SỞ GIAO THÔNG VẬN TẢI NAM ĐỊNH TRƯỜNG TRUNG CẤP GIAO THÔNG VẬN TẢI GIÁO TRÌNH MÔN HỌC/MÔ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN NGÀNH/NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP TRÌNH ĐỘ: TRUNG CẤP ( Lưu hành nội bộ) Ban hành kèm theo Quyết định số: 136 /QĐ-TTCGTVT ngày 07 tháng 05 năm 2021 của Hiệu trưởng trường Trung cấp GTVT Nam Định Nam Định, năm 2021 1 2 TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. LỜI GIỚI THIỆU - Môn học Khí cụ điện là môn học bắt buộc trong chương trình đào tạo Trung cấp nghề Điện công nghiệp. Tài liệu “Khí cụ điện ” được biên soạn theo nội dung của chương trình chi tiết môn “Khí cụ điện” đào tạo trình độ Trung cấp nghề Điện công nghiệp tại - Tài liệu này nhằm cung cấp những kiến thức về khái niệm, cấu tạo, nguyên lý, cách lựa chọn và cách sửa chữa, bảo dưỡng những sai hỏng thường gặp của các khí cụ điện thường dùng trong hệ thống điện và điều khiển máy điện.
- Nội dung của tài liệu gồm Bài 1 : Khái niệm về khí cụ điện Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ Bài 4: Khí cụ điện điều khiển - Mặc dù đã cố gắng trong quá trình biên soạn, nhưng chắc chắn tài liệu không tránh khỏi những khiếm khuyết. Tác giả rất mong nhận được góp ý trân thành của bạn đọc để tài liệu được hoàn thiện hơn. Nam Định, ngày 28 tháng 03 năm 2021 Tham gia biên soạn 1 Chủ biên soạn: Đoàn Công Danh 2. Thành viên tham gia: Nguyễn Công Ánh 3 MỤC LỤC TRANG 1.
Lời giới thiệu 3 2. Mô đun khí cụ điện 5 4. Bài 1 KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 6 5. Khái niệm về khí cụ điện 6 6.
Phân loại và công dụng của khí cụ điện 21 7. Bài 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT 24 8. Công tắc và Nút nhấn 28 10. Dao cách ly 33 11.
Bài 3: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ 47 14. Nam châm điện 47 15. Rơle điện từ 51 16. Thiết bị chống dòng điện rò 66 19.
Bài 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN 75 21. Khởi động từ 89 23. Rơle trung gian và rơ le tốc độ 81 24. Rơle thời gian 83 25.
Bộ khống chế 86 26. Các thuật ngữ chuyên môn 92 27. Tài liệu tham khảo 93 4 GIÁO TRÌNH MÔN HỌC Tên môn học: Khí cụ điện Mã môn học: MH12 Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trò của môn học/mô đun: - Vị trí: Mô đun này học sau các môn học: An toàn lao động; Mạch điện, có thể học song song với môn học Vật liệu điện. - Tính chất: là môn học kỹ thuật cơ sở - Ý nghĩa và vai trò của môn học: Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản và những kỹ năng cần thiết về cấu tạo, nguyên lý làm việc, đặc tính kỹ thuật và ứng dụng, nắm được các hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng và cách sữa chữa một số khí cụ điện cơ bản nhằm ứng dụng có hiệu quả trong ngành nghề của mình.
Mục tiêu của mô đun. Sau khi học xong mô đun này, học viên có năng lực: - Về kiến thức: + Nhận dạng và phân loại được khí cụ điện. +Trình bày được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện. - Về kỹ năng: + Sử dụng thành thạo các loại khí cụ điện.
+ Tính, chọn được các loại khí cụ điện. - Năng lực tự chủ và chịu trách nhiệm: Rèn luyện tính cẩn thận, chính xác, ham học hỏi. Nội dung chính của môn học: 5 BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN Mã bài: M12-01. Khái niệm về khí cụ điện: Giới thiệu : Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp điện năng các thiết bị điện dân dụng, điện công nghiệp cũng như các khí cụ điện được sử dụng ngày càng tăng lên không ngừng.
Chất lượng của các khí cụ điện cũng không ngừng được cải tiến và nâng cao cùng với sự phát triển của công nghệ mới. Vì vậy đòi hỏi người công nhân làm việc trong các ngành, nghề và đặc biệt trong các nghề điện phải hiểu rõ về các yêu cầu, nắm vững cơ sở lý thuyết khí cụ điện. Làm cơ sở để nắm vững cấu tạo, nguyên lý làm việc và ứng dụng của từng loại khí cụ điện để không ngừng nâng cao hiệu quả kinh tế và tiết kiệm điện năng trong sử dụng. Nội dung môn học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản và cần thiết về cơ sở lý thuyết khí cụ điện nhằm ứng dụng có hiệu quả trong ngành nghề của mình.
Mục tiêu: - Nêu được khái niệm, công dụng của các loại khí cụ điện - Hiểu được cách tiếp xúc điện, cách tạo hồ quang điện và dập tắt hồ quang điện. - Rèn luyện tính nghiêm túc trong học tập và trong thực hiện công việc. Nội dung chính: 1. Định nghĩa Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ các lưới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản xuất.
Ngoài ra nó còn được dùng để kiểm tra và điều chỉnh các quá trình không điện khác. Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện. Khí cụ điện phải thỏa mãn các yêu cầu sau: + Khí cụ điện phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật ở định mức. Nói cách khác dòng điện qua vật dẫn không được vượt quá trị số cho phép vì nếu không sẽ làm nóng khí cụ điện và nhanh hỏng.
+ Khí cụ điện ổn định nhiệt và ổn định điện động. Vật liệu phải chịu nóng tốt và có cường độ cơ khí cao vì khi quá tải hay ngắn mạch, dòng điện lớn có thể làm khí cụ điện hư hỏng hoặc biến dạng. + Vật liệu cách điện phải tốt để khi xẩy ra quá điện áp trong phạm vi cho phép khí cụ điện không bị chọc thủng. + Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc được chính xác, an toàn song phải gọn nhẹ, rẻ tiền, dễ gia công, dễ lắp ráp, kiểm tra và sữa chữa.
+ Ngoài ra khí cụ điện phải làm việc ổn định ở các điều kiện và môi trường yêu cầu. Sự phát nóng của khí cụ điện. 6 Dòng điện chạy trong vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên (theo định luật Jun-Lenxơ). Nếu nhiệt độ vợt quá giá trị cho phép, khí cụ điện sẽ nhanh hỏng, vật liệu cách điện sẽ nhanh hoá già và độ bền cơ khí sẽ giảm đi nhanh chóng.
Nhiệt độ cho phép của các bộ phận trong khí cụ điện được cho trong bảng sau:(bảng 1.1) Bảng 1-1: Cấp cách Nhiệt độ điện cho phép Các vật liệu cách điện chủ yếu (0C) 110 Vật liệu không bọc cách điện hay để xa vật cách điện. 75 Dây nối tiếp xúc cố định. 75 Tiếp xúc hình ngón của đồng và hợp kim đồng. 110 Tiếp xúc trượt của đồng và hợp kim đồng.
110 Vật không dẫn điện không bọc cách điện. Y 90 Giấy, vải sợi, lụa, phíp, cao su, gỗ và các vật liệu tương tự, không tẩm nhựa. Các loại nhựa như: nhựa polietilen, nhựa polistirol, vinyl clorua, anilin. A 105 Giấy, vải sợi, lụa tẩm dầu, cao su nhân tạo, nhựa polieste, các loại sơn cách điện có dầu làm khô.
E 120 Nhựa tráng polivinylphocman, poliamit, eboxi. Giấy ép hoặc vải có tẩm nha phenolfocmandehit (gọi chung là bakelit giấy). Nhựa melaminfocmandehit có chất độn xenlulo. Vải có tẩm poliamit.
Nhựa poliamit, nhựa phênol - phurol có độn xenlulo. B 130 Nhựa polieste, amiăng, mica, thủy tinh có chất độn. Sơn cách điện có dầu làm khô, dùng ở các bộ phận không tiếp xúc với không khí. Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ nhựa phenol.
Các loại sản phẩm mica (micanit, mica màng mỏng). Nhựa phênol-phurol có chất độn khoáng. Nhựa eboxi, sợi thủy tinh, nhựa melamin focmandehit, amiăng, mica,hoặc thủy tinh có chất độn. F 155 Sợi amiăng, sợi thủy tinh không có chất kết dính.
H 180 Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính. C Trên 180 Mica không có chất kết dính, thủy tinh, sứ. Tùy theo chế độ làm việc mà khí cụ điện phát nóng khác nhau. Có ba chế độ làm việc: làm việc dài hạn, làm việc ngắn hạn và làm việc ngắn hạn lặp lại.
Chế độ ngắn hạn lặp lại: Ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại thường dùng hệ số thông dòng điện ĐL%. Theo định nghĩa: t lv t Đ L% = 100 = lv 100 t lv + t ng T Trong đó: - tlv là thời gian làm việc. - tng là thời gian nghỉ. - T chu kỳ làm việc.
Độ chênh nhiệt (còn gọi là độ tăng nhiệt) là hiệu nhiệt độ khí cụ điện và môi trường xung quanh: = − 0 Trong đó: - : nhiệt độ khí cụ điện. - o: nhiệt độ môi trường xung quanh. o o Các nước miền ôn đới quy định o = 35 C. ở Việt Nam quy định o = 40 C Sự phát nóng do tổn hao nhiệt quyết định.
Đối với KCĐ một chiều đó là tổn hao đồng, đối với KCĐ xoay chiều đó là tổn hao đồng và sắt. Ngoài ra còn có tổn hao phụ. Nguồn phát nóng chính ở KCĐ là: dây dẫn có dòng điện chạy qua, lõi thép có từ thông biến thiên theo thời gian. Cầu chì, chống sét và một số KCĐ khác có thể phát nóng do hồ quang.
Ngoài ra còn phát nóng do tổn thất dòng điện xoáy. Bên cạnh quá trình phát nóng có quá trình tỏa nhiệt theo ba hình thức: truyền nhiệt, bức xạ và đối lưu. Phát nóng của vật thể đồng chất ở chế độ làm việc dài hạn. Đường đặc tính phát nóng theo thời gian của khí cụ điện ở chế độ dài hạn.
Chế độ làm việc dài hạn là chế độ khí cụ làm việc trong thời gian t > t 1, t1 là thời gian phát nóng của khí cụ điện từ nhiệt độ môi trường xung quanh đến nhiệt độ ổn định (hình 1-1) với phụ tải không đổi hay thay đổi ít. Khi đó độ chênh lệch nhiệt độ đạt tới trị số nhất định tôđ. Một vật dẫn đồng chất, tiết diện đều đặn có nhiệt độ ban đầu là nhiệt độ môi trường xung quanh. Giả thiết dòng điện có giá trị không đổi bắt đầu qua vật dẫn: Từ lúc này vật dẫn tiêu tốn năng lượng điện để chuyển thành nhiệt năng làm nóng vật dẫn.