Giáo trình nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Khí cụ điện máy điện

BỘ CÔNG THƯƠNG  
TRƯỜNG CĐ CÔNG NGHIỆP VÀ THƯƠNG MẠI  
GIÁO TRÌNH  
KHÍ CỤ ĐIỆN MÁY ĐIỆN  
NGHỀ: KỸ THUẬT MÁY LẠNH VÀ  
ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ  
TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP  
Ban hành kèm theo Quyết định số: /QĐ-CĐCN&TM, Ngày tháng năm2018  
Của hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp và Thương mại  
Vĩnh phúc, 2018  
a
MỤC LỤC  
b
c
d
Chương 1  
LÝ THUYẾT CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN  
Trong chương này chủ yếu cung cấp phần cơ sở lý thuyết về khí cụ điện như  
một số khái niệm, hiện tượng thường gặp trong khí cụ điện.  
1.1. Khái niệm chung về thiết bị điện  
1.1.1. Định nghĩa  
Thiết bị điện hay còn gọi là khí cụ điện (KCĐ) là các loại thiết bị làm nhiệm vụ  
đóng cắt. điều chỉnh, chuyển đổi, khống chế và kiểm tra mọi hoạt động của hệ thống  
lưới điện và các loại máy điện. Ngoài ra thiết bị điện còn được sử dụng để kiểm tra,  
điều chỉnh và biến đổi đo lường nhiều quá trình không điện khác.  
1.1.2. Phân loại  
Để thuận lợi cho việc nghiên cứu, vận hành, sử dụng và sử chữa thiết bị điện  
người ta phân loại như sau:  
1.1.2.1.Theo công dụng :  
+ Thiết bị điện đóng cắt: Chức năng chính là đóng cắt tự động hoặc bằng tay  
mạch điện ở chế độ làm việc khác nhau. VD: Cầu dao, dao cách ly, áp tô mát, cầu chì.  
Đặc điểm của nhóm này là tần số thao tác thấp (thỉnh thoảng mới phải thao tác), do đó  
tuổi thọ của chúng thường không cao (đến hàng chục ngàn lần đóng cắt).  
+ Thiết bị điện hạn chế dòng điện, điện áp: Chức năng là hạn chế dòng điện,  
điện áp trong mạch không tăng quá cao khi bị sự cố. VD: Kháng điện dùng để hạn chế  
dòng điện ngắn mạch, van chống sét dùng để hạn chế điện áp.  
+ Thiết bị điện mở máy, điều khiển: Gồm các loại KCĐ như các bộ mở máy,  
khống chế, điện trở mở máy, công tắc tơ, khởi động từ…Đặc điểm của các thiết bị này  
là tần số thao tác cao, có thể tới 1500 lần/giờ, vì vậy tuổi thọ của nó có thể tới hàng  
triệu lần đóng cắt.  
+ Thiết bị điện kiểm tra, theo dõi: Các thiết bị điện này có chức năng kiểm tra,  
theo dõi sự làm việc của các đối tượng và biến đổi tín hiệu không điện thành tín hiệu  
điện. Các KCĐ này gồm các loại rơle, các bộ cảm biến…Đặc điểm của thiết bị điện  
này là công suất thấp, thường được nối mạch ở thứ cấp để biến đổi, truyền tín hiệu.  
+ Thiết bị điện tự động điều chỉnh, khống chế, duy trì chế độ làm việc và các  
tham số của đối tượng như các bộ ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt độ…  
+ Thiết bị điện biến đổi dòng điện, điện áp gồm máy biến dòng điện, máy biến  
điện áp. Chúng có chức năng biến đổi dòng điện lớn, điện áp cao thành dòng điện và  
điện áp có trị số thích hợp, an toàn cho việc đo lường, điều khiển, bảo vệ.  
1.1.2.2. Theo nguyên lý làm việc  
Thiết bị điện được chia theo các nhóm với nguyên lý điện cơ, điện từ, từ điện,  
điện động, nhiệt, có tiếp điểm và không có tiếp điểm.  
1.1.2.3. Theo tính chất dòng điện  
+ Thiết bị điện dùng trong mạch một chiều  
+ Thiết bị điện dùng trong mạch xoay chiều.  
1.1.2.4. Theo cấp điện áp làm việc  
+ Thiết bị điện hạ áp (có điện áp đến 1000V).  
+ Thiết bị điện cao áp (điện áp từ 1000 V trở lên).  
1.1.3. Các yêu cầu cơ bản của thiết bị điện  
Để đảm bảo an toàn cho thiết bị điện và đảm bảo độ tin cậy của thiết bị điện thì  
thiết bị điện phải đảm bảo một số yêu cầu sau:  
1
           
- Thiết bị điện đảm bảo làm việc lâu dài với các thông số kỳ thuật ở trạng thái  
làm việc định mức: Uđm, Iđm.  
- Thiết bị điện phải đảm bảo ổn định nhiệt, lực điện động, có cường độ cơ khí cao  
khi quá tải, khi ngắn mạch. Vật liệu cách điện tốt, không bị chọc thủng khi quá  
dòng.  
- Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác, an toàn, gọn nhẹ, dễ lắp  
ráp, kiểm tra và sửa chữa.  
1.2. Lực điện động  
1.2.1. Khái niệm chung  
Một vật dẫn đặt trong từ trường, có dòng điện chạy qua sẽ chịu tác dụng của  
một lực. Lực cơ học này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ  
thông xuyên qua nó là lớn nhất. Lực chuyển dời đó là lực điện động (LĐĐ).  
Ở trạng thái làm việc bình thường, thiết bị điện được chế tạo để LĐĐ không  
làm ảnh hưởng gì đến độ bền vững kết cấu. Khi ngắn mạch dòng điện tăng lên rất lớn  
(có lúc lên tới hàng chục lần dòng định mức) do đó LĐĐ sẽ rất lớn, LĐĐ sẽ làm biến  
dạng, đôi khi còn phá vỡ kết cấu thiết bị điện.  
Ngoài ra người ta còn nghiên cứu ứng dụng LĐĐ để chế tạo các thiết bị điện  
như rơ le điện động, cơ cấu đo điện động.  
1.2.2. Ổn định lực điện động  
Ổn định lực điện động là khả năng chịu đựng tác động cơ khí do LĐĐ sinh ra  
khi ngắn mạch.  
Để đảm bảo điều kiện cần là: Im > Ixk với:  
- Im là dòng điện cho phép lớn nhất của thiết bị.  
- Ixk là dòng xung kích tính toán khi ngắn mạch ba pha.  
1.3. Sự phát nóng của khí cụ điện (KCĐ)  
1.3.1. Khái niệm chung  
Nhiệt lượng sinh ra do dòng điện chạy qua trong cuộn dây hay vật dẫn điện khi  
thiết bị điện làm việc sẽ gây ra hiện tượng phát nóng. Ngoài ra trong các thiết bị điện  
xoay chiều còn do tổn hao dòng xoáy và từ trễ trong lõi sắt từ cũng sinh ra nhiệt. Nếu  
nhiệt độ phát nóng của thiết bị điện vượt quá trị số cho phép thì thiết bị điện nhanh bị  
hư hỏng, vật liệu cách điện nhanh bị già hóa, độ bền kim loại bị giảm sút.  
Nhiệt độ cho phép của các bộ phận thiết bị điện có thể tham khảo trong bảng  
1.1 và 1.2.  
Bảng 1.1. Nhiệt độ cho phép của vật liệu làm khí cụ điện  
2
         
Bảng 1.2. Nhiệt độ cho phép của vật liệu cách điện  
1.3.2. Phân loi  
Tùy theo chế độ làm việc khác nhau, mỗi KCĐ sẽ có sự phát nóng khác nhau  
- Chế độ làm việc lâu dài của KCĐ  
KCĐ làm việc lâu dài, nhiệt độ trong KCĐ bắt đầu tăng và đến nhiệt độ ổn định  
thì không tăng nữa, lúc này sẽ tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh.  
Hình 1- 1. Nhiệt độ của KCĐ ở chế độ làm việc dài hạn  
- Chế độ làm việc ngắn hạn của KCĐ  
Chế độ làm việc ngắn hạn của KCĐ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của nó  
không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, KCĐ được ngắt nhiệt độ  
của nó sụt xuống mức không so sánh được với môi trường xung quanh.  
Hình 1- 2. Nhiệt độ của KCĐ ở chế độ làm việc ngắn hạn  
3
 
- Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của KCĐ  
Nhiệt độ của KCĐ tăng lên trong khoảng thời gian KCĐ làm việc, nhiệt độ  
giảm xuống trong khoảng thời gian KCĐ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban  
đầu thì KCĐ làm việc lặp lại. Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn nhất gần  
bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì KCĐ đạt được chế độ dừng.  
Hình 1- 3. Nhiệt độ của KCĐ ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại  
1.4. Tiếp xúc điện  
1.4.1. Khái niệm  
Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật dẫn này sang  
vật dẫn kia gọi là tiếp xúc điện. Bề mặt chỗ tiếp giáp giữa các vật dẫn điện gọi là bề  
mặt tiếp xúc điện.  
Tiếp xúc điện chia làm ba dạng chính:  
- Tiếp xúc cố định: Các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng  
điện như là: thanh cái, cáp điện, chỗ nối KCĐ vào mạch. Trong quá trình sử dụng, cả  
hai tiếp điểm được gắn chặt vào nhau nhờ các bu lông, hàn nóng hay nguội.  
- Tiếp xúc đóng mở: Là tiếp xúc để đóng ngắt mchj điện. Trong trường hợp này  
phát sinh hồ quang điện, cần xác định khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và động dựa  
vào dòng điện định mức, điện áp định mức và chế độ làm việc của KCĐ.  
- Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc ở cố góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ phát  
sinh hồ quang điện.  
1.4.2. Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện  
Tiếp xúc điện là một phần rất quan trọng của KCĐ. Trong thời gian hoạt động  
đóng mở, chỗ tiếp xúc sẽ phát nóng cao, mài mòn lớn do va đập và ma sát, đặc biệt do  
sự hoạt động có tính chất hủy hoại của hồ quang. Vì vậy tiếp xúc điện cần đảm bảo các  
yêu cầu cơ bản sau:  
- Nơi tiếp xúc điện phải chắc chắn, đảm bảo.  
- Nơi tiếp xúc phải có độ bền cơ khí cao.  
- Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điện định mức.  
- Ổn định nhiệt và lực điện động khi có dòng ngắn mạch cực đại đi qua.  
- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, nhiệt độ cao ít bị oxi hóa..  
1.4.3. Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm  
Tại chỗ tiếp xúc bao giờ cũng có điện trở tiếp xúc (Rtx). Điện trở tiếp xúc của  
tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng của KCĐ, Rtx lớn làm cho tiếp điểm phát nóng.  
Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp điểm sẽ bị nóng chảy thậm chí bị hàn dính.  
4
       
Trong các tiếp điểm KCĐ mong muốn Rtx có giá trị càng nhỏ càng tốt nhưng do  
thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên không thể giảm Rtx cực nhỏ như mong  
muốn. Các yếu tố chính sau ảnh hưởng đến Rtx .  
- Vật liệu làm tiếp điểm: Vật liệu mềm tiếp xúc tốt.  
- Kim loại làm tiếp diểm không bị oxy hóa: Đồng, thép được dùng làm tiếp  
điểm cố định. Ngoài ra các tiếp điểm còn được làm bằng bạc, bạch kim, Vonfram,  
niken, có thể là vàng.  
- Lực ép tiếp điểm càng lớn thì sẽ tạo nên nhiều tiếp điểm tiếp xúc.  
- Nhiệt độ tiếp điểm càng cao thì điện trở tiếp xúc càng lớn.  
- Diện tích tiếp xúc.  
- Hình dạng tiếp điểm  
1.5. Hồ quang điện  
1.5.1. Khái niệm  
Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện  
tương đối lớn (104 đến 105 A/cm2), điện áp rơi trên catot bé (10÷20V), nhiệt độ rất cao  
(5000 đến 60000C), kèm theo hiệu ứng ánh sáng. Hồ quang điện là quá trình điện và  
nhiệt liên quan mật thiết với nhau  
Hồ quang điện được dùng để hàn, luyện thép.v.v.trong những trường hợp này  
hồ quang điện có ích, nên được duy trì cháy ổn định.  
Tuy nhiên trong KCĐ như: cầu dao, cầu dao, cầu chì, rơle, công tắc..v.v..khi  
đóng hay ngắt mạch điện, hồ quang phát sinh trên tiếp điểm lại có hại. Nếu hồ quang  
cháy lâu, KCĐ và hệ thống điện sẽ hư hỏng do đó cần phải có các biện pháp nhanh  
chóng dập tắt hồ quang.  
1.5.2. Quá trình phát sinh và dập hồ quang  
1.5.2.1. Quá trình phát sinh hồ quang điện  
Quá trình phát sinh hồ quang bản chất là quá trình ion hóa .  
Ở điều kiện bình thường, môi trường khí gồm các phần tử trung hòa nên nó  
không dẫn điện. Nếu các phần tử trung hòa đó bị phân tích thành các điện tử tự do, các  
ion dương, ion âm thì nó trở thành dẫn điện. Quá trình tạo ra các điện tử tự do và các  
ion trong chất khí được gọi là quá trình ion hóa. Quá trình này có thể xảy ra dưới tác  
dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường, va đập…  
Ở các tiếp điểm của KCĐ đóng cắt, trong quá trình cắt, tiếp điểm động rời khỏi  
tiếp điểm tĩnh làm điện trở tiếp xúc tăng, tổn hao lớn, nhiệt độ tiếp điểm cao, tạo điều  
kiện thuận lợi cho quá trình phát xạ nhiệt điện tử (đây là quá trình xảy ra khi nhiệt độ  
catot cao, các điện tử tự do trong điện cực có động năng lớn, có thể thoát ra khỏi bề  
mặt kim loại, tạo nên dòng điện trong chất khí).  
Tại thời điểm hai tiếp điểm mới tách nhau ra, cường độ điện trường giữa chúng  
khá lớn, thuận lợi cho việc tự phát xạ điện tử càng lớn khi nhiệt độ điện cực cao và  
điện trường đặt lên nó lớn phát ra hồ quang điện.  
1.5.2.2. Các phương pháp dập hồ quang  
Yêu cầu hồ quang phải được dập tắt trong khu vực hạn chế với thời gian ngắn  
nhất, tốc độ mở tiếp điểm phải lớn mà không làm hư hỏng các bộ phận của KCĐ.  
Đồng thời năng lượng hồ quang phải đạt đến giá trị nhỏ nhất, điện trở hồ quang phải  
tăng nhanh và việc dập tắt cũng không được kéo dài theo quá điện áp nguy hiểm, tiếng  
kêu phải nhỏ và ánh sáng không quá lớn.  
Để dập tắt hồ quang ta dùng những biện pháp tăng cường quá trình phản ion ở  
khu vực hồ quang (Quá trình phản ion là quá trình ngược lại với quá trình ion hóa, tức  
là quá trình suy giảm số lượng ion trong vùng hồ quang.  
5
     
Trong hồ quang điện, tồn tại song song hai quá trình ion hóa và phản ion. Nếu  
quá trình ion hóa lớn hơn quá trình phản ion, hồ quang sẽ phát sinh và phát triển mạnh,  
dòng điện hồ quang sẽ tăng. Nếu quá trình ion hóa cân bằng với quá trình phản ion,  
dòng điện hồ quang không tăng và hồ quang cháy ổn định. Nếu quá trình ion hóa bé  
hơn quá trình phản ion thì dòng điện hồ quang sẽ suy giảm và hồ quang sẽ tắt) đó là:  
- Tăng độ dài hồ quang  
- Dùng từ trường để tạo lực thổi hồ quang chuyển động nhanh  
- Dùng dòng khí hay dầu để thổi dập tắt hồ quang  
- Dùng khe hở hẹp để hồ quang cọ sát vào vách của khe hẹp này  
- Tạo thành chân không ở khu vực hồ quang  
- Chia hồ quang thành nhiều hồ quang ngắn nhờ vách ngăn  
- Cho hồ quang tiếp xúc với một chất cách điện làm nguội  
Theo nguyên tắc dập hồ quang có các loại:  
- Kéo dài hồ quang  
- Hồ quang tự sinh năng lượng để dập tắt dùng năng lượng ngoài để dập tắt.  
- Dùng tiếp điểm bắc cầu: Áp dụng trong hệ thống công tắc tơ, phân chia hồ  
quang làm 2 đoạn và nhờ lực đẩy hồ quang về hai phía.  
Câu hỏi ôn tập chương 1.  
Câu 1. Nêu khái niệm, phân loại và các yêu cầu của KCĐ.  
Câu 2. Nêu khái niệm lực điện động.  
Câu 3. Trình bày các chế độ phát nóng của KCĐ.  
Câu 4. Nêu khái niệm, phân loại tiếp xúc điện.  
Câu 5. Nêu nguyên nhân phát sinh hồ quang điện và nguyên tắc dập hồ quang.  
6
 
Chương 2  
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY  
Chương này giúp sinh viên biết được công dụng, cách phân loại, ký hiệu của  
một số khí cụ điện điều khiển bằng tay thông dụng như: cầu dao, công tắc, nút ấn.  
Đồng thời hình thành thái độ yêu nghề, sự tỷ mỉ của sinh viên.  
2.1. Cầu dao  
Hình 2 - 2. Nguyên lý cấu tạo cầu dao có  
lưỡi dao phụ  
1. Lưỡi dao chính (tiếp điểm)  
Hình 2 - 1. Hình ảnh cầu dao  
2. Tiếp xúc tĩnh (ngàm)  
3. Lưỡi dao phụ  
4. Lò xo bật nhanh  
2.1.1.Công dụng  
Cầu dao là một loại KCĐ dùng để đóng ngắt dòng điện bằng tay đơn giản nhất  
được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V điện một  
chiều và 380V điện xoay chiều.  
Cầu dao thường để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ với tần số đóng cắt  
thấp. Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao  
chỉ làm nhiệm vụ đóng cắt không tải. Vì trong trường hợp này khi ngắt mạch hồ quang  
sinh ra sẽ rất lớn, tiếp xúc sẽ bị phá hủy trong một thời gian rất ngắn và khơi mào cho  
việc hồ quang giữa các pha; từ đó vật liệu cách điện sẽ bị hỏng, nguy hiểm cho thiết bị  
và người thao tác.  
2.1.2. Cấu tạo  
Phần chính của cầu dao là lưỡi dao (tiếp điểm động) và hệ thống kẹp lưỡi (tiếp  
xúc tĩnh) được làm bằng hợp kim của đồng, ngoài ra bộ phận nối dây cũng làm bằng  
hợp kim đồng.  
2.1.3. Nguyên lý làm việc  
Khi thao tác trên cầu dao, nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện  
được đóng ngắt. Trong quá trình ngắt mạch, cầu dao thường xảy ra hồ quang điện tại  
đầu lưỡi dao và điểm tiếp xúc trên hệ thống kẹp lưỡi. Người sử dụng cần phải kéo lưỡi  
dao ra khỏi kẹp nhanh và dứt khoát để dập tắt hồ quang.  
Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta làm thêm lưỡi dao  
phụ. Lúc dẫn điện thì lưỡi dao phụ cùng lưỡi dao chính được kẹp trong ngàm.  
Khi ngắt điện, tay kéo lưỡi dao chính trước, lò xo được kéo căng ra và tới một mức  
nào đó sẽ bật nhanh kéo lưỡi dao phụ ra khỏi ngàm một cách nhanh chóng. Do đó, hồ  
quang được kéo dài nhanh và hồ quang bị dập tắt trong thời gian ngắn.  
7
           
2.1.4. Phân loại  
- Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm các loại: 1 cực, 2 cực, 3 cực và 4 cực.  
Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên. Ngoài ra có  
cầu dao một ngả và cầu dao hai ngả.  
- Theo điện áp định mức: 250V và 500 V  
- Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 200, 350, 600, 1000 A.  
- Theo vật liệu cách điện có các loại đế sứ, đế nhựa, đế đá.  
- Theo điều kiện bảo vệ có loại không có hộp, loại có hộp che chắn (nắp nhựa,  
nắp gang, nắp sắt…).  
- Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ và loại,  
không có cầu chì bảo vệ.  
Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ.  
Hình 2 - 3. Ký hiệu cầu dao không có cầu chì bảo vệ  
Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ  
Hình 2 - 4. Ký hiệu cầu dao có cầu chì bảo vệ  
2.1.5. Các thông số định mức của cầu dao  
Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức  
Iđm = Itt (dòng điện tính toán của mạch điện)  
Uđm = Unguồn (điện áp nguồn của lưới điện sử dụng)  
Ngoài ra người ta còn chọn số cực (số lưỡi dao chính)  
2.2. Công tắc  
2.2.1. Khái niệm  
2.2.1.1. Công dụng  
Công tắc là KCĐ dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và có dòng  
điện định mức nhỏ hơn 6A. Công tắc thường có hộp bảo vệ để tránh có sự phóng điện  
khi đóng mở. Điện áp của công tắc nhỏ hơn hay bằng 500V.  
Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì  
thao tác ngắt nhanh và dứt khoát hơn cầu dao.  
8
       
a)  
b)  
c)  
Hình 2 - 5. Hình ảnh một số loại công tắc  
a. Công tắc hai cực  
b. Công tắc hành trình  
c. Công tác hạt  
Ký hiệu một số công tắc thường gặp:  
Hình 2 - 6. Ký hiệu của một số loại công tắc thông dụng  
2.2.1.2 Phân loại  
Theo công dụng làm việc có các loại công tắc sau:  
- Công tắc đóng ngắt trực tiếp.  
- Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo, công tắc vạn năng), dùng  
để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện , đổi nối sao tam giác cho động cơ.  
- Công tắc hành trình là loại công tắc được áp dụng trong các máy cắt gọt kim  
loại để điều khiển tự động quá trình làm việc của mạch điện.  
2.2.2. Công tắc đổi nối kiểu hộp  
2.2.2.1. Khái niệm, công dụng  
Công tắc đổi nối kiều hộp (công tắc hộp) là loại KCĐ đóng ngắt dòng điện bằng  
tay kiểu hộp, dùng để đóng, ngắt, đổi nối không thường xuyên mạch điện có dòng điện  
đến 400A, điện áp 220V một chiều và 380V xoay chiều).  
Công tắc đổi nối kiểu hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ,  
ng làm đầu nối, khống chế trong các mạch điện tự động. Nó cũng được dùng để mở  
máy, đảo chiều quay hoặc đổi nối dây quấn stato động cơ từ sao sang tam giác.  
2.2.2.2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc như hình 2-7.  
9
 
Khi xoay núm, nhờ hệ thống lò xo xoắn lại sẽ làm xoay trục, chém vào các tiếp  
điểm tĩnh. Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ lực đàn hồi của má tiếp điểm động. Mỗi pha  
được ngăn cách với nhau bởi tấm cách điện 6 . Các tấm cách điện 3 được làm bằng vật  
liệu cách điện, mục đích làm cho các tiếp điểm chuyển động dễ dàng.  
1 – Các tiếp điểm tĩnh  
2 – Các tiếp điểm động  
3 – Các tấm cách điện  
4 - Núm  
5 Lò xo  
6 Cách điện pha  
7 – Trc  
Hình 2 - 7. Nguyên lý cấu tạo công tắc đổi nối kiểu hộp  
2.2.2.3. Đặc điểm  
- Ưu điểm: Tốc độ đóng ngắt nhanh, kích thước nhỏ gọn. Hồ quang cháy trong  
môi trường kín.  
- Nhược điểm: Hệ thống tiếp điểm và cơ cấu truyền động chóng bị mòn, tuổi  
thọ đến 2.104 đóng cắt.  
2.2.3. Công tắc hành trình  
1
2
12  
11  
3
4
1 Con lăn  
10  
9
2 – Đòn  
3 Lò xo  
4, 11 Then khoá  
5, 8 – Tiếp điểm tĩnh  
6, 7 – Tiếp điểm động  
9 – Đĩa quay  
10 Con lăn  
12 Lò xo  
5
6
8
7
Hình 2 - 8. Nguyên lý cấu tạo công tắc hành trình  
10  
 
2.2.3.1. Công dụng, phân loại  
Công tắc hành trình dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch điện điều khiển trong  
truyền động điện tự động theo tín hiệu “hành trình” ở các cơ cấu chuyển động cơ khí  
nhằm tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt mạch điện ở cuối hành  
trình để đảm bảo an toàn.  
Tùy theo cấu tạo công tắc hành trình có thể chia thành: kiểu ấn, kiểu trụ,  
kiểu quay...  
2.2.3.2. Cấu tạo, nguyên lý làm việc công tắc hành trình kiểu đòn  
Khi cần có động tác chuyển đổi chắc chắn trong điều kiện hành trình dài, người  
ta dùng công tắc hành trình kiểu đòn. Công tắc này có thể đóng ngắt dòng điện một  
chiều 6A, điện áp 220V.  
Trên hình 2- 8 biểu diễn vị trí đóng của các tiếp điểm 7,8. Then khóa 6 có tác  
dụng định vị giữ chặt tiếp điểm ở vị trí đóng. Khi máy công tác tác động lên con lăn 1,  
đòn 2 sẽ quay ngược chiều kim đồng hồ, con lăn 12 nhờ lò xo 14 sẽ làm cho đĩa 11  
quay đi, cặp tiếp điểm 7,8 mở ra, cặp tiếp điểm 9,10 đóng lại.  
Lò xo 5 sẽ kéo đòn 2 về vị trí ban đầu khi không có lực tác dụng lên 1 nữa.  
2.3. Nút ấn  
2.3.1. Khái quát và công dụng  
Nút n còn gi là nút điều khin là mt loi khí cụ điện dùng để đóng ngt txa  
các thiết bị điện tkhác nhau; các dng cbáo hiu và cũng để chuyn đổi các mch  
điện điều khin, tín hiu liên động bo vệ …Ở mch điện mt chiu điện áp đến 440V  
và mch điện xoay chiu điện áp 500V, tn s50HZ; 60HZ, nút n thông dng để khi  
động, đảo chiu quay động cơ điện bng cách đóng  
và ngt các cuôn dây ca ni vi động cơ.  
Nút n thường được đặt trên bng điều khin, ở  
tủ điện, trên hp nút nhn. Nút n thường được  
nghiên cu, chếâ to làm vic trong môi trường  
không m ướt, không có hơi hóa cht và bi bn.  
Nút n có thbn ti 1.000.000 ln đóng không  
ti và 200.000 ln đóng ngt có ti. Khi thao tác nhn  
nút cn phi dt khoát để mhoc đóng mch điện.  
2.3.2. Cấu tạo và phân loại  
- Cu to:  
Nút n gm hthng lò xo, hthng các tiếp điểm thường hở – thường đóng và  
vbo v. Khi tác động vào nút n, các tiếp điểm chuyn trng thái; khi không còn tác  
động, các tiếp điểm trvtrng thái ban đầu.  
- Phân loi  
Nút n được phân loi theo các yếu tsau:  
- Phân loi theo chc năng trng thái hot động ca nút n, có các loi:  
+ Nút n đơn: Mi nút nhn chcó mt trng thái (ON hoc OFF)  
+ Nút ấn kép : Mỗi nút ấn có hai trạng thái ON hoặc OFF  
ON  
OFF  
Tiếp điểm  
thường đóng  
Tiếp điểm  
thường hở  
Tiếp điểm thường hở liên kết  
với tiếp điểm thường đóng.  
Hình 2 - 10. Ký hiệu nút ấn đơn  
Hình 2 - 11. Ký hiệu nút ấn kép  
11  
     
Trong thực tế, để dễ dàng sử dụng và lắp ráp trong quá trình sửa chữa thường  
người ta dùng nút ấn kép, ta có thể dùng nó như là nút ấn On hay OFF.  
Phân loại theo hình dạng bên ngoài, người ta chia nút ấn ra thành 4 loại : Loại hở ; loại  
bảo vệ ; loại bảo vệ chống nước và chống bụi ; Loại bảo vệ khỏi nổ.  
Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút ấn ra ba loại : một nút ; hai nút ; ba nút.  
Theo kết cấu bên trong : Nút ấn có đèn báo ; Nút ấn không có đèn báo.  
Câu hỏi ôn tập chương 2.  
Câu 1: Hãy trình bày công dụng, cách phân loại cầu dao và nêu nguyên lý làm việc của  
cầu dao có lưỡi dao phụ.  
Câu 2: Hãy trình bày công dụng, cách phân loại công tắc.  
Câu 3: Hãy trình bày công dụng, cách phân loại nút ấn.  
12  
 
Chương 3  
KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ  
Ở chương này sinh viên được trang bị kiến thức về chức năng, cách phân loại,  
cấu tạo và nguyên lý làm việc của một số KCĐ điều khiển và bảo vệ như cầu chì, áp tô  
mát, công tắc tơ, khởi động từ. Đồng thời hình thành khả năng tư duy của SV khi phân  
tích nguyên lý cấu tạo cũng như nguyên lý làm việc của KCĐ.  
3.1. Cầu chì  
3.1.1. Khái niệm chung  
a. Cầu chì ống sứ  
Hình 3 - 1. Hình ảnh một số loại cầu chì  
3.1.1.1. Chức năng:  
b. Cầu chì hộp ba pha  
c. Cầu chì 10A 220V  
Cu chì là mt thiết bbo vệ trong đó việc chy ca mt hay nhiu dây chy  
làm hmch và ngắt dòng điện nếu dòng điện vượt quá giá trị đặt trong khong thi  
gian đã cho. Các cầu chì được phân lai theo hình thc sdng và cu to.  
3.1.1.2. Phân lọai cầu chì  
- Phân loại theo hình thức sử dụng:  
- Cu chì bo vquá ti (theo tiêu chun IEC, cu chì bo vquá tải được kí  
hiu bng chg đầu): chcu chì thông dng có thdẫn dòng điện tti thiếu đến giá  
trị định mc và có thcắt dòng điện tgiá trct ti thiu và ti khả năng cắt định  
mc ca chúng.  
- Cu chì dphòng (theo tiêu chun IEC cu chì dự phòng được ký hiu bng  
chữ a đầu): chúng có thdn dòng tới dòng điện định mc và chcó thct khi dòng  
điện quá ti nng nhoc ngn mch  
- Ngoài ra các cầu chì còn được phân loi theo thiết bị được nó bo v:  
+ bo vệ cho cáp và đường dây- L  
+ bo vệ động cơ, máy cắt- M  
+ bo vlinh kin bán dn- R  
+ bo vmáy biến áp- Tr  
Ví dụ:- Cu chì gL là cu chì bo vquá tải cho đường dây  
- Cu chì aM là cu chì dphòng bo vngn mạch cho động cơ hoặc máy biến  
áp.  
- Phân loại theo cấu tạo có cu chì loi h; cu chì loi vn; loi hp; loi kín trong  
ng  
3.1.2. Nguyên lý làm việc  
Khi làm vic dây chy ca cầu chì được mc ni tiếp vi thiết bcần được bo  
v. Tn tht công suất trên điện trca cu chì theo hiu ng jun là w = i2Rt , khi có  
quá ti hay ngn mch, nhiệt lượng sinh ra ti dây chảy đủ làm tăng nhiệt độ ca dây  
13  
         
chảy lên đến nhiệt độ nóng chy ca kim loi làm dây chy, dây chảy đứt loi scố  
khỏi lưới đin.  
t
3
2
1
A
B
I
Igh  
Iđm  
Hình 3 - 2. Đường đặc tính Ampe – giây  
1- Đường đặc tính Ampe giây của cầu chì không bảo  
vệ được phụ tải.  
2- Đường đặc tính Ampe giây của phụ tải  
3- Đường đặc tính Ampe giây của cầu chì không bảo  
vệ được phụ tải.  
`
Như vậy đặc tính quan trng ca cu chì là thời gian tác động phthuc vào giá  
trị dòng đin qua dây chy.  
Quan hgiữa dòng điện tác động và thời gian tác động được biu din bằng đặc  
tính amper-giây như hình 3 - 2. Đường cong 1 là đặc tính amper-giây ca cu chì,  
đường cong 2 là đặc tính amper-giây của đối tượng (phti).  
Trong vùng dòng điện quá ti thp (vùng A), sphát nóng ca cu chì din ra  
chm và phn ln nhiệt lượng đều tỏa ra môi trường bên ngoài đối tượng không được  
bo v. Trong vùng quá ti ln, cu chì bo vệ được đối tượng. Giá trị dòng điện gii  
hn mà cu chì có thchy gọi là dòng điện gii hn Igh.  
Để bo vệ được đối tượng thì đc tính amper-giây ca cu chì phi thấp hơn ca  
đối tượng đường (3).  
3.1.3. Kết cấu cầu chì  
Cầu chì thường được cu to bi hai phần cơ bản là hộp hay đế cu chì và ng  
dây chy.  
ng dây chảy thường có cu to vngoài làm bng nha bakelik hoc scách  
điện. Trong vlà dây chy là thành phn chính ca cu chì. Dây chảy thường được  
làm bng các kim lai có nhiệt độ nóng chy thấp nhưng có nhiệt độ hóa hơi tương đối  
cao. Trên dây chy ngui ta dp lhoặc rãnh để to tiết diện không đồng nht.  
3.2. Áp tô mát  
3.2.1. Khái quát và yêu cầu kỹ thuật  
3.2.1.1. Khái quát  
Áptômát (CB) hay còn gi là máy ct là KCĐ tự động ct mch điện khi có sự  
c: quá ti, ngn mạch, điện áp sut, công suất ngược… Trong mạch điện háp có  
điện áp đinh mức đến 660V xoay chiều, có dòng điện định ti 6KA.  
Đôi khi CB cũng được dùng để đóng, cắt không thường xuyên các mạch điện ở  
chế độ bình thường.  
14  
     
Theo kết cấu, người ta chia áp tô mát ra làm ba loại: một cực, hai cực và ba cực.  
Theo thời gian thao tác, người ta chia áp tô mát ra thành 2 loại: tác động không  
tức thời và tác động tức thời (nhanh).  
Theo công dụng bảo vệ, người ta chia áp tô mát thành các loại: áp tô mát dòng  
cực đại, áp tô mát điện áp thấp, áp tô mát chống giật, áp tô mát đa năng…  
3.2.1.2. Yêu cầu kỹ thuật  
- Chế độ làm vic ở định mc ca CB phi là chế độ làm vic dài hạn, nghĩa là  
trsố dòng điện định mc chy qua CB lâu bao nhiêu cũng được. Mt khác, mch  
dòng điện ca CB phi chịu được dòng điện ln (khi ngn mch) lúc các tiếp điểm ca  
nó đã đóng hay đang đóng.  
- CB phi ngắt được trsố dòng điện ngn mch ln, có thể đến vài chc kA.  
Sau khi ngắt dòng điện ngn mch, CB phải đảm bo vn làm vic tt trsdòng  
điện định mc.  
- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động ca các thiết bị điện, hn chế sự  
phá hoi do dòng điện ngn mch gây ra, CB phi có thi gian ct bé. Mun vy  
thường phi kết hp lc thao tác cơ hc vi thiết bdp hquang bên trong CB.  
- Để thc hin yêu cu thao tác bo vcó chn lc, CB cn phi có khả năng  
điều chnh trsố dòng điện tác động và thời gian tác đng.  
a. Áp tô mát dùng trong chiếu sáng  
b. Áp tô mát dùng trong công nghiệp  
Hình 3 - 3. Hình ảnh một số áp tô mát thông dụng  
3.2.1.3. Ký hiệu áp tô mát  
CB  
CB  
Áp tô mát ba pha  
Áp tô mát một pha  
Hình 3 – 4. Ký hiệu Áp tô mát  
15  
3.2.2. Cấu tạo chung  
3.2.2.1. Tiếp đim  
CB thường được chế to có hai cp tiếp đim (tiếp đim chính và hquang),  
hoc ba cp tiếp đim (chính, ph, hquanq).  
Khi đóng mch, tiếp đim hquang đóng trước, tiếp theo là tiếp đim ph, sau  
cùng là tiếp đim chính.  
Khi ct mch thì ngược li, tiếp đim chính mtrước, sau đến tiếp đim ph,  
cui cùng là tiếp đim hquang. Như vy hquang chcháy trên tiếp đim hquang,  
do đó bo vệ được tiếp đim chính để dn đin. Dùng thêm tiếp đim phụ để tránh hồ  
quang cháy lan vào làm hư hi tiếp đim chính.  
Trên hình 3 - 5 trình bày hệ thống tiếp điểm trong một kiểu CB. Trong đó 2,3 là  
tiếp điểm làm việc, 4 là tiếp điểm trung gian, 5 là tiếp điểm hồ quang.  
3.2.2.2. Hộp dập hồ quang  
Hệ thống dập hồ quang có nhiệm vụ nhanh chóng dập hồ quang khi ngắt, không  
cho nó cháy lặp lại. Đối với CB điện xoay chiều, buồng dập hồ quang thường có cấu  
tạo kiểu dàn dập 6 trên hình 3 – 5. Đối với CB điện một chiều, thường kết hợp nhiều  
kiểu buồng dập hồ quang có khe hẹp hoặc khe rộng. Kết hợp với cuộn dây tạo từ  
trường thổi hồ quang.  
1
1
2
2
6
3
5
3
5
4
Hình 3 Cấu tạo cơ cấu điều  
6.  
khiển bằng nam châm điện  
1 – Giá đ; 2,6 – Tay đòn; 3 – Các tấm cách  
điện; 4 Nam châm điện; 5 – Phần ứng;  
O, O1, O2: Các điểm nối  
Hình 3 5. Cấu tạo Áp tô mát xoay chiều  
1 – Hệ thống dập hồ quang; 2 Các tiếp điểm dập hồ quang;  
3,5 Các tiếp điểm làm việc; 4 – Tiếp điểm trung gian  
3.2.2.3. Cơ cu truyn động ct CB  
Cơ cấu truyền động đóng cắt của CB gồm truyền động đóng cắt và khâu truyền  
động trung gian.  
- Truyn động ct CB thường có hai cách : bng tay và bng cơ đin (đin t,  
động cơ đin).  
Điu khin bng tay được thc hin vi các CB có dòng đin định mc không  
ln hơn 600A. Điu khin bng đin t(nam châm đin) được ng dng các CB có  
dòng đin ln hơn (đến 1000A).  
Để tăng lc điu khin bng tay người ta dùng mt tay dài phtheo nguyên lý  
đòn by. Ngoài ra còn có cách điu khin bng động cơ đin hoc khí nén.  
- Khâu truyền động trung gian dùng phổ biến nhất trong áp tô mát là cơ cấu tự  
do trượt khớp. Hình 3 - 6 trình bày một khâu truyền động trung gian của CB có cơ cấu  
điều khiển bằng nam châm điện.  
16  
 
Tải về để xem bản đầy đủ
pdf 70 trang Thùy Anh 05/05/2022 3520
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình nghề Kỹ thuật máy lạnh và điều hòa không khí - Khí cụ điện máy điện", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên

File đính kèm:

  • pdfgiao_trinh_khi_cu_dien_may_dien.pdf