoà thò ñieån hình maïch ñieän hoà quang (hình 1.17). Ñöôøng 1 u = f(i) = const Ñöôøng 2 u = f(i) = u- iR Ñöôøng 3 u h = f(i) Vuøng gaïch cheùo laø vuøng di/dt: Daáu ( + ) vuøng di/dt > 0, Daáu ( – ) vuøng di/dt 0 laøm cho doøng ñieän trong maïch hoà quang taêng töø i A → i B . Neáu i A giaûm moät löôïng -∆i seõ daãn tôùi di/dt u – iR. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 999
10. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Töø nhaän xeùt treân ta thaáy A laø ñieåm chaùy khoâng oån ñònh cuûa hoà quang vaø ñieàu kieän taét cuûa hoà quang laø i giaûm veà 0 vaø u – iR ≤ u h . Xeùt taïi ñieåm BB: Neáu i B taêng moät löôïng + ∆i → Ldi/dt 0 laøm doøng I taêng trôû laïi i B . Töø nhaän xeùt treân ta thaáy ñieåm B laø ñieåm chaùy oån ñònh cuûa hoà quang. Do ñoù ñieàu kieän chaùy oån ñònh cuûa hoà quang laø hai ñöôøng 2, 3 phaûi caét nhau vaø chæ coù ñieåm B laø chaùy oån ñònh maø thoâi. Khi hoà quang chaùy oån ñònh di/dt = 0 vaø hai ñöôøng 2, 3 tieáp xuùc nhau taïi ñieåm C. Xeùt taïi ñieåm C: Hai ñöôøng 2, 3 tieáp xuùc nhau vaø hai vuøng Ldi/dt ñeàu coù giaù trò aâm vì u h > u – IR . Neáu vì lyù do naøo ñoù maø i C taêng moät löôïng + ∆i→ Ldi/dt u – iR. Vaäy u – iR ≤ u h laø ñieàu kieän taét cuûa hoà quang Ñieàu naøy ñoàng nghóa vôùi vieäc laøm giaûm doøng i → 0 trong ñieàu kieän ñaït tôùi cheá ñoä tôùi haïn vaø ñieåm tôùi haïn. Toùm laïi: - Vôùi maïch chæ coù R: ñieàu kieän ñeå taét hoà quang laø u hoà quang = u 0 ñieän aùp nguoàn. (u hoà quang ñöôïc tính bôûi coâng thöùc quan heä ñieän aùp hoà quang). - Vôùi maïch ñieän coù R vaø L khi doøng i daàn veà 0, iR = 0, coøn Ldi/dt U 0 (1.79) TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 101010
11. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn h.h.h. Hieän töôïng quaù ñieän aùp khi daäp taét hoà quang ñieän DC. Hình 1.19. söï phuïc hoài ñieän aùp khí daäp taét hoà quang. Khi hoà quang taét, doøng ñieän trong maïch giaûm daàn veà giaù trò 0. Khi ñoù, ñieän aùp coù xu höôùng taêng leân tôùi giaù trò ñieän aùp nguoàn, quaù trình naøy goïi laø quaù trình phuïc hoài ñieän aùp. Tuy nhieân khi taêng töø U h ñeán U 0 tuøy thuoäc vaøo toác ñoä suy giaûm doøng ñieän vaø giaù trò töï caûm L maø maïch coù theå xaûy ra quaù ñieän aùp: Uh = U 0 – Ldi/dt > U 0 (1.80) Ñieàu naøy coù nghóa laø ñieän aùp xuaát hieän treân hai ñieän cöïc hoà quang lôùn hôn giaù trò ñieän aùp nguoàn. - Ñöôøng 3 ñoà thò ñieän aùp ñaët leân phuï taûi R-L. - Ñöôøng 2 ñoà thò doøng ñieän hoà quang. - Ñöôøng 1 ñoà thò ñieän aùp hoà quang ñaët treân hai ñieän cöïc tieáp ñieåm. lhq = v cñ. τ (1.81) vcñ : vaän toác chuyeån ñoäng cuûa tieáp ñieåm. τ: thôøi gian maø doøng ñieän giaûm töø giaù trò ñang laøm vieäc veà tôùi 0 hay laø thôøi gian daäp taét hoà quang. 1.1.1.21. 222.6 66 6. Daäp taét hoà quang ñieän cuûa doøng ñieän xoay chichieàu.eàu. Ñoái vôùi doøng ñieän AC hình sin, doøng ñieän trong maïch khoâng ngöøng thay ñoåi trong moãi chu kyø veà caû ñoä lôùn vaø caû chieàu doøng ñieän. Vì vaäy, khi phaân tích hoà quang ñieän AC ta phaûi xeùt ñaëc tính ñoäng cuûa hoà quang, nghóa laø xeùt caû ôû goùc phaàn tö thöù nhaát vaø goùc phaàn tö thöù ba cuûa ñoà thò khi doøng ñieän, ñieän aùp ñoåi chieàu. Nhö ñaõ bieát, quaù trình sinh ra hoà quang xuaát hieän khi ngaét maïch ñieän. Vôùi maïch ñieän xoay chieàu, doøng ñieän vaø ñieän aùp khoâng truøng pha vôùi nhau laø do coù söï coù maët cuûa toång trôû Z cuûa taûi. Ñeå thuaän lôïi, ta coù theå xem xeùt töø hai tröôøng hôïp ñaëc bieät: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 111111
12. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Taûi thuaàn trôû, doøng ñieän vaø ñieän aùp truøng pha. Taûi thuaàn khaùng, doøng ñieän vaø ñieän aùp leäch pha 90 o. a. Xeùt vôùi taûi thuaàn trôû (xem nhö l = const). Hình 1.20. hoà qua ng khi taûi thuaàn trôû. Hoà quang taûi thuaàn trôû: Ñeå ñôn giaûn ta xeùt thôøi ñieåm t = 0 khi baét ñaàu ngaét maïch ñieän cuõng laø luùc doøng ñieän vaø ñieän aùp qua ñieåm 0. Do hoà quang chæ phaùt sinh khi lôùn hôn giôùi haïn U c neân trong khoaûng thôøi gian t 1 ñaàu chu kyø, ñieän aùp hoà quang taêng daàn theo ñuùng nhö ñieän aùp cuûa nguoàn vaø doøng ñieän hoà quang laø doøng phoùng ñieän qua hai tieáp ñieåm ngaét maïch taêng raát ít theo ñieän aùp. Chaám döùt thôøi gian t 1, ñieän aùp ñaët leân hai tieáp ñieåm ñaït tôùi U c, daãn ñeán phaùt sinh hoà quang, laøm ñöôøng ñieän aùp hoà quang giaûm xuoáng nhö ñaëc tính hoà quang, doøng ñieän hoà quang taêng theo söï taêng cuûa nguoàn. ÔÛ gaàn cuoái baùn kyø ñaàu, ñieän aùp nguoàn giaûm xuoáng vaø doøng ñieän hoà quang giaûm theo. Truôùc ñoù, doøng I hoà quang giaûm daàn vaø U hq taêng daàn tôùi U t. . Khi tôùi thôøi ñieåm t= π⁄ω - t 2, ñieän aùp ñaët treân 2 tieáp ñieåm vaø doøng hoà quang giaûm xuoáng giôùi haïn, doøng vaø ñieän aùp hoà quang giaûm daàn veà 0 theo ñieän aùp nguoàn. i.i.i. Xeùt vôùi taøtaøii thuaàn khaùng: Trong tröôøng hôïp naøy, doøng ñieän trong maïch leäch pha so vôùi ñieän aùp nguoàn 1 goùc π/2. Giaû söû hoà quang ñang chaùy taïi thôøi ñieåm t = 0, trong maïch coù doøng ñieän laø i hq . Taïi thôøi ñieåm t = π /2 ω, doøng ñieän trong maïch giaûm xuoáng 0. Luùc naøy, ñieän aùp nguoàn ñang ñaït giaù trò cao nhöng ngöôïc laïi vôùi höôùng doøng ñieän luùc tröôùc ñoù, hoà quang buøng chaùy laïi sau thôøi gian t1 phuï thuoäc ñieän aùp phuïc hoài vaø taàn soá dao ñoäng rieâng cuûa maïch. Thoâng thöôøng, taàn soá dao ñoäng rieäng naøy cao hôn raát nhieàu so vôùi taàn soá cuûa nguoàn. Vì nhöõng lyù do ñoù neân thôøi gian nghæ cuûa hoà quang raát ngaén vaø ñieän aùp phaùt chaùy laïi cuûa hoà quang cuõng thaáp. Do ñoù vôùi taûi thuaàn caûm raát thuaän lôïi cho hoà quang chaùy beàn vöõng. Vì vaäy, khi caàn thieát phaûi duy trì hoà quang ñieän AC, ngöôøi ta thöôøng maéc noái tieáp vôùi ñieän cöïc caùc phaàn töû coù L cao. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 121212
13. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hình 1.21. hoà quang khi taûi thuaàn caûm. Trong thöïc teá, caùc taûi AC khoâng ñôn thuaàn laø thuaàn trôû hay thuaàn caûm maø keát hôïp caû 2 yeáu toá trôû vaø caûm neân ta xaùc ñònh trò soá cos ϕ cuûa taûi. Trong ñoù ϕ laø goùc leäch pha giöõa doøng ñieän vaø ñieän aùp, neân söï chaùy laïi cuûa hoà quang ôû caùc chu kyø tieáp theo ñöôïc xaùc ñònh khi ñieän aùp phuïc hoài U fh ñuû ñaùnh thuûng ñoä beàn ñieän cuûa moâi tröôøng giöõa 2 ñieän cöïc U b. j.j.j. Naêng löôïng hoà quang ñieän xoay chieàu: Veà nguyeân lyù hoà quang AC coù theå bò daäp taét bôûi phöông phaùp sau: - Hoà quang bò daäp taét cöôõng böùc trong 1 thôøi gian raát ngaén. Trong tröôøng hôïp naøy maïch ñieän xaûy ra caùc hieän töôïng gaén lieàn vôùi söï cöôõng böùc, doøng haï xuoáng trò soá 0 gaàn nhö ôû hoà quang DC. Do vaäy, luoân xuaát hieän hieän töôïng quaù aùp nhö ñaõ nghieân cöùu ôû phaàn hoà quang DC. - Hoà quang coi nhö bò daäp taét neáu taïo ñöôïc ñieàu kieän ñeå noù khoâng phaùt sinh trôû laïi trong nöûa chu kyø tieáp theo, vì taïi thôøi ñieåm hoà quang taét doøng ñieän ñi qua trò soá 0. Do vaäy, naêng löôïng ñieän töø döï tröõ trong maïch cuõng baèng 0. Quaù ñieän aùp trong tröôøng hôïp naøy laø do ñieän dung cuûa maïch ñieän. Trong tröôøng hôïp xaáu nhaát, bieân ñoä ñieän aùp giöõa caùc ñieän cöïc coù theå baèng 2 laàn ñieän aùp phuïc hoài. Nhö vaäy, ñoái vôùi caùc thieát bò ñoùng ngaét haï aùp, quaù ñieän aùp lôùn nhaát ∆U ôû taûi thuaàn khaùng cuõng khoâng lôùn hôn .2 U . Naêng löôïng hoà quang ñöôïc tính: n.π t= ω Whq = ∫ ()U − Ri i dt (1.82) 0 Vôùi n laø soá löôïng baùn kyø trong khoaûng thôøi gian chaùy cuûa hoà quang. Khaùc vôùi doøng DC, ôû ñaây toaøn boä naêng löôïng ñieän töø ñöôïc ñöa trôû veà nguoàn. Vôùi tröôøng hôïp (a), doøng ñöôïc ngaét tröôùc khi qua trò soá 0 thì 1 phaàn naêng löôïng ñieän töø seõ khoâng ñöôïc ñöa trôû veà nguoàn maø cung caáp cho hoà quang. Do ño,ù ñöùng treân quan ñieåm naêng löôïng maø xeùt thì ngaét maïch doøng AC deã hôn ngaét maïch doøng DC cuøng moät coâng suaát. 1.1.1.21. 222.7 77 7. daäp taét hoà quang. a. Yeâu caàu: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 131313
14. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hoà quang phaûi ñöôïc daäp taét trong khu vöïc haïn cheá vôùi thôøi gian ngaén nhaát, toác ñoä môû tieáp ñieåm phaûi lôùn maø khoâng laøm hö hoûng caùc boä phaän cuûa khí cuï ñieän. Ñoàng thôøi, naêng löôïng hoà quang phaûi ñaït giaù trò beù nhaát. Nhieät do hoà quang phaûi ñöôïc tieâu taùn nhanh, ñieän trôû hoà quang phaûi taêng nhanh. Vieäc daäp taét hoà quang khoâng ñöôïc keùo theo quaù ñieän aùp nguy hieåm, tieáng keâu nhoû vaø aùnh saùng khoâng quaù maïnh. Thieát bò daäp hoà quang phaûi goïn nheï deã laép ñaët vaø giaù thaønh thaáp. k.k.k. Bieän phaùp: Laøm tieâu taùn nhieät löôïng cuûa hoà quang: - Duøng töø tröôøng thoåi hoà quang chuyeån ñoäng nhanh. - Duøng khí hay daøn thoåi daäp hoà quang. - Duøng khe hôû heïp ñeå hoà quang coï saùt vaøo vaùch taám giaûi nhieät. Taêng ñoä daøi cuûa hoà quang: - Taïo thaønh chaân khoâng khoâng gian hoà quang. - Phaùt sinh khí khöû ion ñeå daäp taét hoà quang. Thay ñoåi ñieän aùp hoà quang baèng caùch phaân hoà quang thaønh nhieàu hoà quang ngaén nhôø caùc vaùch kim loaïi. Thöôøng thì aùp duïng ñoàng thôøi nhieàu bieän phaùp ñeå daäp hoà quang hieäu quaû hôn. Cuï theå nhö sau: - Keùo daøi hoà quang baèng bieän phaùp cô khí: Ñaây laø phöông phaùp khaù ñôn giaûn. Khoaûng caùch giöõa caùc ñaàu tieáp xuùc taêng nhanh, hoà quang bò keùo daøi, khoâng khí bò hoà quang ñoát noùng boác leân, laøm hoà quang bò thoåi leân phía treân. Luùc ñoù, ôû hai phaàn hoà quang seõ xuaát hieän taùc duïng töông hoã (löïc ñieän ñoäng), ñaåy vaø laøm ñöùt hoà quang. - Phöông phaùp thoåi baèng töø tröôøng: Ngöôøi ta ñaët cuoän daây thoåi töø caïnh 2 ñaàu tieáp xuùc noái tieáp vôùi doøng ñieän trong maïch, löïc ñieän töø seõ keùo vaø thoåi taét hoà quang - Phöông phaùp thoåi baèng caùch sinh khí vaø khí neùn: Khe hôû sinh ra hoà quang ñaët trong moät hoäp cheá taïo baèng vaät lieäu sinh khí. Khi hoà quang phaùt sinh, thaønh hoäp bò ñoát noùng ra sinh khí aùp suaát cao thoåi daäp taét hoà quang. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 141414
15. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn - Phöông phaùp chia nhoû hoà quang baèng caùch töû: Ñaët khe hôû sinh hoà quang trong moät hoäp khí, phía trong hoäp coù ñaët caùc taám theùp chòu nhieät. Khí trong hoà quang phaùt sinh döôùi aùp löïc cuûa khoâng khí bò ñoát chaùy ñaåy hoà quang vaøo saâu trong caùc taám caùch töû, bò chia nhoû, laøm nguoäi vaø daäp taét. - Phöông phaùp daäp taét hoà quang trong moâi tröôøng daàu bieán aùp, aùp duïng maùy caét nhieàu daàu vaø ít daàu. - Phöông phaùp daäp taét hoà quang baèng khí neùn, aùp duïng maùy caét khí neùn. - Phöông phaùp daäp taét hoà quang baèng khí SF6, aùp duïng maùy caét khí SF6 - Phöông phaùp daäp taét hoà quang baèng chaân khoâng, aùp duïng maùy caét chaân khoâng. CAÙC TIEÂU CHUAÅN COCOÙÙÙ LIEÂNLIEÂN QUANQUAN ÑEÁNÑEÁN KHKHÍKH Í CUÏ ÑIEÄN. Tieâu chuaån IEC (International Electrotechnical Committee): tieâu chuaån kyõ thuaät ñieän cuûa theá giôùi. Tieâu chuaån ANSI vaø CSA (American and canadian National Standard Institute): tieâu chuaån cuûa Myõ. Tieâu chuaån NEMA vaø CEMA (National Electrical Manufacturer Association): tieâu chuaån cuûa hieäp hoäi coâng nghieäp saûn xuaát saûn phaåm ñieän. Tieâu chuaån CENELEC (European Committee): tieâu chuaån cuûa Chaâu AÂu. Tieâu chuaån UTE (French Committee): tieâu chuaån cuûa nöôùc Phaùp. 1.1.1.31. 333 LÖÏC ÑIEÄN ÑOÄNG. 1.1.1.31. 333.1 11 1. Toång quan. Löïc ñieän ñoäng (LÑÑ) laø löïc sinh ra khi vaät daãn mang doøng ñieän ñaët trong töø tröôøng. Löïc ñoù taùc duïng leân vaät daãn vaø coù xu höôùng laøm thay ñoåi hình daùng vaät daãn ñeå töø thoâng xuyeân qua maïch voøng coù giaù trò cöïc ñaïi. Nhö chuùng ta ñaõ bieát khi doøng ñieän chuyeån ñoäng trong vaät daãn thì luoân luoân sinh ra xung quanh noù töø tröôøng chuyeån ñoäng. Töø tröôøng naøy coù theå taùc duïng vôùi taát caû vaät daãn doøng ñieän naèm trong vuøng aûnh höôûng cuûa noù vaø töø tröôøng naøy cuõng taùc duïng ngay vôùi chính doøng ñieän sinh ra noù. Löïc taùc duïng do doøng ñieän vaø töø tröôøng sinh ra naøy ñeàu ñöôïc goïi laø löïc ñieän ñoäng. Chieàu cuûa löïc ñieän ñoäng ñöôïc xaùc ñònh baèng quy taéc baøn tay traùi hay baèng nguyeân lyù chung: chieàu cuûa löïc taùc duïng leân vaät daãn mang doøng ñieän laø chieàu bieán ñoåi hình hoïc hình TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 11151555
16. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn daïng cuûa maïch voøng daãn ñieän sao cho töø thoâng maéc voøng qua noù taêng leân nghóa laø taêng vuøng dieän tích nôi coù töø caûm B ñi qua. Hình 1.4: löïc ñieän ñoäng do hai vaät daãn coù doøng ñieän cuøng chieàu vaø ngöôïc chieàu. Trong ñieàu kieän laøm vieäc bình thöôøng, doøng ñieän chaïy trong vaät daãn khoâng lôùn laém, löïc ñieän ñoäng khoâng gaây neân bieán daïng caùc chi tieát mang doøng ñieän. Nhöng khi coù söï coá ngaén maïch, caùc LÑÑ naøy seõ raát lôùn gaây bieán daïng vaät theå mang ñieän laøm aûnh höôûng ñeán ñieàu kieän laøm vieäc cho pheùp cuûa khí cuï ñieän. Do vaäy nghieân cöùu vaø tính toaùn löïc ñieän ñoäng laø raát caàn thieát cho vieäc thieát keá vaø söû duïng hieäu quaû khí cuï ñieän. 1.1.1.31. 333.2 22 2. Tính toaùn löïc ñieän ñoäng khi caùc vaät daãn mangmang doøng DC. Coù theå tính löïc ñieän ñoäng baèng hai phöông phaùp. Phöông phaùp thöù nhaát duøng ñònh luaät Biot-Savart-Laplace hoaëc duøng ñònh luaät baûo toaøn naêng löôïng. a. Phöông phaùp thöù nhaát duøng ñònh luaät BiotBiot SavartSavartSavart Laplace.Laplace. Trong tröôøng hôïp chung nhaát coù theå xem LÑÑ ñöôïc sinh ra khi coù söï taùc ñoäng töông hoã giöõa doøng ñieän vaø töø tröôøng. Theo ñònh luaät Biot-Savart-Laplace, vi phaân LÑÑ taùc duïng leân doøng ñieän i treân chieàu daøi cuûa ñoaïn dl naèm trong töø tröôøng coù töø caûm B ñöôïc xaùc ñònh bôûi tích vectô dl vaø vectô B: r r r fd = id xl B (1.33) Khi vectô dl coù chieàu theo doøng i thì LÑÑ dF thaúng goùc vôùi caû hai vectô dl vaø B, coù ñoä lôùn laø: dF = i.B.sin ϕ. dl (1.34) (ϕ: laø goùc giöõa vectô dl vaø vectô B) Neáu töø tröôøng B khoâng ñoåi taïi moïi ñieåm doøng ñieän i chaïy treân toaøn boä chieàu daøi l cuûa daây daãn thaúng thì LÑÑ coù giaù trò nhö sau: F = i.l.B.sin ϕ (1.35) khi ϕ = 90 0 thì: F = i.l.B (1.36) Coâng thöùc Biot-Savart-Laplace duøng ñeå xaùc ñònh LÑÑ khi ta coù theå bieåu dieãn töø caûm B baèng moät bieåu thöùc phaân tích phuï thuoäc vaøo kích thöôùc hình daïng maïch voøng daãn ñieän. bb,,b, Phöông phaùp tính löïc ñieän ñoäng theo ñònh luaätluaät caân baèng naêng löôïng. Hieän töôïng phaùt sinh LÑÑ laø hieän töôïng bieán ñoåi naêng löôïng ñieän töø tích trong maïch ñieän thaønh cô naêng. Löïc ñieän ñoäng laø löïc cô hoïc. Ñònh nghóa löïc cô hoïc laø söï bieán ñoåi cô naêng treân 1 ñoaïn chuyeån dòch. Töø ñoù ñònh nghóa löïc ñieän ñoäng laø söï bieán ñoåi cuûa naêng löôïng ñieän töø treân 1 ñoaïn dòch chuyeån cuûa maïch ñieän. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 161616
17. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn dW M F = (1.37) dx I =const Trong ñoù: WM: naêng löôïng ñieän töø cuûa maïch ñieän ( Ws ). dx: ñoaïn dòch chuyeån cuûa maïch ñieän. Bieát raèng naêng löôïng ñieän töø trong 1 maïch ñieän: 1 1 W = .L.I 2 = I.Φ (Ws) (1.38) M 2 2 vôùi: I: cöôøng ñoä doøng ñieän (A). L: ñieän caûm cuûa maïch (H). Φ: töø thoâng trong maïch (Vs). Töø ñoù, ta coùù: 1 dL 1 dΦ F = I 2 . = I . (N) (1.39) 2 dx 2 dx Tröôøng hôïp coù 2 maïch ñieän: 1 1 W = I 2 .L + I 2 .L + I .I .M (Ws ) (1.40) M 2 1 1 2 2 2 1 2 trong ñoù: I 1, I 2: cöôøng ñoä doøng chaûy trong maïch 1 vaø 2. L1, L2: ñieän caûm trong maïch 1 vaø 2. M: hoã caûm giöõa maïch 1 vaø 2. Löïc ñieän ñoäng seõ laø: 1 dL 1 dL dM F = I 2 . 1 + I 2 2 + I .I (1.41) 2 1 dx 2 2 dx 1 2 dx Neáu moãi maïch khoâng bò bieán daïng maø chæ dòch chuyeån so vôùi nhau thì L 1= L 2 = const vaø khi ñoù: dM F = I .I (1.42) 1 2 dx 1.1.1.31. 333.3 33 3. Tính toaùn löïc ñieän ñoäng khi caùc vaät daãn mangmang doøng ñieän AC. Taát caû caùc coâng thöùc xeùt ôû phaàn treân ñoái vôùi doøng DC ñeàu ñuùng khi ta aùp duïng tính vôùi doøng ñieän AC nhöng phaûi chuù yù raèng giaù trò i ñöôïc tính ôû ñaây laø giaù trò töùc thôøi cuûa doøng xoay chieàu. LÑÑ seõ ñaït giaù trò lôùn nhaát khi i = I max = 2 .I. Do vaäy LÑÑ ôû doøng AC seõ lôùn hôn khi daãn doøng DC. a. Doøng ñieän AC moät pha: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 171717
18. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Khi chæ xeùt hình sin ñieàu hoaø: i(t) = I m.sin ω.t. Hình 1.5. ñoà thò cuûa löïc ñieän ñoäng vaø doøng ñieän. Coâng thöùc toång quaùt: F = C i 2 (vôùi C = 10 – 7 .K v. Khd ) (1.43) Vì i chính laø giaù trò töùc thôøi neân: 2 2 F = C.I m .Sin ω.t = 1− Cos 2ω.t  C.I 2 .  (1.44) m  2  Löïc taùc ñoäng lôùn nhaát: 2 2 Fm = C.I m = 2.C.I (1.45) Löïc taùc ñoäng töùc thôøi: F − F .Cos 2 2ω.t F = m m 2 (1.46) Löïc taùc ñoäng trung bình: T 2 1 C.I m 2 Ftb = F.dt = = CI T ∫ 2 0 Hình 1.6. ñoà thò löïc ñieän ñoäng vaø (1.47) doøng ñieän khoâng chu kyø. Ñoà thò (hình 1.5), LÑÑ theo giaù trò töùc thôøi cho ta thaáy löïc F bieán ñoåi tuaàn hoaøn coù giaù trò töø (0 ÷Fm) vaø coù taàn soá gaáp 2 laàn taàn soá doøng ñieän. Vôùi taàn soá naøy taùc ñoäng cô khí seõ gaây ra tieáng oàn. Khi xexeùtùtùt doøngdoøng ACAC coùcoù chöùachöùa thaønhthaønh phaànphaàn khoângkhoâng chuchu kyø:kyø: Khi ñoùng ngaét maïch ñieän, seùt ñaùnh hay xaûy ra söï coá treân löôùi ñieän nhö ngaén maïch baát ngôø thì luùc naøy ngoaøi thaønh phaàn chu kyø sin ñieàu hoaø coøn coù thaønh phaàn khoâng chu kyø laøm cho giaù trò doøng ñieän ñaëc bieät laø giaù trò Im taêng voït. Giaù trò doøng ñieän luùc naøy tuyø thuoäc vaøo thôøi ñieåm xaûy ra söï coá so vôùi thôøi ñieåm maø thaønh phaàn chu kyø ñi qua ñieåm 0. Noù ñaëc bieät lôùn khi thôøi ñieåm xaûy ra söï coá ñuùng thôøi ñieåm π/ω cuûa chu kyø sin ñieàu hoøa. Ñoù chính laø tröôøng hôp LÑÑ naëng neà nhaát caàn phaûi xeùt ñeán. Hình 1.6 trình baøy daïng doøng ñieän ngaén maïch. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 181818
19. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Ñöôøng 1: i 1 = I Msin ωt R − .t L Ñöôøng 2: i 2 = I M .e R  − .t   L  Ñöôøng 3: i3 = I M e − cos ω.t   Coù theå moâ taû doøng ñieän khi coù thaønh phaàn khoâng chu kyø bôûi bieåu thöùc sau: R.t i = I e− L − cos ω.t  (1.48) m   Trong ñoù R vaø L laø giaù trò ñieän trôû vaø ñieän caûm cuûa löôùi ñieän, T 0 ñöôïc goïi laø thôøi haèng: T0 = L/R. Taïi thôøi ñieåm t = π/ω doøng ñieän ñaït tôùi ñænh cao nhaát vaø ñöôïc goïi laø doøng xung kích I xk :  −π  I = I .1+ e ω.T0  = K .I xk m   xk m (1.49)   Heä soá K xk phuï thuoäc vaøo coâng suaát nguoàn ñieän, vò trí ñaët cuûa thieát bò vaø hình daïng cuûa löôùi ñieän, giaù trò R vaø L cuûa maïch. Thieát bò caøng gaàn nguoàn thì heä soá K xk caøng lôùn. Trong tính toaùn ta thöôøng chaáp nhaän giaù trò K xk = 1,8. Do vaäy: 2 2 2 Fxk = C(I xkmax ) = C (1,8) I m = 2 2 3,24 CI m = 6,48.C.I (1.50) Nhö vaäy khi coù thaønh phaàn khoâng chu kyø thì LÑÑ seõ lôùn gaáp 3,24 laàn so vôùi doøng bieán thieân ñieàu hoøa vaø lôùn gaáp 6,48 laàn so vôùi doøng DC cuøng ñieàu kieän. Khi xaûy ra söï coá ngaén maïch, doøng ngaén maïch ñaõ raát lôùn gaáp haøng chuïc laàn ñònh möùc, neáu tính tôùi thaønh phaàn xung kích thì doøng coøn lôùn hôn nöõa gaáp caû traêm laàn I ñm . Do vaäy, khi xeùt LÑÑ ñeå tính toùan cho an toaøn thieát bò chuùng Hình 1.7. ta phaûi tính ñeán ñieàu kieän coù doøng xung kích naøy. bb,,b, Doøng ñieän xoay chieàu ba pha: Caùc daây daãn boboááá trítrí treântreân maëtmaët phaúngphaúng songsong song:song: Doøng ñieän 3 pha leäch nhau 120 0: iA = Im.sin ωt 0 iB = Im.(sin ωt +120 ) 0 iC = Im.sin ωt +240 ) Löïc taùc duïng treân daây pha coù daïng: F1 = F 12 + F 13 (1.51) F12 : LÑÑ giöõa pha 1 vaø pha 2. F13 : LÑÑ giöõa pha 1 vaø pha 3. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 191919
20. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Ñoái vôùi daây pha 1: 0 −T .2 l 2  0 sin (ω.t − 240 ) F1 = 10 . .I m .Sin ()ω.t .Sin ()ω.t −120 +  (1.52) a  2  Sau khi bieán ñoåi löôïng giaùc ta ñöôïc keát quaû: .2 l F = − ,0 866 .10−T . .I 2 .Sin ()ω.t .Sin (ω.t − 30 0 ) (1.53) 1 a m 0 0 Khi ñoù caùc cöïc trò cuûa haøm F 1 seõ töông öùng vôùi ωt = -15 vaø ωt = 75 . Taïi ωt = 75 0 löïc luùc ñoù cöïc ñaïi seõ coù giaù tri (-) töông öùng löïc ñaåy: 2 F1 = - 0,805 C.I m (1.54) Taïi ωt = -15 0 löïc luùc ñoù cöïc ñaïi seõ coù giaù tri (+) töông öùng löïc huùt: 2 F1 = 0,055 C.I m (1.55) Ñoái vôùi daây pha 3: keát quaû coù daïng ngöôïc laïi pha 1. 2 Löïc ñaåy öùng vôùi giaù trò (+): F1 = 0,805 C.I m 2 Löïc huùt öùng vôùi giaù trò (-): F1 = - 0,055 C.I m Ñoái vôùi daây pha 2: 2 0 0 F2 = C.I m.Sin( ωt -120 ). [Sin ωt – Sin( ω t - 240 ) ] 2 0 F2 = 0,866.C.I m Cos (2 ωt – 150 ) (1.56) Giaù trò cöïc ñaïi seõ töông öùng vôùi ωt = 75 0 laø: 2 F2 = 0,866.C.I m Nhö vaäy, LÑÑ taùc duïng leân daây 2 laø lôùn nhaát neân giaù trò naøy ñöôïc söû duïng trong kyõ thuaät ñeå tính toaùn: 2 2 F MAX = 0,866.C.I m = .3 C.I (1.57) Caùc daây daãn boá trí treân ñænh tam giaùc ñeàu: Hình 1.8. ñoà thò löïc ñieän ñoäng 3 pha boá trí treân ñænh tam giaùc ñeàu. Löïc ñieän ñoäng taùc duïng leân daây 1 ñöôïc phaân tích thaønh 2 thaønh phaàn: F1 = F 1x + F 1y (1.58) Trong ñoù: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 202020
21. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn F1x = F 12x + F 13x 2 0 0 0 = C.I m .Sin (ω.t ).[Sin (ω.t −120 )+ Sin (ω.t − 240 )]cos 30 3 2 = − C.I m ()1− Cos 2ω.t (1.59) 4 F1y = F 12y + F 13y 2 0 0 0 = C.I m .Sin (ω.t ).[Sin (ω.t −120 )+ Sin (ω.t − 240 )].Sin 30 3 = − C.I 2 .Sin 2ω.t (1.60) 4 m Vaäy, ta coù: 2 2 3 2 F1 = F 1x + F 1y = F + F = C.I .Sin ω.t (1.61) 1x 1y 2 m Söï thay ñoåi veà vò trí vaø höôùng cuûa LÑÑ taùc duïng leân daây daãn 1 coù theå bieåu dieãn baèng 3 2 vectô OM maø quõy tích ngoïn vectô laø voøng troøn ñöôøng kính baèng = CI m treân truïc Ox nhö 2 treân hình veõ. LÑÑ ôû caùc daây khaùc cuõng ñöôïc tính toaùn töông töï vaø ta coù giaù trò lôùn nhaát cuûa LÑÑ khi xeùt daây daãn boá trí treân 3 ñænh tam giaùc cuõng gioáng nhö boá trí treân 1 maët phaúng: 2 2 F MAX = 0,866.C.I m = .3 C.I (1.62) Khi xeùt ñeán doøng 3 pha coù chöùa thaønh phaàn khoâng chu kyø, trong caû hai tröôøng hôïp ta phaûi xeùt theâm heä soá xung kích K xk : 2 2 2 Fmax = .3 C.I (1,8) = 5,61.C.I (1.63) 1.1.1.41. 444 SÖÏ PHAÙT NOÙNG TRONG KHÍ CUÏ ÑIEÄN. Taát caû caùc thieát bò ñieän ñeàu ñöôïc caáu taïo bôûi caùc chi tieát coù caùc ñaëc tính cô, hoaù, lyù khaùc nhau. Khi chuùng hoaït ñoäng döôùi taùc duïng cuûa ñieän tröôøng vaø töø tröôøng thì ngay trong caùc chi tieát nhö maïch voøng daãn ñieän, maïch töø, vaät lieäu caùch ñieän ñeàu xuaát hieän caùc toån hao coâng suaát. Taát caû caùc toån hao naøy ñeàu chuyeån hoùa thaønh nhieät naêng laøm cho nhieät ñoä thieát bò noùng leân. Neáu nhieät ñoä vöôït quaù giaù trò cho pheùp, khí cuï ñieän seõ nhanh hoûng, vaät lieäu caùch ñieän mau hoaù giaø vaø ñoä beàn cô khí cuûa kim loaïi giaûm ñi nhanh choùng. Nhieät ñoä cho pheùp cuûa caùc boä phaän trong khí cuï ñieän tham khaûo ôû baûng sau: Caùc boä phaän cuûa khí cuï ñieän Nhieät ñoä cho pheùp Vaät lieäu khoâng boïc caùch ñieän 110 Daây tieáp xuùc coá ñònh 75 Tieáp xuùc hình ngoùn cuûa ñoàng vaø hôïp kim ñoàng 75 Tieáp xuùc tröôït cuûa ñoàng vaø hôïp kim ñoàng 110 Tieáp xuùc maù baïc 120 Vaät lieäu khoâng daãn ñieän khoâng boïc caùch ñieän 110 Vaät lieäu daãn ñieän coù boïc caùch ñieän: Caáp caùch ñieän Y 90 TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 212121
22. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Caáp caùch ñieän A 105 Caáp caùch ñieän E 120 Caáp caùch ñieän B 130 Caáp caùch ñieän F 155 Caáp caùch ñieän H 180 Caáp caùch ñieän C Treân 180 Ñoái vôùi KCÑ moät chieàu ñoù laø toån hao ñoàng, ñoái vôùi khí cuï ñieän xoay chieàu laø toång toån hao ñoàng vaø saét. 1.1.1.41. 444.1 11 1. Quaù trình phaùt noùng ôû cheá ñoä quaù ñoä. Taát caû caùc toån hao ñaõ xeùt ôû phaàn treân ñeàu chuyeån thaønh nhieät naêng ôû ngay trong thieát bò ñieän vaø ñöôïc xeùt laø nguoàn nhieät noäi taïi. Nguoàn nhieät noäi taïi naøy seõ laøm vaät theå noùng leân lan truyeàn trong caùc chi tieát thieát bò vaø toaû ra moâi tröôøng xung quanh theo qui luaät lan toûa töø nôi nhieät ñoä cao sang vuøng nhieät ñoä thaáp. Xem xeùt chi tieát toån hao beân trong noù nhö vaät theå ñoäc laäp coù nguoàn nhieät noäi taïi. Ta thaáy naêng löôïng nhieät do toån hao trong thôøi gian dt moät phaàn laøm taêng nhieät ñoä cuûa vaät vaø moät phaàn khaùc toaû ra moâi tröôøng bôûi bieåu thöùc: P. dt = c. M. d τ + K T. S. τ. dt (1.1) Trong ñoù: τ = θ -θ0: cheânh leäch nhieät giöõa thieát bò vaø moâi tröôøng ( 0 C ). S: dieän tích toûa nhieät (m 2 ). c: nhieät dung rieâng cuûa vaät theå( Ws / 0 C.kg). 2 0 KT: heä soá toûa nhieät (W / m C ). M: khoái löôïng cuûa thieát bò (Kg). P: coâng suaát toån hao cuûa thieát bò (W). Bieåu thöùc treân ñöôïc vieát laïi nhö sau: dτ /dt + K T. F. τ /C.M - P/C.M = 0 (1.2) Ñaây laø phöông trình vi phaân caáp 1, giaûi phöông trình vi phaân treân ta tìm ñöôïc ñoä cheânh leäch nhieät theo thôøi gian. Nghieäm cuûa phöông trình coù daïng: t t −  −  T  T  τ = τ 0 .e +τ ∞ .1− e  (1.3)   Trong ñoù: 0 τ 0 : ñoä taêng nhieät ban ñaàu ( C ). P 0 τ∞ = : ñoä taêng nhieät xaùc laäp ( C ). K T F. C T = = RT C. : haèng soá thôøi gian phaùt noùng (s). K T F. Neáu khi baét ñaàu laøm vieäc, nhieät ñoä cuûa thieát bò baèng nhieät ñoä moâi tröôøng, nghóa laø τ = 0 thì: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 222222
23. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn t  −   T  τ = τ ∞ .1− e  (1.4)   Quan heä τ (t) ñöôïc bieåu dieãn ôû ñoà thò hình 1.1, trong ñoù ñöôøng 1 öùng vôùi τ 0 ≠ 0 vaø ñöôøng 2 öùng vôùi τ 0 = 0. Neáu taïi t = 0, keû tieáp tuyeán vôùi ñöôøng cong τ (t) , ta coù theå xaùc ñònh T nhö sau: dτ τ = ∞ .tg α (1.5) dt t=0 T Neáu toaøn boä naêng löôïng toån hao khoâng toûa ra xung quanh maø chæ ñoát noùng thì (1.1) coù daïng: P.dt = C T.d τ . Vaäy nghieäm cuûa phöông trình coù daïng: P τ K. F. τ τ = t. = ∞ T t. = ∞ t. (1.6) CT CT T Thay t = T vaøo (1.6) ta ñöôïc τ = τ ∞ . Nhö vaäy, haèng soá thôøi gian nhieät T laø quaõng thôøi gian laøm vieäc ñeå nhieät ñoä ñaït tôùi giaù trò xaùc laäp neáu khoâng coù quaù trình toûa nhieät. Neáu coù caû quaù trình toûa nhieät, thay t = T vaøo (1.4) ta coù: t  −   T  τ = τ ∞ .1− e  = ,0 632 .τ ∞ (1.7)   Quaù trình nguoäi cuûa thieát bò xaûy ra khi ta ngaét ñieän qua thieát bò, nhieät ñoä cuûa thieát bò giaûm daàn ñeán nhieät ñoä moâi tröôøng. Phöông trình caân baèng nhieät khi ñoù laø: KT.S. τ .dt + C T.d τ = 0 (1.8) Vôùi ñieàu kieän t = 0, suy ra τ = τ ∞ thì nghieäm cuûa phöông trình (1.8) laø: t − T τ = τ ∞ .e Ñoà thò cuûa quaù trình nguoäi laø ñöôøng 3 ôû hình 1.1. Ngöôøi ta phaân ra ba cheá ñoä laøm vieäc cuûa thieát bò ñieän tuyø theo thôøi gian laøm vieäc vaø ñoä taêng nhieät τ : daøi haïn, ngaén haïn vaø ngaén haïn laëp laïi. a. Quaù trình phaùt noùng ôû cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn: ÔÛ cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn, thôøi gian laøm vieäc ñuû lôùn ñeå τ = τ ∞ vaø thôøi gian nghæ ñuû daøi ñeå τ = 0. Vì τ (t) laø haøm muõ, neân veà lyù thuyeát khi phaùt noùng τ ñaït ñeán τ ∞ vôùi thôøi gian voâ cuøng. Trong thöïc teá, neáu t ≥ 4T thì coù theå coi laø cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn, hoaëc ñoä taêng dτ nhieät theo thôøi gian ≤ 2 ( 0C/h) cuõng coù theå coi ñoù laø cheá ñoä laøm vieäc daøi haïn. Ñoà thò quan dt heä τ (t) ôû cheá ñoä daøi haïn cho ôû hình 1.1. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 232323
24. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hình 1.1. Moái quan heä τ (t) ôû cheá ñoä daøi haïn. bb,,b, Quaù trình phaùt noùng ôû cheá ñoä laøm vieäc ngaénngaén haïn: Cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn laø cheá ñoä laøm vieäc vôùi thôøi gian laøm vieäc chöa ñuû lôùn ñeå ñoä taêng nhieät chöa daït ñeán giaù trò xaùc laäp τ ∞ , coøn thôøi gian nghæ ñuû daøi ñeå nhieät ñoä cuûa thieát bò giaûm baèng nhieät ñoä moâi tröôøng. Ñoà thò cuûa quaù trình naøy ñöôïc moâ taû ôû hình 1.2. Hình 1.2. Moái quan heä τ (t) ôû cheá ñoä ngaén haïn. Caùc thieát bò ñöôïc thieát keá laøm vieäc vôùi doøng ñieän vaø coâng suaát ñònh möùc ôû cheá ñoä daøi haïn lieân tuïc vôùi thôøi gian t1 öùng vôùi ñoä cheânh nhieät laø τ 1∞ = τ cp (ñoä cheânh nhieät cho pheùp). ÔÛ cheá ñoä laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén haïn thì thôøi gian laøm vieäc laø t lv < t 1 neân ñoä cheânh nhieät laøτ < τ ∞ , nghóa laø thieát bò laøm vieäc coøn non taûi. Ñeå taän duïng khaû naêng mang taûi cuûa thieát bò, ta coù theå taêng coâng suaát cuûa thieát bò tôùi P’sao cho sau thôøi gian t lv thì ñoä phaùt noùng ñaït τ ’= τ 1∞ = τ cp . Nhö vaäy, ôû cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn, thieát bò coù theå laøm vieäc quaù taûi vaø ñaëc tröng baèng heä soá naâng coâng suaát hoaëc naâng doøng ñieän nhö sau: Coâng suaát ôû cheá ñoä ñònh möùc: Pñm = K T. S. τ 1∞ (1.9) Coâng suaát ôû cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn: Pn = K T . S. τ n (1.10) Heä soá naâng coâng suaát khi laøm vieäc ngaén haïn: Pn τ n 1 Kp = = = (1.11) P τ  t  dm 1∞ 1− exp − lv   T  TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 242424
25. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Heä soá naâng doøng ñieän khi laøm vieäc ngaén haïn: 1 K I = K P = (1.12)  t  1− exp − lv   T  Töø (1.11) vaø (1.12) ta thaáy raèng, heä soá naâng cuûa taûi caøng lôùn khi thôøi gian laøm vieäc caøng beù vaø haèng soá thôøi gian phaùt noùng caøng lôùn. Ñieàu naøy lieân quan ñeán vieäc choïn thieát bò khi laøm vieäc ôû cheá ñoä ngaén haïn. c, Quaù trình phaùt noùng ôû cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn laëp laïi. Cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn laëp laïi, moãi chu kyø ñöôïc ñaëc tröng bôûi thôøi gian laøm vieäc vaø thôøi gian nghó cuûa thieát bò: tck = tlv + tng (1.13) Thôøi gian laøm vieäc trong moãi chu kyø chöa ñuû lôùn neân nhieät ñoä phaùt noùng chöa ñaït ñeán giaù trò xaùc laäp vaø thôøi gian nghæ chöa ñuû daøi neân nhieät ñoä chöa haï tôùi nhieät ñoä moâi tröôøng. Sau khoaûng thôøi gian thì ñoä cheânh nhieät dao ñoäng ôû giöõa hai möùc τ max vaø τ min xaùc laäp, coøn goïi laø trò soá “xaùc laäp giaû ñònh”. Ñoà thò taêng nhieät trong cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn laäp laïi ñöôïc trình baøy ôû hình 1.3. Hình 1.3. Moái quan heä τ (t) ôû cheá ñoä ngaén haïn laëp laïi. ÔÛ chu kyø ñaàu:  − t  τ = τ .1− exp lv  (1.14) 1 ∞  T  − t τ ' = τ .exp ng (1.15) 1 1 T ÔÛ chu kyø thöù hai:  − t  τ = τ .1− exp lv  +τ ' (1.16) 2 ∞  T  1 TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 252525
26. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn − t τ ' = τ .exp ng (1.17) 2 2 T Quaù trình cöù laäp ñi laäp laïi ñeán trò soá xaùc laäp giaû ñònh:  − t  τ = τ .1− exp lv  +τ ' (1.18) max ∞  T  (min − )1 − t τ = τ .exp ng (1.19) min max T ' Neáu τ (min − )1 = τ min ta coù coâng thöùc sau: − t 1− exp lv τ = τ . T (1.20) max ∞ − t 1− exp ck T Töø (1.20) ta thaáy, neáu ñoä phaùt noùng xaùc laäp τ ∞ = τ cp (ñoä phaùt noùng cho pheùp cuûa thieát bò) thì τ max < τ cp . Ñeå taän duïng heát khaû naêng quaù taûi cuûa thieát bò, ta coù theå naâng τ max = τ cp . Khi ñoù heä soá naâng cuûa taûi laø: Heä soá naâng coâng suaát: − t 1− exp ck P K = n = T (1.21) P P − t dm 1− exp lv T Heä soá naâng doøng ñieän: − t 1− exp ck K = K = T (1.22) I P − t 1− exp lv T ÔÛ cheá ñoä laøm vieäc ngaén haïn laëp laïi, thöôøng duøng ñaïi löôïng goïi laø heä soá phuï taûi hay coøn t goïi laø thôøi gian laëp tính theo phaàn traêm kyù hieäu baèng m% hay m = lv 100 . tck 1.3.2. Cheá ñoä phaùt noùng khi ngaén maïch: Ñaây laø cheá ñoä ñaùp öùng khi xaûy ra söï coá ngaén maïch. ÔÛ cheá ñoä naøy thôøi gian xaûy ra raát nhanh t nm < 0.05T, doøng ngaén maïch raát lôùn, gaáp caû chuïc laàn doøng ñònh möùc, nhieät löôïng sinh ra chæ ñoát noùng thieát bò vaø khoâng kòp toûa ra moâi tröôøng. Quaù trình ñoát noùng nhö vaäy goïi laø quaù trình ñoaïn nhieät, nghóa laø toaøn boä nhieät löôïng do thieát bò haáp thuï chöù khoâng toûa ra moâi tröôøng xung quanh. Quaù trình naøy chæ xaûy ra trong thôøi gian vaøi giaây vaø nhieät ñoä phaùt noùng cho pheùp lôùn hôn raát nhieàu so vôùi cheá ñoä ñònh möùc daøi haïn. Phöông trình caân baèng nhieät coù daïng: 2 i .R.dt = C T . d θ (1.23) trong ñoù: R laø ñieän trôû cuûa daây daãn, ñöôïc tính theo coâng thöùc: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 262626
27. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn l R = K .ρ . ()1. + α .θ (1.24) Ph 0 q T vôùi: KPh : heä soá toån hao phuï tính ñeán hieäu öùng maët ngoaøi vaø hieäu öùng gaàn. 0 ρ0 : ñieän trôû suaát cuûa vaät lieäu ôû 0 C. αT : heä soá nhieät ñieän trôû cuûa vaät lieäu laøm daây daãn. θ : nhieät ñoä cuûa thieát bò. l : chieàu daøi daây daãn. q : tieát dieän cuûa daây daãn. CT : nhieät dung cuûa thieát bò. CT = c 0 . (1+ β.θ). M (1.25) 0 c0 : nhieät dung rieâng cuûa vaät lieäu ôû 0 C. β : heä soá nhieät cuûa nhieät dung rieâng. M : khoái löôïng cuûa vaät daãn, coù theå tính theo coâng thöùc: M = γ.V = γ.m (1.26) γ : khoái löôïng rieâng cuûa vaät lieäu laøm daây daãn. V = q.l : theå tích vaät daãn. Thay caùc ñaïi löôïng treân vaøo (1.23) ta ñöôïc: 2 i c0 γ (1 + β.θ ) 2 .dt = .dθ (1.27) q K ph .ρ0 ()1. −αT .θ Laáy tích phaân hai veá cuûa (1.29) vôùi caän traùi töø 0 ñeán t nm , caän phaûi töø θ0 (nhieät ñoä ban ñaàu tröôùc khi xaûy ra ngaén maïch) ñeán θnm (nhieät ñoä sau khi ngaén maïch). tnm 2 θnm i c0 γ (1 + β.θ ) ∫ 2 .dt = ∫ .dθ (1.28) q K .ρ ()1. −α .θ 0 θ0 ph 0 T Neáu trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän trong suoát thôøi gian ngaén maïch laø khoâng ñoåi thì (1.28) coù theå vieát döôùi daïng: I 2 m .t = j 2 .t = A − A (1.29) q 2 nm nm nm θnm θo I Trong ñoù: j = nm : maät ñoä doøng ñieän khi ngaén maïch. nm q Aθnm , A θ : trò soá cuûa tích phaân veá phaûi cuûa (1.28). Neáu bieát nhieät ñoä ngaén maïch cho pheùp vaø nhieät ñoä ban ñaàu cuûa thieát bò, döïa vaøo (1.29) ta tìm ñöôïc doøng ngaén maïch cho pheùp öùng vôùi thôøi gian ngaén maïch t nm . Ñoä beàn nhieät cuûa thieát bò ñieän laø khaû naêng chòu ñöïng doøng ngaén maïch trong thôøi gian ngaén maïch cho tröôùc maø nhieät ñoä phaùt noùng cuûa thieát bò khoâng vöôït quaù nhieät ñoä phaùt noùng cho pheùp khi ngaén maïch. Thoâng thöôøng t nm ñöôïc qui ñònh laø 1, 3, 5 vaø 10 giaây. Neáu bieát I nm 1 vaø t nm 1 , ta coù theå suy ra I nm 2 vaø thôøi gian t nm 2 theo quan heä: 2 2 I nm 1.tnm 1 = I nm 2 .tnm 2 (1.30) TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 272727
28. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Khi ngaén maïch, neáu keå caû taùc duïng nhieät cuûa thaønh phaàn khoâng chu kyø cuûa doøng ñieän thì vieäc tính toaùn seõ khaù phöùc taïp. Phöông phaùp thöôøng duøng ñeå tính aûnh höôûng cuûa thaønh phaàn khoâng chu kyø laø duøng thôøi gian ngaén maïch aûo: tnm 2 2 ∫ inm = I nm .t f (1.31) 0 vôùi: I nm : laø trò hieäu duïng cuûa doøng ngaén maïch chu kyø. tf : thôøi gian ngaén maïch aûo. tf = t f1 + t f2 (1.32) Trong ñoù, t f1 töông öùng vôùi doøng ngaén maïch xaùc laäp I nm vaø phuï thuoäc vaøo thôøi gian '' '' I ’’ ngaén maïch t nm cuõng nhö tyû soá giöõa trò soá β = , maø I laø trò soá hieäu duïng cuûa doøng ngaén I nm maïch sieâu quaù ñoä. Coøn t f2 laø thaønh phaàn khoâng töông öùng vôùi doøng khoâng chu kyø: ’’ 2 tf2 = 0,005. ( β ) . 11 441.4.1.4 TIEÁP XUÙC ÑIEÄN. 1.4.1.4.1.1.1.1. Caùc khaùi nieäm caên baûn. Tieáp xuùc ñieän laø nôi noái tieáp tieáp giaùp giöõa hai vaät daãn khaùc nhau cho pheùp doøng ñieän ñi töø vaät daãn naøy sang vaät daãn khaùc. Beà maët vaät daãn ôû nôi tieáp giaùp noái tieáp goïi laø beà maët tieáp xuùc. Doøng dieän ñi töø vaät daãn naøy sang vaät daãn khaùc khoâng ñöôïc thöïc hieän treân toaøn boä beà maët tieáp xuùc maø chæ ñi qua nhöõng ñieåm maø ôû ñoù hai beà maët thöïc söï tieáp xuùc nhau. Toång beà maët thöïc söï tieáp xuùc nhau thöïc söï coù doøng ñieän chaïy qua goïi laø dieän tích tieáp xuùc thöïc teá. Caùc chi tieát, phaàn töû thöïc hieän nhieäm vuï tieáp xuùc ñieän ñöôïc goïi laø tieáp ñieåm. Do beà maët tieáp xuùc duø coâng ngheä cheá taïo coù hoaøn haûo thì thöïc chaát vaãn laø beà maët goà ghe,à loài loõm neân khi hai maët tieáp xuùc nhau thì nhieàu nhaát chuùng chæ tieáp xuùc nhau taïi 3 ñænh loài cuûa beà maët. Do vaäy, dieän tích tieáp xuùc thöïc teá raát beù vaø maät ñoä doøng qua ñieåm tieáp xuùc seõ voâ cuøng lôùn. Caùc vaät lieäu laøm tieáp ñieåm ñeàu coù tính bieán daïng ñaøn hoài. Löïc taùc ñoäng leân hai tieáp ñieåm laøm cho caùc ñieåm tieáp xuùc thöïc teá bò neùn bieán daïng Hình 1.9. hình aûnh tieáp xuùc vaø maät ñoä doøng ñieän qua caùc ñænh tieáp xuùc. Hình 1.10. dieän tích tieáp xuùc thaät. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 282828
29. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn gaây taêng dieän tích tieáp xuùc thöïc teá nôi doøng ñieän chaûy qua, löïc ñoù goïi laø löïc eùp tieáp ñieåm. 11 441.4.2.1.4 22 2. Phaân loaïi. Phaân loaïi tieáp xuùc ñieän coù theå theo tính chaát laøm vieäc cuûa tieáp xuùc, coù 3 loaïi caên baûn döïa treân caáu taïo laø: - Tieáp xuùc coá ñònh coøn goïi laø noái cöùng. - Tieáp xuùc ñoùng môû tieáp xuùc cuûa caùc tieáp ñieåm ñieàu khieån ñoùng môû doøng ñieän. - Tieáp xuùc tröôït laø loaïi tieáp xuùc maø beà maët tieáp xuùc thay ñoåi trong quaù trình laøm vieäc. Ngoaøi ra ngöôùi ta coù phaân loaïi theo ñaëc ñieåm beà maët tieáp xuùc: - Tieáp xuùc ñieåm: hai maët chæ tieáp xuùc nhau taïi 1 ñieåm. - Tieáp xuùc ñöôøng: hai beà maët tieáp xuùc nhau ít nhaát taïi hai ñieåm hay caùc ñieåm thaúng haøng. - Tieáâp xuùc maët: hai beà maët tieáp xuùc ít nhaát taïi 3 ñieåm khoâng thaúng haøng. 11 441.4.3.1.4 33 3. Vaät lieäu laøm tieáp ñieåm. Vaät lieäu kyõ thuaät ñieän duøng laøm caùc tieáp ñieåm caàn phaûi thoûa maõn caùc ñieàu kieän sau: - Coù söùc beàn cô khí vaø ñoä cöùng toát. - Coù ñieän daãn suaát vaø nhieät daãn suaát lôùn. - Coù söùc beàn ñoái vôùi söï aên moøn do taùc nhaân ngoaøi. - Coù ñoä beàn hoà quang, nhieät ñoä noùng chaûy vaø hoùa hôi cao. - Deã gia coâng, giaù thaønh haï. Beân caïnh nhöõng ñieàu kieän treân vaät lieäu phaûi coøn thoûa maõn nhöõng ñieàu kieän khaùc tuøy thuoäc vaøo daïng tieáp ñieåm. Ñoái vôùi tieáp ñieåm coá ñònh: - Phaûi coù söùc beàn cô khí neùn ñeå coù theå chòu aùp suaát lôùn. - Phaûi coù ñieän trôû oån ñònh trong thôøi gian laøm vieäc laâu daøi. Ñoái vôùi tieáp ñieåm ñoùng môû: - Phaûi coù söùc beàn ñoái vôùi söï hao moøn, do taùc ñoäng cô khí khi ñoùng môû. - Phaûi coù söùc beàn ñoái vôùi söï taùc ñoäng cuûa hoà quang ñieän. - Khoâng bò haøn dính. Ñoái vôùi tieáp ñieåm tröôït: - Phaûi coù söùc beàn ñoái vôùi söï maøi moøn cô khí do ma saùt. Baûn chaát cuûa vaät lieäu coù aûnh huôûng raát lôùn ñeán ñieän trôû tieáp xuùc cuûa tieáp ñieåm. Khi phuï taûi thay ñoåi vaø khi ngaén maïch coù theå sinh ra öùng löïc raát lôùn coù theå vöôït quaù giôùi haïn ñaøn hoài cuûa vaät lieäu laøm yeáu tieáp ñieåm. Trong moät soá tröôøng hôïp caùc tieáp ñieåm ñöôïc laøm baèng caùc vaät lieäu cöùng hôn song laïi ñöôïc phuû hay maï phuû baèng vaät lieäu meàm hôn (thí duï: maï thieác vôùi ñoàng vaø ñoàng thau; maï thieác vaø cadimi vôùi theùp; maï baïc vôùi ñoàng hay theùp) laøm nhö vaäy coù theå giaûm ñöôïc löïc eùp tieáp ñieåm yeâu caàu. Moät soá vaät lieäu tieáp ñieåm coù ñoä beàn cô ñaït yeâu caàu nhöng laïi khoâng beàn ñoái vôùi taùc ñoäng hoùa hoïc khi coù söï aåm öôùt xaâm nhaäp treân beà maët vaät lieäu. Do vaäy, ñeå traùnh TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 292929
30. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn söï xaâm nhaäp aåm öôùt ngöôøi ta cuõng aùp duïng phöông phaùp maï vaät lieäu khaùc nhö: Cadimi, baïc, thieác, keõm vöøa laø vaät lieäu meàm vöøa beàn vôùi taùc ñoäng hoùa hoïc. Ngoaøi ra, ngöôøi ta cuõng traùnh laøm tieáp ñieåm baèng hai vaät lieäu kim loaïi khaùc nhau, vì chuùng coù theå taïo ra ngaãu ñieän hoùa laøm hoaø tan kim loaïi coù theá ñieän hoùa aâm hôn. Ñoái vôùi nhöõng tröôøng hôïp baét buoäc, ngöôøi ta thöôøng phaûi phuû maï kim loaïi khaùc coù söùc beàn ñoái vôùi söï aên moøn vaø ngaên chaën söï tieáp xuùc vôùi khoâng khí töï nhieân (thí duï nhö cho laøm vieäc trong moâi tröôøng chaân khoâng hay khí trô). Theá ñieän hoaù moät soá kim loaïi: Ag Cu H Sn Ni Co Cd +0,8 V +0,345V 0V -0,14V -0,2V -0,25V -0,4V Fe Cr Zn Mn Al Mg -0,44 V -0,36V -0,76V -1,1V -1,34V -1,87V 11 441.4.4.1.4 44 4. Keát caáu cuûa tieáp ñieåm. Hình 1.11. Keát caáu cuûa moät soá tieáp ñieåm . TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 303030
31. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn 11 441.4.5.1.4 55 5. Söï aên moøn vaø hao moøn cuûa tieáp ñieåm. Khi ngaét tieáp ñieåm, löïc eùp tieáp ñieåm giaûm xuoáng, ñieän trôû tieáp xuùc taêng leân. Vì vaäy, nhieät ñoä ñieåm tieáp xuùc taêng leân. Taïi thôøi ñieåm caùc tieáp ñieåm rôøi nhau, nhieät ñoä cuûa chuùng ñaït giaù trò noùng chaûy, giöõa chuùng xuaát hieän caàu kim loaïi noùng chaûy bò ñöùt vaø phuï thuoäc vaøo caùc thoâng soá cuûa maïch ngaét, giöõa caùc tieáp ñieåm seõ phaùt sinh hoà quang hay tia löûa. Khi phaùt sinh hoà quang nhieät ñoä ôû caùc veät katoát hay anoâd ñaït giaù trò noùng chaûy. Nhieät ñoä cao laøm cho caùc tieáp ñieåm bò oxyùt hoaù maïnh, laøm vaät lieäu noùng chaûy baén ra xung quanh mang vaät chaát töø ñieän cöïc naøy sang ñieän cöïc khaùc Taát caû nhöõng yeáu toá treân gaây ra söï aên moøn tieáp ñieåm. Söï aên moøn vì oxid hoaù beà maët vaät lieäu, ñöôïc goïi laø söï aên moøn hoaù hoïc. Söï vaän chuyeån vaät chaát töø ñieän cöïc naøy sang ñieän cöïc khaùc thöôøng xaûy ra maïnh ôû doøng ñieän moät chieàu, goïi laø söï aên moøn ñieän hoaù. Moïi söï aên moøn ñeàu laøm cho khoái löôïng vaø theå tích tieáp ñieåm giaûm ñi. Chieàu xoùi moøn vaø hình daïng caùc beà maët tieáp ñieåm phuï thuoäc vaøo daïng phoùng ñieän vaø trò soá doøng ñieän. Ñeå coù phoùng ñieän hoà quang, caàn coù caùc giaù trò doøng ñieän I o vaø ñieän aùp U o vöôït quaù caùc trò soá toái thieåu cuûa vaät lieäu töông öùng. Neáu doøng ñieän nhoû hôn I o thì khi ñieän aùp 270V ÷ 330V seõ phaùt sinh tia löûa ñieän phoùng nhoû. Baûng trò soá I ooo vaø U o toái thieåu töông öùng vaät lieäu ñeå duy trì phoùng ñieän hoà quang: Vaät lieäu tieáp ñieåm UUU ooo (V) III ooo (A) Platin 17 0,9 Vaøng 15 0,38 Baïc 12 0,4 Wolfram 17 0,9 Ñoàng 12,3 0,43 Than 18 ÷ 22 0,03 Bieän phaùp cô baûn ñeå khaéc phuïc xoùi moøn trong caùc khí cuï coù doøng töø 1A ÷ 600A laø: - Giaûm thôøi gian chaùy cuûa hoà quang baèng caùch laép ñaët buoàng daäp hoà quang. - Giaûm rung ñoäng khi ñoùng tieáp ñieåm. - Söû duïng caùc tieáp ñieåm maø vaät lieäu coù tính choáng hoà quang cao. Khi doøng ñieän I ≤ 5A, tuoåi thoï cuûa tieáp ñieåm coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc sau: .6.0 V .γ N = 0 (1.64) q0 .γ k Trong ñoù: N : soá laàn ñoùng ngaét coù theå thöïc hieän ñöôïc. γ : khoái löôïng rieâng vaät lieäu (Kg / m3). γk : heä soá aên moøn theo kinh nghieäm. qo : ñieän löôïng giöõa hai tieáp ñieåm moãi laàn ñoùng ngaét (Kcal). TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 313131
32. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn 3 Vo : theå tích ban ñaàu tieáp ñieåm (m ). Heä soá γγγkkk cuûa moät soá vaät lieäu: γk γk Vaät lieäu Vaät lieäu (Kg / Kcal). 10 -9 ( Kg / Kcal).10 -9 Baïc 3,6 ÷ 10 Ñoàng 6 Vaøng 15 Baïc – Ni 20 Wolfram 1,5 Baïc – Vaøng 15 Platin 5,5 Platin – Iridi 9 Ñieän löôïng chaûy qua hoà quang ñöôïc tính: tc q0 = i. dt (1.65) ∫0 Khi tính toaùn sô boä, coù theå cho raèng doøng ñieän trong quaù trình daäp hoà quang bieán ñoåi theo luaät tuyeán tính ñeå deã tính toaùn. Khi ñoù: I .t q = 0 c (1.66) 0 2 trong ñoù: Io : giaù trò doøng taïi thôøi ñieåm baét ñaàu môû maïch. tc : thôøi gian chaùy cuûa hoà quang (nghieân cöùu trong chöông hoà quang). ÔÛ doøng ñieän I > 5A coù theå söû duïng coâng thöùc sau ñaây: -9 2 Q = 10 . K i. N. I o (1.67) vôùi Q : ñoä aên moøn tieáp ñieåm. N : soá laàn ñoùng ngaét. I0 : doøng ñieän khi ngaét (A). Ki : heä soá thöïc nghieäm. 111.1 5555 NAM CHAÂM ÑIEÄN. Nam chaâm ñieän laø moät boä phaän raát quan troïng cuûa khí cuï ñieän, ñöôïc duøng ñeå bieán ñoåi ñieän naêng ra cô naêng trong khí cuï ñieän. Nam chaâm ñieän ñöôïc duøng raát roäng raõi trong nhieàu lónh vöïc khaùc nhau nhö töï ñoäng hoùa, caùc loaïi rôle, coâng taéc tô Trong coâng nghieäp noù ñöôïc duøng ôû caàn truïc ñeå naâng caùc taám theùp. Trong truyeàn ñoäng ñieän, noù ñöôïc duøng ôû caùc boä ly hôïp, caùc van ñieän töû, baûn töø Trong sinh hoaït haøng ngaøy, cô caáu ñieän töø ñöôïc öùng duïng roäng raõi nhö chuoâng ñieän, loa ñieän Cô caáu ñieän töø goàm hai boä phaän chính: - Cuoän daây (phaàn ñieän). - Maïch töø (phaàn töø). Trong thöïc teá, ta thöôøng gaëp hai loaïi sau: - Loaïi coù naép chuyeån ñoäng: goàm coù cuoän daây, loõi saét töø vaø naép. Khi coù doøng ñieän chaïy trong cuoän daây seõ sinh löïc huùt ñieän töø vaø huùt naép veà phía loõi. Khi caét doøng ñieän trong cuoän daây thì löïc huùt ñieän töø cuõng khoâng coøn nöõa, naép bò nhaû ra. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 323232
33. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn - Loaïi khoâng coù naép: loaïi naøy goàm cuoän daây vaø loõi saét töø. Ñoái vôùi loaïi naøy, caùc vaät lieäu saét theùp bò huùt ñöôïc xem nhö laø naép. Vieäc tính toaùn cô caáu ñieän töø raát phöùc taïp neân ta chæ ñeà caäp ñeán caùc cô caáu ñieän töø hay gaëp nhieàu trong khí cuï ñieän. Khi cho doøng ñieän vaøo cuoän daây seõ sinh ra töø tröôøng, vaät lieäu saét töø ñaët trong töø tröôøng ñoù seõ bò töø hoùa vaø coù cöïc tính. Töø thoâng xuyeân qua vaät lieäu saét töø theo ñöôøng kheùp kín. Theo quy ñònh, choã töø thoâng ñi ra ôû vaät lieäu saét töø goïi laø cöïc baéc (N), choã töø thoâng ñi vaøo goïi laø cöïc nam (S). Töø hình 9.4 ta thaáy cöïc tính cuûa vaät lieäu saét töø khaùc daáu vôùi cöïc tính cuûa cuoän daây neân vaät lieäu saét töø bò huùt veà phía cuoän daây bôûi löïc huùt ñieän töø F. neáu ñoåi chieàu doøng ñieän trong cuoän daây thì töø tröôøng seõ ñoåi chieàu, vaät lieäu saét töø sau khi töø hoùa vaãn coù cöïc tính khaùc daáu vôùi cöïc tính cuûa cuoän daây, do ñoù vaät lieäu saét töø vaãn bò huùt veà phía cuoän daây. Vì vaäy, khi loõi töø mang cuoän daây coù doøng ñieän, töø tröôøng seõ laøm cho naép bò töø hoùa vaø huùt naép veà phía loõi. 111.1 5555.1 11 1. Nam chaâm ñieän moät chieàu. a.a.a. Löïc huùt ñieän töø. Ta xeùt löïc huùt ñieän töø cuûa caùc nam chaâm ñieän moät chieàu coù hình daïng thöôøng gaëp. - Nam chaâm ñieän hình U naép thaúng µ .(I.W )2 .S F = 0 (N) (7.11) .4 δ 2 B 2 .S hay F = δ (N) (7.12) µ 0 trong ñoù: W – soá voøng cuoän daây. I – doøng ñieän chaïy qua cuoän daây. - Nam chaâm ñieän loaïi huùt chaäp naép quay quanh moät truïc: δ r + µ Moment quay: M = 0 ()IW 2 b 2 (Nm ) (7.13) 2 2.δ trong ñoù: r – baùn kính (chieàu daøi)cuûa naép ñöôïc chuyeån ñoäng. – keõ hôû. b – chieàu roäng cuûa naép. - Nam chaâm ñieän loaïi pít toâng coù voû boïc: Pít toâng ñaàu baèng:  I G  z  2  F .5,0 2 . hi   (N) (7.14) = Φ δ  2 +  µ 0 .π.r Gδ  I   2  2 2  ()IW µ 0 .π.r  z  hay F =  + Ghi    (N) (7.15) 2  δ  I   vôùi G hi – töø daãn höõu ích. G – töø daãn khe hôû. µ .π.r 2 G = 0 (7.16) δ δ r – baùn kính caû voû. z – ñoä daøi pít toâng ngaäp trong cuoän daây. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 333333
34. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn l – chieàu daøi cuoän daây. b.b.b. Thieát keá sô boä nam chaâm ñieän moät chieàu. Ta goïi: F – löïc huùt ñieän töø caàn thieát. – chieàu daøi cuûa keõ hôû laøm vieäc hay haønh trình. r – ñoä taêng nhieät ñoä cho pheùp so vôùi moâi tröôøng xung quanh. U – ñieän aùp nguoàn. Caùc phöông trình ñöôïc duøng ñeå thieát keá nhö sau: - Löïc huùt ñieän töø ñöôïc tính theo: π.r 2 B 2 F = δ (7.17) 2µ 0 vôùi B – cöôøng ñoä töø caûm trong khe hôû laøm vieäc. r2 – tieát dieän khe hôû laøm vieäc. - Söùc töø ñoäng: Söùc töø ñoäng WI ñöôïc xaùc ñònh baèng phöông trình maïch töø: δ.Bδ WI = + ∑ H f .l f (7.18) µ 0 δ.B trong ñoù: δ söùc töø ñoäng caàn thieát ñeå taïo neân töø thoâng trong khe hôû . µ 0 H f lf - söùc töø ñoäng caàn thieát ñeå taïo neân töø thoâng phaàn theùp cuûa maïch töø. - Phöông trình phaùt noùng: Toån hao naêng löôïng trong cuoän daây ñöôïc tính baèng phöông trình sau: I 2 ρ.l W ρ.l .(WI )2 P = I 2 R = tb = tb (7.19) Cu s ϕ.S Tuøy theo troïng löôïng daây daãn vaø maät ñoä doøng ñieän, toån hao ñöôïc tính: ρ P = J 2 ρ.l s W = J 2G (7.20) Cu tb γ vôùi G = .s.W.l tb = ..S.l tb laø daây daãn. trong ñoù: l tb – chieàu daøi trung bình cuûa voøng daây. – heä soá laép ñaày. π.d 2 .W s.W ϕ = = (7.21) .4 h()rng − rtr S S – tieát dieän ôû choã ñöôïc quaán daây. J – maät ñoä doøng ñieän. l J = s' – tyû troïng cuûa vaät lieäu daây daãn, ñoái vôùi ñoàng Cu = 8,9. r ng – baùn kính ngoaøi cuoän daây. r tr – baùn kính trong cuoän daây. h – chieàu cao cuoän daây. Toån hao coâng suaát ñöôïc chuyeån thaønh nhieät qua beà maët ngoaøi cuûa cuoän daây theo coâng thöùc: PCu = k.S. (7.22) TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 343434
35. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Vôùi k – heä soá toûa nhieät 12 ÷ 14 W/m 2 0C. S – dieän tích toûa nhieät cuûa cuoän daây. – ñoä taêng nhieät so vôùi moâi tröôøng xung quanh. Phöông trình phaùt noùng coøn coù theå ñöôïc tính theo coâng thöùc: 2 PCu = I .R = 2. .k.h.l tb (7.23) trong ñoù: 2.h.l tb – dieän tích toûa nhieät toång. ρ.l .W R = tb π.d 2     4  π.d 2 .W Maët khaùc: = h()r − r .ϕ 4 ng tr ρ.l .W 2 ρ WI  2 Töø ñoù: R = tb hay τ =   (7.24) h.()rng − rtr .ϕ k 2 ϕ.()rng − rtr  h  - Phöông trình ñieän aùp: Giöõa ñieän aùp vaø soá voøng coù coâng thöùc: U WI = W. R ρ.l .W trong ñoù: R = tb π.d 2     4  π.d 2 .u vaäy W = .4 ρ.ltb .4 ρ.l .WI .4 ρ.(r + r )WI hay U = tb = tr ng (7.25) π.d 2 d 2 rtr + r ng – ñöôøng kính trung bình cuûa cuoän daây. d – ñöôøng kính cuûa daây quaán. Töø phöông trình ñieän aùp (9.25) ta seõ tìm ñöôïc ñöôøng kính daây daãn. Sau khi tính toaùn xong, ta caàn choïn theo baûng. 111.1 5555.2 22 2. NNNamNam chaâm ñieän xoay chieàu. Löïc huùt ñieän töø cuûa nam chaâm ñieän xoay chieàu. Giaû thieát ñieän aùp cung caáp hình sin: U = U m sin t, khi ñoù B = B m sin t. Coù nam chaâm ñieän nhö hình 7.4, löïc huùt ñieän töø töùc thôøi seõ laø: B 2 .S.sin 2 ω.t B 2 .S 1− cos 2ω.t  F = m = m .  .2 µ 0 .2 µ 0  2  B 2 .S B 2 .S.cos 2ω.t F = m − m (7.26) .4 µ 0 .4 µ 0 TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 353535
36. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hình 7.4. nam chaâm ñieän xoay chieàu hình U naép huùt thaúng. Veá thöù nhaát beân phaûi cuûa bieåu thöùc (7.26) laø thaønh phaàn khoâng ñoåi (const), coøn veá thöù hai laø thaønh phaàn thay ñoåi cuûa löïc huùt theo thôøi gian. Maët khaùc ta coù: Bm = B. 2 B 2 .S B 2 .S do vaäy: m = (7.27) .4 µ 0 .2 µ 0 Hình 7.5. ñöôøng cong bieåu dieãn B vaø F theo thôøi gian. Hình 7.5 chæ söï bieán thieân cuûa cöôøng ñoä töø caûm B vaø löïc ñieän töø F theo thôøi gian. Löïc huùt ñieän töø F bieán thieân theo taàn soá gaáp ñoäi taàn soá nguoàn ñieän (taàn soá nguoàn ñieän f = 50 Hz thì taàn soá löïc huùt ñieän töø 2f = 100 Hz), töùc laø naép bò huùt 100 laàn vaø nhaû ra 100 laàn trong moät giaây. Ta noùi taàn soá rung laø 100, ñieàu naøy taïo tieáng oàn vaø rung. Muoán choáng rung, ta thöôøng duøng voøng choáng rung baèng ñoàng thau hay daâyñoàng. Thöïc teá ñoù laø caùc voøng ngaén maïch W 2 . Khi coù voøng ngaén maïch, töø thoâng seõ chia laøm hai phaàn: 1 khoâng ñi qua voøng ngaén maïch, coøn 2 ñi qua voøng ngaén maïch vaø gaëp töø khaùng X m2 neân seõ bò chaäm pha so vôùi 1 moät goùc . Khi ñoù töø thoâng toång töùc thôøi seõ giaûm ñeán moät giaù trò cöïc tieåu song khoâng bò trieät tieâu, neân söï rung ñoäng giaûm ñaùng keå. Thöïc teá = 50 ÷ 80 0. Löïc huùt ñieän töø cuûa nam chaâm ñieän ba pha. Treân loõi saét hình E coù ba cuoän daây. Doøng ñieän trong caùc cuoän daây leäch pha nhau 120 0 ñieän vaø coù theå xem nhö ba nam chaâm ñieän toå hôïp thaønh. Löïc huùt toång laø moät löôïng khoâng ñoåi theo thôøi gian nhöng ñieåm taùc duïng cuûa löïc toång treân naép laïi khoâng coá ñònh maø di chuyeån vò trí trong ñoaïn AB cuûa naép vôùi taàn soá gaáp ñoâi taàn soá doøng ñieän cung caáp (hình 7.6). TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 363636
37. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hình 7.6. hình daïng chung cuûa nam chaâm ñieän xoay chieàu ba pha. Thaät vaäy, khi loõi 3 coù doøng ñieän baèng 0 thæ F 3 = 0 vaø F 1 = F 2 neân ñieåm taùc duïng seõ ôû A. Khi doøng ñieän ôû loõi 1 baèng 0 thì F 2 =F 3, ñieåm taùc duïng ôû ñieåm B. Khi doøng ñieän ôû loõi 2 baèng 0 thì ñieåm taùc duïng cuûa löïc F seõ ôû C, ñieåm giöõa cuûa AB. c.c.c. Thieát keá sô boä nam chaâm ñieän xoay chieàu. Thieát keá moät nam chaâm ñieän loaïi pít toâng, haønh trình , löïc F, ñieän aùp nguoàn U. - Phöông trình löïc huùt ñieän töø trung bình: 2  Φ  1 F =   . (7.28)  γ  .2 S.µ 0 trong ñoù: S – tieát dieän pít toâng. – heä soá taûn vaø roø. Φ – töø thoâng, trò soá hieäu duïng Φ = max 2 - Phöông trình töø thoâng: U Φ = L (7.29) .2 π. f .W - Cöôøng ñoä töø caûm cöïc ñaïi: .2 Φ Bmax = (7.30) k1.S vôùi k 1 – heä soá laáp ñaày cuûa toân silic. Bmax – caàn phaûi choïn giöõa 12.500 – 15.500 gauxô. - Phöông trình phaùt noùng: P τ = t (7.31) k 2 lh tb trong ñoù: P t – toån hao toång (toån hao trong ñoàng vaø theùp). 2.h.l tb – beà maët toång cuûa hình truï. - Phöông trình ñieän aùp: 2 2 U = U L + ()IR (7.32) - Coâng suaát töông öùng keõ hôû: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 373737
38. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Ì U L I = ω.L.I 2 vôùi – taàn soá goùc vaø L = W .G . 2 2 2 Ì ω(W I Gδ ) ω.Φ Vaäy: U L I = ω.W .Gδ .I = = (7.33) Gδ Gδ Giaù trò naøy coù theå bieåu dieãn döôùi daïng sau: U L I = .2 π. f .Φ.W.I B .k .S Maët khaùc: Φ = max 1 2 Do vaäy, löïc huùt ñieän töø trung bình: 2  B .k .S  1  max 1  F =   (7.34) .2 µ 0 .S  γ . 2  Soá voøng tính theo coâng thöùc: U U W = L = (7.35) .2 π. f .Φ .2 π. f .Φ 111.1 5555.3 33 3. ÖÙNG DUÏNG NAM CHAÂM ÑIEÄN. 111.1 5555.3.1.Nam.3.1.Nam chaâm ñieän naâng haï. Thöôøng ñöôïc söû duïng nhieàu trong caùc caàn truïc, ñaëc bieät laø trong caùc nhaø maùy cheá taïo cô khí vaø luyeän kim. Nam chaâm ñieän coù cuoän daây ñöôïc quaán treân loõi saét töø, sau ñoù ñöôïc ñoå ñaày moät lôùp nhöïa. Maët cöïc ñöôïc baét chaët vaøo loõi nam chaâm baèng caùc bu loâng. Daây daãn meàm ñeå ñöa ñieän aùp vaøo cuoän daây. Phaàn döôùi cuûa cuoän daây ñöôïc baûo veä baèng moät vaønh laøm baèng vaät lieäu khoâng daãn töø (ví duï theùp mangan cao caáp). Löïc naâng cuûa nam chaâm ñieän tuøy thuoäc vaøo loaïi taûi troïng caàn di chuyeån. Chaúng haïn löïc naâng cuûa nam chaâm ñieän kieåu M-41 (cuûa Lieân Xoâ) ôû 220V, coâng suaát 7,15kW coù soá lieäu cho trong baûng sau: Loaïi taûi troïng (saét, gang) Löïc naâng cuûa nam chaâm ñieän (Kg) Thoûi ñuùt hay taám ñuùt 16000 Theùp vuïn 600 Thoûi gang 600 Theùp hình 200 111.1 5555.3.2.Boä.3.2.Boä ly hôïp ñieän töø. Thöôøng duøng nam chaâm ñieän moät chieàu keát hôïp vôùi caùc ñóa ma saùt ñeå laøm nhieäm vuï truyeàn chuyeån ñoäng quay (boä ly hôïp) hoaëc ñeå phanh haõm (döøng chính xaùc) trong caùc boä phaän chuyeån ñoäng cuûa maùy coâng cuï. Noù ñöôïc cheá taïo hai loaïi: loaïi moät phía vaø loaïi ly hôïp hai phía. Boä ly hôïp ñieän töø ñöôïc söû duïng nhieàu trong nhöõng naêm gaàn ñaây ñeå töï ñoäng hoùa quaù trình ñieàu khieån chaïy vaø döøng caùc boä phaän cô khí trong caùc maùy moùc gia coâng caét goït . maø vaãn chæ duïng moät ñoäng cô ñieän keùo. Keát caáu cuûa moät boä ly hôïp ñieän töø coù ñóa ma saùt. Cuoän daây nam chaâm ñieän quaán treân loõi theùp töø vaø coù daây daãn ra vaønh tröôït baèng ñoàng, sau ñoù ñöôïc ñoå moät lôùp nhöïa cöùng boïc TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 383838
39. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn ngoaøi. Phaàn öùng (phaàn ñoäng) laø moät ñóa theùp (coøn goïi laø naép), phía ngoaøi coù moät vaønh ren raêng ñeå ñieàu chænh khe hôû khoâng khí. Ñóa ma saùt goàm hai loaïi: moät loaïi phía trong coù daïng theo hoa laép beân chuû ñoäng, moät loaïi phía ngoaøi coù daïng hình raêng laép beân bò ñoäng. Choåi than daãn ñieän vaøo vaønh tröôït. Trong söû duïng boä ly hôïp ñieän töø, caàn thöïc hieän kieåm tra ba thaùng moät laàn goàm kieåm tra ñoä moøn cuûa choåi than, vaønh tröôït, kieåm tra caùch ñieän cuûa cuoän daây, kieåm tra khe hôû Tröôøng hôïp khoâng truyeàn ñöôïc moment quay (coù hieän töôïng tröôït ñóa theùp ma saùt vaø laøm noùng ñoät ngoät) thì phaûi döøng maùy ngay vaø kieåm tra tình traïng phun daàu laøm nguoäi, trò soá khe hôû khoâng khí, tình hình maët ñóa ma saùt Rieâng veà khe hôû haønh trình huùt, caàn phaûi theo höôùng daãn cuûa nhaø cheá taïo. CAÂU HOÛI OÂN TAÄP. 1.1.1. Neâu khaùi nieäm vaø chöùc naêng cuûa khí cuï ñieän. 2.2.2. Caùc yeâu caàu cô baûn cuûa khí cuï ñieän. 33 3. Phaân loaïi khí cuï ñieän. 44 4. Trình baøy caùc quaù trình phaùt noùng ôû cheá ñoä quaù ñoä. 55 5. Trình baøy quaù trình phaùt noùng ôû cheá ñoä ngaén maïch. 6.6.6. Neâu toång quan veà löïc ñieän ñoäng. 77 7. Phöông phaùp tính toaùn löïc ñieän ñoäng khi vaät daãn mang doøng ñieän moät chieàu. 88 8. Phöông phaùp tính toaùn löïc ñieän ñoäng khi vaät daãn mang doøng ñieän xoay chieàu. 99 9. Neâu caùc khaùi nieäm caên baûn vaø phaân loaïi tieáp xuùc ñieän. 10. Caùc ñieàu kieän cuûa vaät lieäu laøm tieáp ñieåm. 11. Trình baøy söï aên moøn vaø hao moøn cuûa tieáp ñieåm. 12. Khaùi nieäm veà hoà quang ñieän. Trình baøy ñaëc tính phoùng ñieän trong chaát khí. 13. Quaù trình hình thaønh vaø phaùt trieån hoà quang ñieän. 14. Caùc tính chaát chung cuûa hoà quang ñieän. 15. Trình baøy ñaëc tính volt-amper cuûa hoà quang. 16. Quaù trình daäp taét hoà quang ñieän cuûa doøng ñieän moät chieàu. 17. Quaù trình daäp taét hoà quang ñieän cuûa doøng ñieän xoay chieàu. 18. Yeâu caàu vaø bieän phaùp daäp taét hoà quang. 191919. 19 . Cho bieát moät soá tieâu chuaån coù lieân quan ñeán khí cuï ñieän. 202020.20 . Cho bieát ñoä töø dö, heä soá phaåm chaát vaø heä soá laáp ñaày cuûa nam chaâm vónh cöõu. 22.22 2. Trình baøy caùch tính toaùn nam chaâm vónh cöõu. 23.33 3. Neâu khaùi quaùt veà nam chaâm ñieän. 24.44 4. Löïc huùt ñieän töø cuûa nam chaâm ñieän moät chieàu. 25.55 5. Caùch thieát keá sô boä nam chaâm ñieän moät chieàu. 26.6. . Löïc huùt ñieän töø cuûa nam chaâm ñieän xoay chieàu. 27.77 7. Caùch thieát keá sô boä nam chaâm ñieän xoay chieàu. 28.88 8. ÖÙng duïng cuûa nam chaâm ñieän. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 393939
40. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn CHÖÔNG 2 KHÍ CUÏ ÑIEÄN ÑIEÀU KHIEÅN BAÈNG TAY 2.1. CAÀU DAO (DAO CAÙCH LY HAÏ AÙP). 2.1.1. Khaùi nieäm vaø phaân loaïi. Dao caùch ly laø moät khí cuï ñoùng ngaét baèng tay ñôn giaûn nhaát ñöôïc söû duïng trong caùc maïch ñieän coù ñieän aùp nguoàn cung caáp ñeán 220V ñieän moät chieàu vaø 380V ñieän xoay chieàu. Dao caùch ly thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñoùng ngaét maïch ñieän coâng suaát nhoû vaø khi laøm vieäc khoâng caàn thao taùc ñoùng ngaét nhieàu laàn. Neáu ñieän aùp cao hôn hoaëc maïch ñieän coù coâng suaát trung bình vaø lôùn thì dao caùch ly chæ laøm nhieäm vuï ñoùng ngaét khoâng taûi. Dao caùch ly caàn ñaûm baûo ngaét ñieän tin caäy caùc thieát bò duøng ñieän ra khoûi nguoàn cung caáp. Do ñoù khoaûng caùch giöõa tieáp xuùc ñieän ñeán vaø ñi, töùc chieàu daøi löôõi dao caàn phaûi lôùn hôn 50 mm. * Phaân loaïi. Theo keát caáu, ngöôøi ta chia thaønh caùc loaïi 1 cöïc, 2 cöïc, 3 cöïc hoaëc 4 cöïc. Ngöôøi ta cuõng chia ra loaïi caàu dao coù tay naém ôû giöõa hay tay naém ôû beân. Ngoaøi ra coøn coù dao caùch ly moät ngaû vaø hai ngaû. Theo ñieän aùp ñònh möùc: 250V vaø 500V. Doøng ñieän ñònh möùc loaïi: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100A Theo vaät lieäu caùch ñieän, coù caùc loaïi ñeá söù, ñeá nhöïa bakeâlit, ñeá ñaù. Theo ñieàu kieän baûo veä, coù loaïi khoâng coù hoäp, loaïi coù hoäp che chaén (naép nhöïa, naép gang, naép saét ). Theo yeâu caàu söû duïng, ngöôøi ta cheá taïo loaïi caàu dao coù caàu chì baûo veä vaø loaïi khoâng coù caàu chì baûo veä. Hình 3.2. dao caùch ly moät ngaû (2 -3 cöïc) vaø hai ngaû. Hình 3.3. dao caùch ly loaïi hoäp. 2.1.2. Caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc. Moät dao caùch ly ñôn giaûn coù caáu taïo goàm caùc phaàn sau: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 404040
41. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn - Tieáp ñieåm ñoäng (thaân dao). - Tieáp ñieåm tónh (maù dao). - Löôõi dao phuï. - Loø xo. - Tay caàm baèng vaät lieäu caùch ñieän. - Ñeá caùch ñieän. Caùc tieáp ñieåm cuûa caàu dao thöôøng laøm baèng ñoàng ñoû. Khi ñoùng, thaân dao cheùm vaøo maù dao, nhôø löïc ñaøn hoài cuûa maù dao eùp vaøo thaân dao neân ñieän trôû tieáp xuùc beù. Vôùi doøng ñieän ñònh möùc lôùn, ñeå giaûm ñieän trôû tieáp xuùc tieáp ñieåm tónh coøn coù theâm caùc loø xo tieáp ñieåm. Trong quaù trình ngaét, hoà quang xuaát hieän giöõa tieáp ñieåm ñoùng vaø tieáp ñieåm tónh, noù ñöôïc daäp taét nhôø söï keùo daøi hoà quang baèng cô khí vaø löïc ñieän ñoäng höôùng kính taùc ñoäng leân hoà quang. 2.1.3. ÑÑÑaëcÑaëc tính vaø öùng duïng, ñieàu kieän löïa choïn. Dao caùch ly thöôøng ñöôïc duøng ñeå ñoùng ngaét maïch ñieän coâng suaát nhoû vaø khi laøm vieäc khoâng caàn thao taùc ñoùng ngaét nhieàu laàn. Neáu ñieän aùp cao hôn hoaëc maïch ñieän coù coâng suaát trung bình vaø lôùn thì dao caùch ly chæ laøm nhieäm vuï ñoùng ngaét khoâng taûi. Dao caùch ly haï aùp ñöôïc choïn theo hai ñieàu kieän sau: UñmDCL ≥ U ñmLÑ . IñmDCL ≥ I tt . trong ñoù: U ñmDCL , I ñmDCL : ñieän aùp vaø doøng ñieän ñònh möùc cuûa dao caùch ly. U ñmLÑ : ñieän aùp ñònh möùc cuûa löôùi ñieän. I tt : doøng ñieän tính toaùn cuûa maïch ñieän. Ngoaøi ra coøn phaûi chuù yù ñeán chuûng loaïi nhö soá pha, soá cöïc vaø caùc chöùc naêng khaùc nhö khaû naêng caét taûi CAÂU HOÛI OÂN TAÄP. 1.1.1. Neâu khaùi nieäm vaø coâng duïng cuûa dao caùch ly. 2.2.2. Haõy cho bieát caáu taïo vaø phaân loaïi dao caùch ly. 3.3.3. Caùc ñieàu kieän löïa choïn dao caùch ly. BAØI TAÄP. BT1. Choïn caàu dao cho moät cöûa haøng coù coâng suaát ñaët laø 10kW. Ñieän aùp nguoàn laø 380V, heä soá coâng suaát chung laø 0,85. BT2. Choïn caùc caàu dao cho moät caên hoä coù 5 phoøng, coù coâng suaát ñaët laø 800W. Ñieän aùp nguoàn laø 220V, heä soá coâng suaát cuûa moãi phoøng laø 0,85. 2.2. CAÀU CHÌ. 2.2.1. Khaùi nieäm vaø phaân loaïi. Caàu chì laø moät loaïi khí cuï duøng ñeå baûo veä thieát bò vaø löôùi ñieän traùnh khoûi doøng ñieän ngaén maïch. Noù thöôøng ñöôïc duøng ñeå baûo veä ñöôøng daây daãn, maùy bieán aùp, ñoäng cô ñieän, thieát bò ñieän, maïch ñieän ñieàu khieån, maïch ñieän thaép saùng Caàu chì coù ñaëc tính laø ñôn giaûn, kích thöôùc beù, khaû naêng caét doøng lôùn vaø giaù thaønh thaáp neân ñöôïc söû duïng roäng raûi. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 414141
42. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Hình 3.9. caàu chì haï aùp. * Phaân loaïi. a.a.a. Phaân loaïi theo hình thöùc söû duïng. Caàu chì baûo veä quaù taûi (theo tieâu chuaån IEC caàu chì baûo veä quaù taûi ñöôïc kyù hieäu baèng chöõ g ñaàu): chæ caàu chì thoâng duïng coù theå daãn doøng ñieän töø toái thieáu ñeán giaù trò ñònh möùc vaø coù theå caét doøng ñieän töø giaù trò caét toái thieåu vaø tôùi khaû naêng caét ñònh möùc cuûa chuùng. Caàu chì döï phoøng (theo tieâu chuaån IEC caàu chì döï phoøng ñöôïc kyù hieäu baèng chöõ a ñaàu): chuùng coù theå daãn doøng tôùi doøng ñieän ñònh möùc vaø chæ coù theå caét khi doøng ñieän quaù taûi naêng neà hoaëc ngaén maïch. Ngoaøi ra caùc caàu chì coøn ñöôïc phaân loaïi theo thieát bò ñöôïc noù baûo veä: - Baûo veä cho caùp vaø ñöôøng daây L. - Baûo veä ñoäng cô, maùy caét M. - Baûo veä linh kieän baùn daãn R. - Baûo veä maùy bieán aùp T r . b.b.b. Phaân loaïi theo keát caáu. Döïa vaøo keát caáu coù theå chia caàu chì thaønh caùc loaïi sau: - Caàu chì loaïi hôû. - Caàu chì loaïi vaën. - Caàu chì loaïi hoäp. - Caàu chì loaïi kín khoâng coù chaát nhoài. - Caàu chì loaïi kín coù chaát nhoài. 2.2.2. Caáu taïo vaø nguyeân lyù hoaït ñoäng. 22 222.2.2.1.2.2 .2.1. Caáu taïo aaa.a. Phaàn töû noùng chaûy (daây chaûy). Phaàn töû noùng chaûy laø phaàn coát loûi cuûa caàu chì. Noù nhaïy caûm ôû giaù trò hieäu duïng cuûa doøng ñieän. Caùc ñaëc tính veà ñieän phuï thuoäc vaøo phaàn töû noùng chaûy naøy. Noù ñöôïc caáu taïo baèng vaät lieäu coù ñieän trôû suaát nhoû (chì, baïc, hôïp kim thích hôïp ). Noù ñöôïc theå hieän döôùi daïng daây hay daûi baêng deïp coù tieát dieän nhoû ñeå taïo neân doøng noùng chaûy öu tieân. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 424242
43. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn bb,,b, Thaân caàu chì. Thaân caàu chì cuõng chính laø voû cuûa noù, ñöôïc laøm baèng thuûy tinh, söù hay caùc vaät lieäu khaùc. Chuùng phaûi thoûa maõn caùc tieâu chuaån sau ñaây: - Söùc beàn cô khí toát. - Daãn nhieät toát. - Khaû naêng chòu ñöôïc xung nhieät. ccc.c Chaát lieäu laøm ñaày thaân caàu chì. Thoâng thöôøng, söû duïng chaát lieäu cô baûn cuûa Silic daïng haït. Vai troø cuûa chaát lieäu naøy laø haáp thuï naêng löôïng cuûa hoà quang vaø ñaûm baûo ngaên caùch ñieän sau khi caét. Ngoaøi ra, caùc chi tieát noái vôùi nhau phaûi ñaûm baûo chaéc chaén, coá ñònh, traïng thaùi tieáp xuùc ñieän toát, traùnh ñoát noùng cuïc boä aûnh höôûng ñeán söï laøm vieäc cuûa caàu chì. Hình 3.10. caáu taïo cuûa caàu chì. 2.2.2.22.2.2.2 Nguyeân lyù laøm vieäc. Khi laøm vieäc daây chaûy cuûa caàu chì ñöôïc maéc noái tieáp vôùi thieát bò caàn ñöôc baûo veä. Toån thaát coâng suaát treân ñieän trôû cuûa caàu chì theo hieäu öùng jun laø w = i 2 Rt , khi coù quaù taûi hay ngaén maïch, nhieät löôïng sinh ra taïi daây chaûy ñuû laøm taêng daây chaûy leân ñeán nhieät ñoä noùng chaûy cuûa kim loïai laøm daây chaûy, daây chaûy ñöùt loaïi söï coá khoûi löôùi ñieän. 2.2.3. Ñaëc tính vaø öùng duïng, ñieàu kieän löïa choïn. Ñaëc tính quan troïng cuûa caàu chì laø thôøi gian taùc ñoäng, phuï thuoäc vaøo giaù trò doøng ñieän qua daây chaûy. Quan heä giöõa doøng ñieän taùc ñoäng vaø thôøi gian taùc ñoäng ñöôïc bieåu dieãn baèng ñaëc tính amper-giaây nhö hình 3.11. Ñöôøng cong 1 laø ñaëc tính amper-giaây cuûa caàu chì, ñöôøng cong 2 laø ñaëc tính amper-giaây cuûa ñoái töôïng (phuï taûi). Trong vuøng doøng ñieän quaù taûi thaáp (vuøng A), söï phaùt noùng cuûa caàu chì dieãn ra chaäm vaø phaàn lôùn nhieät löôïng ñeàu toûa ra moâi tröôøng beân ngoaøi ñoái töôïng khoâng ñöôïc baûo veä. Trong vuøng quaù taûi lôùn, caàu chì baûo veä ñöôïc ñoái töôïng. Giaù trò doøng ñieän giôùi haïn maø caàu chì coù theå chaûy goïi laø doøng ñieän giôùi haïn I gh . Ñeå baûo veä ñöôïc ñoái töôïng thì ñaëc tính amper-giaây cuûa caàu chì phaûi thaáp hôn cuûa ñoái töôïng ñöôøng (3). TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 434343
44. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn t (2) (1) (3) A B i Iñm Igh Hình 3.11. ñaëc tính amper-giaây cuûa caàu chì. Caàu chì ñöôïc choïn phaûi caùc ñieàu kieän sau: UñmCC ≥ U ñmLÑ IñmCC ≥ I tt Trong ñoù: Itt : doøng ñieän tính toaùn töông öùng vôùi coâng suaát P tt cuûa thieát bò tieâu thuï ñieän. Ikñ : doøng ñieän khôûi ñoäng lôùn nhaát cuûa phuï taûi ñoäng cô ñieän. Khi taûi laø ñoäng cô: - Ñoái vôùi moät ñoäng cô ñieän: ta choïn theo hai ñieàu kieän sau: IñmCC ≥ I tt = K t . I ñmÑC (3.1) I mm K mm I dm I ≥ = (3.2) dmCC α α Kt : heä soá taûi cuûa ñoäng cô, neáu khoâng bieát, laáy K t =1, khi ñoù: IñmCC ≥ I ñmÑC IñmÑC : doøng ñònh möùc cuûa ñoäng cô xaùc ñònh theo coâng thöùc: PdmDC I dmDC ≥ (3.3) .3U dm .η.cos ϕ Kmm : h ệ s ố môû maùy cuûa ñoäng cô, nhaø cheá taïo cho, thöôøng K mm = 5, 6, 7. α : heä soá, laáy nhö sau: α = 2,5 ñoái vôùi ñoäng cô môû maùy nheï hoaëc môû maùy khoâng taûi (maùy bôm, maùy caét goït kim loaïi). α = 1,6 ñoái vôùi ñoäng cô môû maùy naëng hoaëc môû maùy coù taûi (caàn caåu, caàn truïc, maùy naâng). - ÑÑooÑoáiÑo áiái vôùivôùi nhieàunhieàu ñoängñoäng cô:cô: ta choïn theo hai ñieàu kieän sau: n I dmCC ≥ ∑Kti .I dmi (3.4) í n−1 I mm max + ∑Kti I dmi 1 I ≥ (3.5) dmCC α vôùi: Iñmi : doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñoäng cô thöù i. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 444444
45. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Iñmmax : doøng ñieän ñònh möùc cuûa ñoäng cô coù doøng môû maùy lôùn nhaát. Ñieàu kieän thöù ba laø ñieàu kieän choïn loïc, noù ñaûm baûo neáu xaûy ra ngaén maïch ôû ñoäng cô hay ñoaïn daây daãn naøo thì chæ caàu chì nhaùnh ñoù taùc ñoäng. Muoán vaäy, ngöôøi ta qui ñònh phaûi choïn I dc cuûa caàu chì toång lôùn hôn ít nhaát hai caáp so vôùi daây chaûy lôùn nhaát cuûa caàu chì nhaùnh. CAÂU HOÛI OÂN TAÄP. 11 1. Neâu khaùi nieäm vaø phaân loaïi caàu chì. 22 2. Trình baøy caáu taïo vaø nguyeân lyù laøm vieäc cuûa caàu chì. 33 3. Caùc ñieàu kieän löïa choïn caàu chì. BAØI TAÄP. BT1. Yeâu caàu choïn caàu chì cho baûng ñieän moät phoøng hoïp. Bieát raèng phuï taûi ñieän cuûa phoøng bao goàm 8 boùng ñeøn sôïi ñoát 100W, cos φ = 1 vaø 4 quaït traàn 70W, cos φ = 0,8. Ñieän aùp nguoàn laø 220V. BT2. Yeâu caàu choïn caàu chì baûo veä löôùi ñieän cho moät cöûa haøng coù coâng suaát ñaët 8kW, heä soá coâng suaát chung laø 0,83, ñieän aùp nguoàn laø 380V. BT3. Choïn caàu chì cho moät ñoäng cô ba pha coâng suaát 10kW, ñöôïc cung caáp bôûi maïng ñieän 230/400V. Caùc ñaëc tính cuûa ñoäng cô naøy nhö sau: - cos φ = 0,8. - η = 0,75. - I kñ = 4.I n trong thôøi gian 5 giaây. (I kñ – doøng ñieän khôûi ñoäng, I n – doøng ñònh möùc). 2.3. COÂNG TAÉC 2.3.1. Khaùi quaùt vaø coâng duïng Coângtaêc laø moät loaïi khí cuï ñoùng ngaét doøng ñieän baèng tay kieåu hoäp, duøng ñeå ñoùng ngaét maïch ñieän coù coâng suaát beù, coù ñieän aùp moät chieàu ñeán 440V vaø ñieän aùp xoay chieàu ñeán 500V. Hình 5.4: Kí hieäu a- coângtaêc haønh trình. b- coângtaêc ba pha. c- coângtaêc ba pha hai ngaû. a) b) c) Hình 5.5- Caáu taïo coângtaêc hoäp Coâng taêc hoâïp thöôøng ñöôïc duøng a- Hình daïng chung. laøm caàu dao toång cho caùc maùy coâng cuï, b- Maët caét (vò trí ñoùng). duøng ñoùng ngaét tröïc tieáp cho caùc ñoäng cô c- Maët caét (vò trí ngaét). ñieän coâng suaát beù hoaëc duøng ñeå ñoåi noái, d- Kieåu baûo veä. khoáng cheá trong caùc maïch ñieän töï ñoäng. e- Kieåu kín TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 454545
46. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Coù khi duøng ñeå thay ñoåi chieàu quay ñoäng cô ñieän hoaëc ñoåi caùch ñaáu cuoän daây stator ñoäng cô ñieän töø sao (Y) sang tam giaùc ( ∆). Coângtaêc hoäp laøm vieäc chaéc chaén hôn caàu dao, daäp taét hoà quang nhanh hôn vì thao taùc ngaét nhanh vaø döùt khoaùt hôn caàu dao. Kí hieäu treân sô ñoà maïch ñieän cuûa moät vaøi loaïi coângtaêc ñöôïc trình baøy treân hình 5.4. 2.3.2. Phaân loaïi vaø caáu taïo Theo hình daïng beân ngoaøi, ngöôøi ta chia coângtaêc ra laøm 3 loaïi: - Loaïi hôû. - Loaïi baûo veä. - Loaïi kín. Theo coâng duïng, ngöôøi ta chia coângtaêc ra laøm caùc loaïi: - Coângtaêc ñoùng ngaét tröïc tieáp. - Coângtaêc chuyeån maïch (hay coângtaêc vaïn naêng). - Coângtaêc haønh trình vaø cuoái haønh trình. * Coângtaêc vaïn naêng duøng ñeå chuyeån ñoåi, ñoùng, ngaét maïch ñieän caùc cuoän daây huùt cuûa coângtaêctô, khôûi ñoäng töø, . . . chuyeån ñoåi caùc maïch ñieän ôû caùc duïng cuï ño löôøng v.v. . . noù thöôøng ñöôïc duøng treân caùc maïch ñieän ñieàu khieån coù ñieän aùp ñeán 440V moät chieàu vaø 500V xoay chieàu, 50Hz. * Coângtaêc haønh trình duøng ñeå ñoùng, ngaét ôû maïch ñieän ñieàu khieån trong truyeàn ñoäng ñieän töï ñoäng hoùa, tuøy thuoäc vò trí cöõ gaït ôû caùc cô caáu chuyeån ñoäng cô khí nhaèm töï ñoäng ñieàu khieån haønh trình laøm vieäc hay töï ñoäng ngaét ñieän ôû cuoái haønh trình ñeå ñaûm baûo an toaøn. Hình 5.5 cho thaáy caáu taïo vaø hình daïng moät soá coângtaêc hoäp. Phaàn chính laø caùc tieáp ñieåm tónh 3 gaén treân caùc vaønh nhöïa bakelit caùch ñieän 2 coù ñaàu vaën vít chìa ra khoûi hoäp. Caùc tieáp ñieåm 4 gaén treân cuøng truïc vaø caùch ñieän vôùi truïc, naèm trong caùc maët phaúng khaùc nhau töông öùng vôùi caùc vaønh 2. Khi quay truïc ñeán vò trí thích hôïp, seõ coù moät soá tieáp ñieåm ñoäng ñeán tieáp xuùc vôùi tieáp ñieåm tónh, coøn soá khaùc rôøi khoûi tieáp ñieåm tónh. Chuyeån dòch tieáp ñieåm ñoäng nhôø cô caáu cô khí coù nuùm vaën 5. Ngoaøi ra coøn coù loø xo phaûn khaùng ñaët trong voû 1 ñeå taïo neân söùc baät nhanh laøm cho hoà quang ñöôïc daäp taét nhanh choùng. Hình 2.5d, e laø hình daïng caáu taïo coângtaêc hoäp kieåu baûo veä vaø kieåu kín. 2.4. NUÙT AÁN 2.4.1. Khaùi quaùt vaø coâng duïng Nuùt aán coøn goïi laø nuùt ñieàu khieån, laø moät loaïi khí cuï ñieän duøng ñeå ñoùng, ngaét töø xa caùc thieát bò ñieän töø khaùc nhau, caùc duïng cuï baùo hieäu vaø cuõng ñeå chuyeån ñoåi caùc maïch ñieän ñieàu khieån, tín hieäu, lieân ñoäng, baûo veä v.v. . . ôû maïch ñieän moät chieàu ñieän aùp ñeán 440V vaø maïch ñieän xoay chieàu ñieän aùp ñeán 500V, taàn soá 50, 60Hz. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 464646
47. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Nuùt aán thöôøng ñöôïc duøng ñeå khôûi ñoäng, döøng vaø ñaûo chieàu quay ñoäng cô ñieän baèng caùch ñoùng vaø ngaét cuoän daây huùt cuûa caùc coângtaêctô, khôûi ñoäng töø maéc ôû maïch ñoäng löïc ñoäng cô ñieän. Nuùt aán thöôøng ñöôïc ñaët treân baûng ñieàu khieån, ôû tuû ñieän, treân hoäp nuùt aán. Nuùt aán thöôøng ñöôïc nghieân cöùu cheá taïo ñeå laøm vieäc trong moâi tröôøng khoâng aåm öôùt, khoâng coù hôi hoùa chaát vaø buïi baån. Nuùt aán coù theå beàn ñeán 10 6 laàn ñoùng khoâng taûi vaø 2.10 5 laàn ñoùng ngaét coù taûi. Khi aán Hình 5.6- Nuùt aán nuùt, ñoøn gaùnh tieáp ñieåm ñoäng baét ñaàu môû a- Nuùt aán kieåu hôû. maïch ñieän naøy vaø ñoùng maïch ñieän kia. b- Nuùt aán kieåu baûo veä 2.4.2. Phaân loaïi vaø caáu taïo Theo hình daùng beân ngoaøi, ngöôøi ta chia nuùt aán ra laøm 4 loaïi: - Loaïi hôû. - Loaïi baûo veä. - Loaïi baûo veä choáng nöôùc vaø choáng buïi. - Loaïi baûo veä choáng noå. Theo yeâu caàu ñieàu khieån, ngöôøi ta chia nuùt aán ra loaïi 1 nuùt, 2 nuùt, 3 nuùt. Theo keát caáu beân trong, nuùt aán coù loaïi coù ñeøn baùo vaø loaïi khoâng coù deøn baùo. Nuùt aán kieåu hôû coù keát caáu nhö hình 5.6a. Noù ñöôïc ñaët treân beà maët moät giaù ñaët trong baûng ñieän, hoäp nuùt aán hay ôû tuû ñieän. Nuùt aán kieåu baûo veä coù keát caáu nhö hình 5.6b. Noù ñöôïc ñaët trong moät voû nhöïa hay voû saét coù hình hoäp. Nuùt aán kieåu baûo veä choáng nöôùc ñöôïc ñaët trong voû kín ñeå traùnh khoûi nöôùc loït vaøo. Nuùt aán kieåu baûo veä choáng buïi nöôùc ñöôïc ñaët trong moät voû cacbua ñuùc kín khít ñeå choáng aåm vaø buïi loït vaøo. Hình 5.7: Kí hieäu nuùt aán a) nuùt aán ñôn thöôøng môû. b) nuùt aán ñôn thöôøng ñoùng. a) b) c) c) nuùt aán keùp. Nuùt aán kieåu choáng noå ñöôïc duøng trong caùc haàm loø (moû than) hoaëc ôû nôi coù khí noå laãn trong khoâng khí. Caáu taïo cuûa noù ñaëc bieät kín khít ñeå khoâng loït ñöôïc tia löûa ra ngoaøi vaø ñaëc bieät vöõng chaéc ñeå khoâng bò phaù vôõ khi noå. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 474747
48. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn 2.5. BOÄ KHOÁNG CHEÁ 2.5.1. Khaùi quaùt vaø coâng duïng Trong caùc maùy moùc coâng nghieäp, ngöôøi ta söû duïng roäng raõi caùc boä khoáng cheá ñeå laøm khí cuï ñieàu khieån caùc thieát bò ñieän. Boä khoáng cheá ñöôïc chia laøm boä khoáng cheá ñoäng löïc (coøn goïi laø tay trang) ñeå ñieàu khieån tröïc tieáp vaø boä khoáng cheá chæ huy ñeå ñieàu khieån giaùn tieáp. Boä khoáng cheá laø moät loaïi thieát bò chuyeån ñoåi maïch ñieän baèng tay gaït hay voâlaêng quay, ñieàu khieån tröïc tieáp hay giaùn tieáp töø xa, thöïc hieän caùc chuyeån doåi maïch phöùc taïp ñeå ñieàu khieån khôûi ñoäng, ñieàu chænh toác doä, ñaûo chieàu, haõm ñieän v.v. . . caùc maùy ñieän vaø thieát bò ñieän. Boä khoáng cheá ñoäng löïc (tay trang) ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån tröïc tieáp caùc ñoäng cô ñieän coâng suaát beù vaø trung bình ôû caùc cheá ñoä laøm vieäc khaùc nhau nhaèm ñôn giaûn hoùa thao taùc cho ngöôøi vaän haønh (thôï laùi taøu ñieän, laùi caàn truïc ñieän, ñöùng maùy ñaëc bieät v.v. . .). Boä khoáng cheá chæ huy ñöôïc duøng ñeå ñieàu khieån giaùn tieáp caùc ñoäng cô ñieän coâng suaát lôùn, chuyeån ñoåi maïch ñieän ñieàu khieån caùc cuoän daây huùt cuûa coângtaêctô, khôûi ñoâïng töø. Ñoâi khi noù cuõng ñöôïc duøng ñeå ñoùng ngaét tröïc tieáp caùc ñoäng cô ñieän coâng suaát beù, nam chaâm ñieän vaø caùc thieát bò ñieän khaùc. Boä khoáng cheá chæ huy coù theå ñöôïc truyeàn ñoäng baèng tay hoaëc baèng ñoäng cô chaáp haønh. Boä khoáng cheá ñoäng löïc coøn ñöôïc duøng ñeå thay ñoåi trò soá ñieän trôû ñaáu trong caùc maïch ñieän. Veà nguyeân lyù, boä khoáng cheá chæ huy khoâng khaùc gì boä khoáng cheá ñoäng löïc maø chæ coù heä thoáng tieáp ñieåm beù, nheï, nhoû hôn vaø söû duïng ôû maïch ñieàu khieån. 2.5.2. Phaân loaïi vaø caáu taïo - Theo keát caáu, ngöôøi ta chia boä khoáng cheá ra laøm boä khoáng cheá hình troáng vaø boä khoáng cheá hình cam. - Theo nguyeân lyù söû duïng, ngöôøi ta chia boä khoáng cheá ra laøm boä khoáng cheá xoay chieàu vaø boä khoáng cheá moät chieàu. * Caáu taïo boä khoáng cheá hình troáng Hình daïng chung cuûa moät boä khoáng cheá hình troáng ñöôïc trình baøy treân hình 5.8a vaø b. Hình 5.8- Boä khoáng cheá hình troáng a- Hình daïng chung. b- Boä phaän chính beân trong. TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 484848
49. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn Treân truïc quay 1 ñaõ boïc caùch ñieän, ngöôøi ta baét chaët caùc ñoaïn vaønh tröôït baèng ñoàng 2 coù cung daøi laøm vieäc khaùc nhau. Caùc ñoaïn naøy ñöôïc duøng laøm caùc vaønh tieáp xuùc ñoäng, saép xeáp ôû caùc goùc ñoä khaùc nhau. Moät vaøi ñoaïn vaønh ñöôïc noái ñieän vôùi nhau saün ôû beân trong. Caùc tieáp xuùc tónh 3 coù loø xo ñaøn hoài (coøn ñöôïc goïi laø choåi tieáp xuùc), keïp chaët treân moät caùn coá dònh ñaõ boïc caùch ñieän 4, moãi choåi tieáp xuùc töông öùng vôùi moät ñoaïn vaønh tröôït ôû boä phaän quay. Caùc choåi tieáp xuùc coù vaønh caùch ñieän Hình 5.9- Boä khoáng cheá hình cam. vôùi nhau vaø ñöôïc noái tröïc tieáp vôùi maïch ñieän beân ngoaøi. Khi quay truïc 1, caùc ñoaïn vaønh tröôït 2 tieáp xuùc maët vôùi caùc choåi tieáp xuùc 3 vaø do ñoù thöïc hieän ñöôïc chuyeån ñoåi maïch caàn thieát trong maïch ñieàu khieån. * Caáu taïo boä khoáng cheá hình cam Hình daïng chung cuûa boä khoáng cheá hình cam ñöôïc trình baøy treân hình 5.9. ÔÛ ñaây ñaõ keát hôïp trình baøy boä khoáng cheá chæ huy hình cam. Treân truïc quay 1, ngöôøi ta baét chaët hình cam 2. Moät truïc nhoû coù vaáu 3 coù loø xo ñaøn hoài 6 luoân ñaåy truïc vaáu 3 tì vaøo hình cam. Caùc tieáp ñieåm ñoäng 5 baét chaët treân giaù cuûa truïc 3. Caùc tieáp ñieåm tónh 4 baét treân giaù caùch ñieän cuûa thaønh boä khoáng cheá. Khi quay tay gaït, truïc 1 Hình 5.10: Bieåu dieãn caùc traïng thaùi ñoùng, môû caùc tieáp ñieåm boä khoáng cheá. quay, laøm xoay hình cam 2, do ñoù truïc nhoû coù vaáu 3 khôùp vaøo phaàn loõm hay phaàn loài cuûa hình cam, laøm ñoùng hoaëc môû caùc boä tieáp ñieåm 4 vaø 5. Kí hieäu bieåu dieãn traïng thaùi caùc tieáp ñieåm cuûa boä khoáng cheá ñöôïc trình baøy treân hình 5.10. 2.6. ÑIEÄN TRÔÛ VAØ BIEÁN TRÔÛ 2.6.1. Khaùi quaùt vaø coâng duïng Ñieän trôû vaø bieán trôû laø caùc loaïi thieát bò ñieän duøng ñeå haïn cheá vaø ñieàu chænh doøng ñieän trong maïch ñieän. Hình 5.11: Kí hieäu cuûa ñieän trôû vaø bieán trôû. A.Ñieän trôû R - Theo chöùc naêng, ngöôøi ta phaân chia ñieän trôû thaønh caùc R loaïi: TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 494949
50. TTTập b aøi giaûnggiaûng:: LT Khí Cuï Ñieän Ng ười gi ảng: Lê Ng ọc T ấn + Ñieän trôû môû maùy: duøng ñeå haïn cheá doøng ñieän khôûi ñoäng trong moät phaïm vi nhaát ñònh khi môû maùy ñoäng cô ñieän coù coâng suaát trung bình vaø lôùn. + Ñieän trôû ñieàu chænh: ñeå ñieàu chænh doøng ñieän trong maïch kích thích hay maïch phaàn öùng cuûa ñoäng cô ñieän moät chieàu nhaèm ñieàu chænh toác ñoä quay, v.v. . . + Ñieän trôû haõm: duøng ñeå haïn cheá doøng ñieän khi haõm ñoäng cô ñieän v.v. . . + Ñieän trôû phoùng ñieän: duøng ñeå giaûm hieän töôïng quaù ñieän aùp ôû cuoän daây vaø giaûm hoà quang ñieän ôû tieáp ñieåm, ñeå daäp naêng löôïng töø tröôøng dö khi ngaét nam chaâm ñieän v.v. . . noù thöôøng ñöôïc maéc song song vôùi cuoän daây, nam chaâm, tieáp ñieåm. + Ñieän trôû phuï taûi: duøng laøm phuï taûi cho maùy phaùt ñieän, laøm phuï taûi ñoát noùng cho caùc loø ñieän, v.v. . . + Ñieän trôû noái ñaát: maéc trong maïch ñieän noái töø ñieåm trung tính cuûa maùy phaùt ñieän hay maùy bieán aùp vôùi ñaát. - Theo nguyeân lieäu, ngöôøi ta chia ñieän trôû ra thaønh: ñieän trôû kim loaïi, ñieän trôû nöôùc, ñieän trôû than vaø ñieän trôû goám. Ñieän trôû goám ñöôïc duøng roäng raõi trong caùc thieát bò cao taàn. - Phaàn töû ñieän trôû: phaàn töû ñieän trôû laø moät boä phaän keát caáu cô baûn cuûa ñieän trôû. Ta coù theå thay ñoåi trò soá ñieän trôû baèng caùch ñaáu caùc phaàn töû ñieän trôû theo moät sô ñoà xaùc ñònh. B. Bieán trôû Bieán trôû laø loaïi thieát bò ñieän coù theå ñieàu chænh ñöôïc trò soá ñieän trôû. Theo caùch goïi, ngöôøi ta chia bieán trôû ra thaønh: - Bieán trôû môû maùy. - Bieán trôû ñieàu chænh. - Bieán trôû phuï taûi. - Bieán trôû kích thích. Theo caùch laøm nguoäi, ngöôøi ta chia bieán trôû ra thaønh: - Bieán trôû khoâng khí. - Bieán trôû daàu. Caùc ñieän trôû vaø bieán trôû khôûi ñoäng, haõm, phoùng ñieâïn laøm vieäc trong cheá ñoä ngaén haïn. Do ñoù ñeå giaûm kích thöôùc, caàn phaûi choïn loaïi coù haèng soá thôøi gian phaùt noùng lôùn. Caùc ñieän trôû vaø bieán trôû khaùc thöôøng laøm vieäc ôû cheá ñoä lieân tuïc, do ñoù caàn chuù yù laøm nguoäi vaø trò soá ñieän trôû caàn phaûi giöõ ñöôïc oån ñònh. 2.6.2. Caáu taïo moät soá phaàn töû ñieän trôû vaø bieán trôû A. Phaàn töû ñieän trôû khoâng coù khung Thöôøng laø daây ñieän trôû hay baêng ñieän trôû Hình - Phaàn töû ñieän trôû khoâng coù quaán theo daïng xoaén oác töï do voøng noï saùt voøng khung kia treân moät loõi quaán, hoaëc quaán thaønh hình a) Daïng xoaén oác; b) Daïng loø xo; c) Daïng ziczaêc TBM. Cung Caáp Ñieän ––– Khoa Ñieän ––– CÑCNHueá Trang 505050