Bài giảng Khí cụ điện - Phùng Anh Tuấn

Nội dung text: Bài giảng Khí cụ điện - Phùng Anh Tuấn

1. PHẦN 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN
2. Mục tiêu mơn học Cung cấp cho người học các kiến thức chung về nguyên lý hoạt động, cấu tạo, bản chất vật lý của các hiện tượng Cơ- Nhiệt – Điện – Từ xảy ra trong các thiết bị đĩng cắt, bảo vệ điều khiển. Tính tốn thiết kế, lựa chọn các thiết bị đĩng cắt, bảo vệ, tự động hĩa.  - Hệ thống sản xuất, truyền tải và phân phối điện năng  - Các phương pháp xác định phụ tải tính tốn và phạm vi ứng dụng.  - Sơ đồ cung cấp điện.  - Tính tốn, lựa chọn và kiểm tra các thiết bị điện: máy biến áp, đường dây, máy cắt, aptomat  - Tính tốn hệ thống nối đất an tồn, nối đất chống sét, hệ thống bảo vệ rơ le.  - Các biện pháp nâng cao chất lượng điện năng.  - Hệ thống chiếu sáng cơng nghiệp. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
3. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Khí cụ điện - Phạm Văn Chới, Bùi Tín Hữu, Nguyễn Tiến Tơn - NXBKHKT 2008 [2] Khí cụ điện cao áp - NXB ĐHBKHN. [3] Giáo trình Khí cụ điện - Phạm Văn Chới - NXBGD 2008. [4] Cẩm nang Thiết bị đĩng cắt ABB – Lê Văn Doanh (dịch) – NXBKHKT 1998. [5] High Voltage Engineering – E.Kuffel, W.S.Zaengl, J.Kuffel Newnes 2000. [6] High Voltage Circuit Breaker - Ruben D. Garzon NewYork 2002. [7] Switching Phenomena in High Voltage Circuit Breakers - Tokyo University 1998. [8] The Vacuum Interrupter – Theory, Design and Application - Paul G.Slade – CRC Press 2008. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
4. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN (tổng quan) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
5. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN (Phát điện) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
6. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN (truyền tải) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
7. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN (phân phối) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
8. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN (Phụ tải Cơng sở) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
9. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỆN (Phụ tải Cơng nghiệp) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
10. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
11. $1. Khái niệm chung về Khí cụ điện. Phân loại.  Khái niệm chung Đĩng cắt (dao cách ly, cầu dao, máy cắt , ) Điều khiển (điện trở mở máy, khởi động từ, ) Khống chế, theo dõi (ổn áp, ổn dịng, ổn định tốc độ, ) Đo đạc, kiểm tra (BU,BI) Bảo vệ trong trường hợp sự cố (rơ le, cầu chì, cảm biến, )  Phân loại theo chức năng Nhĩm KCĐ khống chế : dùng để đĩng cắt, điều chỉnh chiều quay của các máy phát điện, động cơ điện (cầu dao, áp tơ mát, cơng tắc tơ) Nhĩm KCĐ bảo vệ : làm nhiệm vụ bảo vệ các động cơ, máy phát điện, lưới điện khi cĩ quá tải, ngắn mạch, sụt áp, (rơle, cầu chì, máy cắt, ) Nhĩm KCĐ tự động điều khiển từ xa : làm nhiệm vụ thu nhận phân tích và khống chế sự hoạt động của các mạch điện (khởi động từ, ) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
12. $1. Khái niệm chung về Khí cụ điện. Phân loại.  Phân loại theo chức năng Nhĩm KCĐ hạn chế dịng điện ngắn mạch (điện trở phụ, cuộn kháng, ) Nhĩm KCĐ làm nhiệm vụ duy trì ổn định các tham số điện (ổn áp ATS, bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát AVR ) Nhĩm KCĐ làm nhiệm vụ đo lường (máy biến dịng điện, biến áp đo lường, )  Phân loại theo nguyên lý Nguyên lý điện cơ Nguyên lý điện từ Nguyên lý từ điện Nguyên lý điện động Theo loại cĩ và khơng tiếp xúc – Rơle cĩ tiếp điểm, rơle khơng tiếp điểm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
13. $1. Khái niệm chung về Khí cụ điện. Phân loại.  Phân loại theo điện áp Một chiều Xoay chiều Khí cụ điện hạ áp – Khí cụ điện làm việc ở điện áp dưới 1 kV Khí cụ điện cao áp – làm việc ở điện áp trên 1 kV  Phân loại theo mơi trường Trong nhà Ngồi trời – Mưa – Cơn trùng xâm nhập Trong mơi trường dễ cháy nổ Trong mơi trường khắc nghiệt – Ăn mịn mạnh – Nĩng, ẩm, ồn ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
14. $1. Khái niệm chung về Khí cụ điện. Phân loại.  Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện Đảm bảo sử dụng được lâu dài đúng tuổi thọ thiết kế khi làm việc với các thơng số kỹ thuật định mức. Thiết bị điện phải đảm bảo ổn định lực điện động và ổn định động khi làm việc bình thường Đặc biệt khi sự cố trong giới hạn cho phép của dịng điện và điện áp, khí cụ điện vẫn phải làm việc được. Vật liệu cách điện chịu được quá điện áp cho phép. Thiết bị điện phải đảm bảo làm việc tin cậy, chính xác an tồn, gọn nhẹ, dễ lắp ráp, dễ kiểm tra thử nghiệm, sửa chữa, bảo dưỡng. Ngồi ra cịn yêu cầu phải làm việc ổn định ở điều kiện khí hậu mơi trường mà khi thiết kế cho phép. Giá cả hợp lý ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
15. NAM CHÂM ĐIỆN
16. Mục tiêu của module Cung cấp cho người học các kiến thức chung về khái niệm cơ bản của nam châm điện. Tính tốn nam châm điện đơn giản  Cấu trúc vật liệu  Cấu trúc nam châm điện  Từ trường  Điện trường  Dịng điện  Điện áp  Từ thơng ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
17. $2. Khái niệm chung Nam châm điện  Khái niệm chung Phần tử cơ bản trong các cơ cấu chấp hành Biến đổi năng lượng điện thành cơ năng  Các đại lượng cơ bản của nam châm điện Mạch từ – kích thước L-W-H – hình dáng – khe hở δ Mạch điện: dịng, áp, số vịng dây w Vật liệu: độ thẩm từ μ 1 l Từ trở R . m  A Từ dẫn Gm = 1/Rm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
18. $2. Khái niệm chung Nam châm điện  Các đại lượng cơ bản của nam châm điện F=I.w : Sức từ động bằng tích của dịng điện với số vịng dây quấn. [Ampe-vịng] [Ampe] H =F/l : Cường độ từ trường là tỷ số giữa sức từ động với chiều dài trung bình của mạch từ [Ampe/mét]. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
19. $2. Khái niệm chung Nam châm điện  Sự tương đương điện từ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
20. $2. Khái niệm chung Nam châm điện  Phân loại Nam châm điện ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
21. $2. Khái niệm chung Nam châm điện  Nam châm điện xoay chiều Mạch từ ghép bằng thép kỹ thuật điện – phần tĩnh Phần động (culasse) Cuộn dây Đầu nối cuộn dây Vịng ngắn mạch chống rung ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
22. $2. Khái niệm chung Nam châm điện  Quan hệ đường cong từ hĩa Cảm ứng từ B = Số đường sức/đơn vị diện tích Vật liệu từ đặt trong từ trường H Độ thẩm từ μ Quan hệ giản lược B = μ.H ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
23. TÍNH TỐN NAM CHÂM ĐIỆN I1 w1 w2 I2 A W BU
24. Mục tiêu của module Cung cấp cho người học các kiến thức chung về khái niệm về tính tốn nam châm điện  Sử dụng kiến thức mạch từ để tính tốn các mạch từ thơng dụng  Tính tốn độ tự cảm và hỗ cảm của các cuộn dây khi biết các thơng số vật lý  Cĩ hiểu biết về tổn hao, từ trễ, bão hịa ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
25. Bài tốn nam châm điện Bài tốn mạch từ Tính tốn sức từ động Tính tốn lực hút điện từ Tính tốn kích thước mạch từ Bài tốn mạch điện Tính tốn cuộn dây, điện cảm Tính tốn dịng điện ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
26. Đường sức từ Tập hợp các đường sức khép kín Vecto mật độ từ thơng B song song với các đường sức ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
27. Cảm ứng từ Cảm ứng từ B = Số đường sức/đơn vị diện tích Vật liệu từ đặt trong từ trường H Độ thẩm từ μ Quan hệ giản lược B =μ.H ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
28. Nguyên tắc tay phải ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
29. Từ thơng rị Φrị - Từ thơng tản Khe hở khơng khí δ Từ thơng làm việc Φδ Từ thơng tản Φt Từ thơng rị Φrị ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
30. Mạch từ bỏ qua Φrị Điều kiện bỏ qua Φrị << Φδ Tiết diện cực từ tương đối lớn Vật liệu từ tốt (độ thẩm từ μ lớn) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
31. Các bài tốn mạch từ (1) Bài tốn thiết kế Cho biết từ thơng Φ, cần tính tốn mạch từ và cuộn dây sao cho đạt được lực hút điện từ đặt ra. –Cho biết Φ hoặc cho biết Fđt –Cần tìm Iw ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
32. Các bài tốn mạch từ (2) Bài tốn kiểm nghiệm Biết trước sức từ động Iw, mạch từ và cuộn dây. Kiểm nghiệm lại lực hút điện từ –Cho biết Iw –Cần tìm Fđt –Cần tìm Φ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
33. Bài tốn thiết kế: cho Φδ, tìm I.w Φ∑ = Φδ Φδ = B.S B = Φδ /S Tra cứu đường cong từ hĩa tìm H Tính tốn từ trở Định luật Kirchoff II ∑ ΦiRm = ∑ Fi ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
34. Bài tốn kiểm nghiệm: cho I.w, tìm Φδ Là bài tốn phi tuyến 1 phương trình 2 ẩn số (B và H). Giải bằng phương pháp dị (tham khảo sách Khí cụ điện) Giải bằng phương pháp số (Numerical method) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
35. Ví dụ 01 : Mạch từ hình xuyến ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
36. Ví dụ 02: Mạch từ hình xuyến cĩ khe hở 1 2 .R Rm . Từ trở mạch từ  r  0 A 1  R . Từ trở khơng khí  0 A ∑ ΦiRm =∑ Fi Rm Rδ Φδ Iw ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
37. Ví dụ 03: Mạch từ thẳng cĩ khe hở Tìm dịng điện để từ cảm khe hở bằng 0.25 Tesla, chiều dầy của mạch từ = 3 cm. Vật liệu từ đẳng hướng, cĩ độ từ thẩm tương đối muy= 1000. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
38. Ví dụ 04: Mạch từ thẳng 2 khe hở Tìm từ thơng trong từng khe hở khơng khí delta1 và delta2 Dịng điện i = 3A N = 500 vịng Mạch từ dầy 5 cm Vật liệu đẳng hướng, độ từ thẩm tương đối muy = 1000 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
39. Định luật Ohm cho từ trường ∑ Φi Rm = ∑ Fi Giữ nguyên sức từ động, khi δ thay đổi, Φ sẽ thay đổi theo. Giữ nguyên khe hở khơng khí, khi Iw thay đổi, Φ sẽ thay đổi theo. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
40. Tĩm tắt tổng kết Nam châm điện : cơ năng điện năng Sự tương đương giữa điện – từ Tính tốn thiết kế Tính tốn kiểm nghiệm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
41. SỰ PHÁT NĨNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN I1 w1 w2 I2 A W BU
42. Mục tiêu của module Cung cấp cho người học các kiến thức chung về sự phát nĩng và nguồn gốc phát nĩng ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
43. 1. Khái niệm chung Tổn hao luơn tồn tại trong thiết bị điện Tổn hao chủ yếu là dưới dạng nhiệt năng –Làm tăng nhiệt độ của thiết bị –Tỏa ra mơi trường Khi nhiệt năng sinh ra do tổn hao đúng bằng với nhiệt tỏa ra mơi trường xác lập nhiệt. 3 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
44. Ảnh hưởng của nhiệt độ Làm già hĩa cách điện giảm tuổi thọ thiết bị –Nếu vượt quá 8°C so với nhiệt độ cho phép, làm việc lâu dài tuổi thọ giảm 50% Làm giảm độ bền cơ –Vật liệu dẫn điện rất nhạy cảm với nhiệt độ –Khi xảy ra ngắn mạch, nhiệt độ tăng cao độ bền cơ giảm lực điện động cĩ khả năng phá hỏng thiết bị 4 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
45. Nhiệt độ cho phép – Cấp cách điện Độ tin cậy của TBĐ phụ thuộc vào nhiệt độ phát nĩng . Phát nĩng cho phép càng lớn càng tin cậy Cấp cách điện theo nhiệt độ Cấp cách điện Y A E B F H C Nhiệt độ cho phép 90 105 120 130 155 180 >180 ( °C ) 5 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
46. Yêu cầu nhiệt độ trong các chế độ làm việc Chế độ làm việc dài hạn . Nhiệt độ đạt giá trị xác lập . Dịng điện đạt giá trị danh định . nhiệt độ phát nĩng cho phép của cấp cách điện tương ứng Chế độ sự cố . Dịng điện lớn . Thời gian rất ngắn . nhiệt độ phát nĩng cho phép cĩ thể cao hơn chế độ làm việc dài hạn ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
47. Độ tăng nhiệt của thiết bị ΔT ΔT = θ – θ0 ▪ Nhiệt độ của mơi trường lúc ban đầu ▪ Nhiệt độ của thiết bị Trong mơi trường nhiệt độ cao khơng cho phép thiết bị được quá tải nhiều. Trong mơi trường cĩ cao độ > 1000m so với mực nước biển, ΔT bị khống chế do mật độ khơng khí lỗng. 7 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
48. 2. Các dạng tổn hao trong thiết bị điện Ba dạng tổn hao cơ bản Tổn hao dẫn điện Tổn hao sắt từ Tổn hao điện mơi Đơn vị tổn hao (J, kJ) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
49. 2.1 Tổn hao dẫn điện (1) Cho dịng điện tức thời i(t) chạy qua dây dẫn trong thời gian t0 Tổn hao theo thời gian W = ∫R.i²(t)dt R phụ thuộc vào nhiều yếu tố –Điện trở suất của vật liệu –Kích thước –Tần số làm việc –Vị trí ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
50. 2.1 Tổn hao dẫn điện (2) R tính bằng cơng thức đơn giản nếu bỏ qua ảnh hưởng của tần số, nhiệt độ, R = ρL/S [Ohm] Khi cĩ tính đến ảnh hưởng của tần số Hiệu ứng mặt ngồi Hiệu ứng gần Vị trí tương đối, hình dáng thanh dẫn ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
51. 2.2 Tổn hao điện mơi Vật liệu cách điện (điện mơi) được đặt trong điện trường biến thiên E(t) Điện cực phân ly biến thiên theo phương điện trường Tổn hao trong vật liệu do sự lệch pha P = 2π.f .U².tgδ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
52. 2.3 Tổn hao sắt từ (1) Vật liệu sắt từ đặt trong từ trường biến thiên với tần số f Cấu trúc miền con Năng lượng cần thiết để dịch chuyển biên các miền con tổn hao ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
53. 2.3 Tổn hao sắt từ (2)  Vật liệu sắt từ đặt trong từ trường biến thiên với tần số f Tổn hao do dịng xốy và từ trễ Cơng thức Steinmetz 1.6 2 PFe= (ηXB +ηT.f.B ).f.G –ηX – hệ số tổn hao do dịng điện xốy –ηT – hệ số tổn hao do từ trễ –f – tần số [Hz] –B – từ cảm [Tesla] –G – khối lượng vật liệu sắt từ [kg] ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
54. 2.3 Tổn hao sắt từ (3) Để giảm tổn hao sắt từ Do dịng xốy –Chia nhỏ khối thành các lá sắt từ –Giảm từ thơng nhằm giảm mật độ từ thơng Do từ trễ –Chế tạo bằng các vật liệu phi từ tính ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
55. 3. Các phương pháp trao đổi nhiệt Nhiệt truyền từ nơi T cao về nơi T thấp Cĩ ba cơ chế truyền nhiệt Dẫn nhiệt Đối lưu Bức xạ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
56. 3.1 Dẫn nhiệt (conduction) Quá trình truyền nhiệt giữa các phần tử cĩ tiếp xúc trực tiếp (chất rắn) Trong thời gian dt dx Qua tiết diện ds dθ/dx ds Gradient nhiệt độ dθ/dx Độ dẫn nhiệt ς Nhiệt lượng truyền qua d²Q = ς.(- dθ/dx).ds.dt ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
57. 3.2 Đối lưu (circulation)  Là quá trình truyền nhiệt phổ biến trong chất lỏng và chất khí Diện tích bề mặt S Hệ số tỏa nhiệt đối lưu α [W/m².°C] Фc = αc(θ2 – θ1).S  Phụ thuộc nhiều yếu tố Nhiệt độ, độ đậm đặc, độ nhớt, hình dáng bề mặt tỏa nhiệt Vận tốc chuyển động của các phần tử mơi trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
58. 3.3 Bức xạ (Radiation) Phát xạ sĩng điện từ mang năng lượng Cơng thức Stefan – Boltzmann 4 4 Фr = C1.ε.[(T2/1000) - (T1/1000) ].Sr –T2,T1 nhiệt độ bề mặt bức xạ và mơi trường [Kelvin] 4 4 –C1 = 5,7.10 W/(m²K ) hệ số bức xạ của vật đen tuyệt đối –Epxilon – hệ số đen tương đối của bề mặt bức xạ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
59. 3.4 Quá trình tổng hợp Thơng thường thì đối lưu và bức xạ tồn tại cùng nhau Cơ chế truyền nhiệt chủ yếu trong các thiết bị điện Dùng một hệ số duy nhất cho cả hai cơ chế KT = (ФC + Фr)/(θ2 – θ1).ST KT thường được xác định theo kinh nghiệm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 19
60. TÍNH TỐN CHẾ ĐỘ NHIỆT CỦA THIẾT BỊ
61. Mục tiêu module  Các chế độ nhiệt của thiết bị - khí cụ điện  Các phương trình cân bằng ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
62. Các chế độ nhiệt của thiết bị điện Chế độ xác lập nhiệt Nhiệt lượng tỏa ra do tổn hao trên thiết bị bằng với nhiệt lượng tỏa ra mơi trường ngồi Chế độ quá độ nhiệt Quá trình bắt đầu / ngừng làm việc của thiết bị Quá trình kết thúc khi nhiệt độ của thiết bị xác lập Chế độ nhiệt khi thiết bị điện bị ngắn mạch Xảy ra trong thời gian rất ngắn Nhiệt lượng khơng kịp tỏa ra mơi trường ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
63. 5.1 Chế độ quá độ nhiệt (1) Phương trình cân bằng nhiệt Q1 = Q2 + Q3 . Q1 – Nhiệt năng do thiết bị tỏa ra (chủ yếu là do tổn hao) . Q2 = KT.ST.ζdt – nhiệt lượng tỏa ra mơi trường . Q3 = c.G.dζ – năng lượng làm tăng nhiệt độ của thiết bị. . KT – hệ số tỏa nhiệt do đối lưu và bức xạ . ST – diện tích về mặt tỏa nhiệt . ζ - độ tăng nhiệt (chênh lệch nhiệt độ) . dt – vi phân thời gian . G – khối lượng của thiết bị . c - suất nhiệt dung riêng cho một đơn vị khối lượng ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
64. 5.1 Chế độ quá độ nhiệt (2) Đĩng điện cho thiết bị nhiệt độ thiết bị tăng dần. Sau một thời gian, nhiệt độ sẽ khơng tăng Phương trình mơ tả . P.dt = KT.ST.ζdt + CT.dζ P tổn hao cơng suất (nguồn nhiệt) CT = c.G nhiệt dung riêng của thiết bị c suất nhiệt dung riêng cho một đơn vị khối lượng KT hệ số đối lưu + bức xạ ST diện tích bề mặt trao đổi nhiệt ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
65. 5.1 Chế độ quá độ nhiệt (3) -(t/T) -(t/T)  ζ = ζ0e +ζ∞(1-e ) ζ - độ tăng nhiệt (chênh lệch nhiệt độ) ζ0 - độ tăng nhiệt ban đầu (thời điểm t = 0) ζ∞= P/(KT.ST) - độ tăng nhiệt xác lập (thời điểm t ∞) T= CT/(KT.ST) hằng số thời gian phát nĩng Quá trình phát nĩng (P > 0, ζ∞ ≠ 0) Quá trình nguội (P = 0, ζ∞ = 0) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
66. 5.1 Chế độ quá độ nhiệt (4) Phát nĩng -(t/T) -(t/T)  ζ = ζ0e +ζ∞(1-e ) Khi bắt đầu làm việc, nếu nhiệt độ thiết bị bằng nhiệt độ mơi trường , thì độ tăng nhiệt ban đầu bằng zero, ζ0 = 0 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
67. 5.1 Chế độ quá độ nhiệt (5) Quá trình nguội -(t/T) -(t/T)  ζ = ζoe +ζ∞(1-e ) Khi bắt đầu nguội, nếu để cho thiết bị giảm nhiệt độ dần về nhiệt độ mơi trường  ζ∞ = 0 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
68. 5.2 Chế độ xác lập nhiệt (1) P.dt = KT.ST.ζdt + CT.dζ Nhiệt độ phụ thuộc vào cơng suất nhiệt của thiết bị Diện tích tỏa nhiệt càng lớn nhiệt độ càng bé Hệ số tỏa nhiệt càng lớn nhiệt độ càng thấp Phùng Anh Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội 9 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
69. 5.2 Chế độ xác lập nhiệt (2) P.dt = KT.ST.ζdt + CT.dζ Khi đạt nhiệt độ xác lập : dζ = 0 ζ = P/(KT.ST) P = f(In, a, b, r )  Bài tốn kích thước theo dịng điện, nhiệt độ mơi trường, điều kiện tỏa nhiệt ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
70. 5.3 Chế độ nhiệt khi bị ngắn mạch Ngắn mạch (chập mạch, đoản mạch) Dịng điện tăng rất lớn trong một thời gian ngắn Thời gian loại trừ sự cố của thiết bị bảo vệ tương đối nhỏ (~ ms)  nhiệt độ cho phép cĩ thể cao hơn chế độ dài hạn Là quá trình đoạn nhiệt Khơng tỏa ra mơi trường ngồi Chỉ làm tăng nhiệt độ của thiết bị P.dt = KT.ST.ζdt + CT.dζ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
71. LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN
72. Mục tiêu module  Lực điện động  Nguyên tắc nút chai, bàn tay phải  Độ bền điện động  Luật Biot-Savart ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
73. Cấu trúc của một cơ cấu đĩng cắt (1) Phần cách điện Vỏ Nút nhấn Giá đỡ Phần dẫn điện Dây dẫn, mạch vịng dẫn điện Tiếp điểm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
74. Cấu trúc của một cơ cấu đĩng cắt (2) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
75. Mạch vịng dẫn điện dưới tác dụng của điện từ trường Xung quanh dây dẫn mang điện luơn tồn tại từ trường do bản thân nĩ sinh ra Cường độ từ trường tỷ lệ thuận với cường độ dịng điện Dây dẫn mang dịng điện được đặt trong từ trường luơn chịu lực Laplace (lực điện động) Lực điện động cĩ xu hướng làm biến dạng hoặc dịch chuyển dây dẫn đĩ Lực từ vs. Lực điện động ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
76. Độ bền điện động (1) Khi dây dẫn mang dịng luơn chịu lực điện động tác động lên Chế độ xác lập . Dịng nhỏ lực nhỏ . Tác động cơ khí khơng đáng kể Chế độ ngắn mạch . Thời gian ngắn . Dịng điện rất lớn lực rất lớn . Tác động cơ khí cần phải quan tâm Phùng Anh Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội 6 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
77. Độ bền điện động (2) Khi ngắn mạch . cĩ thể phá hỏng thiết bị Lực điện động đạt max . khi dịng điện đạt trị số cực đại . dịng điện xung kích Giá trị của dịng xung kích . Ixk ~ 2.5Inm . Inm là giá trị dịng điện ngắn mạch xác lập Độ bền điện động là khả năng chịu được lực điện động do dịng ngắn mạch gây ra Video ví dụ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
78. Định luật Biot – Savart (1) Cho phép xác định cường độ từ trường gây ra bởi một dịng điện tại một điểm bất kỳ trong khơng gian. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
79. Định luật Biot – Savart (2) dH = i.dl.sinα/(4π.r²) Tỷ lệ với dịng điện Tỷ lệ nghịch với bình phương bán kính ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
80. Định luật Biot – Savart (3)  Trong mơi trường khơng khí Giả thiết rằng từ thẩm cĩ giá trị khơng đổi ~ μ0 Xác định giá trị của B dễ dàng dB = μ.dH = μ.i.dl.sinα/(4π.r²) = 10-7.i.dl.sinα/(r²) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
81. Lực Laplace = Lực điện động dF = i.dl.B.sinβ Vi phân chiều dài dl Từ trường bên ngồi B y Gĩc nghiêng β B Dịng điện i Vi phân lực dF β x 0 dF i dl z ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
82. Lực Laplace = Biot – Savart – Laplace l1 l2 sin .sin .dl .dl F 10 7.i .i 1 2 1 2 2 0 0 r Lực Laplace phụ thuộc Kết cấu, hình dáng Vật liệu Khoảng cách giữa cách phần dẫn điện với nhau ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
83. Hướng của lực điện động (1) Quy tắc bàn tay phải xác định chiều của vecto từ trường H vecto từ cảm B Quy tắc bàn tay trái xác định chiều của của lực điện động F ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
84. Hướng của lực điện động (2) i1 i1 F i1 F F i2 i2 i2 F F F i1 i1 i1 F F F F i2 F i2 F i2 F ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
85. Tính tốn lực điện động Các thanh dẫn song song Các thanh dẫn vuơng gĩc Vịng dây và bối dây Khi tiết diện dẫn điện thay đổi Thanh dẫn trong mơi trường sắt từ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
86. Lực điện động xoay chiều Dịng điện biến đổi tuần hồn lực điện động cũng biến đổi theo quy luật riêng Lực điện động 1 pha Lực điện động 3 pha ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
87. Lực điện động trên dây dẫn mềm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
88. Lực điện động trên thanh dẫn cứng ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
89. HỒ QUANG ĐIỆN TRONG KHÍ CỤ ĐĨNG CẮT
90. Mục tiêu module Cung cấp  Lực điện động  Hiện tượng hồ quang điện  Các quá trình xảy ra khi phĩng điện hồ quang  Các biện pháp hạn chế và dập tắt hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
91. Cấu trúc của một cơ cấu đĩng cắt ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
92. Khái niệm chung về hồ quang điện Chất khí hầu như khơng dẫn điện . Trong điều kiện bình thường . Áp suất khí quyển . Độ ẩm trung bình . Nhiệt độ thường Điện trường lớn 3kV/mm, khơng khí trở nên dẫn điện . Cĩ khả năng dẫn dịng lớn . Sinh nhiệt cao ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
93. Ứng dụng của hồ quang điện Ứng dụng . Hàn cắt kim loại ▪ Hàn hồ quang ▪ Cắt kim loại bằng plasma . Chiếu sáng ▪ Đèn hồ quang áp suất thấp ▪ Đèn flash máy ảnh . Nấu chảy, nhiệt luyện ▪ Lị hồ quang . Sinh cơng ▪ Động cơ hồ quang điện ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
94. Tác hại của hồ quang điện Tác hại chủ yếu Phá hủy tiếp xúc điện –Đầu nối cáp chất lượng kém nung chảy gây hỏa hoạn –Tiếp điểm cơng tắc, rơle, máy cắt hàn dính, làm hỏng Video ví dụ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
95. Các quá trình trong hiện tượng hồ quang Quá trình ion hĩa & phản ion hĩa Điều kiện bình thường, chất khí bao gồm các phần tử trung hịa khơng dẫn điện Nếu bị phân ly thành các ion dương và âm cĩ khả năng dẫn điện Tự phát xạ điện tử Phát xạ nhiệt điện tử Ion hĩa do va chạm Ion hĩa do nhiệt độ cao ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
96. Quá trình ion hĩa (1) Tự phát xạ điện tử Phát xạ nguội (ở mọi điều kiện) Dưới điện trường mạnh, điện tử tự do được cấp thêm năng lượng tách khỏi điện cực Phụ thuộc điện trường Phụ thuộc vật liệu ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
97. Quá trình ion hĩa (2) Tự phát xạ điện tử Phát xạ nhiệt điện tử Dưới trường nhiệt độ cao, điện tử tự do cĩ động năng lớn tách khỏi điện cực Phụ thuộc nhiệt độ Phụ thuộc vật liệu –Đèn sợi đốt chân khơng : sợi đốt đĩng vai trị phát xạ nhiệt –Ở các thiết bị đĩng cắt : tại tiếp điểm khi tách nhau ra mật độ dịng điện tăng làm phát nĩng quá mức cục bộ. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
98. Quá trình ion hĩa (3) Tự phát xạ điện tử Phát xạ nhiệt điện tử Ion hĩa do va chạm –Dưới tác dụng của điện trường mạnh –Nhiệt độ cao Các điện tử tự do chuyển động đủ nhanh bắn phá các phân tử trung hịa Sinh ra thêm các ion mang điện mới phát sinh hồ quang hoặc gia tăng duy trì hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
99. Quá trình ion hĩa (4) Tự phát xạ điện tử Phát xạ nhiệt điện tử Ion hĩa do va chạm Ion hĩa do nhiệt độ cao –Nhiệt độ cao 6000°K – 8000°K Gia tăng ion hĩa do va chạm Gia tăng ion hĩa do phát xạ nhiệt điện tử Là quá trình chủ yếu khi hồ quang duy trì ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
100. Quá trình phản ion hĩa (1) Là quá trình ngược với sự ion hĩa làm suy giảm số lượng ion trong mơi trường hồ quang. Quá trình tái hợp & Quá trình khuếch tán Quá trình tái hợp –Các hạt mang điện trái dấu va chạm tạo nên các phân tử trung hịa giảm số lượng hạt mang điện suy giảm hồ quang –Phụ thuộc mật độ hạt –Phụ thuộc xác suất va chạm –Phụ thuộc nhiệt độ –Là quá trình khơng kiểm sốt được ! ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
101. Quá trình phản ion hĩa (2) Là quá trình ngược với sự ion hĩa làm suy giảm số lượng ion trong mơi trường hồ quang. Quá trình tái hợp & Quá trình khuếch tán Quá trình khuếch tán –Di chuyển các ion từ vùng mật độ cao mật độ thấp –Phụ thuộc mật độ hạt, vận tốc trung bình các hạt –Tỷ lệ nghịch với bán kính thân hồ quang –Là quá trình cĩ thể kiểm sốt được ! ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
102. Hồ quang điện một chiều (0) Mạch khảo sát Năng lượng hồ quang Σri²dt phải tiêu tán càng nhỏ khi dt càng nhỏ dt ~ 0 Năng lượng trên cuộn cảm =1/2LI² cũng phải tiêu tán mà khơng gây hỏng hĩc cho thiết bị cắt Σri²dt mâu thuẫn với Ldi/dt ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
103. Hồ quang điện một chiều (1) Đặc tính tĩnh hồ quang điện Hình dáng và bản chất các điện cực Mơi trường và áp suất mơi trường hồ quang Điều kiện làm việc (xốy, thổi, trường điện từ ) Chiều dài thân hồ quang (càng dài, càng cao) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
104. Hồ quang điện một chiều (2) Cơng thức Herta Ayrton Quan hệ giữa sụt áp, dịng điện và chiều dài thân hồ quang DC trong khơng khí u = A + B.h + (C + Dh)/ i = Uo + Po/i Biểu diễn dưới dạng hyperbole Uo – ngưỡng của sụt áp thân hồ quang Po – phần khơng đổi của cơng suất làm nguội hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
105. Hồ quang điện một chiều (3)  Phương trình mạch E – Ri - Ldi/dt - u = 0 Ldi/dt = (E – Ri) - u = Δu Đặc tính tải E – Ri Đặc tính tĩnh hồ quang  A - Điểm làm việc ổn định  B - Điểm làm việc khơng ổn định  Nếu đặc tính tĩnh hồ quang cao hơn đặc tính tải hồ quang sẽ tắt ! ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
106. Hồ quang điện một chiều (4) Điều kiện để dập tắt hồ quang Đường đặc tính hồ quang tương đối cao so với đặc tính tải Tồn tại một đặc tính tĩnh chỉ phụ thuộc điện áp nguồn và điện trở u = A + B.h + (C + Dh)/ i = Uo + Po/i u = Uo ui = Po Po = ¼ EI di/dt = Δu/L ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
107. Hồ quang điện một chiều (5) Quá điện áp trước khi hồ quang tắt Dịng tắt quá nhanh gây quá điện áp rất lớn gây nguy hiểm cho người và thiết bị đi theo. Trước khi dịng điện về zero, cĩ quá điện áp cục bộ Giá trị quá áp cục bộ tỷ lệ thuận với chiều dài thân hồ quang cần phải giới hạn chiều dài thân hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 19
108. Hồ quang điện một chiều (6) Các biện pháp hạn chế hồ quang Giảm trị số I = Tăng tổng trở mạch –Nối song song với mạch hồ quang Tiêu tán nhanh năng lượng dự trữ trong mạch –Mắc song song tụ với trở tải –Mắc diode ngược – Chú ý dịng xung – Chú ý chiều dịng –Mắc song song tụ với hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 20
109. Hồ quang điện xoay chiều – Đặc điểm Điện áp và dịng điện biến thiên tuần hồn Coi hồ quang như một điện trở phi tuyến dịng và áp trùng pha nhau. Khi dịng đạt giá trị cực đại, điện áp thân hồ quang gần như khơng đổi. Khi gần đến điểm zero, điện áp tăng nhẹ và giảm theo về zero ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 21
110. Quá trình phục hồi điện áp và độ bền điện Quá trình phục hồi độ bền điện: Khi dịng điện qua giá trị zero, khơng cịn mơi trường thuận lợi cho sự duy trì hồ quang thể hiện bằng sự phản ion hĩa mãnh liệt tăng tính cách điện Điện áp chọc thủng Uct Quá trình phục hồi điện áp Uph: Từ khi hồ quang tắt đến khi điện áp trên hai điện cực đạt trị số nguồn quá trình phụ thuộc tính chất tải Nếu Uph < Uct : hồ quang tắt hẳn và ngược lại ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 22
111. Ảnh hưởng của tính chất tải (R, L, C) (1) Ảnh hưởng của dịng điện tải Tải thuần trở –Dịng – áp trùng pha dễ tạo đặc tuyến Tải cảm –Dịng chậm pha so với áp khi dịng gần về 0, áp vẫn cĩ giá trị tương đối lớn hồ quang cháy lại ở nửa chu kỳ sau –Hết chu kỳ khoảng cách lớn hơn Uct lớn hơn hồ quang tắt hẳn –Nếu phục hồi điện áp là quá trình dao động cần những biện pháp đặc biệt để dập hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 23
112. Ảnh hưởng của tính chất tải (R, L, C) (2) Ảnh hưởng của dịng điện tải Tải dung –Áp chậm pha so với dịng khi dịng về zero thì áp lại đạt đỉnh –Sau nửa chu kỳ, điện áp phục hồi đổi dấu hai điện cực được nạp với hiệu điện thế E+2E –Quá trình này kéo dài khoảng 3 đến 4 lần nửa chu kỳ gây quá điện áp phục hồi khá lớn. ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 24
113. Các biện pháp dập tắt hồ quang Kéo dài hồ quang Kéo dài cơ khí Phân đoạn hồ quang Làm nguội Thổi bằng khí nén Thổi từ Trong mơi trường khơng thuận lợi cho sự cháy Dầu Khí SF6 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 25
114. Dập hồ quang – Kéo dài cơ học Kéo dài cơ khí Thân hồ quang nhỏ chịu tác động của lực điện động Tăng bề mặt trao đổi nhiệt nguội và khuếch tán mạnh tăng quá trình phản ion hĩa Giới hạn về kích thước kéo dài chỉ dùng cho hạ áp hoặc dịng nhỏ Phân đoạn Giảm điện áp trên từng phân đoạn dễ phục hồi độ bền điện dễ dập tắt hồ quang Sử dụng rộng rãi ở các thiết bị hạ áp và cao áp ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 26
115. Dập hồ quang – Thổi bằng từ & khí nén Sử dụng lực điện động tác động lên thân hồ quang ~ bình phương giá trị dịng Lợi dụng lực này để kéo dài hoặc phân đoạn Thổi cưỡng bức bằng khí nén áp suất cao (đến 80 atm) Khí khơ dưới áp suất lớn cĩ độ bền điện cao được thổi vào với vận tốc lớn dập hồ quang tốt Thổi dọc Thổi ngang Khá cồng kềnh do cần phải cĩ thiết bị đi kèm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 27
116. Dập hồ quang trong các mơi trường khơng thuận cho sự cháy  Dầu Dầu cĩ độ bền nhiệt cao, dẫn nhiệt tốt Khi cháy sinh ra khí cĩ độ bền điện cao hồ quang bị dập dễ hơn Khi cháy tạo áp suất cao lợi dụng để thổi hồ quang  Khí SF6 Độ bền điện cao hơn khơng khí Tốc độ phục hồi bền điện rất nhanh  Chân khơng Khơng tồn tại ion hạn chế quá trình ion hĩa Độ bền điện rất cao (100kV/mm) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 28
117. Cơng nghệ buồng cắt chân khơng ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 29
118. KẾT LUẬN Bản chất của hồ quang điện Quá trình phĩng điện trong chất khí Hồ quang một chiều Hồ quang xoay chiều Các biện pháp dập hồ quang Kéo dài thân hồ quang Phân đoạn Thổi bằng khí nén và thổi bằng từ Đưa hồ quang vào cháy trong các mơi trường khơng thuận lợi cho sự tồn tại của hồ quang ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 30
119. Câu hỏi ơn tập Giải thích tại sao khi đặc tính tải cắt đặc tính hồ quang thì hồ quang phát sinh ? ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 31
120. VẤN ĐỀ TIẾP XÚC ĐIỆN TRONG KHÍ CỤ ĐĨNG CẮT
121. Mục tiêu module  Bản chất của tiếp xúc  Các quan hệ tiếp xúc điện  Các biện pháp cải thiện tiếp xúc  Các kết cấu tiếp xúc điện ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
122. Cấu trúc của một cơ cấu đĩng cắt ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
123. Khái niệm chung về tiếp xúc điện Nhu cầu chuyển tiếp dịng điện từ chỗ này sang chỗ khác Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn mang dịng điện = tiếp xúc điện. Bề mặt tiếp xúc điện = Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn điện Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
124. Phân loại tiếp xúc điện • Dựa trên kiểu liên kết – Tiếp xúc cố định – Tiếp xúc chuyển động • Đĩng mở • Trượt • Dựa theo hình dáng – Tiếp xúc điểm – Tiếp xúc đường – Tiếp xúc mặt Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
125. Tiếp xúc cố định  Tiếp xúc khơng tháo lắp giữa 2 vật dẫn Liên kết thanh cái – thanh cái; thanh cái – cáp; đầu cốt; cáp – cáp Liên kết các mối gắn kim loại  Liên kết kiểu ngàm : các phần mang dịng được gắn kết với nhau bùloong, đinh vít, đinh rivê Đảm bảo liên kết điện điện trở tiếp xúc bé Đảm bảo liên kết cơ học chịu mơ men, chịu lực  Liên kết kiểu dính (dán, gắn, hàn) Khơng cĩ lớp chuyển giao giữa các phần dẫn điện Điện trở tiếp xúc rất nhỏ Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
126. Tiếp xúc chuyển động • Liên kết kiểu đĩng-ngắt (on – off) • Phần động và phần tĩnh tiếp xúc với nhau • Cho phép hoặc khơng cho phép dịng điện chạy qua – Cách ly – Đĩng cắt • Liên kết kiểu trượt – Các phần mang điện trượt lên nhau – Cĩ nhiều hiện tượng liên quan : Cơ – điện – nhiệt – Là liên kết chủ yếu trong các máy điện • Kiểu cổ gĩp • Kiểu vành gĩp Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
127. Phân loại theo hình dạng • Tiếp xúc điểm – Cầu – phẳng; Cầu – cầu – Dịng điện cho phép nhỏ < 10 A • Tiếp xúc đường – Trụ - phẳng; Trụ - trụ – Dịng điện cho phép trung bình ~ trăm ampe • Tiếp xúc mặt – Phẳng – phẳng – Dịng chạy qua lớn ~ kA Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
128. Yêu cầu đối với tiếp xúc điện Tùy thuộc cơng dụng điều kiện làm việc tuổi thọ yêu cầu của thiết bị các yếu tố khác Điện trở tiếp xúc nhỏ Sụt áp rơi trên mối tiếp xúc nhỏ Ít phát nhiệt Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
129. Diện tích tiếp xúc  Diện tích tiếp xúc biểu kiến Aa = πa²  Diện tích tiếp xúc thực Chưa tới 5% diện tích tiếp xúc biểu kiến Tồn tại độ nhấp nhơ bề mặt nhất định Phụ thuộc lực ép vuơng gĩc Fc Phụ thuộc độ cứng vật liệu H Hệ số áp lực bề mặt cxi (thường ~ 1) Fc HAa H 3 y  Diện tích dẫn dịng Chưa tới 1% diện tích tiếp xúc thực Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
130. Điện trở tiếp xúc Bề mặt các tiếp điểm luơn tồn tại lớp oxide cĩ điện trở suất rất cao luơn cần làm sạch Lực ép lị xo lớn phá vỡ cấu trúc lớp oxide bỏ qua lớp oxide này Cơng thức Holm R 1 2 tx 4a H 1 2 4 Fc Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
131. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc Độ cứng của vật liệu Tình trạng bề mặt tiếp điểm Điện trở suất của vật liệu làm tiếp điểm Lực ép dọc Nhiệt độ tiếp điểm Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
132. Các chế độ làm việc của tiếp điểm (1/4) • Chế độ đĩng – Điện trở tiếp xúc tương đối bé khi ở chế độ ổn định – Nếu dịng là định mức nhiệt độ điểm tiếp xúc khơng quá cao so với nhiệt độ thanh dẫn – Nếu xảy ra ngắn mạch khi đĩng : • Sụt áp trên tiếp điểm lớn • Nhiệt độ tăng • Nếu lực điện động cĩ chiều ngược với lực ép điện trở tiếp xúc càng tăng nĩng chảy và hàn dính tiếp điểm • Cần phải tính tốn giá trị điện trở tiếp xúc sao cho đạt giá trị nhỏ ngay cả khi ngắn mạch Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
133. Các chế độ làm việc của tiếp điểm (2/4) Chế độ cắt Khơng cĩ dịng điện chạy qua Độ mở phải đủ lớn để khơng xảy ra phĩng điện –Độ mở quá bé khơng an tồn –Độ mở quá lớn an tồn nhưng khơng kinh tế và thiết bị khơng gọn – Độ mở tối ưu = f(khoảng cách cách điện & điều kiện dập hồ quang) Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
134. Các chế độ làm việc của tiếp điểm (3/4) • Chế độ quá độ đĩng – Là quá trình từ khi tiếp điểm động đập vào tiếp điểm tĩnh đến khi gia trị của điện trở tiếp xúc khơng dao động nữa – Phản lực từ tiếp điểm tĩnh tác động lên tiếp điểm động hiện tượng rung tiếp điểm động – Nếu biên độ rung > độ lún phát sinh hồ quang – Để giảm rung : • Giảm trọng lượng phần động • Tăng lực ép Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
135. Các chế độ làm việc của tiếp điểm (4/4) Chế độ quá độ cắt Ngược với quá độ đĩng Các tiếp điểm đang tiếp xúc nhau tách xa nhau ra hồ quang phát sinh và bị dập tắt Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
136. Vật liệu tiếp điểm • Yêu cầu chung – Cĩ độ dẫn điện cao (giảm Rtx) – Dẫn nhiệt tốt – Khơng (ít) bị oxy hĩa – Cĩ độ kết tinh và nĩng chảy cao (giảm độ mài mịn về điện và giảm sự nĩng chảy hàn dính tiếp điểm đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm). – Cĩ độ bền cơ cao (giảm độ mài mịn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc và tăng tuổi thọ của tiếp điểm). – Cĩ đủ độ dẻo (giảm điện trở tiếp xúc). – Dễ gia cơng khi chế tạo và giá thành rẻ. Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
137. Các kết cấu tiếp điểm – Kiểu congson Tiếp điểm kiểu congson Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
138. Các kết cấu tiếp điểm – Kiểu cầu Tiếp điểm kiểu cầu Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 19
139. Kết cấu tiếp điểm – Kiểu ngĩn Tiếp điểm kiểu ngĩn Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 20
140. Kết cấu tiếp điểm – Kiểu dao Tiếp điểm kiểu dao Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 21
141. Kết cấu tiếp điểm – Kiểu nêm Tiếp điểm kiểu nêm Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 22
142. Kết cấu tiếp điểm – Kiểu đối Tiếp điểm kiểu đối Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 23
143. Tiếp điểm trong máy cắt cao áp ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 24
144. Khí cụ điện bảo vệ và phân phối điện năng
145. TỔNG QUAN Cầu chì Cầu chì hạ áp Cầu chì cao áp Máy cắt hạ áp - Aptomat 2 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
146. Cầu chì – Dây chảy Là khí cụ điện bảo vệ sự cố quá tải, ngắn mạch Cấu tạo đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành hạ Khả năng cắt lớn Cấu trúc của cầu chì : Dây chảy Buồng dập hồ quang bảo vệ khi dây chảy đứt 3 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
147. Các yêu cầu chung đối với cầu chì Đặc tính ampe-giây thấp hơn đặc tính của thiết bị được bảo vệ Làm việc cĩ chọn lọc trình tự Đặc tính làm việc ổn định Dễ thay thế, bảo trì 4 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
148. Cầu chì hạ áp Loại hở Loại vặn Loại socket Cầu chì hộp Cầu chì kín khơng chất nhồi Cầu chì kín cĩ chất nhồi 5 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
149. Cầu chì cao áp Qui ước trên 1kV Thường dùng để bảo vệ máy biến áp Thường được chèn đầy cát thạch anh nhằm tăng hiệu quả dập hồ quang Phân nhỏ hồ quang Cần chú ý Khi hồ quang tắt điện áp phục hồi lớn kích thước phải đủ lớn để đảm bảo cho quá trình dập hồ quang được diễn ra hiệu quả 6 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
150. HV – Cầu chì ống 7 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
151. HV – Cầu chì tự rơi Điện áp định mức sử dụng đến 35kV Đĩng cắt bằng tay Khi tác động cách ly nhìn thấy được 8 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
152. Các phương pháp lựa chọn cầu chì Theo điều kiện làm việc dài hạn và theo dịng mở máy Ưu tiên đầu tiên khi lựa chọn Theo điều kiện bảo vệ chọn lọc (tự đọc) Khi cần phối hợp bảo vệ –Cấp trên –Cấp dưới 9 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
153. Chọn cầu chì theo dịng (1) Điều kiện làm việc dài hạn và theo dịng mở máy Làm việc dài hạn nhiệt độ phát nĩng Itt 10 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
154. Chọn cầu chì theo dịng (2) Icc > Ikđ/C Itt – dịng điện tính tốn tương ứng với cơng suất Ptt Ikđ – dịng điện khởi động lớn nhất của phụ tải C – bội số dịng điện mở máy của tải lớn nhất –C = 2.5 đối với tải nhẹ, khởi động nhanh –C = 1.6 ÷ 2.0 đối với tải nặng, khởi động lâu 11 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
155. Chọn cầu chì theo dịng (3) Mở một máy Ikđ = Kmm*Iđm Kmm – hệ số mở máy của một tải Mở máy lần lượt Ikđ = ΣIđm + (K-1)*Iđm max Iđm max – dịng định mức của tải lớn nhất Ví dụ tính tốn 12 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
156. Aptomat – máy cắt hạ áp Là khí cụ điện bảo vệ sự cố quá tải, ngắn mạch Thiết bị hạ áp đến 660 VAC và 330 VDC Dịng định mức đến 6kA Các yêu cầu chung Chế độ làm việc định mức là chế độ dài hạn Cĩ khả năng làm việc tốt sau khi ngắt ngắn mạch Thời gian thao tác bé Cĩ khả năng điều chỉnh được 13 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
157. Ký hiệu viết tắt thường gặp của Aptomat và máy cắt - VCB_Vaccum Circuit Breaker: Máy cắt chân khơng  ACB_Air Circuit Breaker: Máy cắt khơng khí MCCB_moulded-case circuit-breakers: Áp tơ mát kiểu khối MCB Minature Circuit Breaker: Áp tơ mát loại nhỏ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
158. Các tham số cơ bản của aptomat (1) Điện áp định mức Uđm Dịng điện định mức Iđm Dịng cắt tới hạn Ith Thời gian tác động > 0.01 giây thời gian tác động thường 0.002 ÷ 0.008 giây tác động nhanh 15 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
159. Các tham số cơ bản của aptomat (2) Rated service voltage Ue: Điện áp làm việc định mức Rated impulse withstand voltage Uimp: Điện áp chịu xung định mức Rated insulation voltage Ui: Điện áp cách điện định mức Rated uninterrupted current Iu: Dịng cắt định mức 16 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
160. Các tham số cơ bản của aptomat (3) Rated ultimate short-circuit breaking capacity Icu: khả năng cắt được dịng ngắn mạch Icu Rated service short-circuit breaking capacity Ics=%Icu, (khoảng từ 75% đến 100%Icu), cắt được dịng ngắn mạch định mức Rated short-time withstand current Icw: khả năng chịu đựng dịng ngắn mạch của tiếp điểm trong thời gian 1s hoặc 3s tùy vào nhà sản xuất. 17 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
161. Các tham số cơ bản của aptomat (4) Kết cấu 1; 2; 3, 4 cực; 3 cực+1 trung tính Đặc tính cắt Dốc, rất dốc, cực dốc B,C,D,K,Z Một chiều, xoay chiều 18 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
162. Aptomat – Cấu trúc 19 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 19
163. Lựa chọn aptomat Theo dịng điện tính tốn Khơng lớn hơn dịng danh định của aptomat Theo dịng điện quá tải Khơng cắt khi quá tải ngắn hạn Theo tính chọn lọc Phối hợp bảo vệ Theo tính chất phụ tải 20 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 20
164. Bảo vệ chống dịng rị 21 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 21
165. Các khí cụ điện điều khiển bằng tay Cầu dao – Nút ấn – Cơng tắc
166. Cầu dao – Khái niệm chung Là KCĐ đĩng cắt bằng tay khơng thường xuyên, đến 440VDC và 660VAC Đĩng cắt các mạch cơng suất nhỏ hoặc khơng tải. Nếu tải lớn, chỉ đĩng cắt khơng tải ! Cầu dao phụ tải cĩ thể dùng để đĩng cắt thậm chí quá tải nhỏ nhưng khơng dùng với dịng ngắn mạch (vẫn phải thiết kế để chịu được) 2 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
167. Cầu dao – Cấu tạo (1) Tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh Lưỡi dao phụ Lị xo nhả Tay cầm cách điện Tiếp điểm bằng đồng đỏ 3 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
168. Cầu dao – Cấu tạo (1) 3 2 4 Cầu dao có cầu dao phụ: Ï1. Lưỡi dao chính. 2. Tiếp xúc tĩnh (ngàm). 3. Lưỡi dao phụ. 1 4. Lò xo bật nhanh. 4 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
169. Cầu dao – Cấu tạo (3) Lưỡi dao phụ cĩ chức năng tăng khả năng ngắt của cầu dao Khi đĩng dao phụ đĩng trước Khi ngắt dao phụ ngắt sau nhằm bảo vệ dao chính 5 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
170. Cầu dao – Phân loại Theo số thân dao : 1-2-3 cực, nhiều cực Theo cách đĩng cắt : Tại chỗ - trực tiếp, từ xa Theo kiểu bảo vệ cho cầu dao : cĩ hoặc khơng hộp bảo vệ (cầu dao trần) Theo khả năng cắt : cắt khơng tải hoặc cĩ tải (cầu dao phụ tải) Theo yêu cầu sử dụng : Cĩ hoặc khơng cĩ cầu chì bảo vệ Cầu dao đổi nối : 2 – Nhiều hướng 6 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
171. Nút nhấn (1) Đĩng ngắt dịng điện từ xa Dùng trong mạch điều khiển các mạch khởi động, đảo chiều động cơ Khĩa mạch; báo tín hiệu Điện áp 100 VDC đến 500 VAC Tuổi thọ cơ – điện cao (10e6 lần) Cấu tạo Tiếp điểm NO – NC Lị xo nhả 7 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANHVỏ TUẤN – 2011 và-VI các chi tiết cách điện khác 7
172. Nút nhấn (2) Nút ấn kín, hở, bảo vệ chống nước, chống bụi, phịng nổ Cĩ đèn và khơng đèn Khơng màu hoặc cĩ màu xanh, đỏ, đen (tương ứng với trạng thái của mạch) 8 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
173. Cơng tắc đổi nối kiểu hộp KCĐ đĩng cắt bằng tay khơng thường xuyên, dịng điện đến 400A, 220VDC hoặc 380VAC Làm cầu dao tổng cho các máy cơng cụ Đảo chiều quay, đổi nối tam giác – sao Là loại cơng tắc cĩ 2 chỗ ngắt dập hồ quang tốt. Nhược điểm : hệ thống tiếp điểm & cơ cấu truyền động dễ bị ăn mịn. Tuổi thọ thấp : 104 lần đĩng cắt 9 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
174. Cơng tắc hành trình KCĐ khống chế quá trình làm việc kiểu tuần tự trước sau của các cơ cấu cơ khí Mở máy – Đĩng tải – Ngắt tải – Cắt mạch Nâng cửa – Dừng (khĩa liên động) – Hạ cửa Kiểu ấn – kiểu địn – kiểu trụ - kiểu quay : phụ thuộc cấu tạo (tham khảo tài liệu) 10 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
175. Điện trở và biến trở Là khí cụ điện dùng để hạn chế và (hoặc) điều chỉnh dịng điện trong mạch điện Phân loại theo chức năng Điện trở mở máy : hạn chế dịng mở máy của động cơ cĩ cơng suất trung bình và lớn Điện trở điều chỉnh : dùng để thay đổi giá trị dịng điện trong mạch kích thích máy điện Điện trở hãm : dùng để hạn chế dịng điện động cơ khi phanh hãm Điện trở nối đất : tạo tải phụ cho trung tính của máy phát hoặc máy biến áp 11 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
176. Các khí cụ điện điều khiển – Contactor & Khởi động từ
177. CONTACTOR ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 2
178. Khái niệm chung về Contactor Là khí cụ điện đĩng cắt thường xuyên mạch động lực (từ xa hoặc tại chỗ; tự động hoặc bằng tay) Cơ cấu truyền động : nam châm, thủy lực, khí nén AC & DC Loại cĩ và khơng cĩ tiếp điểm ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 3
179. Các tham số cơ bản của Contactor (1) Dịng định mức Iđm Là dịng điện mạch lực ở chế độ dài hạn 10 – 20 – 40 – 60 – 100 – 250 – 300 – 600 – 800 A Nếu trong tủ kín phải giảm dịng bớt đi 10% do điều kiện tỏa nhiệt khơng đảm bảo. Nếu làm việc lâu hơn 8h phát sinh oxide ở tiếp điểm dịng định mức phải xuống thấp đi 20% do nhiệt độ điểm tiếp xúc tăng quá mức cho phép ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 4
180. Các tham số cơ bản của Contactor (2) Điện áp cuộn dây Ucd đm Là điện áp đặt vào cuộn hút Ngưỡng dưới 85% vẫn hút, ngưỡng trên 110% khơng phát nĩng quá mức cho phép Điện áp định mức Uđm Là cấp điện áp tương ứng với mạch lực thao tác 110 – 220 – 440 VDC & 110 – 220 – 380 – 500 VAC Số cực Là số cặp tiếp điểm chính của Contactor 1, 2, 3, 4 cực ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 5
181. Các tham số cơ bản của Contactor (3) Số cặp tiếp điểm phụ NO & NC Dịng định mức chuẩn hĩa qua tiếp điểm phụ : 5A hoặc 10A Tuổi thọ Cơ khí : đĩng cắt khơng tải đến khi hỏng cơ khí(10e7) Tuổi thọ điện : đĩng cắt dịng định mức (10% cơ khí) ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 6
182. Các tham số cơ bản của Contactor (4) Tần số thao tác Là số lần đĩng cắt trong 01 giờ : 100; 300; 600; 1500 Bị hạn chế bởi sự phát nĩng của tiếp điểm chính và của cuộn dây contactor Ổn định động và ổn định nhiệt Ổn định động khoảng 10Iđm Ổn định nhiệt : dịng ngắn mạch chạy qua trong thời gian cho phép mà tiếp điểm khơng bị hàn dính ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 7
183. Cấu tạo cơ bản của Contactor Hệ thống mạch vịng dẫn điện Hệ thống dập hồ quang Hệ thống các lị xo nhả và lị xo tiếp điểm Nam châm điện Vỏ và các chi tiết cách điện khác 8 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 8
184. Hệ thống mạch vịng dẫn điện của contactor Thanh dẫn Dây dẫn mềm Đầu nối Hệ thống tiếp điểm Giá đỡ tiếp điểm Tiếp điểm động Tiếp điểm tĩnh Cuộn dây dịng điện (nếu cĩ) 9 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 9
185. Hệ thống dập hồ quang Nhiệm vụ : nhanh chĩng dập tắt hồ quang sinh ra trong quá trình đĩng cắt Dập hồ quang DC : thường cĩ cuộn thổi từ mắc nối tiếp nhằm kéo dài thân hồ quang và đẩy vào buồng dập (dàn dập hoặc khe zigzag) Dập hồ quang AC : thường cĩ dạng 1 pha 2 chỗ ngắt, dập bằng dàn dập hoặc khe zigzag cĩ kết hợp với cuộn thổi từ Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội 10 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 10
186. Nam châm điện contactor Là bộ phận sinh lực hút điện từ đảm bảo cho hệ thống tiếp điểm thường mở được đĩng lại một cách chắc chắn Yêu cầu Đặc tính lực hút cao hơn đặc tính cơ Khi điện áp cuộn hút giảm cịn 85%, đặc tính vẫn cao hơn Khơng thiết kế quá cao tránh lãng phí + tránh va đập cơ khí 11 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 11
187. Kết cấu nam châm điện của contactor Kết cấu mạch từ : thép khối hoặc thép lá ghép Cuộn dây Khơng phát nĩng quá mức cho phép ứng với cấp cách điện nếu điện áp đặt vào đạt tới 110% Uđm DC : lực hút ở trạng thái nắp hút lớn khơng cần thiết cĩ điện trở giảm dịng mắc nối tiếp với cuộn dây giảm tiêu hao năng lượng trên cuộn dây AC : khi nắp hở dịng lớn. Cần chú ý khơng cấp điện cho cuộn dây nếu nắp bị kẹt 12 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 12
188. Tiêu chuẩn IEC-947-4 (1) Contactor loại AC1 ( loại Uđm ≤ 440 VAC) Dùng cho phụ tải cĩ hệ số cơng suất cao cosφ > 0.95 Lựa chọn theo cơng suất định mức Pđm hoặc dịng điện định mức Theo tuổi thọ yêu cầu (làm việc ổn định khơng cần can thiệp sửa chữa) Ví dụ lựa chọn contactor thỏa mãn các yêu cầu Uđm = 220VAC Iđm = 50 A Tuổi thọ 4 triệu lần thao tác 13 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 13
189. 14 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 14
190. Tiêu chuẩn IEC-947-4 (2) Contactor loại AC3 ( loại Uđm ≤ 440 VAC) Lựa chọn theo cơng suất định mức Pđm hoặc dịng điện định mức Theo tuổi thọ yêu cầu (làm việc ổn định khơng cần can thiệp sửa chữa) Dịng cắt là dịng định mức Ví dụ Động cơ 3 pha rotor lồng sĩc Pđm = 5.5 kW, Uđm = 380V Tuổi thọ 3 triệu lần thao tác 15 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 15
191. 16 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 16
192. Tiêu chuẩn IEC-947-4 (3) Contactor loại AC2 và AC4 ( loại Uđm ≤ 440 VAC) Lựa chọn theo dịng cắt (cĩ thể lấy bằng dịng Start) Theo tuổi thọ contactor Ví dụ Động cơ 3 pha rotor dây quấn Pđm = 7.5 kW, Uđm = 380V, cosphi = 0.87, hiệu suất 97% Tuổi thọ 300.000 lần thao tác 17 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 17
193. 18 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 18
194. Sơ đồ thực hiện điều khiển dùng contactor 19 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 19
195. Các bài tốn về lựa chọn contactor (1) Động cơ 3 pha rotor lồng sĩc Điện lưới 380 V Cơng suất định mức 12kW Cosφ = 0.93, hiệu suất η = 0.76 Làm việc 14h/ngày 1200 thao tác/giờ 250 ngày/năm Yêu cầu Xác định kiểu contactor (AC1-AC2-AC3-AC4) Tính dịng cắt Lựa chọn loại contactor 20 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 20
196. Các bài tốn về lựa chọn contactor (2) Động cơ 3 pha rotor lồng sĩc Điện lưới 400 V Cơng suất định mức 38kW Cosφ = 0.78, hiệu suất η = 0.8 Làm việc ngắn hạn, bội số khởi động = 7 Hành trình kéo dài 5 phút, 7h/ngày, 5 ngày/tuần, 40 tuần/năm Yêu cầu Xác định kiểu contactor (AC1-AC2-AC3-AC4) Tính dịng cắt Lựa chọn loại contactor 21 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 21
197. KHỞI ĐỘNG TỪ Phùng Tuấn – Bộ mơn TBĐ – ĐT – Khoa Điện – Đại học Bách Khoa Hà Nội 22 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 22
198. Khái niệm về Khởi động từ Là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đĩng, cắt, đảo chiều quay và bảo vệ quá tải cho phụ tải động cơ điện Cấu tạo bao gồm contactor và rơle nhiệt lắp trên cùng một mạch. Nếu cĩ 2 contactor để đảo chiều quay ta cĩ khởi động từ kép. Rơle nhiệt cĩ chức năng bảo vệ quá tải Cả mạch thường được bảo vệ dự phịng bằng cầu chì 23 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 23
199. Các tham số kỹ thuật của khởi động từ Điện áp định mức Uđm Dịng định mức Iđm Cơng suất làm việc định mức Pđm Điện áp cuộn dây Ucd đm Số cực Số cặp tiếp điểm phụ Tuổi thọ Tần số thao tác 24 ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 24
200. Đặc tính bảo vệ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 25
201. Khởi động trực tiếp động cơ ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 26
202. Khởi động động cơ theo cách đổi nối sao-tam giác ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 27
203. Khởi động bằng cách phân đoạn cuộn dây/điện trở stator ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 28
204. Khởi động cơ bằng máy biến áp ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 29
205. Khởi động cho động cơ khơng đồng bộ rotor cĩ chổi gĩp ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI – VIỆN ĐIỆN - BÀI GIẢNG– TS. PHÙNG ANH TUẤN – 2011 -VI 30
206. Các khí c ụ điện điều khi ển – Role Khái ni ệm chung
     Rơle là các KC Đ t ự độ ng cĩ kh ả n ăng thay đổ i tr ạng thái đầ u ra tùy theo quy lu ật c ủa các đầ u vào.
     Đượ c s ử d ụng r ộng rãi trong các l ĩnh v ực
     Tự độ ng điều khi ển
     Truy ền độ ng điện
     Bảo v ệ
     Thơng tin liên l ạc
     Đạ i l ượ ng c ần cho r ơle ho ạt độ ng = đạ i l ượ ng tác d ụng ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 2
207. Cấu trúc chung m ột r ơle
     Ph ần thu : ti ếp nh ận các đạ i l ượ ng đầ u vào và bi ến đổ i thành các đạ i l ượ ng v ật lý c ần thi ết cho s ự ho ạt độ ng c ủa r ơle
     Ph ần trung gian :
     Xử lý tín hi ệu
     Lọc nhi ễu, bù nhi ễu
     So sánh v ới m ẫu chu ẩn
     Ph ần ch ấp hành :
     Phát tín hi ệu cho các ph ần n ối v ới đầ u ra c ủa r ơle ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 3 Cấu trúc chung m ột r ơle – Minh h ọa
     Ph ần thu
     Ph ần trung gian
     Ph ần ch ấp hành ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 4
208. Phân lo ại r ơle (1)
     Theo nguyên lý ho ạt độ ng :
     Rơle điện t ừ : dịng điện  từ tr ườ ng  tác độ ng lên ph ần ứng = s ắt t ừ.
     Rơle t ừ điện : t ừ tr ườ ng nam châm v ĩnh c ửu dây d ẫn mang điện  dịch chuy ển cu ộn dây
     Rơle phân c ực (c ực tính): gi ống r ơle điện t ừ nh ưng cĩ thêm s ự tham gia c ủa nam châm v ĩnh c ửu
     Rơle điện độ ng : tác độ ng d ựa trên s ự t ươ ng h ỗ gi ữa các dịng điện v ới nhau. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 5 Phân lo ại r ơle (2)
     Theo nguyên lý ho ạt độ ng :
     Rơle c ảm ứng : cu ộn dây đứ ng yên mang dịng  từ tr ườ ng  tác độ ng lên ph ần ứng.
     Rơ le nhi ệt
     Theo ph ần ch ấp hành
     Rơle cĩ ti ếp điểm
     Rơle khơng cĩ ti ếp điểm (solid state relay)  tác độ ng b ằng cách thay đổ i nh ảy c ấp các đạ i l ượ ng điều khi ển. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 6
209. Phân lo ại r ơle (3)
     Theo tính ch ất đạ i l ượ ng đầ u vào :
     Rơle dịng điện, r ơ le điện áp, h ướ ng cơng su ất, gĩc pha, t ổng tr ở, các thành ph ần đố i x ứng, t ần s ố, th ời gian
     Rơ le c ực đạ i, c ực ti ểu, so l ệch, cĩ h ướ ng, vơ h ướ ng
     Theo m ục đích
     Bảo v ệ
     Điều khi ển
     Thơng tin ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 7 Đặ c tính và tham s ố (1)
     Đườ ng bi ểu di ễn quan h ệ ra(vào)  đặ c tính c ủa r ơle
     Đạ i l ượ ng tác độ ng
     Đầ u ra thay đổ i
     Giá tr ị tác độ ng Xtd (Y = 0:Ymax)
     Giá tr ị nh ả Xnh (Y= Ymax:0)
     Giá tr ị làm vi ệc Xlv (t > t td X = X lv ) ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 8
210. Đặ c tính và tham s ố (2)
     Hệ s ố nh ả Knh - hệ s ố tr ở v ề
     Quan h ệ gi ữa Knh = X nh /X td
     Cần tính ch ọn l ọc cao
     Cần d ải làm vi ệc r ộng
      Đặ c tính g ầy – béo
     Hệ s ố d ự tr ữ Kdt
     Kdt = X lv /X td
     Kdt càng l ớn càng làm vi ệc tin c ậy, khĩ tác độ ng nh ầm ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 9 Đặ c tính và tham s ố (3)
     Hệ s ố điều khi ển Kdk
     Knh = P dk /P td
     Pdk – Cơng su ất c ực đạ i trên m ạch b ị điều khi ển
     Ptd – Cơng su ất c ấp cho r ơle để nĩ tác độ ng
     Kdk càng l ớn thì n ăng l ực điều khi ển cơng su ất c ủa r ơle đĩ càng lớn
     Th ời gian tác độ ng ttđ
     Cĩ tín hi ệu vào đế n lúc tín hi ệu ra đạ t c ực đạ i
     Ph ụ thu ộc k ết c ấu, thơng s ố đầ u vào, Kdt
     Khơng quán tính, tác độ ng nhanh, ch ậm, cĩ th ời gian ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 10
211. Đặ c tính và tham s ố (4)
     Th ời gian làm vi ệc t lv
     Đầ u ra đạ t c ực đạ i đế n khi đầ u ra v ề c ực ti ểu ho ặc 0
     Th ời gian nh ả t n (th ời gian ng ắt)
     Hết đầ u vào đế n khi tín hi ệu ra đạ t c ực ti ểu ho ặc 0
     Ph ụ thu ộc k ết c ấu, thơng s ố đầ u vào, Kdt
     Hình v ẽ đặ c tính (trang 203)
     Th ời gian ngh ỉ t ng
     Th ời gian t ừ lúc đầ u ra v ề m ức th ấp đế n khi b ắt đầ u cĩ tín hi ệu vào ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 11 Đặ c tính và tham s ố (5)
     Tần s ố thao tác – là s ố chu k ỳ tác độ ng-nh ả c ủa r ơle trong m ột đơ n vị th ời gian : f=1/sum(t i)
     ttd – th ời gian tác độ ng
     tlv – th ời gian làm vi ệc
     tnh – th ời gian nh ả
     tng – th ời gian ngh ỉ ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 12
212. Các yêu c ầu đố i v ới r ơle nĩi chung
     Độ b ền điện, điện độ ng, c ơ, nhi ệt
     Bảo v ệ ch ọn l ọc
     Tác độ ng đúng v ới ph ần t ử b ị s ự c ố
     Khơng tác độ ng v ới ph ần t ử bình th ườ ng, khơng v ượ t c ấp, khơng tác độ ng sai
     Tác độ ng nhanh
     Hạn ch ế tác h ại do s ự c ố gây nên
     Độ nh ạy cao và làm vi ệc tin c ậy
     Nh ạy  dự phịng khơng c ần l ớn  kinh t ế ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 13 Các đặ c thù c ủa các h ệ th ống b ảo v ệ
     Bảo v ệ h ệ th ống điện
     Làm vi ệc trong nhà
     Điều ki ện làm vi ệc nh ẹ, ít b ụi, ồn, ơ nhi ễm, ăn mịn
     ảnh h ưở ng di ện r ộng  tin c ậy
     Bảo v ệ h ệ th ống đặ c thù t ự độ ng hĩa và cơng nghi ệp s ản xu ất
     Làm vi ệc trong mơi tr ườ ng kh ắc nghi ệt : b ụi, ẩm, ăn mịn
     Tần s ố thao tác l ớn ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 14
213. MÁY CẮT CAO ÁP Mục tiêu của module Cung cấp cho ng ườ i học các ki ến th ức chung về khái ni ệm cơ bản các thi ết bị đĩng cắt cao áp, sử dụng, tính tốn lựa ch ọn theo yêu cầu
     Máy cắt khơng khí
     Máy cắt dầu
     Máy cắt tự sinh khí
     Máy cắt SF6
     Máy cắt chân khơng
     Nguyên lý làm vi ệc
     Cấu tạo
     Sử dụng
     Các sơ đồ thơng th ườ ng
     Các lưu ý ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 2
214. $1 Khái ni ệm chung
     Máy cắt điện áp cao là thi ết b ị dùng để đĩng cắt mạch điện cĩ điện áp t ừ 1KV tr ở lên ở các ch ế độ vận hành
     Khơng t ải
     Định m ức
     Quá tải
     Ngắn m ạch Ch ế độ ng ắn m ạch là nguy hi ểm nh ất
     Các thơng s ố c ơ b ản c ủa các thi ết b ị đĩng c ắt là :
     Uđm
     Iđm
     Sđm
     Tđĩng,Tc ắt ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 3 $1 Thơng số chung
     Điện áp đị nh m ức là điện áp đẩ y đặ t lên thi ết b ị điện v ới th ời gian làm vi ệc dài h ạn mà cách điện khơng b ị h ư h ỏng.
     Dịng điện đị nh m ức là tr ị s ố hi ệu d ụng c ủa dịng điện ch ạy qua máy c ắt trong th ời gian làm vi ệc dài h ạn mà máy c ắt khơng b ị h ư h ỏng.
     Dịng điện ổn đị nh nhi ệt v ới th ời gian t ươ ng ứng là tr ị s ố hi ệu d ụng c ủa dịng điện ng ắn m ạch,ch ạy trong thi ết b ị v ới th ời gian cho tr ướ c mà nhi ệt độ c ủa m ạch vịng d ẫn điện khơng v ượ t quá nhi ệt độ cho phép ở ch ế độ làm vi ệc ng ắn h ạn.
     Dịng xung kích là tr ị s ố l ớn nh ất c ủa dịng điện mà l ực điện độ ng do nĩ sinh ra khơng làm h ỏng thi ết b ị điện.
     Ixk =1.8 2 Inm – Ixk là dịng xung kích;Inm là dịng ng ắn mạch xác lập ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 4
215. $1 Thơng số chung
     Cơng su ất c ắt đị nh m ức c ủa máy c ắt ba pha hay cịn g ọi là dung l ượ ng c ắt.
     Sc đm= 3 U dm Icđm
     Udm là điện áp đị nh m ức c ủa l ướ i điện;I cđm là dịng điện c ắt đị nh m ức.
     Th ời gian đĩng là quãng th ời gian t ừ khí cĩ tín hi ệu đĩng đượ c đư a vào máy c ắt đế n khi máy c ắt đĩng hồn tồn.
     Th ời gian c ắt c ủa máy c ắt là là quãng th ời gian t ừ khi cĩ tín hi ệu c ắt đế n khi h ồ quang b ị d ập t ắt hồn tồn. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 5 $2 Cấu tạo chung
     1-Tr ụ c ực
     2-Bộ truy ền độ ng
     3-Khung giá ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 6
216. $3 Phân lo ại
     Theo cấu tạo
     Máy cắt 1 hướ ng, nhi ều h ướ ng
     Cĩ lị xo,khơng cĩ lị xo tích năng
     Theo vị trí lắp đặ t
     Trong nhà
     Ngồi tr ời
     Theo cách dập hồ quang
     Máy cắt nhi ều dầu cĩ bu ồng dập hồ quang
     Máy cắt nhi ều dầu khơng cĩ bu ồng dập hồ quang
     Máy cắt khơng khí
     Máy cắt ít dầu
     Máy cắt điện khí SF6
     Máy cắt tự sinh khí ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 7 $3 Máy cắt khơng khí. Cấu tạo
     Cấu tạo
     Đa dạng và ph ức t ạp ph ụ thu ộc vào U đm,I đm,
     Cách truy ền khơng khí vào bình c ắt,
     Trạng thái ti ếp điểm sau khi c ắt
     Đặ c điểm chung
     Bu ồng dập h ồ quang .
     Bình ch ứa khơng khí.
     Điện tr ở shun.
     Dao cách ly.
     Tụ điện. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 8
217. $3 Máy cắt khơng khí. Nguyên lý ho ạt độ ng
     Trong lo ại máy c ắt điện này khơng khí đượ c nén v ới Pcao(20-40 at) dùng để th ổi h ồ quang.
     Cách điện và bu ồng d ập h ồ quang là cách điện r ắn ho ặc s ứ
     Bu ồng dập h ồ quang cĩ 2 lo ại: th ổi d ọc và th ổi ngang.
     Lo ại th ổi ngang cĩ hi ệu ứng d ập h ồ quang t ốt h ơn nh ưng kích th ướ c lớn h ơn lo ại th ổi d ọc.
     Tốc độ th ổi h ồ quang khơng ph ụ thu ộc vào dịng điện mà ph ụ thu ộc vào áp su ất khơng khí nén ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 9 $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Trong máy c ắt quan tr ọng nh ất bu ồng dập hồ quang. Khi c ắt mạch điện ở đĩ xảy ra các quá trình cơ bản d ập h ồ quang và ph ục h ồi độ b ền điện gi ữa các ti ếp điểm
     Các quá trình x ảy ra ph ức t ạp ph ụ thu ộc vào s ự làm vi ệc c ủa ki ểu thi ết b ị dập h ồ quang.
     Các tham s ố chính c ủa bu ồng dập hồ quang
     Số lượ ng và kích th ướ c c ủa các đườ ng rãnh dập hồ quang
     Số lượ ng v ị trí t ươ ng h ỗ,kho ảng cách gi ữa các ti ếp điểm d ập t ắt h ồ quang.
     Điện áp đị nh m ức đặ t vào t ất c ả các kho ảng cách c ủa máy ng ắt.
     Dịng điện c ắt gi ới h ạn
     Cơng su ất ng ắt đị nh m ức
     Tấn s ố c ủa thành ph ần quá độ điện áp ph ục h ồi và h ệ s ố t ăng biên độ .
     Áp su ất khí trong bình ch ứa và các ống d ẫn khí. Th ời gian d ập h ồ quang. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 10
218. $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Các đặ c tuy ến c ủa thi ết b ị d ập h ồ quang.
     Tốc độ chuy ển độ ng c ủa các ti ếp điểm d ập h ồ quang
     Tr ị s ố l ớn nh ất và đặ c tuy ến thay đổ i áp su ất t ạo thành khí trong khi hình thành h ồ quang
     Tốc độ cháy c ủa mơi tr ườ ng d ập h ồ quang.
     Tốc độ chuy ển d ịch c ủa thân h ồ quang trong t ừ tr ườ ng
     Sự thay đổ i điện áp và n ăng l ượ ng thốt ra do h ồ quang cháy ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 11 $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Sơ đồ kết cấu của bu ồng dập hồ quang ph ổ thơng với tổ hợp ti ếp điểm ki ểu pittong
     1- bình ch ứa khí
     2- thi ết bị th ải khí th ừa
     3- thân hình tr ụ
     4- lị xo ti ếp điểm chính
     5- ti ếp điểm pitong
     6- ti ếp điểm lấy điện
     7- ti ếp điểm tĩn tình hu ống
     8- điện cực thu hồ quang
     a- 1 kho ảng ng ắt dập hồ quang
     b- 2 kho ảng ng ắt dập hồ quang ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 12
219. $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Bu ồng d ập h ồ quang cĩ 2 lo ại:
     Lo ại th ổi ngang
     Lo ại th ổi d ọc
     Quá trình d ập h ồ quang khi khơng khí th ổi d ọc:
     Làm lạnh thân h ồ quang trong bu ồng khơng khí nén cĩ c ườ ng độ cao là ph ươ ng ti ện d ập h ồ quang hi ệu qu ả c ủa các máy c ắt xoay chi ều.
     Quá trình d ập h ồ quang ph ụ thu ộc vào hình dáng và v ị trí t ươ ng h ỗ của các ti ếp điểm và c ủa mi ệng ống ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 13 $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Các cách th ổi d ọc trong bình c ủa máy c ắt khơng khí:
     a-th ổi 1 phía qua mi ệng ống kim lo ại
     b-th ổi 1 phía qua mi ệng ống cách điện
     c-th ổi 2 phía đố i x ứng qua ti ếp điểm ki ểu mi ệng ống
     d-th ổi 2 phía khơng đố i x ứng qua ti ếp điểm ki ểu mi ệng ống ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 14
220. $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Shunt hồ quang bằ ng điệ n trở nhỏ (dậ p hồ quang) là mộ t trong cá c ph ươ ng thứ c t ăng khả năng ngắ t củ a má y ngắ t. Cá c s ơ đồ nguyên lí cĩ tí nh điể n hì nh về sun hồ quang bằ ng điệ n trở nhỏ ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 15 $3 Máy cắt khơng khí. Bu ồng dập hồ quang
     Khi ng ắt, các ti ếp điểm tách r ời ra và trong bu ồng d ập h ồ quang xu ất hi ện 2 dịng h ồ quang 1,2 một trong nh ững đoạn đĩ đượ c n ối shun b ằng điện tr ở nh ỏ. Nh ờ cĩ shunt, hồ quang tắt, tốc độ ph ục h ồi điện áp và biên độ c ủa điện áp ph ục h ồi ở kho ảng cách th ứ nh ất gi ảm m ạnh. Mắc điện tr ở vào đoạn h ồ quang th ứ 2 tạo điều ki ện thu ận l ợi để d ập t ắt.
     Các quá trình s ẽ thu ận l ợi h ơn khi cĩ thêm shunt điện tr ở. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 16
221. $3 Máy cắt khơng khí. Ph ạm vi ứng dụng
     Ưu điểm:
     Máy cắt khơng khí cĩ kh ả n ăng c ắt l ớn,dịng điện cĩ th ể c ắt đạ t 100 kA
     Th ời gian c ắt nh ỏ,tu ổi th ọ ti ếp điểm cao
     Khơng xảy ra hi ện t ượ ng n ổ nh ư máy cắt d ầu.
     Nh ượ c điểm:
     Do cĩ b ộ ph ận khí nén đi kèm nên ch ỉ dùng cho nh ững tr ạm c ần s ố lượ ng máy c ắt l ớn. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 17 $4 Máy cắt SF6.
     Máy c ắt SF6 là lo ại máy c ắt điện áp cao dùng để đĩng c ắt m ạch điện mà s ử dụng khí SF6 để t ăng hi ệu ứng d ập h ồ quang trong mơi tr ườ ng khí và gi ảm kích th ướ c cách điện.
     Ưu điểm của máy cắt SF6
     Kh ả năng cách điện c ủa khí SF6 gấp t ừ 2.5 đế n 2.6 lần so v ới khơng khí.
     Hệ số d ẫn nhi ệt cao g ấp 4 lần khơng khí
     Kh ả năng d ập h ồ quang c ủa bu ồng d ập ki ểu th ổi d ọc khí SF6 lớn g ấp 5 lần khơng khí.
     SF6 là lo ại khí tr ơ,khơng ph ản ứng v ới oxi,hidro, ít bị phân tích thành các khí thành ph ần.
     Nh ượ c điểm
     Nhi ệt độ hố l ỏng th ấp
     Khí SF6 th ải ra khí quy ển s ẽ gĩp ph ần gây ấm lên tồn c ầu ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 18
222. $4 Máy cắt SF6. Ứng dụng
     Nh ờ các ưu điểm trong quá trình v ận hành (d ập h ồ quang nhanh chĩng) cũng nh ư thi ết k ế (ch ế t ạo cho m ọi c ấp điện áp) và đặ c bi ệt là tu ổi th ọ c ủa máy cao cho nên máy c ắt SF6 đang đượ c ứng d ụng r ất nhi ều l ĩnh v ực đĩng cắt nh ư: đĩng c ắt dịng khơng t ải,ch ế độ t ải đị nh m ức,các ch ế độ s ự c ố trong h ệ th ống điện.
     Máy cắt SF6 đượ c s ử d ụng r ộng rãi trong các nhà máy điện nĩ cĩ th ể c ắt đượ c h ầu h ết các c ấp điện áp. Máy cắt điện SF6 của hãng SIEMENS cĩ th ể cắt đượ c điện áp lên t ới 800 kV, cĩ cơng su ất truy ền t ải lên t ới 6400 MVA. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 19 $4 Máy cắt SF6. Thơng số cơ bản
     Các thơng s ố c ơ b ản c ủa lo ại máy c ắt GL-107:
     điện áp đị nh m ức: 24 đế n 36 kV.
     điện áp th ử 1 phút: 70kV.
     điện áp xung: 170kV.
     tần số đị nh m ức: 50/60 Hz.
     dịng điện đị nh mức: 800-1250-1600 A.
     dịng điện c ắt đị nh mức: 25kA.
     dịng điện xung kích: 62.5kA.
     dịng điện ổn đị nh nhi ệt 3s: 25A.
     th ời gian c ắt: 50ms.
     th ời gian đĩng: 75ms.
     kh ối lượ ng c ụm ba bu ồng c ắt: 360kg.
     chu trình đĩng l ặp l ại: cắt 0.3s-đĩng c ắt-180s- đĩng c ắt. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 20
223. $5 Máy cắt chân khơng
     Đị nh ngh ĩa
     Là 1 lo ại thi ết b ị đĩng c ắt s ử d ụng bu ồng d ập h ồ quang là bu ồng chân khơng.
     Ph ạm vi ứng d ụng
     Máy cắt chân khơng đượ c s ử d ụng điển hình ở c ấp điện áp trung áp t ừ 1 kV đế n h ơn 40 kV, đĩng c ắt dịng điện t ừ 100 A đế n h ơn 4000 A, kh ả n ăng c ắt dịng s ự c ố t ừ 6 kA đế n 63 kA. Các máy c ắt này thích hợp đố i v ới t ấn s ố cơng nghi ệp trong d ải t ừ 16,66 Hz đế n 400 Hz. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 21 $5 Máy cắt chân khơng. Cấu tạo 1. khung đỡ trên và bộ tản nhi ệt 2. điện cực nam châm 3. giá cách điện 4. điện cực tĩnh 5.điện cực độ ng 6. cách điện 7. ống kim lo ại 8. điện cực dướ i 9. bộ tản nhi ệt phía dướ i 10. kết cấu dẫn độ ng 11. ống dẫn th ủy tinh cho cực đĩng ng ắt 12.lị xo đĩng mở ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 22
224. $5 Máy cắt chân khơng. Thơng số cơ bản
     -Thơng s ố c ơ b ản c ủa dãy máy cắt
     Điện áp đị nh m ức:12,17.5,24 kV
     Điện áp xoay chi ều th ử nghi ệm 1 phút,t ươ ng ứng v ới điện áp đị nh mức 28kV,38kV và 50kV.
     Điện áp xung t ươ ng ứng:75kV,95kV và 125kV.
     Dịng điện đị nh mức với các c ấp điện áp: 800A, 1250A, 1600A, 2000A, 2500A, 3150A. – dịng cắt t ừ 20;25;31.5;36;44 kA (tùy t ừng lo ại). – dịng xung kích: t ừ 50 đế n 110kA (tùy t ừng lo ại). ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 23 $5 Máy cắt chân khơng. Thơng số cơ bản
     -Thơng s ố c ơ b ản c ủa dãy máy cắt
     Thời gian tác độ ng: – đĩng : 35,5 ms(tùy t ừng lo ại). – mở: 42ms. – cắt: 60ms.
     Tuổi th ọ: hệ cơ khí : 30.000 lần; bu ồng cắt : 10.000 lần.
     Khối lượ ng: (160 đế n 230) kg (tùy t ừng lo ại).
     Chế độ đĩng l ặp l ại: c ắt 0.3s-đĩng-cắt-180s-đĩng-cắt. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 24
225. $5 Máy cắt chân khơng. Đặ c điểm
     Ưu điểm
     Tu ổi th ọ dài
     Tính năng điện v ượ t tr ội
     Vận hành khơng c ần b ảo d ưỡ ng
     Ch ấp nh ận đượ c về m ặt mơi tr ườ ng
     Nh ượ c điểm
     Máy cắt chân khơng th ườ ng b ị gi ới h ạn kích th ướ c  gi ới hạn điện áp làm vi ệc.
     Cơng ngh ệ ch ế t ạo bu ồng chân khơng khá ph ức tạp ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 25 $5 Máy cắt chân khơng. Đặ c điểm
     Tu ổi th ọ dài
     Hàn hi ện đạ i trong lị chân khơng, đả m b ảo đượ c độ kín c ủa bu ồng h ồ quang  giữ đượ c tu ổi th ọ ít nh ất 20 năm.
     Th ử nghi ệm kh ắt khe trong quá trình s ản xu ất, phát hi ện sai sĩt sớm ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 26
226. $5 Máy cắt chân khơng. Đặ c điểm
     Tính năng điện v ượ t tr ội
     Bu ồng c ắt chân khơng cĩ các ứng d ụng r ất đa d ạng ở c ấp điện áp trung áp, – bảo vệ th ứ c ấp máy bi ến áp – cắt dịng s ự c ố ngay đầ u đoạn đườ ng dây – đĩng cắt t ụ điện và đĩng c ắt độ ng cơ.
     Điện áp ch ịu đự ng dịng xoay chi ều t ần s ố cơng nghi ệp th ườ ng g ấp t ừ 2 đế n 4 lần giá tr ị điện áp v ận hành bình th ườ ng
     Điện áp ch ịu đự ng xung sét g ấp 4 - 12 lần điện áp v ận hành bình th ườ ng. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 27 $5 Máy cắt chân khơng. Đặ c điểm
     Tính năng điện v ượ t tr ội
     Ở máy c ắt chân khơng, áp su ất trong bu ồng d ập r ất th ấp(d ướ i 10 -4 Pa): – hành trình t ự do c ủa phân t ử đạ t 50m – hành trình t ự do c ủa điện t ử đạ t 300m – độ bền điện trong chân khơng cao,h ồ quang d ễ b ị d ập t ắt và khĩ cháy tr ở l ại sau khi dịng điện qua zero. – Ở áp su ất 10*-4 Pa, độ b ền điện đạ t t ới 100kV/mm
     Với cấp điện áp trung áp( đế n 35kV), độ mở c ủa ti ếp điểm c ủa bu ồng cắt chân khơng kho ảng 6 đế n 25mm. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 28
227. $5 Máy cắt chân khơng. Đặ c điểm
     Vận hành khơng c ần b ảo dưỡ ng
     Khơng cần ph ải ki ểm tra th ườ ng xuyên và cũng khơng cần đế n thi ết bị theo dõi tốn kém để ki ểm tra xem cĩ bị rị rỉ khí hay khơng, nh ư đố i với thi ết bị đĩng cắt SF6.
     Ch ấp nh ận đượ c về m ặt mơi tr ườ ng
     Thân thi ện v ới mơi tr ườ ng:
     Bu ồng cắt chân khơng đượ c ch ế t ạo t ừ các v ật li ệu cĩ th ể thu h ồi và tái ch ế khi đã h ết h ạn s ử dụng.
     Khơng ch ứa khí nhà kính, khơng ch ứa đự ng r ủi ro ti ềm tàng đố i v ới sức kh ỏe con ng ườ i b ởi nh ững s ản ph ẩm phân h ủy t ạo ra do phĩng điện h ồ quang. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 29
228. MÁY BI ẾN DỊNG &MÁY BI ẾN ÁP ĐO LƯỜNG I1 w1 w2 I 2 A W BU Mục tiêu của module Cung cấp cho ng ườ i học các ki ến th ức chung về khái ni ệm cơ bản các thi ết bị đo lườ ng cao áp : Bi ến dịng điện, Bi ến điện áp
     Máy bi ến dịng điện
     Máy bi ến điện áp
     Nguyên lý làm vi ệc
     Cấu tạo
     Sử dụng
     Các sơ đồ thơng th ườ ng
     Các lưu ý ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 2
229. $1 Khái ni ệm chung
     Các ph ần tử trong hệ th ống điện (HT Đ) th ườ ng cĩ điện áp cao và dịng điện làm vi ệc lớn, khơng th ể đư a tr ực ti ếp các đạ i lượ ng này vào các dụng cụ đo lườ ng, các rơle, các thi ết bị tự độ ng hĩa và ki ểm tra. Để cung cấp tín hi ệu cho các thi ết bị trên, ng ườ i ta sử dụng các máy bi ến dịng điện (BI) và các máy bi ến điện áp (BU), gọi chung là máy bi ến áp đo lườ ng.
     Máy bi ến dịng điện là các máy bi ến áp đo lườ ng, làm nhi ệm vụ bi ến đổ i dịng điện lớn cần đo İ1 xu ống dịng điện tiêu chu ẩn İ2 với tổn hao và sai số nh ỏ để cung cấp cho các dụng cụ đo lườ ng, bảo vệ và tự độ ng hĩa trong HT Đ một cách an tồn.
     Ph ạm vi ứng dụng
     Bi ến đổ i dịng điện lớn cần đo xu ống dịng điện tiêu chu ẩn ph ục vụ đo lườ ng, bảo vệ và tự độ ng hĩa th ườ ng là 1A ho ặc 5A. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 3 $1 Cấu tạo. Vận hành
     Cu ộn dây sơ cấp W1 gồm một, hai ho ặc nhi ều vịng đượ c mắc nối ti ếp trong ạ đ ệ ầ đ İ đị ứ đượ đị I1 m ch cĩ dịng i n c n o 1 . Dịng nh m c I1đm c xác nh theo dịng điện làm vi ệc của các ph ần tử trong mạng điện. Khi làm vi ệc lâu dài, các BI cĩ th ể đượ c quá tải 20% dịng điện đị nh mức. w1
     Cu ộn dây th ứ cấp W2 cĩ số vịng dây lớn hơn W1, cĩ th ể cĩ một ho ặc nhi ều cu ộn dây th ứ cấp, gi ống ho ặc khác nhau. Các dụng cụ đo đượ c nối tr ực ti ếp w2 với cu ộn dây th ứ cấp W2. Dịng điện đị nh mức th ứ cấp I2đm đượ c ch ế tạo I 2 A W BU theo tiêu chu ẩn là 1A ho ặc 5A ( cĩ th ể là 10A).
     Mạch từ dùng lõi thép cĩ ch ất lượ ng cao nh ư dùng thép silic ho ặc hợp kim sắt–niken.Cĩtácdụng làm gi ảm tổn hao trong lõi thép, gi ảm sai số BI. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 4
230. $1 Cấu tạo. Vận hành
     Nh ờ cĩ máy bi ến dịng điện, các dụng cụ đo lườ ng và bảo vệ làm vi ệc tách I1 bi ệt hồn tồn mạng điện cao áp, đả m bảo an tồn khi vận hành. Để đả m bảo an tồn cu ộn th ứ cấp của BI luơn đượ c th ực hi ện nối đấ t, phịng tr ườ ng hợp điện áp cao xâm nh ập điện áp th ấp. w1
     Cu ộn sơ cấp đượ c mắc nối ti ếp với mạch cần đo, ch ịu điện áp rất nh ỏ, nh ưng dịng ch ạy qua lớn. w2
     I 2 A W Tr ị số I1 khơng ph ụ thu ộc vào ch ế độ làm vi ệc ở phía th ứ cấp, ch ỉ ph ụ BU thu ộc vào sự làm vi ệc của các ph ần tử trong mạng điện.
     Số vịng W1 rất nh ỏ, khi I1đm ≥ 400 A , ng ườ i ta ch ế tạo W1 = 1.
     Khi vận hành nh ất thi ết khơng đượ c để cu ộn th ứ cấp hở mạch. Khi cần sửa ch ữa BI ph ải nối tắt cu ộn th ứ cấp.
     Gi ảm sai số BI, ngồi lõi thép làm bằng vật li ệu tốt kích th ướ c lớn, cần ch ọn mật độ dịng điện trong cu ộn dây nh ỏ. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 5 $1 Cấu tạo máy bi ến dịng
     Máy Bi ến Dịng điện ngâm dầu 400KV:
     Với cấp điện áp cao, máy bi ến dịng đượ c ch ế tạo ki ểu nối tầng, mỗi tầng ch ịu một ph ần điện áp.
     Nh ượ c điểm chính của bi ến dịng hai tầng là điện tr ở lớn, dẫn đế n sai số cao.
     Cấu tạo chi ti ết
     1-Vịng điện dung
     2 Mũ kim lo ại
     3-ống ch ỉ mực dầu
     4-Bi ến dịng th ứ nh ất
     5-Cách điện ngồi
     6-Dầu bi ến áp
     7-Bi ến dịng th ứ hai
     8-Đế ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 6
231. $2 Thơng số cơ bản
     Điện áp đị nh mức Uđm I1
     Điện áp đị nh mức của BI là gi ới hạn trên của điện áp cao nh ất của hệ th ống mà BI đượ c thi ết kế.
     Quy ết đị nh đế n cách điện phía sơ cấp và phía th ứ cấp của BI. w1
     Các BI cĩ điện áp phía sơ cấp siêu cao vi ệc th ực hi ện cách điện đố i w2 với các BI sẽ khĩ kh ăn và đắ t ti ền. Để gi ảm cách điện trong BI ng ườ i I 2 A W ta th ực hi ện các BI ki ểu phân cấp. BU
     Dịng điện đị nh mức Iđm
     Dịng lớn nh ất BI cĩ th ể làm vi ệc dài hạn trong điều ki ện làm vi ệc cho tr ướ c.
     Độ lớn dịng điện phía sơ cấp quy ết đị nh ki ểu BI đượ c thi ết kế.
     Dịng điện đị nh mức phía th ứ cấp th ườ ng là 1A ho ặc 5A.
     Tỷ số bi ến đổ i đị nh mức kđm
     Cấp chính xác của máy bi ến dịng ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 7 $2 Thơng số cơ bản
     Tỷ số bi ến đổ i đị nh m ức kđm
     I1 Là tỷ số gi ữa dịng điện sơ cấp đị nh lức I1đm và dịng điện th ứ cấp đị nh mức : – kđm = I 1đm/I 2đm w1
     Khi cu ộn sơ cấp cĩ dịng I1 ch ạy qua, dịng điện bên th ứ cấp đo đượ c w 2 là I2, gần đúng cĩ th ể vi ết : I 2 A W – I1≈ kđm.I2 BU
     Đồ ng hồ mắc vào mạch th ứ cấp của máy bi ến dịng đượ c chia độ theo kđmI2 nên nhìn vào đồ ng hồ đọ c đượ c ngay tr ị số của dịng I1. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 8
232. $2 Thơng số cơ bản
     Cấp chính xác c ủa máy bi ến dịng I1
     Cấp chính xác của máy bi ến dịng đượ c gọi theo sai số lớn nh ất về dịng điện khi nĩ làm vi ệc trong điều ki ện sau:
     Tần s ố dịng điện là đị nh m ức f = 50 hz . w1
     Ph ụ tải th ứ cấp Z2 bi ến thiên trong gi ới hạn từ 0.25 Z2đm đế n đị nh w2 mức. I 2 A W
     Dịng điện s ơ c ấp I1 bi ến thiên trong gi ới h ạn t ừ 1÷1,2 I1đm. BU
     Để xác đị nh cấp chính xác của BI ph ải ti ến hành thí nghi ệm (ho ặc tính tốn) khi các tham số của máy thay đổ i trong ph ạm vi đã cho, tìm đượ c sai số lớn nh ất ∆Imax %. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 9 $2 Thơng số kỹ thu ật khác
     Sai số c ủa máy bi ến dịng điện.
     I1 Ph ụ t ải c ủa máy bi ến dịng điện.
     Bội s ố ổn đị nh độ ng đị nh m ức k đ.đm và dịng điện ổn đị nh độ ng đị nh m ức Iđ.đm. w1
     Bội s ố ổn đị nh nhi ệt đị nh m ức, dịng điện ổn đị nh nhi ệt đị nh m ức và th ời w2 gian ổn đị nh nhi ệt đị nh m ức. I 2 A W BU ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 10
233. $2.1 Sai số của bi ến dịng
     Kđm .I 2 khác v ới dịng điện s ơ c ấp c ần đo İ1 cả v ề tr ị s ố và gĩc pha.
     Sai s ố v ề tr ị s ố : k .I − I ∆Ι = đm 2 1 I1
     Sai số v ề gĩc pha: ° ° δ = ∠ 1 I1 ,kđm .I 2 ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 11 $2.3 Ph ụ tải của bi ến dịng
     Tải đị nh mức của máy bi ến dịng điện là tải lớn nh ất cĩ th ể nối vào mạch th ứ cấp của nĩ mà sai số của máy khơng vượ t quá giá tr ị cho phép ứng với cấp chính xác đã cho.
     Tải đị nh m ức quy đị nh theo sai s ố.
     Mỗi máy bi ến dịng cĩ nhi ều t ải đị nh m ức ứng v ới các c ấp chính xác khác nhau. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 12
234. $2.4 Bội s ố ổn đị nh độ ng đị nh m ức k đ.đm và dịng điện ổn đị nh độ ng đị nh m ức Iđ.đm.
     Dịng điện ổn đị nh độ ng đị nh mức của máy bi ến dịng điện iđ.đm là tr ị số tức th ời lớn nh ất của dịng điện ng ắn mạch trong chu kỳ đầ u cĩ th ể ch ạy qua BI mà khơng làm hư hỏng BI dướ i tác độ ng của lực độ ng điện do chính dịng này gây ra.
     Trong sổ tay tra cứu cho kđ.đm
     Iđ.đm = sqrt(2).kđ.đm.I1đm ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 13 $2.5 Bội s ố ổn đị nh nhi ệt đị nh m ức, dịng điện ổn đị nh nhi ệt đị nh m ức và th ời gian ổn đị nh nhi ệt đị nh mức
     Dịng điện ổn đị nh nhi ệt đị nh mức Inh.đm là tr ị số hi ệu dụng của dịng điện ng ắn mạch lớn nh ất khơng bi ến thiên theo th ời gian cĩ th ể ch ạy qua BI trong su ốt th ời gian ổn đị nh nhi ệt đị nh mức tnh.đm mà khơng làmcho BI bị hư hỏng dướ i tác độ ng của nhi ệt độ do chính dịng điện sinh ra.
     Xung lượ ng nhi ệt sinh ra = 2 Bnh .đm I nh .đm .tnh .đm
     Bội số ổn đị nh nhi ệt đị nh mức knh.đm = knh .đm I nh .đm / I1đm ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 14
235. $3.1 Biểu đồ vecto
     Dị ng I 2 trù ng pha vớ i sứ c từ độ ng I2W2
     Dị ng I 1 trù ng pha vớ i sứ c từ độ ng I1W1
     I0w1 sinh ra ф0
     Định luậ t tồ n dị ng điệ n :
     I0w1 = I 1w1 + I2w2
     I1w1 = - I2w2 (Lý tưở ng) B A C ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 15 $3.2 Tỷ số bi ến đổ i
     Theo mơ đun: I1= w 2 I2 w 1
     Vớ i dị ng đị nh mứ c: w w I1dm2 2 dm = = = kdm I w w 2dm 1 1 dm B A C ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 16
236. $3.3 Sai số module
     Vớ i I 0w1 ≠ 0, sai s ố củ a má y biế n dị ng đượ c tính nh ư sau: Iw− I w ∆I% = 11 2 2 .100% I1 w 1
     Sai s ố dị ng cà ng lớ n khi AC lớ n. I w ∆=−I%0 1 sin(α + ψ ).100% I1 w 1 B A C ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 17 $3.4 Sai số gĩc
     Sai s ố gĩ c củ a biế n dị ng: BC I w δδ≈==sin 0 1 sin( αψ + ); rad OC I1 w 1
     Kế t luậ n:
     Dị ng từ hĩ a cà ng bé , sai s ố dị ng và gĩ c giả m.
     E2 giả m → θo giả m → giả m sai s ố biế n dị ng.
     Nế u mạ ch từ bã o hị a ( I1 quá lớ n) → dị ng từ hĩ a t ăng → sai s ố t ăng . B A C ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 18
237. $4 Ph ạm vi ứng dụng của bi ến dịng
     Cấp chính xác 0,1 dùng trong phịng thí nghi ệm.
     Cấp chính xác 0,2 và 0,5 dùng đo cơng su ất chính xác.
     Cấp chính xác1÷3 dùng cho các d ụng c ụ đo cơng nghi ệp nh ư đo dịng điện, cơng su ất, các r ơle dịng điện.
     Cấp chính xác 3÷10 dùng b ộ truy ền độ ng máy c ắt. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 19 $5 Tính tốn lựa ch ọn bi ến dịng
     Ch ủng lo ại BI đượ c ch ọn theo vị trí lắp đặ t và cơng dụng.
     Điện áp đị nh mức: UđmBI ≥ Uđm.m đ (mạng điện)
     Dịng điện đị nh mức sơ cấp đượ c quá tải lâu dài 20% : I 1đm ≥ Icb /1.2
     Cấp chính xác
     Ch ọn theo điều ki ện trên, từ đĩ xác đị nh đượ c Z2đm.
     Ph ụ tải th ứ cấp: Đả m bảo Z2 ≤ Z 2đm.
     Z2=Zdc Σ +Zdd
     Trong đĩ: ho ặc S ∑
     Z ≈ R Z = ( R )2 + ( X )2 = dc dd dd dc ∑ ∑dci ∑ dci Zdc ∑ 2
     I 2đm Ki ểm tra ổn đị nh độ ng sqrt(2).k đ.đmI1đm ≥ ixk .
     2 Ki ểm tra ổn đị nh độ ng (knh. đm.I 1đm) . Tnh. đm≥ B N ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 20
238. $6.1 Máy bi ến áp đo lườ ng. Khái ni ệm
     Máy bi ến điện áp là một lo ại khí cụ điện dùng để hạ điện áp cao xu ống điện áp th ấp tiêu chu ẩn, an tồn dùng cho đo lườ ng và bảo vệ rơle.
     Nguyên lý làm vi ệc:
     Dây qu ấn sơ cấp cĩ w1 vịng dây và dây qu ấn th ứ cấp cĩ w2 vịng dây đề u đượ c qu ấn trên cùng một lõi thép. Khi đặ t một điện áp xoay chi ều u1 vào dây qu ấn sơ cấp trong đĩ sẽ cĩ dịng điện i1. ĐẠ I H ỌC BÁCH KHOA HÀ N ỘI – VI ỆN ĐIỆN - BÀI GI ẢNG– TS. PHÙNG ANH TU ẤN – 2011 -VI 21