Bài giảng Cơ sở khí cụ điện - Chương 1: Khái niệm chung về khí cụ điện (KCĐ)

MÔN HỌC: CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN
MÔN HỌC: CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN
 Lý thuyết: 60 tiết
 Tài liệu tham khảo:
[1] KHÍ CỤ ĐIỆN – Nhà Xuất Bản KHKT - Hà Nội 2004 
Phạm Văn Chới – Bùi Tín Hữu – Nguyễn Tiến Tôn
[2] KHÍ CỤ ĐIỆN – Lý thuyết - kết cấu &Tính toán – lựa chọn & sử 
dụng. Nhà Xuất Bản KHKT - Hà Nội 2001. Nguyễn Xuân Phú –
Tô Bằng
[3] Giáo trình Lý thuyết KHÍ CỤ ĐIỆN – Trường ĐHCN TP. HCM
CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN
Bao gồm 7 chương sau:
 Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KCĐ
 Chương 2: NAM CHÂM ĐIỆN (NCĐ)
 Chương 3: LỰC ĐIỆN ĐỘNG
 Chương 4: TIẾP XÚC ĐIỆN
 Chương 5: HỒ QUANG ĐIỆN
 Chương 6: SỰ PHÁT NÓNG CỦA KCĐ.
 Chương 7: CÁCH ĐIỆN TRONG KCĐ
GVTH: ĐOÀN THANH BẢO 
CHƯƠNG 1:
KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KHÍ 
CỤ ĐIỆN (KCĐ)
Chương 1: KHÁI NIỆM CHUNG VỀ KCĐ
1.1. ĐỊNH NGHĨA KCĐ
1.2. PHÂN LOẠI KCĐ
1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ.
1.4. YÊU CẦU CHUNG CỦA KCĐ
1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM
VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ.
1.1. ĐỊNH NGHĨA:
Khí cụ điện (KCĐ) là thiết bị điện dùng để :
đóng cắt, bảo vệ, kiểm tra, tự động điều khiển,
khống chế các đối tượng điện cũng như không
điện và bảo vệ chung trong trường hợp sự cố.
Khí cụ điện có rất nhiều chủng loại với chức
năng, nguyên lý làm việc và kích cỡ khác nhau,
được dùng rộng rãi trong mọi lĩnh vực của cuộc
sống (các nhà máy điện, trạm BA, hệ thống
truyền tải điện,..).
1.1. ĐỊNH NGHĨA:
Trong phạm vi của môn học khí cụ điện này,
chúng ta đề cập đến các vấn đề như sau : cơ
sở lý thuyết, nguyên lý làm việc, kết cấu và
đặc điểm của các loại KCĐ dùng trong ngành
điện và trong công nghiệp.
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
 1) Phân loại theo chức năng.
 2) Phân loại theo nguyên lý làm việc.
 3) Phân loại theo nguồn điện.
 4) Phân loại theo điều kiện môi trường.
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
1) Phân loại theo chức năng:
a. Nhóm KCĐ đóng cắt: dùng để đóng cắt,
chuyển đổi mạch điện. (như cầu dao, dao
cách ly, dao phụ tải, máy cắt, công tắc
tơ)
b. Nhóm KCĐ hạn chế dòng điện, điện áp
(khi bị sự cố): như: Kháng điện, chống sét
van,
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
c. Nhóm KCĐ mở máy, điều khiển: như các
bộ mở máy, khống chế, điện trở mở máy,
công tắc tơ, khởi động từ,
d. Nhóm KCĐ kiểm tra, theo dõi: có chức
năng ktra và theo dõi sự lviệc của đối tượng
và biến đổi các tín hiệu không điện thành tín
hiệu điện. Như: các loại rơle, các bộ cảm
biến,
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
e. Nhóm KCĐ làm nhiệm vụ duy trì ổn định
các tham số điện (như ổn áp, bộ tự động
điều chỉnh điện áp máy phát, ổn định
nhiệt độ, ổn định tốc độ, )
f. Nhóm KCĐ làm nhiệm vụ đo lường: như
máy biến dòng điện, máy biến điện áp,..
1.2 PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
2. Phân loại theo nguyên lý làm việc: KCĐ được
chia theo với các nguyên lý sau:
 Nguyên lý điện cơ
 Nguyên lý điện từ
 Nguyên lý từ điện
 Nguyên lý điện động
 Nguyên lý nhiệt
 Nguyên lý có tiếp xúc và không tiếp xúc.
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
3. Phân loại theo nguồn điện:
 Khí cụ điện một chiều.
 Khí cụ điện xoay chiều.
 Phân loại theo cấp điện áp:
• Khí cụ điện hạ áp: Uđm <1000V
• Khí cụ điện trung áp: 1000V ≤ Uđm < 100 kV.
• Khí cụ điện cao áp: 100 kV ≤ Uđm < 400 kV
• Khí cụ điện siêu cao áp: Uđm ≥ 400 kV
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
 Các cấp điện áp sử dụng trong truyền tải và phân phối:
0,4 - 6 - 15 - 22 -35 - 66 - 110 - 220 - 500. (kV)
 Cấp 6, 35 và 66 kV dần dần loại bỏ. Cấp 15 kV không 
còn được khuyến khích sử dụng khi thiết kế hệ thống 
mới, mà thay vào là 22 kV. 
 Còn lưới hạ thế thì: 380V (3pha) và 220V (1 pha). 
 Cấp điện áp máy phát: tùy thuộc vào nhà chế tạo và 
công suất máy:
0,4 kV - 6 - 10 - 10,5 - 11,5 - 13,8 - và lớn hơn ...
 Cấp điện áp cho hệ thống tự dùng, điều khiển và bảo 
vệ:
24 VDC - 48 VDC - 125 VDC - 250 VDC.
24 VAC, 110 VAC, 220 VAC (1 pha), 
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
4. Phân loại theo điều kiện làm việc.
 KCĐ lắp đặt trong nhà.
 KCĐ lắp ngoài trời.
 KCĐ làm việc trong môi trường dễ cháy nổ,
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
một cực hai cực ba cực bốn cực
Cầu dao một ngả, hai ngả được dùng để đảo nguồn cung cấp cho
mạch và đảo chiều quay động cơ.
Theo điện áp định mức : 250V, 500V.
Theo dòng điện định mức: 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A, 75A,
100A, 150A, 200A, 350A, 600A, 1000A).
Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá.
Theo điều kiện bảo vệ: lọai có nắp và không có nắp (loại không có
nắp được đặt trong hộp hay tủ điều khiển).
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
Cầu dao để sứ 1 ngã
Mã số
Code 
Điện Áp
Vol/Hz 
Công suất
Watt Kích thước Diễn dải
Cầu dao 60A 220/50Hz 250W 5x8cm Dùng cho gia đình
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
Mã số
Code Chi tiết
FDL602W
Công tắc điều chỉnh độ sáng 
đèn
Dimmer for incandescent lamp
220V - 700W 
Mã số
Code Chi tiết
FDF602W
Công tắc điều chỉnh tốc độ 
quạt 
Dimmer for fans 
220V - 700VA 
Công tắc điều chỉnh đèn, quạt
Giá : 50.000 VND
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
 CB (Circuit Breaker), Disjonteur hay Aùptômát
 CB là khí cụ điện dùng đóng ngắt mạch điện (một pha, ba
pha); có công dụng bảo vệ mạch điện khi bị quá tải, ngắn mạch,
sụt áp 
 Chọn CB phải thỏa ba yêu cầu sau:
+ CB phải là chế độ làm việc dài hạn.
+ CB ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, vài chục KA.
+ CB phải có thời gian cắt bé.
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
 PHÂN LOẠI (ÁPTOMÁT):
1. Áptomát vạn năng: (có mạch bảo vệ điện tử hoặc không có).
2. Áptomát 1 cực: (gọi là cầu dao tự động. Có dạng tép).
3. Áptomát định hình: (Iđm đến 1600A)
4. Áptomát tác động nhanh:
5. Áptomát chống giật:
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
1. MCB (Miniature Circuit Breaker): Máy cắt loại nhỏ
 PHÂN LOẠI (ÁPTOMÁT):
• Chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch; 
• Có từ 1 ÷ 4 cực
• Dùng cho phụ tải có dòng nhỏ, 10 ÷ 60A; dòng cắt nhỏ hơn 
100kA.
• Có dạng tép
2. MCCB (Moulded Case Circuit Breaker): MC kiểu khối
• Chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch; 
• Dùng cho phụ tải có dòng lớn, 10 ÷ 1600A; 
• dòng cắt cao vài chục đến trăm kA.
• Có thể điều chỉnh Iđm.
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
• Chức năng bảo vệ quá tải, ngắn mạch và dòng rò.
• Có 3, 4 cực
• Iđm thay đổi được: 16, 20, 32, 40, 50, 63, 80, 100 A.
• Dòng rò: 100÷500mA; điện áp: 230/440V
• Dòng cắt hàng chục kA.
3. ELCB (Earth Leakge Circuit Breaker):
Ta có: RCCBO (Residual Current Circuit Breaker with Over
current Protection). RCCBO = RCCB + MCB
Trong đó:
+ RCCB: bảo vệ dòng rò (không cắt dòng quá tải, ngắn mạch).
+ MCB: bảo vệ quá tải, ngắn mạch (không cắt dòng rò).
Như vậy: ELCB = RCCBO: vừa cắt dòng rò vừa cắt quá tải,
ngắn mạch.
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
4. ACB (Air Circuit Breaker): Máy cắt không khí
• Chức năng bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn mạch; 
• Dùng cho phụ tải có dòng lớn (hơn MCCB), lên đến 5000A; 
dòng cắt vài chục đến trăm kA.
• Iđm=5000A thì dòng cắt đạt: 130kA.
• Số cực: 3-4
5. VCB (Vaccum Circuit Breaker): Máy cắt chân không.
• Chức năng đóng cắt, bảo vệ mạch điện, chống quá tải và ngắn 
mạch.
• Thường dùng cho lưới trung áp (từ 6,6 kV trở lên)
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
CB tự động loại nhỏ (MCB - Miniature Circuit Breaker), 
Thông số kỹ thuật
Số cực: 1P
Dòng định mức: 40A
Dòng ngắn mạch: 6kA 
BH-D6/1P/380V/6kA/40A
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
1- Cần gạt.
2- Bộ truyền động cơ khí.
3- Các tiếp điểm.
4 - Các đầu nối.
5- Thanh lưỡng kim nhiệt.
6 - Vít điều chỉnh
7- Cuộn dây cắt từ.
8 - Buồng dập hồ quang.
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
 BH-D6/1P/380V/6kA/25,32A - 61.000 VNĐ
 BH-D6/2P/380V/6kA/6A - 150.000 VNĐ
 BH-D6/3P/380V/6kA/6A - 230.000 VNĐ
 BH-D6/4P/380V/6kA/40A - 570.000 VNĐ
1 pole
MCB:
2 poles3 poles4 poles
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
+ MCCB (Molded Case Circurit Breaker)
Trạng thái CB tác động 
có sự cố
Push to trip
(nhấn vào để 
thử CB)
Trạng thái ON
Trạng thái OFF
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
MCCB (Moulded Case Circuit Breaker)
Thiết bị đóng ngắt tự động
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
MCCB
- Số cực: 2.
- Dòng định mức: 16-20-25-...-63-80-
100A.
- Dòng ngắn mạch: 125kA.
- điều chỉnh dòng định mức. 
- GIÁ: 1.500.000 VNĐ
MCCB
- Số cực: 3P
- Dòng ngắn mạch AC 400V: 18 KA.
- Dòng định mức: 125, 150, 175, 200, 
225, 250A 
- điều chỉnh dòng định mức. 
- GIÁ: 2.200.000 VNĐ
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
CB chống giật LS 30A
Dùng cho điện 2 pha
AC: 110/220V; 
50/60Hz; 30A
Đáp ứng với dòng rò 
30mA; khoảng thời gian 
0,03s
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
Aptomat chống 
giật
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
ELCB (Earth leakage Circuit Breaker)
Thiết bị bảo vệ chống dòng rò
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
RCD (Residual Current Device)
= RCCB (Residual Current Circuit Breaker) = ELCB
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
ACB
Thông số kỹ thuật: 
Số cực: 4
Dòng định mức: 5000A
Dòng ngắn mạch: 130kA 
Giá: > 300 triệu vnđ
AE1600-SW/3P/65kA 
Số cực: 3
Dòng định mức: 1600A
Dòng ngắn mạch: 65kA 
Giá: 56 triệu vnđ
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
Aptomat 3PHA FUJI
SA1003E - 1000A
Tủ tụ bù tự động
(Hàn Quốc)
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
MCCB lắp trong tủ điều khiển
MỘT SỐ KCĐ ĐÓNG CẮT HẠ VÀ TRUNG ÁP
 Công tắc tơ
 Contactor. Khởi động từ.
Dòng định mức: 65 A.
Tiếp điểm phụ: 2 NO + 2 NC.
Điện áp cuộn coil: 220VAC.
Sử dụng cho động cơ 3 pha 380V 
công suất: 30 KW.
Giá: 450.000 VNĐ
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Máy cắt điện cao áp
Dao cách ly
Dao cắt phụ tải
Dao ngắn mạch
Thiết bị chống sét
Kháng điện
Máy biến dòng điện (BI)
Máy biến điện áp (BU)
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Máy cắt điện cao áp:
Máy cắt dầu
Máy cắt không khí nén
Máy cắt khí SF6
Máy cắt chân không
Máy cắt tự sinh khí
Máy cắt điện từ
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
 Máy cắt khí SF6 Máy cắt dầu
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Máy Cắt không khí
Máy cắt chân không
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Dao cách ly kiểu chém
Dao cách ly kiểu trụ quay
Dao cách ly kiểu treo
Dao cách ly kiểu khung truyền.
Dao cách ly:
Tùy thuộc vào kiểu truyền động của tiếp điểm các loại như sau:
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Dao cách ly trung áp
Kiểu chém
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
 Dao cách ly kiểu trụ quay 110 kV
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Dao cách ly cao áp Kiểu trụ quay
DAO CÁCH LY KIÊU QUAY
DAO CÁCH LY KIỂU TREO THẲNG ĐỨNG
DAO CÁCH LY KIỂU TREO THẲNG ĐỨNG
Vị trí đóng ngắt được thể hiện rõ ràng theo 
khoảng cách cách điện thẳng đứng.
1.2. PHÂN LOẠI KHÍ CỤ ĐIỆN
Dao cách ly kiểu 
khung truyền
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Cầu Chì trung áp (FCO)
(Cầu chì tự rơi)
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Cầu Chì tự rơi
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Load-Break Fuse Cut Out (LBFCO)
Dao cắt phụ tải
LBFCO
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Mã sản phẩm: EMN002B-24ID
Cầu Dao Phụ Tải 24kV Trong nhà có bệ chì 
- Loại 3 pha trong nhà 
- Điện áp danh dịnh : 24kV 
- Tần số định mức : 50hz 
- Điện áp chịu đựng tần số công nghiệp : 50kV 
- Điện áp chịu đựng xung sét : 125kV 
- Dòng danh định : 630 A 
- Dòng cắt định mức : 630A 
- Khả năng chịu đựng dòng ngắn mạch : 
25kA/1s 
- Khả năng chịu đựng dòng xung : 50kA 
- Nguyên lý dập hồ quang : 
Bằng dao cắt phụ cao tốc trong buồng dập hở 
- Cơ cấu vận hành : Bằng tay 
- Kiểu lắp đặt : Dọc
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Dao cắt phụ tải ở trạng thái mở lúc thi công
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
F
MC Kháng điện
Kháng điện 
bêtông
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
Chống sét van 6KV (Nhật Bản)
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
 Máy biến dòng điện:
MỘT SỐ KCĐ TRUNG VÀ CAO ÁP
máy biến dòng điện
1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ
 Rơle điện từ:
1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ
1.3. CÁC BỘ PHẬN CHỦ YẾU CỦA KCĐ
 Mạch vòng dẫn điện gồm: đầu nối, thanh
dẫn và các tiếp điểm.
 Hệ thống dập hồ quang.
 Cơ cấu truyền động
 Nam châm điện
 Các chi tiết cách điện
 Các chi tiết kết cấu, vỏ, thùng.
1.4. CÁC YÊU CẦU CHUNG KCĐ
1. Các yêu cầu về kỹ thuật:
2. Các yêu cầu về vận hành.
3. Các yêu cầu về kinh tế, xã hội.
4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo.
1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN
1. Các yêu cầu về kỹ thuật:
 Độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận khi làm
việc ở chế độ định mức và sự cố.
 Độ bền cách điện của các bộ phận cách điện khi
làm việc trong các môi trường không thuận lợi.
 Độ bền cơ và tính chịu mòn của các bộ phận.
 Khả năng đóng ngắt ở chế độ định mức và chế độ
sự cố.
 Kết cấu đơn giản, khối lượng và kthước bé.
1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN
2. Các yêu cầu về vận hành.
 Lưu ý đến ảnh hưởng của môi trường xung
quanh: độ ẩm, nhiệt độ, độ cao,..
 Độ tin cậy cao.
 Dễ thao tác, sữa chữa, thay thế.
 Tổn phí vận hành ít, tiêu tốn ít năng lượng.
1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN
3. Các yêu cầu về kinh tế, xã hội.
 Giá thành hạ
 Tính an toàn trong lắp ráp
 Vốn đầu tư khi chế tạo, lắp ráp,vận hành
ít.
 Tính thẩm mỹ của kết cấu.
1.4. CÁC YÊU CẦU KHÍ CỤ ĐIỆN
4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo.
 Dùng các chi tiết, bộ phận có tính lắp lẫn.
 Lưu ý đến khả năng phát triển chế tạo, sự
lắp ghép các tổ hợp khác.
 Khả năng chế tạo dây chuyền.
1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM 
VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ.
1. Vùng khí hậu: lưu ý trong quá trình thiết kế.
 Khí hậu ôn đới.
 Khí hậu khô (sa mạc)
 Khí hậu nhiệt đới.
2. Vị trí lắp đặt:
 Trong phòng kín.
 Trong hầm lò
 Ngoài trời.
1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM 
VIỆC ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ.
3. Tác động cơ học: khí cụ điện làm việc: trong
công nghiệp, tàu điện, máy bay,
4. Sự thay đổi thông số định mức:
Khi nhiệt độ môi trường tăng thì dòng điện định
mức của các KCĐ giảm xuống.
1.5. ẢNH HƯỞNG MÔI TRƯỜNG LÀM VIỆC 
ĐẾN KẾT CẤU CỦA KCĐ.
 Khi chiều cao nơi làm việc lớn hơn 1000m,
nên thay đổi dòng điện và điện áp định mức
của các KCĐ như sau:
BẢNG GIÁ HÀNG LG SẢN XUẤT TẠI HÀN 
QUỐC(VNĐ)
HẾT 
CHƯƠNG 1