Giáo trình Lý thuyết khí cụ điện

 max 
 Dòng điện làm việc cực đại của mạch được tính như sau: 
 Lúc cắt một trong hai đường dây làm việc song song, đường dây còn lại phải 
gánh tòan bộ phụ tải. 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 75 
 Đối với mạch máy biến áp : ta tính khi máy biến áp sử dụng khả năng quá tải 
của nó. 
 Đối với đường dây cáp không có dự trữ : tính khi sử dụng khả năng quá tải 
của nó. 
 Đối với thanh góp nhà máy điện, trạm biến áp, các thanh dẫn mạch phân đọan 
và các mạch nối khí cụ điện: tính trong điều kiện vận hành xấu nhất. 
 Đối với máy phát điện: tính bằng 1.05 lần dòng điện định mức của nó; vì máy 
phát điện chỉ cho phép quá tải về dòng điện đến 5%. 
 Ngoài ra còn kiểm tra lực điện động và kiểm tra ổn định nhiệt. 
III . MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 
1. Máy Cắt 
a. Khái niệm: 
 Máy cắt điện áp cao là thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt mạch điện xoay 
chiều ở tất cả các chế độ vận hành có thể có : đóng ngắt dòng điện định mức, 
dòng điện ngắn mạch ; dòng điện không tải  Máy cắt là loại thiết bị đóng cắt 
làm việc tin cậy song giá thành cao nên máy cắt chỉ được dùng ở những nơi 
quan trọng. 
b. Phân loại máy cắt: 
 Thông thường máy cắt được phân lọai theo phương pháp dập tắt hồ quang, theo 
dạng cách điện của phần dẫn điện, theo kết cấu của buồng dập hồ quang. 
 Dựa vào dạng cách điện của các phần dẫn điện, máy cắt được phân thành: 
 Máy cắt nhiều dầu : giữa các thành phần dẫn điện được cách điện bằng dầu 
máy biến áp và hồ quang sinh ra khi cắt máy cắt cũng được dập tắc bằng dầu 
biến áp. 
 Máy cắt ít dầu : giữa các thành phần dẫn điện được cách điện bằng cách điện 
rắn và hồ quang sinh ra khi cắt máy cắt cũng được dập tắt bằng dầu biến áp. 
 Máy cắt không khí. 
 Máy cắt điện tử. 
 Máy cắt chân không. 
c. Các thơng số cơ bản của máy cắt: 
 Dòng điện cắt định mức : là dòng điện lớn nhất mà máy cắt có thể cắt một cách 
tin cậy ở điện áp phục hồi giửa hai tiếp điểm của máy cắt bằng điện áp định 
mức của mạch điện. 
 Công suất cắt định mức của máy cắt ba pha : 
đmđmđm IUS  3 
Trong đĩ : Uđm : là điện áp định mức của hệ thống ( V ) 
 I đm : là dòng điện cắt định mức (A) 
 Thời gian cắt của máy cắt : thời gian này được tính từ thời điểm đưa tín hiệu cắt 
máy cắt đến thời điểm hồ quang được dập tắt ở tất cả các cực. Nó bao gồm thời 
gian cắt riêng của máy cắt và thời gian cháy hồ quang. 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 76 
 Dòng điện đóng định mức : đây là giá trị xung kích lớn nhất của dòng điện ngắn 
mạch mà máy cắt có thể đóng một cách thành công mà tiếp điểm của nó không 
bị hàn dính và không bị các hư hỏng khác trong trường hợp đóng lặp lại. Dòng 
điện này được xác định bằng giá trị hiệu dụng của dòng điện xung kích khi xảy 
ra ngắn mạch. 
 Thời gian đóng máy cắt : là thời gian khi đưa tín hiệu đóng máy cắt cho tới khi 
hòan tất động tác đóng máy cắt. 
d. Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện cao áp (1000V) 
 Máy cắt điện được chọn theo địên áp định mức, lọai máy cắt, kiểm tra ổn định 
động, ổn định nhiệt và khả năng cắt trong tình trạng ngắn mạch. 
2. Dao Cách Ly: 
a. Khái niệm: 
 Dao cách ly là một lọai khí cụ điện dùng để tạo một khỏang hở cách điện được 
trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục 
đích đảm bảo an tòan, khiến cho nhân viên sửa chữa thiết bị điện an tâm khi 
làm việc. 
 Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không thể cắt được dòng 
điện lớn 
b. Phân loại : 
 Theo yêu cầu sử dụng, dao cách ly có hai lọai 
 Dao cách ly một pha. 
 Dao cách ly ba pha. 
 Theo vị trí sử dụng, dao cách ly có hai lọai: 
 Dao cách ly đặt trong nhà. 
 Dao cách ly đặt ngòai trời. 
c. Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly 
 Dao cách ly được chọn theo điều kiện định mức, chúng được kiểm tra theo điều 
kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt. 
3. Cầu Chì Cao Áp: 
a. Khái niệm: 
 Cầu chì là một khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải hay ngắn 
mạch. Thời gian cắt mạch của cầu chì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây 
chảy. Dây chảy của cầu chì làm bằng chì, hợp kim với thiếc có nhiệt độ nóng 
chảy tương đối thấp,điện trở suất tương đối lớn.Do vậy lọai dây chảy này 
thường chế tạo có tiết diện lớn và thích hợp với điện áp nhỏ hơn 300V đối với 
điện áp cao hơn (1000 v): không thể dùng dây chảy có tiếc diện lớn được vì lúc 
nóng chảy, lượng kim lọai tỏa ra lớn. Khó khăn cho việc dập tắt hồ quang ; do 
đó ở điện áp này thường dùng dây chảy bằng đồng, bạc, có điện trở suất bé, 
nhiệt độ nóng chảy cao. 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 77 
b. Dây chảy: 
 Thành phần chính của cầu chì là dây chảy. Dây chảy có kích thước và vật liệu 
khác nhau, được xác định bằng đặc tuyến dòng điện – thời gian . Song song với 
dây chảy là một sợi dây căng ra để triệt tiêu sự kéo căng của dây chảy. Để tăng 
cường khả năng dập hồ quang sinh ra khi dây chảy bị đứt và bảo đảm an tòan 
cho người vận hành cũng như các thiết bị khác ở xung quanh trong cầu chì 
thường chèn đầy các thạch anh. Các thạch anh có tác dụng phân chia nhỏ hồ 
quang. Vỏ cầu chì có thể làm bằng chất xenluylô. Nhiệt độ cao của hồ quang sẽ 
làm cho xenluylô bốc hơi gây áp suất lớn để nhanh chóng dập tắt hồ quang. 
c. Phân loại cầu chì: 
 Tùy theo chức năng của mỗi lọai cầu chì mà ta có thể phân như sau : 
 Cầu chì tự rơi (fuse cut out: FCO) : họat động theo nguyên tắc "rơi" do một dây 
chì được nối liên kết ở hai đầu. Việc dập tắt hồ quang chỉ yếu dựa vào ống phụ 
bên ngòai dây chì. Ngòai nhiệm vụ bảo vệ quá tải và ngắn mạch cầu chì tự rơi 
còn có nhiệm vụ cách ly đường dây bị sự cố . 
 Cầu chì chân không: là lọai cầu chì mà dây chảy được đặt trong môi trường chân 
không. Cầu chì chân không có thể được lắp ở bên trên hoặc dưới dầu. 
 Cầu chì hạn dòng : chức năng chính là hạn chế tác động của dòng điện sự cố có 
thể có đối với những thiết bị được nó bảo vệ. 
d. Lựa chọn và kiểm tra cầu chì: 
 Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định mức và dòng điện cắt 
định mức ( hay công suất cắt định mức). Ngòai ra, cần chú ý vị trí đặt cầu chì 
(trong nhà hay ngòai trời.) 
4. Lựa Chọn và Kiểm Tra Máy Biến Dịng BI 
 Máy biến dòng có nhiệm vụ biến đổi dòng điện từ trị số lớn xuống trị số nhỏ để 
cung cấp cho các dụng cụ đo lường, bảo vệ rơle và tự động hoá. 
 Thường Iđm biến dòng là 5A (trường hợp đặc biệt có thể là 1A hoặc 10A) dù 
dòng điện sơ cấp có thể bằng bao nhiêu. 
 Nguyên lý biến dòng tương tự như máy biến áp động lực, nhưng nó có đặc điểm 
sau đây : 
 Cuộn sơ cấp mắc nối tiếp với mạng điện và có số vịng dây rất nhỏ (đối 
với dòng điện sơ cấp ≤ 600A thì sơ cấp chỉ có 1 vòng, cuộn thứ cấp có 
nhiều vòng hơn ). 
 Phụ tải thứ cấp máy biến dòng rất nhỏ, có thể xem như máy biến dòng 
làm việc trong tình trạng ngắn mạch. 
 Để làm việc an toàn cho người vận hành, cuộn thứ cấp phải được nối đất. 
 Phân loại : 
 Theo số vịng của cuộn sơ cấp ta cĩ loại một vòng và loại nhiều vòng. 
 Theo lắp đặt, ta có loại xuyên tường và loại để trên giá đỡ. 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 78 
 Ưu điểm loại 1 vòng kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, ổn định cao. 
 Nhược điểm là khi dòng sơ cấp nhỏ thì sai số lớn. 
 Lựa Chọn và Kiểm Tra 
 Biến dòng lựa chọn theo điện áp, dòng điện phụ tải phía thứ cấp, cấp chính xác, 
kiểu loại. 
 Máy biến dòng được chọn lựa và kiểm tra theo điều kiện ổn định lực điện động 
và ổn định nhiệt khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua. 
 Theo điện áp định mức : Uđm BI ≥ Uđm mạng 
 Theo dịng điện sơ cấp định mức : I sơ cấp BI ≥ I lvmax 
 Theo phụ tải định mức ở phía thứ cấp : S2đm BI ≥ S 2tt 
Trong đĩ S 2tt : là phụ tải tính tốn của cuộn dây thứ cấp của máy biến dịng trong tình trạng 
làm việc bình thƣờng, tính bằng VA. 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 79 
Chƣơng 7: 
LẮP ĐẶT - VẬN HÀNH – 
BẢO DƢỠNG - KIỂM TRA 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 80 
I . ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN VÀ TIÊU CHUẨN KIỂM TRA 
CÁCH ĐIỆN 
 Để làm việc an tồn liên tục và đảm bảo của các thiết bị điện, khí cụ điện v.v 
trƣớc tiên phụ thuộc vào trạng thái tốt xấu của điện trở cách điện. Do đĩ, việc đo 
điện trở cách điện bắt buộc phải thực hiện đối với khí cụ điện. 
 Ngƣời ta quy định tiêu chuẩn về giới hạn cho phép của điện trở cách điện, dƣới giới 
hạn đĩ, khơng đƣợc dùng và phải cĩ biện pháp xử lý. 
 Điện trở cách điện mạch động lực, mạch nhị thứ theo tiêu chuẩn với điện áp dƣới 
1000 V phải thoả mãn yêu cầu : Rcđ ≥ 0,5 MΩ. 
 Đối với khí cụ điện dùng trong sinh hoạt, yêu cầu điện trở cách điện của bối dây với 
vỏ kim loại : Rcđ ≥ 1 MΩ. 
 Điện trở cách điện của cuộn dây các thiết bị đĩng cắt điện áp thấp nhƣ contactor, 
khởi động từ v.vđƣợc đo bằng mêgơm mét cần phải đạt : Rcđ ≥ 2 MΩ.Thực tế, 
điện trở cách điện đặt trong nhà khơ ráo thì Rcđ ≥5 MΩ. 
 Điện trở cách điện của các thanh dẫn đƣợc đo bằng mêgơm mét 500 V ÷ 1000 V 
cần phải đạt : Rcđ > 2 MΩ. 
 Điện trở cách điện của tất cả mạch nhị thứ nĩi chung : Rcđ > 2 MΩ , đo bằng 
mêgơm mét 500 V ÷ 1000 V. 
 Chú ý : Các tiêu chuẩn trên nên đƣợc xem là giá trị tham khảo. 
 Để đo điện trở cách điện, ta tiến hành nhƣ sau : 
 Trƣớc tiên, xác định cách điện của mạch điện đối với vỏ, sau đĩ xác định 
cách điện của mạch này với mạch khác v.v 
 Để kiểm tra điện trở cách điện của cụm gồm các khí cụ điện đã đƣợc lắp đặt 
so với đất . Đầu tiên phải cắt điện để đảm bảo khí cụ, thiết bị đƣợc đo khơng 
cịn điện áp. Sau đĩ đĩng tất cả các thiết bị để tồn bộ tạo thành mạch kín. 
Khi đo Rcđ ≥ 0,5 MΩ. 
II . LẮP ĐẶT , KIỂM TRA, VẬN HÀNH, BẢO QUẢN, BẢO DƢỠNG 
CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN 
 Lắp đặt, kiểm tra khí cụ điện trong bảng điện. 
 Lắp đặt :Bảng điện kiểu hở, kích thƣớc khơng lớn cĩ thể bắt trực tiếp vào 
tƣờng hoặc cột nhà. Đặt cách mặt nền từ 1,6÷2m. 
 Nơi sản xuất , các bảng điện chiếu sáng đặt cao cách mặt nền 1,5÷ 1,8m. 
 Khi đặt các thiết bị phân phối điện năng cho các nơi tiêu thụ nhiều, các phân 
xƣởng, các nhà cao tầng v.v ta dùng tủ phân phối. 
 Kích thƣớc các tủ tuỳ theo yêu cầu, nếu 2 tủ đặt đối diện nhau thì khoảng 
cách giữa chúng từ 1÷1,6m. Trong tủ phân phối thƣờng đặt thanh dẫn điện 
(thanh cái ) bằng đồng hoặc nhơm. Ba pha đƣợc sơn ba màu khác nhau 
thƣờng là :đỏ - vàng – xanh tƣơng ứng pha A-B-C . 
 Các khí cụ đo điện đặt cách mặt nền 1,5÷2m. 
 Các khí cụ đĩng mở mạch hạ áp thì chiều cao thích hợp để thao tác nhẹ 
nhàng cách mặt nền từ 1,4÷1,8m 
 Chú ý : Khi lắp đặt chú ý các khối tiếp điểm và đo kiểm tra cách điện. 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 81 
III . MỘT VÀI HIỆN TƢỢNG HƢ HỎNG THƠNG THƢỜNG VÀ CÁCH 
SỬA CHỮA 
 Hiện tƣợng hƣ hỏng tiếp điểm : 
 Nguyên nhân 
 Lựa chọn khơng đúng cơng suất khí cụ điện, lực ép trên các tiếp điểm 
khơng đủ, giá đỡ tiếp điểm khơng bằng phẳng, bề mặt tiếp điểm bị 
oxy hố, hậu quả của việc xuất hiện dịng điện ngắn mạch một pha với 
“đất “hoặc dịng ngắn mạch hai pha phía sau contactor, khởi động từ 
v.v 
 Biện pháp sửa chữa : 
 Lựa chọn khí cụ đúng cơng suất, dịng điện, điện áp và chế độ làm 
việc tƣơng ứng. 
 Kiểm tra, sửa chữa nắn thẳng độ bằng phẳng của giá đỡ các tiếp điểm. 
 Kiểm tra lị xo của tiếp điểm động. 
 Thay thế bằng các dự phịng nếu tiếp điểm bị mịn. 
 Hiện tƣợng hƣ hỏng cuộn dây: 
 Nguyên nhân : 
 Ngắn mạch các vịng dây 
 Ngắn mạch các đầu dây dẫn 
 Đứt dây quấn. 
 Điện áp tăng quá cao 
 Cách điện bị hỏng 
 Do muối, dầu, khí hố chấtcủa mơi trýờng xâm thực. 
 Biện pháp sửa chữa : 
 Kiểm tra và loại trừ các nguyên nhân bên ngồi gây hƣ hỏng cuộn dây 
và quấn lại cuộn dây theo mẫu hoặc tính tốn lại cuộn dây đúng điện 
áp và cơng suất tiêu thụ theo yêu cầu. 
 Khi quấn lại cuộn dây cần đảm bảo cơng nghệ sửa chữa đúng kỹ thuật 
vì đĩ là một yếu tố quan trọng để đảm bảo độ bền và tuổi thọ cuộn dây 
 Hiện tƣợng hƣ hỏng cầu chì ống và cầu dao đĩng ngắt bằng tay : 
 Nguyên nhân : 
 Thƣờng là do đặt dây chảy sai quy cách ( lớn quá ), khi bị cháy đứt, 
khơng khí nên trong ống tăng nhanh chĩng gây áp lực đẩy hồ quang ra 
thành ống làm cháy ống phíp, hoặc làm hỏng cách điện đế nhựa hoặc 
đế bằng đá của cầu dao. Ngồi ra cũng cịn do chất lƣợng chế tạo cầu 
dao hoặc cầu chì của nhà chế tạo. 
 Biện pháp sửa chữa : 
 Việc sử dụng đúng kỹ thuật cũng rất cần thiết, chẳng hạn phải vặn 
chặt nắp cầu chì ống, đĩng mở dứt khốt cầu dao vv 
Trƣờng Đại Học Cơng Nghiệp Tp.HCM Khoa Điện 
Lý Thuyết Khí Cụ Điện Trang 82 
MỤC LỤC 
LỜI NĨI ĐẦU ....................................................................................................................................................... 1 
CHƢƠNG 1: ........................................................................................................................................................ 2 
I . PHÂN LOẠI VÀ CÁC YÊU CẦU CƠ BẢN .................................................................................................. 3 
II . LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN .................................................................................................. 4 
III . PHÁT NĨNG KHÍ CỤ ĐIỆN ......................................................................................................................... 9 
IV . TIẾP XƯC ĐIỆN – HỒ QUANG ĐIỆN ....................................................................................................... 11 
CHƢƠNG 2: ...................................................................................................................................................... 15 
I . CẦU DAO ..................................................................................................................................................... 16 
II . CƠNG TẮC ................................................................................................................................................... 18 
III . NƯT ẤN ........................................................................................................................................................ 19 
IV . PHÍCH CẮM VÀ Ổ CẮM ĐIỆN .................................................................................................................. 21 
V . ĐIỆN TRỞ - BIẾN TRỞ ............................................................................................................................... 21 
VI . BỘ KHỐNG CHẾ ......................................................................................................................................... 22 
CÂU HỎI CHƢƠNG 2 ............................................................................................................................... 24 
CHƢƠNG 3: ...................................................................................................................................................... 25 
I . CẦU CHÌ ....................................................................................................................................................... 26 
II . CB (CIRCUIT BREAKER) ........................................................................................................................... 33 
III . THIẾT BỊ CHỐNG DÕNG ĐIỆN RÕ .......................................................................................................... 38 
IV . CƠNG TẮC TƠ: ........................................................................................................................................... 43 
V . KHỞI ĐỘNG TỪ .......................................................................................................................................... 52 
CÂU HỎI CHƢƠNG 3 ............................................................................................................................... 56 
 CẦU CHÌ ....................................................................................................................................................... 56 
 CB (CIRCUIT BREAKER) ........................................................................................................................... 56 
 CƠNG TẮC TƠ: ........................................................................................................................................... 57 
CHƢƠNG 4: ...................................................................................................................................................... 58 
I . KHÁI QUÁT ................................................................................................................................................. 59 
II . CẤU TẠO ..................................................................................................................................................... 59 
III . ỨNG DỤNG .................................................................................................................................................. 61 
CHƢƠNG 5: ...................................................................................................................................................... 62 
I . KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI .................................................................................................................... 63 
II . MỘT SỐ LOẠI RƠ LE THƠNG DỤNG ...................................................................................................... 63 
CHƢƠNG 6: ...................................................................................................................................................... 73 
I . KHÁI QUÁT ................................................................................................................................................. 74 
II . NHỮNG ĐIỀU KIỆN CHUNG ĐỂ LỰA CHỌN THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN: ...... 74 
III . MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP ................................................................................................................ 75 
CHƢƠNG 7: ...................................................................................................................................................... 79 
I . ĐO ĐIỆN TRỞ CÁCH ĐIỆN VÀ TIÊU CHUẨN KIỂM TRA CÁCH ĐIỆN ............................................ 80 
II . LẮP ĐẶT , KIỂM TRA, VẬN HÀNH, BẢO QUẢN, BẢO DƢỠNG CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN ....................... 80 
III . MỘT VÀI HIỆN TƢỢNG HƢ HỎNG THƠNG THƢỜNG VÀ CÁCH SỬA CHỮA ................................ 81 
TÀI LIỆU THAM KHẢO: 
1. Nguyễn Xuân Phú – Tơ Đằng 
“KHÍ CỤ ĐIỆN KẾT CẤU SỬ DỤNG & SỬA CHỮA”- NXB Khoa Học Kỹ Thuật 1997 
2. Website: www.google.com.vn 
3. Vũ Quang Hồi 
TRANG BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP-NXB GIÁO DỤC