Giáo trình Lý thuyết cơ bản của khí cụ điện

TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 1/ 103
BỘ CÔNG NGHIỆP
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HỒ CHÍ MINH
TTTN – TH ĐIỆN
Bộ môn : THIẾT BỊ ĐIỆN
Biên soạn: BẠCH THANH QUÝ – VĂN THỊ KIỀU NHI – NINH VĂN
TIẾN
Lưu hành nội bộ
 THÁNG 09/ 2004
GIÁO TRÌNH LÝ THUYẾT
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 2/ 103
LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước Việt Nam trong công cuộc công nghiệp hóa - hiện đại hóa, nền
kinh tế đang trên đà phát triển, việc sử dụng các thiết bị điện, khí cụ điện vào
trong xây lắp các khu công nghiệp, khu chế xuất - liên doanh, khu nhà cao tầng
ngày càng nhiều. Vì vậy việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán lựa chọn sử
dụng rất cần thiết cho sinh viên - học sinh ngành Điện. Ngoài ra cần phải cập
nhật thêm những công nghệ mới đang không ngừng cải tiến và nâng cao các
thiết bị điện, khí cụ điện được các hãng sản xuất lớn như: Merlin Gerin,
Télémécanique, General Electric, Siemens.
Quyển giáo trình này được biên soạn gồm bốn phần:
- Phần 1 : Lý thuyết cơ bản của khí cụ điện.
- Phần 2 : Tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán lựa chọn sử dụng khí cụ
điện hạ áp.
- Phần 3 : Giới thiệu đặc tính, kết cấu khí cụ điện cao áp.
- Phần 4 : Một số sơ đồ căn bản về nguyên lý điều khiển, vận hành.
Trong mỗi phần được trình bày cụ thể hình dạng thực tế và ví dụ tính toán
chọn lựa cụ thể cho các khí cụ điện nhằm giúp cho sinh viên - học sinh có thể
ứng dụng vào thực tế.
Trong quá trình biên soạn chắc chắn có sai sót, kính mong được ủng hộ và
góp ý chân thành từ quý độc giả.
 BIÊN SOẠN
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 3/ 103
PHẦN 1 :
LÝ THUYẾT CƠ BẢN
CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 4/ 103
CHƯƠNG 1:
LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN
Khi lưới điện xảy ra sự cố ngắn mạch, dòng điện sự cố gấp chục lần dòng
điện định mức. Dưới tác dụng của từ trường, các dòng điện này gây ra lực điện
động làm biến dạng dây dẫn và cách điện nâng đỡ chúng.
Như vậy khí cụ điện có khả năng chịu lực tác động phát sinh khi có dòng
điện ngắn mạch chạy qua là một tiêu chuẩn không thể thiếu của khí cụ điện.
được gọi là tính ổn định điện động.
I . PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG
Có thể sử dụng một trong hai phương pháp sau để tính lực điện động:
1. Phương pháp dựa trên sự tác dụng giữa dòng điện đặt trong từ trường và
cảm ứng từ của từ trường đó.
Gọi :
i là dòng điện chạy qua dây dẫn (A).
l là chiều dài dây dẫn điện.
dl là một nguyên tố của chiều dài dây dẫn điện.
B là cảm ứng từ (do dòng điện khác tạo ra).

 là góc giữa dây dẫn 1 và cảm ứng từ B.
F là lực điện động.
 Khi có dòng điện i chạy qua một nguyên tố dây dẫn dl đặt trong từ
trường có cảm ứng từ B thì sẽ sinh ra lực điện động tác dụng lên nguyên tố
này:
dF = i.B.dl.sin

 Khi xét lực trên cả đoạn dây l:


 sin....sin..
00
lBidlBidFF
ll
 
 Khi dây dẫn đặt vuông góc với cảm ứng từ thì 
 = 90PPoPP :
F = i.B.l
 2. Phương pháp dựa trên sự cân bằng năng lượng của hệ thống dây dẫn.
Gọi :
W là năng lượng điện từ.
x là đoạn đường dịch chuyển theo hướng tác dụng của lực.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 5/ 103
F là lực điện động cần tính.
Như vậy lực điện động được tính qua năng lượng điện từ:
x
W
F 
 Hệ thống gồm hai mạch vòng:
Năng lượng điện từ của hệ thống là:
21
2
22
2
11 ....2
1
..
2
1
iiMiLiLW 
Trong đó:
LBB1BB, LBB2BB là điện cảm của các mạch vòng.
iBB1BB, iBB2 BBlà dòng điện chạy trong các mạch vòng.
M là điện cảm tương hỗ.
 Hệ thống là mạch vòng độc lập:
inii
i
iLAW ...
2
1
..
2
1
..
2
1
..
2
1 22 


Trong đó:
L là điện cảm của mạch vòng độc lập
iBB BBlà dòng điện chạy trong mạch vòng.
 là từ thông móc vòng.
 là từ thông.
n là số vòng dây trong mạch vòng.
Lực tác dụng trong mạch vòng sẽ hướng theo chiều sao cho điện cảm, từ
thông móc vòng và từ thông khi biến dạng mạch vòng dưới tác dụng của lực này
tăng lên
II . TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG GIỮA CÁC DÂY DẪN SONG SONG
Khi hai dây dẫn đặt song song, lực điện từ sinh ra được tính theo công thức:
dx
ax
x
ax
xl
ii
a
F
l
o














2
0
2222
1
21
)1(
..
4

Trong đó:
- lBB1BB, lBB2BB là chiều dài của hai dây dẫn song song.
- iBB1BB, iBB2BB là dòng điện qua hai dây dẫn song song.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 6/ 103
- BBoBB là độ dẫn từ của không khí, BBoBB=4.10PP-7PPH/m.
- a là khoảng cách giữa hai dây dẫn.
- x là đoạn đường dịch chuyển theo hướng tác dụng của lực.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 7/ 103
 1. Hai dây dẫn song song có cùng chiều dài















l
a
l
a
a
l
iiF o
2
21 1
2
...
4

Khi khoảng cách giữa dây dẫn bé đáng kể so với chiều dài của chúng:
a
l
iiF o
2
...
4 21


 2. Hai dây dẫn song song không cùng chiều dài
Trong đó:
CBB1BB, CBB2BB là khoảng cách đường chéo
cùa hai dây dẫn.
BBB1BB, BBB2BB là khoảng cách đường chéo
cùa hai dây dẫn.
Lực điện động sinh ra:
   





 

a
BBCC
a
l
iiF o 212121 .
2
...
4

iBBBBBBBB
1
iBBBBBBBB
2
lBBBBBBBB
aBBBBBBBB
- lBBBBBBBB1BBBBBBBB = lBBBBBBBB2BBBBBBBB = l
- Lực điện sinh ra:ï äï äï ä
iBBBBBBBB
1
iBBBBBBBB
2
lBBBBBBBB
2
aBBBBBBBB
lBBBBBBBB
1
CBBBBBBBB1
CBBBBBBBB2
BBBBBBBBB2
BBBBBBBBB1
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 8/ 103
III . TÍNH TOÁN LỰC ĐIỆN ĐỘNG LÊN VÒNG DÂY, GIỮA CÁC
CUỘN DÂY
 1. Tính toán lực trong vòng dây:
R là bán kính của vòng dây dẫn.
2r là đường kính của dây dẫn.
I là dòng điện chảy trong dây dẫn.
Lực tác động:






 75,0
8
ln.
2
2
r
R
iF o

 2. Tính toán lực trong vòng dây:
Lực tác động:
22
1
21
.
..
ch
hR
iiF o

 
R
2r
i
F
F F
F
F
2RBBBBBBBB
1
2RBBBBBBBB
2
cBBBBBBBB
hBBBBBBBB
RBBBBBBBB2BBBBBBBB > RBBBBBBBB1BBBBBBBB
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 9/ 103
IV . LỰC ĐIỆN ĐỘNG TRONG DÒNG ĐIỆN XOAY CHIỀU- CỘNG
HƯỞNG CƠ KHÍ.
 1. Lực điện động trong dòng điện xoay chiều một pha:
Dòng điện xoay chiều một pha biến đổi theo quy luật:
i = IBBmBB.sint
trong đó: IBBmBB là biên độ của dòng điện,  là tần số góc.
Nếu các dòng điện trong các dây dẫn có cùng chiều thì các dây dẫn bị hút
vào nhau với lực:
t
FFt
IctIcF mmmm 

 2cos.
222
2cos1
.sin.. 222 


c là hằng số = 
a
lo 2.
4

FBBmBB là trị số lực cực đại.
 2. Lực điện động trong dòng điện xoay chiều ba pha:
Dòng điện xoay chiều ba pha biến đổi theo quy luật:
iBB1BB = IBBmBB.sint
















3
4
sin.
3
2
sin.
3
2
tIi
tIi
m
m
Lực tác dụng lên dây dẫn của pha 1:
FBB1BB = FBB12BB + FBB13BB
FBB12BB là lực điện động giữa các dây dẫn của pha 1 và 2.
FBB13BB là lực điện động giữa các dây dẫn của pha 1 và 3.




































3
4
sin
2
1
3
2
sin.sin..
3
4
sin.sin..
2
1
3
2
sin.sin..
2
1
2
13
2
12
tttIcF
ttIcF
ttIcF
m
m
m
Tương tự, ta có:
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 10/ 103
FBB2BB = FBB21BB + FBB23BB = 

















 
3
4
sin
2
1
sin.
3
2
sin.. 2 tttIc m
FBB3BB = - FBB1BB = 

















 
3
4
sin
2
1
3
2
sin.sin.. 2 tttIc m
 3. Cộng hưởng cơ khí:
Trong trường hợp khi tần số của thành phần biến thiên của lực gần với tần
số riêng của dao động cơ khí sẽ sinh ra hiện tượng cộng hưởng. Hiện tượng này
có khả năng phá hỏng khí cụ điện .
Thông thường, người ta chọn tần số riêng của các dao động cơ khí lớn hơn
gấp đôi tần số của lực.
V . ỔN ĐỊNH LỰC ĐIỆN ĐỘNG.
Độ bền cơ khí của vật liệu phụ thuộc không chỉ vào độ lớn của lực mà còn
phụ thuộc vào chiều, độ dài thời gian tác động và độ dốc tăng lên. Khí cụ điện
ổn định lực điện động phải thỏa mãn:
- Việc tính toán lực điện động: tính theo dòng điện xung của hiện tượng
ngắn mạch.
- Việc tính toán độ bền động học khi có hiện tượng công hưởng.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 11/ 103
CHƯƠNG 2:
PHÁT NÓNG KHÍ CỤ ĐIỆN
I . KHÁI NIỆM
Khi khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí
cụ điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các
bộ phận dẫn điện và cách điện của khí cụ. Vì vậy, khí cụ điện làm việc được
trong mọi chế độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải không quá những giá trị cho
phép làm việc an toàn lâu dài.
II . TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN
Tổn thất điện năng trong khí cụ điện được tính theo:
tRiQ
t
..
0
2

Q : điện năng tổn thất.
i : dòng điện trong mạch.
R : điện trở của khí cụ.
t : thời gian có dòng điện chạy qua.
Đối với dây dẫn đồng chất:
s
l
R đmo
)..1(  

BBoBB : điện trở suất của vật liệu ở 0PPoPPC.
l : chiều dài dây dẫn.
 : hệ số nhiệt độ của điện trở.
BBđmBB : nhiệt độ cho phép ở chế độ định mức.
s : tiết diện có dòng điện chạy qua.
Tùy theo khí cụ điện tạo nên từ các vật liệu khác nhau, kích thước khác
nhau, hình dạng khác nhau sẽ phát sinh tổn thất khác nhau.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 12/ 103
III . CÁC CHẾ ĐỘ PHÁT NÓNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN
Sau đây là BẢNG NHIỆT ĐỘ CHO PHÉP CỦA MỘT SỐ VẬT LIỆU:
Vật liệu làm khí cụ điện Nhiệt độ cho phép (PPoPPC)
- Vật liệu không bọc cách điện hoặc để xa chất
cách điện.
- Dây nối ở dạng tiếp xúc cố định.
- Vật liệu có tiếp xúc dạng hình ngón.
- Tiếp xúc trượt của Cu và hợp kim Cu.
- Tiếp xúc má bạc.
- Vật không dẫn điện và không bọc cách điện.
110
75
75
110
120
110
Vật liệu cách điện Cấp cách nhiệt
Nhiệt độ cho phép
(PPoPPC)
- Vải sợi, giấy không tẩm cách điện.
- Vải sợi, giấy có tẩm cách điện.
- Hợp chất tổng hợp.
- Mica, sợi thủy tinh.
- Mica, sợi thủy tinh có tẩm cách điện.
- Chất tổng hợp Silic.
- Sứ cách điện.
Y
A
E
B
F
H
C
90
105
120
130
155
180
> 180
Tùy theo chế độ làm việc khác nhau, mỗi khí cụ điện sẽ có sự phát nóng
khác nhau.
1. Chế độ làm việc lâu dài của khí cụ điện:
Khi khí cụ điện làm việc lâu dài, nhiệt độ trong khí cụ cụ bắt đầu tăng và
đến nhiệt độ ổn định thì không tăng nữa, lúc này sẽ tỏa nhiệt ra môi trường
xung quanh.
BBBBBBBBổn địnhååå BBBBBBBB
BBBBBBBBban đầuààà BBBBBBBB
t(s)BBBBBBBB
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 13/ 103
2. Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện:
Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của
nó không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, khí cụ được ngắt,
nhiệt độ của nó sụt xuống tới mức không so sánh được với môi trường xung
quanh.
3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của khí cụ điện:
Nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên trong khoảng thời gian khí cụ làm việc,
nhiệt độ giảm xuống trong khoảng thời gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt
đến giá trị ban đầu thì khí cụ điện làm việc lặp lại. Sau khoảng thời gian, nhiệt
độ tăng lên lớn nhất gần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì khí cụ điện đạt được
chế độ dừng.
BBBBBBBBổn địnhååå BBBBBBBB
BBBBBBBBban đầuààà BBBBBBBB
t(s)BBBBBBBB
BBBBBBBBphát nóngù ùù ùù ù BBBBBBBB
BBBBBBBBổn địnhååå BBBBBBBB
BBBBBBBBban đầuààà BBBBBBBB
t(s)BBBBBBBB
BBBBBBBBphát nóngù ùù ùù ù BBBBBBBB
BBBBBBBBmaxBBBBBBBB
BBBBBBBBminBBBBBBBB
tBBBBBBBBlàm việcø äø äø ä BBBBBBBB tBBBBBBBBnghỉBBBBBBBB
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 14/ 103
CHƯƠNG 3:
TIẾP XÚC ĐIỆN – HỒ QUANG ĐIỆN
I . TIẾP XÚC ĐIỆN
1. Khái niệm:
Tiếp xúc điện là nơi mà dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Bề
mặt tiếp xúc của hai vật dẫn được gọi là tiếp xúc điện.
Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện:
+ Nơi tiếp xúc điện phải chắc chắn, đảm bảo.
+ Mối nối tiếp xúc phải có độ bền cơ khí cao.
+ Mối nối không được phát nóng quá giá trị cho phép.
+ Ổn định nhiệt và ổn định động khi có dòng điện cực đại đi qua.
 + Chịu được tác động của mội trường (nhiệt độ, chất hóa học.)
Để đảm bảo các yêu cầu trên, vật liệu dùng làm tiếp điểm có các yêu cầu:
+ Điện dẫn và nhiệt dẫn cao.
+ Độ bền chống rỉ trong không khí và trong các khí khác.
+ Độ bền chống tạo lớp màng có điện trở suất cao.
+ Độ cứng bé để giảm lực nén.
+ Độ cứng cao để giảm hao mòn ở các bộ phận đóng ngắt.
+ Độ bền chịu hồ quang cao ( nhiệt độ nóng chảy).
+ Đơn giản gia công, giá thành hạ.
Một số vật liệu dùng làm tiếp điểm: đồng, bạc, nhôm, Von-fram
2. Phân loại tiếp xúc điện:
Dựa vào kết cấu tiếp điểm, có các loại tiếp xúc điện sau:
a) Tiếp xúc cố định:
Các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng điện như là: thanh
cái, cáp điện, chỗ nối khí cụ vào mạch. Trong quá trình sử dụng, cả hai tiếp
điểm được gắn chặt vào nhau nhờ các bu-lông, hàn nóng hay hàn nguội.
b) Tiếp xúc đóng mở :
Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch điện. Trong trường hợp này  ... iệu dây dẫn Nhiệt độ ban
đầu u
u cp
Nhiệt đô cuối
cùng u N2 =
u maxcp
Hệ số C T
- Thanh dẫn đồng.
- Thanh dẫn nhôm.
- Cáp đến 10KV, cách điện
giấy, lõi nhôm.
- Cáp và dây dẫn, cách điện
polyvinin clorua, lõi nhôm.
- Cáp và dây dẫn, cách điện
polyêtylen, lõi nhôm.
- Cáp 10kV, lõi đồng.
70
70
65
55
65
65
300
200
200
150
200
200
171
88
85
75
65
159
 Căn cứ vào ổn định nhiệt: dòng điện ổn định nhiệt định mức I dmnh ứng
với thời gian ổn định nhiệt định mức t dmnh do nhà chế tạo cho . Khí cụ điện sẽ ổn
định nhiệt nếu thỏa điều kiện sau:
 IPP2PBPB đmnhBB . t dmnh 
 B N
 IPP2PBPBđmnhBB . t dmnh 
 I 
2 . tBBqđBB
tBBqđBB :thời gian tác động qui đối của dòng điện ngắn mạch được xác định như
là tổng thời gian tác động của bảo vệ chính đặt tại chổ máy cắt điện sự cố với
thời gian tác động tòan phần của máy cắt điện đó.
III . MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP (1000V)
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
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 92/ 103
cắt làm việc tin cậy song giá thành cao nên máy cắt chỉ được dùng ở những nơi
quan trọng.
b. Phân lọai 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 thông 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 : S dm = 3 .U dm .I cdm (VA)
Trong đó : U dm là điện áp định mức của hệ thống (V)
 I cdm là dòng điện cắt định mức (A)
Khái niện công suất này là tương đối khi dòng điện qua máy cắt I cdm thì
điện áp trên hai đầu của nó trên thực tế bằng điện áp hồ quang và chỉ bằng vài
% so với điện áp của mạch điện . Sau khi hồ quang bị dập tắt , trên các tiếp
điểm của máy cắt bắt đầu phục hồi điện áp nhưng trong thời gian này dòng điện
bằng 0.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 93/ 103
- 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.
- 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 chửa 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 lọai:
Theo yêu cầu sử dụng, dao
cách ly có hai lọai
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 94/ 103
- 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
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 95/ 103
đó ở điện áp này thường dùng dây chảy bằng đồng, bạc, có điện trở suất bé,
nhiệt độ nóng chảy cao.
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 (TCC).
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 lọai 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.)
U dmCC 
 U dmMang
I dmCC 
 I maxlv
S dmcatCC 
 S ,,
Với:
U dmCC : điện áp định mức của cầu chì
U dmMang : điện áp định mức của mạng điện nơi cầu chì làm việc
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 96/ 103
I dmCC : dòng điện định mức của cầu chì
I maxlv : dòng điện làm việc cực đại của mạch điện cần bảo vệ
S dmcatCC : công suất cắt định mức của cầu chì
S ,, = 3 . U dmMang . I ,, ;
I ,, : là giá trị hiệu dụng ban đầu của dòng điện ngắn mạch
CÂU HỎI CHƯƠNG 5
1- Hãy nêu những điều kiện chung để lựa chọn khí cụ điện áp cao.
2- Cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn máy cắt.
3- Cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn dao cách ly.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 97/ 103
PHẦN 4 :
MỘT SỐ SƠ ĐỒ CĂN BẢN
VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN,
VẬN HÀNH.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 98/ 103
CHƯƠNG 5:
MỘT SỐ SƠ ĐỒ CĂN BẢN
VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ.
I. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG – DỪNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA.
a. Nguyên lý:
Dùng mạch để khởi động một động cơ KĐB 3 pha, có tiếp điểm
duy trì để động cơ làm việc, sau đó dừng động cơ.
b. Sơ đồ mạch: ( hình 1)
c. Thứ tự thực hiện:
- Nhấn nút nhấn SBB2BB, contactor KBB1BB có điện, các tiếp điểm chính
đóng lại, động cơ hoạt động; các tiếp điểm phụ thay đổi trạng thái, tiếp
điểm phụ thường đóng hở ra làm cho đèn HBB1BB tắt, tiếp điểm phụ thường hở
đóng lại duy trì nguồn cho contactor KBB1BB và đèn HBB2BB.
- Nhấn SBB1BB để dừng động cơ.
II. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG THỨ TỰ HAI ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA.
a. Nguyên lý:
Dùng mạch để khởi động thứ tự hai động cơ KĐB 3 pha. Động cơ 1
(điều khiền bởi contactor KBB1BB) chạy trước, sau đó động cơ 2(điều khiền bởi
contactor KBB2BB) chạy theo. Nếu có sự tác động nhầm lẫn, mạch điện không
hoạt động. Cuối cùng dừng cả hai động cơ.
b. Sơ đồ mạch: ( hình 2)
c. Thứ tự thực hiện:
- Nhấn SBB3BB, động cơ MBB1BB họat động, đèn HBB1BB sáng.
- Nhấn SBB4BB, động cơ MBB2BB họat động, đèn HBB2BB sáng.
- Nhấn SBB2BB để dừng động cơ MBB2BB , đèn HBB2BB tắt.
- Nhấn SBB1BB để dừng động cơ MBB1BB, dừng toàn bộ mạch điều
khiển, đèn HBB1BB tắt.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 99/ 103
L1 L2 L3
F
RN
K1
M
3
L
N
K1
S1
S2 K1 K1
H2
K1
H1
F
RN
Hình 1:Sơ đồ mạch điện khởi động – dừng một động cơ KĐB 3 pha
CB
CB
3
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 100/ 103
Hình 2: Sơ đồ mạch khởi động thứ tự hai động cơ KĐB ba pha
L
N
K1
S1
S3
F
RN
RN
S4 K2
K1
S2
K2
K1
L1 L2 L3
F
RN
K1
M1
3
M2
3
RN
K2
H1 H2
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 101/ 103
III. MẠCH ĐIỆN ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA.
a. Nguyên lý:
Đảo chiều quay động cơ KĐB ba pha bằng cách đảo hai trong ba
dây nguồn trước khi đưa nguồn vào động cơ. Mạch điện này dùng điều
khiển động cơ KĐB ba pha làm việc hai chiều quay, sau đó dừng động cơ.
b. Sơ đồ mạch: ( hình 3)
c. Thứ tự thực hiện:
- Nhấn SBB2BB, động cơ họat động theo chiều thuận, đèn HBB1BB sáng.
- Nhấn SBB3BB, động cơ họat động theo chiều nghịch, đèn HBB1BB tắt,
đèn HBB2BB sáng.
- Nhấn SBB1BB để dừng toàn bộ mạch điều khiển, động cơ ngừng
hoạt động.
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 102/ 103
Hình 3: Sơ đồ mạch đảo chiều động cơ KĐB ba pha
L
N
KT
S1
S2
F
RN
L1 L2 L3
KT
S3 KN
KN KT
KN
F
RN
KT
M1
3
KN
H1 H2
TRƯỜNG ØØØ ðẠI HỌC CƠNG NGHIỆP TP HCM KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụ Điện ù á ï äù á ï äù á ï ä
Trang 103/ 103
IV. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA – TỰ
ĐỘNG DỪNG.
a. Nguyên lý:
Dùng mạch để khởi động một động cơ KĐB 3 pha, có tiếp điểm
duy trì để động cơ làm việc, sau thời gian làm việc đã định trên timer,
tiếp điểm thường đóng mở chậm của timer hở ra, động cơ dừng.
b. Sơ đồ mạch: ( hình 3)
c. Thứ tự thực hiện:
- Nhấn SBB2BB, động cơ hoạt động, đèn HBB1BB tắt, đèn HBB2BB sáng.
- Rơle thời gian KBBTONBB có điện và bắt đầu tính thời gian động cơ
làm việc. Khi hết khoảng thời gian đã định, tiếp điểm thường
đóng KBBTONBB hở ra làm ngưng cấp điện cho contactor KBB1BB, động
cơ ngưng hoạt hoạt động. HBB1BB sáng, đèn HBB2BB tắt.
- Nhấn SBB1BB để dừng động cơ khẩn cấp.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää 
Trang 1/ 103
L1 L2 L3
F
RN
K1
M
3
L
N
K1
S1
S2 K1 K1
H2
K1
H1
F
RN
KT
KTON
10s
Sơ đồ mạch điện khởi động – dừng một động cơ KĐB 3 pha
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää 
Trang 1/ 103
V. MẠCH ĐIỆN TỰ ĐỘNG KHỞI ĐỘNG THEO THỨ TỰ CỦA HAI
ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA
a. Nguyên lý:
 Mạch điện sử dụng TON.
Dùng mạch để khởi động thứ tự hai động cơ KĐB 3 pha. Động cơ 1
(điều khiền bởi contactor KBB1BB) khởi động trước, sau thời gian khởi động
của động cợ 1 thì tiếp điểm thường hở đóng chậm của rơle thời gian TON
đóng lại động cơ 2 (điều khiền bởi contactor KBB2BB) khởi động. Cuối cùng
dừng cả hai động cơ, ta nhấn SBB1BB.
b. Sơ đồ mạch: ( hình 3)
c. Thứ tự thực hiện:
- Nhấn SBB1BB, động cơ MBB1BB họat động, đèn HBB1BB sáng.
- Rơle thời gian KBBTONBB có điện và bắt đầu tính thời gian. Sau
khoảng thời gian đã chỉnh trên KBBTONBB, tiếp điểm thường hở
đóng chậm KBBTONBB chuyển trạng thái, động cơ MBB2BB họat động,
đèn HBB2BB sáng.
- Nhấn SBB1BB để dừng cả hai động cơ.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää 
Trang 2/ 103
Sơ đồ mạch khởi động thứ tự hai động cơ KĐB ba pha
L
N
K1
S1
S2
F
RN
RN
K2
K1
L1 L2 L3
F
RN
K1
M1
3
M2
3
RN
K2
H1 H2
KT
KT
5s
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CÔNG NGHIỆP IVØ Ú Â ÄØ Ú Â ÄØ Ú Â Ä KHOA ĐIỆNÄÄÄ
Lý Thuyết Khí Cụù á ïù á ïù á ï Điệnäää 
Trang 3/ 103
CÂU HỎI CHƯƠNG 6
1- Vẽ mạch luân phiên hai động cơ ( chỉ có một trong hai động cơ
làm việc).
2- Vẽ mạch luân phiên ba động cơ ( chỉ có một trong ba động cơ
làm việc).
3- Vẽ mạch khởi động động cơ không đồng bộ ba pha bằng
phương pháp đổi nối sao –tam giác ( động cơ mở máy ở chế độ
sao, làm việc ở chế độ tam giác).
4- Vẽ mạch điều khiển tốc độ động cơ bằng phương pháp thay đổi
số đôi cực từ.
5- Vẽ mạch điều khiển đảo chiều động cơ không đồng bộ ba pha
kết hợp đổi nối sao –tam giác.
6- Vẽ mạch điều khiển đảo chiều động cơ không đồng bộ ba pha,
mỗi chiều quay làm việc ở hai cấp tốc độ.