Giáo trình mô đun: Khí cụ điện

BỘ LAO ĐỘNG - THƯƠNG BINH VÀ XÃ HỘI
TỔNG CỤC DẠY NGHỀ
GIÁO TRÌNH
Tên mô đun: Khí cụ điện
NGHỀ: ĐIỆN CÔNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ
(Ban hành kèm theo Quyết định số: 120/QĐ-TCDN ngày 25.tháng 02 năm 2013 của Tổng cục trưởng Tổng cục Dạy nghề)
Hà Nội, năm 2013
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
Giáo trình Khí cụ điện là kết quả của Dự án “Thí điểm xây dựng chương trình và giáo trình dạy nghề năm 2011-2012”.Được thực hiện bởi sự tham gia của các giảng viên của trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải Phòng thực hiện
Trên cơ sở chương trình khung đào tạo, trường Cao đẳng nghề công nghiệp Hải phòng, cùng với các trường trong điểm trên toàn quốc, các giáo viên có nhiều kinh nghiệm thực hiện biên soạn giáo trình Khí cụ điện phục vụ cho công tác dạy nghề
Chúng tôi xin chân thành cám ơn Trường Cao nghề Bách nghệ Hải Phòng, trường Cao đẳng nghề giao thông vận tải Trung ương II, trường Đại học Sư phạm Nam Định đã góp nhiều công sức để nội dung giáo trình được hoàn thành
Giáo trình này được thiết kế theo mô đun thuộc hệ thống mô đun/ môn học của chương trình đào tạo nghề Điện công nghiệp ở cấp trình độ Cao đẳng nghề và được dùng làm giáo trình cho học viên trong các khóa đào tạo, sau khi học tập xong mô đun này, học viên có đủ kiến thức để học tập tiếp các môn học, mô đun đun khác của nghề.
 Mặc dù đã hết sức cố gắng, song sai sót là khó tránh. Tác giả rất mong nhận được các ý kiến phê bình, nhận xét của bạn đọc để giáo trình được hoàn thiện hơn. 
 Hà Nội, ngày tháng năm 2013
 Tham gia biên soạn
 1. Ngô Kim Xoạn : Chủ biên
 2. Phạm Thúy Hòe
 3. Đoàn Năng Trình
MỤC LỤC
TRANG
Lời giới thiệu
2
Mục lục
3
Mô đun khí cụ điện
4
Yêu cầu về đánh giá và hoàn thành môn học
5
Bài 1 KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN
6
1. Khái niệm về khí cụ điện
6
2. Phân loại và công dụng của khí cụ điện
22
Bài 2: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG CẮT
25
 CÂU DAO
25
2.2. Công tắc và Nút nhấn
29
2.4. Dao cách ly
35
2.5. Máy cắt điện
38
2.6. Áptômát
43
Bài 3: KHÍ CỤ ĐIỆN BẢO VỆ
48
3.1. Nam châm điện
48
3.2. Rơle điện từ
53
3.3. Rơle nhiệt
58
3.4. Cầu chì
63
3.5. Thiết bị chống dòng điện rò
70
3.6. Máy biến áp đo lường.
74
Bài 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN
78
4.1. Contactor
78
4.2. Khởi động từ
82
4.3. Rơle trung gian và rơ le tốc độ
83
4.4. Rơle thời gian
86
4.5. Bộ khống chế
89
Các thuật ngữ chuyên môn
95
Tài liệu tham khảo
96
MÔN ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN
Mã mô đun: MĐ12
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun:
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.
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:
- 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.
- Sử dụng thành thạo các loại khí cụ điện.
- Tính, chọn được các loại khí cụ điện.
- Tháo lắp được các loại khí cụ điện.
- Sửa chữa được các loại khí cụ điện.
Nội dung chính của môn học/mô đun: Nội dung tổng quát và phân bố thời gian :
Số 
TT
Tên các bài trong mô đun
Thời gian (giờ) 
Tổng số
Lý thuyết
Thực hành 
Kiểm
 tra* 
1
Bài mở đầu
3
3
2
Bài 1. Khí cụ điện đóng cắt
17
6
10
1
3
Bài 2. Khí cụ điện bảo vệ
12
6
5
1
4
Bài 3. Khí cụ điện điều khiển
13
5
7
1
Cộng:
45
20
22
3
YÊU CẦU VỀ ĐÁNH GIÁ HOÀN THÀNH MÔN HỌC
Về kiến thức:
Các lọai khí cụ điện đóng cắt, bảo vệ, đo lường... dùng trong mạng hạ thế và trong doanh nghiệp công nghiệp.
Về kỹ năng:	
- Lựa chọn, sử dụng đúng chức năng các loại khí cụ điện hạ thế.	
- Tháo lắp, sửa chữa được một số hư hỏng ở các loại khí cụ điện thông dụng.
Về thái độ:
BÀI KIỂM TRA 1: 30 phút; Kiểm tra viết. Đánh giá kết quả tiếp thu về bài Khí cụ điện đóng cắt, bài Khí cụ điện bảo vệ.
BÀI KIỂM TRA 2: 30 phút; Kiểm tra viết. Đánh giá kết quả tiếp thu về bài Khí cụ điện điều khiển.
BÀI KIỂM TRA 3: (Thực hành): 60 phút; Tiến hành thường xuyên trong các buổi thực hành. Nội dung trọng tâm phải đánh giá được kỹ năng của học viên về :
Lắp đặt, sử dụng các khí cụ điện.
Tính chọn khí cụ điện.
Tháo lắp, kiểm tra thông số của các khí cụ điện.
Xác định các hư hỏng, nguyên nhân gây ra hư hỏng. Học viên phải phát hiện được từ hai đến ba sai lỗi và sửa chữa/thay thế các bộ phận bị hư hỏng của các khí cụ điện.
BÀI KIỂM TRA 4: KIỂM TRA KẾT THÚC MÔN HỌC; 90 PHÚT: Gồm 2 phần:
Lý thuyết: Kiểm tra viết; Đánh giá kết quả tiếp thu của cả môn học bao gồm tất cả các ý trọng tâm.
Thực hành: Nhằm đánh giá các kỹ năng của học viên về lắp ráp/lắp đặt, phát hiện sai lỗi và sửa chữa các loại khí cụ điện trong các trường hợp xác định. 
Bài kiểm tra này có thể thực hiện tại xưởng, giáo viên giao cho học viên các loại khí cụ điện hoặc mạch điện có lỗi. Học viên tìm nguyên nhân gây ra lỗi, xác định và sửa chữa lỗi. 
Hoặc giáo viên giao cho học viên thiết bị của doanh nghiệp (hoặc đến doanh nghiệp) để bảo dưỡng, sửa chữa. Qua việc sửa chữa thực tế giáo viên đánh giá trình độ của học viên.
BÀI 1: KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN
Khái niệm về khí cụ điện: M12-01.
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:
Khái niệm 
 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.
 Khái niệm.
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 điện
Nhiệt độ cho phép (0C)
Các vật liệu cách điện chủ yếu
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.
120
Tiếp xúc má bạc.
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. Politetraflotilen, polimonoclortrifloetilen.
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:
Đ
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: 
Trong đó: 
 - : nhiệt độ khí cụ điện.
 - o: nhiệt độ môi trường xung quanh.
Các nước miền ôn đới quy định o = 35oC. ở Việt Nam quy định o = 40oC
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.
Hình 1-1. Đường đặc tính phát nóng theo thời gian của khí cụ điện ở chế độ dài hạn.
t
tođ
t1
t > t1
o
t
0
Chế độ làm việc dài hạn là chế độ khí cụ làm việc trong thời gian t > t1, 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. Lúc đầu, nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh ít mà chủ yếu tích lũy trong vật dẫn, nhiệt độ vật dẫn bắt đầu tăng dần lên và sau một thời gian đạt tới giá trị ổn định tôđ và giữ ở giá trị này. Như vậy là nhiệt độ vật dẫn tăng nhanh theo thời gian đến một lúc nào đó chậm dần và đi đến ổn định.
Nhiệt lượng tiêu tốn trong khoảng thời gian dt theo định luật Jun-Lenxơ:
, Ws
Với: 
P - công suất tác dụng, W.
I - giá trị dòng điện hiệu dụng, A.
R - điện trở vật dẫn, W 
* Phương trình cân bằng nhiệt là:
Trong đó: 
CMd: phần tích lũy đốt nóng vật dẫn. 
aSdt: phần toả ra môi trường xung quanh.
C: tỉ nhiệt vật dẫn.
M: khối lượng vật dẫn, kg.
: độ chênh nhiệt độ (0C) so với môi trường xung quanh.
: hệ số toả nhiệt W/m2, oC
S: diện tích toả nhiệt của vật dẫn, m2.
Tiếp xúc điện
Theo cách hiểu thông thường, chỗ tiếp xúc điện là nơi gặp gỡ chung của hai hay nhiều vật dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn gọi là bề mặt tiếp xúc điện.
Tiếp xúc điện là một phần rất quan trọng của khí cụ điện. Trong thời gian hoạt động đóng mở, chỗ tiếp xúc sẽ phát nóng cao, mài mòn lớn do va đập và ma sát, đặc biệt sự hoạt động có tính chất hủy hoại của hồ quang. 
Tiếp xúc điện phải thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Thực hiện tiếp xúc chắc chắn, đảm bảo.
- Sức bền cơ khí cao.
- Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng điện định mức.
- Ổn định nhiệt và điện động khi có dòng ngắn mạch đi qua. 
- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, ở nhiệt độ cao ít bị oxy hoá.
Có ba loại tiếp xúc:
- Tiếp xúc cố định: hai vật tiếp xúc không rời nhau bằng bulông, đinh tán.
- Tiếp xúc đóng mở: tiếp điểm của các khí cụ điện đóng mở mạch điện.
- Tiếp xúc trượt: Chổi than trượt trên cổ góp, vành trượt của máy điện.
Lực ép lên mặt tiếp xúc có thể là bulông hay lò xo.
Theo bề mặt tiếp xúc có ba dạng:
- Tiếp xúc điểm (giữa hai mặt cầu, mặt cầu - mặt phẳng, hình nón - mặt phẳng).
- Tiếp xúc đường (giữa hình trụ - mặt phẳng).
- Tiếp xúc mặt (mặt phẳng - mặt phẳng).
Bề mặt tiếp xúc theo dạng nào cũng có mặt phẳng lồi lõm rất nhỏ mà mắt thường không thể thấy được. Tiếp xúc giữa hai vật dẫn không thực hiện được trên toàn bộ bề mặt mà chỉ có một vài điểm tiếp xúc thôi. Đó chính là các đỉnh có bề mặt cực bé để dẫn dòng điện đi qua.
Muốn tiếp xúc tốt phải làm sạch mối tiếp xúc. Sau một thời gian nhất định, bất kỳ một bề mặt nào đã được làm sạch trong không khí cũng đều bị phủ một lớp oxy. ở những mối tiếp xúc bằng vàng hay bằng bạc, lớp oxy này chậm phát triển.
Thông thường, bề mặt tiếp xúc được làm sạch bằng giấy nhám mịn và sau đó lau lại bằng vải. Nếu bề mặt tiếp điểm có dính mỡ hoặc dầu phải làm sạch bằng axêtôn.
Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm:
Có hai vật tiếp xúc nhau, diện tích tiếp xúc S, điện trở suất r chiều dài l như (hình 1-2,a). Lúc đó điện trở hai vật dẫn tính bằng:
Vật dẫn 1
Vật dẫn 2
l/2
l/2
I
S
a - Hình dạng và kích thước
R(W)
F(N)
1
2
b - Đường đặc tính quan hệ điện trở tiếp xúc với lực ép lên tiếp điểm
Hình 1-2. Cách tính điện trở tiếp xúc 
 Đường 1 - khi lực ép tăng
 Đường 2 - khi lực ép giảm
Khi dòng điện đi qua hai vật dẫn đó, điện trở tổng R sẽ lớn hơn R1 vì hai mặt vật dẫn dù có được làm sạch đến thế nào cũng đều xuất hiện lớp oxy làm tăng điện trở. nếu gọi Rtx là điện trở tiếp xúc của hai vật dẫn thì Rtx được tính:
Trong đó: 
+ k - hệ số phụ thuộc vào r và s (với s là ứng suất biến dạng của vật liệu hay còn gọi là hệ số chống dập nát) đồng thời trạng thái mặt tiếp xúc.
+ m - phụ thuộc vào dạng tiếp điểm và số lượng điểm tiếp xúc.
+ F- Lực ép lên tiếp điểm.
Bảng 1-2: ứng suất của vật liệu
Bảng 1-3: Trị số tham khảo k
Bảng 1-4: Trị số tham khảo m
1.3.2. Một số yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc:
a. Vật liệu làm tiếp điểm:
Nếu vật liệu mềm thì dù áp suất có bé điện trở tiếp xúc cũng bé. Nói một cách khác, nếu khả năng chống dập nát được đặc trưng bằng S bé thì Rtx cũng bé. Do đó thường dùng vật liệu mềm để làm tiếp điểm hoặc  ... Ngày nay, rơle thời gian được cấu tạo với những cấu trúc điện tử khá phức tạp kết hợp với rơle trung gian. Có hai loại được ứng dụng rất rộng rãi trong thực tế:
Hình 4.6: Cấu tạo rơle thời gian kiểu điện từ
 	1. cuộn dây
 	2. ống đồng ngắn mạch
 	3. Nắp phần ứng
 	4. Lò xo
 	5. Vít điều chỉnh.
 	6. Tiếp điểm.
 	7. Lá đồng điều chỉnh khe hở
 1
 7
 3
 6
 4
5
 2
Nguyên lý hoạt động của rơle thời gian kiểu điện từ:
Lõi thép hình chử U, bên phải quấn cuộn dây (1), bên trái là ống đồng ngắn mạch. Khi đưa điện áp vào 2 đầu cuộn dây tạo nên từ thông f trong mạch sinh ra lực từ và nắp (3) được hút chặt vào phần cảm làm hệ thống tiếp điểm(6) được đống lại.
Khi cuộn dây mất điện, từ thông f giảm dần về 0. Trong ống đồng xuất hiện dòng điện cảm ứng tạo nên từ thông chống lại sự giảm của từ thông f ban đầu. Kết quả là từ thông tổng trong mạch không bị triệt tiêu ngay sau khi mất điện.
Do từ thông trong mạch vẫn còn nên tiếp điểm vẫn duy trì trạng thái đóng thêm 1 khoảng thời gian nữa mới mở ra.
	Vít (5) dùng điều chỉnh độ căng của lò xo, lá đồng mỏng (7) dùng điều chỉnh khe hở giữa nắp và phần cảm. Hai bộ phận này đều có tác dụng điều chỉnh thời gian tác động của Rơle.
4.4.3. Giới thiệu một số rơle thời gian điện tử.
* On-delay: Trì hoản thời gian đóng mạch.
Hình 4.7. Một số dạng On-delay của hảng ANLY - Đài Loan
Tóm tắt nguyên lý làm việc của Timer On-delay:
- Khi đặt vào cuộn dây của Timer On-delay (Board mạch điện tử. Chân 2 và 7, hình 4-10) một điện áp định mức:
+ Các tiếp điểm thường (1-3 và 1-4, hình 4.10) của Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm của rơle điện từ), 1-3 đóng lại và 1-4 mở ra.
+ Các tiếp điểm Timer (8-5 và 8-6, hình 4.10) sau một khoảng thời gian (bằng khoảng thời gian chỉnh định chọn trước, tính từ lúc cuộn dây có điện) mới thay đổi trạng thái, 8-5 mở ra và 8-6 đóng lại.
- Sau khi các tiếp điểm Timer đã chuyển trạng thái, hệ thống hoạt động bình thường.
- Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer. Các tiếp điểm lập tức trở về trạng thái ban đầu (như hình 4.10).
Cách kiểm tra Timer:
- Chỉnh Timer 10s.
- Cho điện áp định mức vào 2 đầu cuộn dây, trên Timer có 1 đèn LED sáng:
+ Dùng VOM đo thông mạch:
 Đo 2 chân 8-5 (kêu) và 2 chân 8-6 (không kêu): Chưa kết luận. 
 Nếu ngược lại 8-5 (không kêu), 8-6 (kêu) hoặc 8-5 (kêu), 8-6 (kêu) hoặc
 8-5 (không kêu), 8-6 (không kêu): Hư. 
+ Sau 10s (trên Timer sẽ có 2 LED sáng), dùng thông mạch đo lại, nếu:
8-5 (kêu), 8-6 (không kêu): Hư.
8-5 (không kêu), 8-6 (kêu): Tốt.
 * Off-delay: Trì hoãn thời gian mở mạch.
Hình 4.8. Một số dạng OFF-delay của hảng ANLY - Đài Loan
Tóm tắt nguyên lý làm việc của Timer Off-delay:
- Khi đặt vào cuộn dây của Timer On-delay (Board mạch điện tử. Chân 2 và 7, hình 4.12) một điện áp định mức:
+ Các tiếp điểm thường (1-3 và 1-4, hình 4.12) của Timer thay đổi trạng thái tức thời (giống tiếp điểm của rơle điện từ), 1-3 đóng lại và 1-4 mở ra.
+ Các tiếp điểm Timer (8-5 và 8-6, hình 4.12) thay đổi trạng thái tức thời, 8-5 mở ra và 8-6 đóng lại. Timer hoạt động bình thường.
- Khi ta ngưng cấp điện cho cuộn dây Timer. Các tiếp điểm thường (1-3 và 1-4) lập tức trở về trạng thái ban đầu nhưng các tiếp điểm Timer vẫn ở trạng thái làm việc một khoảng thời gian bằng chính thời gian chỉnh định mới trở về trạng thái ban đầu (như hình 4.12).
* Ký hiệu:
4.4.4. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng.
Hiện tượng hư hỏng:
- Hư hỏng các tiếp điểm thường và tiếp điểm thời gian do bị ngắn mạch phía sau rơ le.
- Các tiếp điểm thời gian hoạt động không đúng do bị nổ đứt bo mạch điện tử đến các chân ra hoặc do hư hỏng bo mạch điện tử.
BỘ KHỐNG CHẾ
 CÔNG DỤNG VÀ PHÂN LOẠI:
* CÔNG DỤNG:
Trong các máy móc công nghiệp người ta sử dụng rộng rãi các bộ không chế để làm các khí cụ điều khiển các thiết bị điện. 
Bộ không chế được chia ra làm bộ khống chế động lực (còn gọi là tay trang) để điều khiển trực tiếp và bộ khống chế chỉ huy để điều khiển gián tiếp. 
Bộ khống chế là một loại thiết bị chuyển đổi mạch điện bằng tay gạt hay vô lăng quay. Điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp từ xa thực hiện các chuyển đổi mạch phức tạp để điều khiển khởi động, điều chỉnh tốc độ, đảo chiều, hãm điện ... các máy điện và thiết bị điện. 
Bộ khống chế động lực (còn gọi là tay trang) được dùng để điều khiển trực tiếp các động cơ điện có công suất bé và trung bình ở các chế độ làm việc khác nhau nhằm đơn giản hoá thao tác cho người vận hành. 
Bộ khống chế chỉ huy được dùng để điều khiển gián tiếp các động cơ điện có công suất lớn, chuyển đổi mạch điện điều khiển các cuộn dây công tắc tơ, khởi động từ. Đôi khi nó cũng được dùng đóng cắt trực tiếp các động cơ điện có công suất bé, nam châm điện và các thiết bị điện khác. Bộ khống chế chỉ huy có thể được truyền động bằng tay hoặc bằng động cơ chấp hành .
Bộ khống chế động lực còn được dùng để thay đổi trị số điện trở đấu trong các mạch điện. 
Về nguyên lý bộ khống chế chỉ huy không khác gì bộ khống chế động lực. Chỉ có hệ thống tiếp điểm bé, nhẹ, nhỏ hơn và sử dụng ở mạch điều khiển.
* PHÂN LOẠI: 
 Theo kết cấu người ta chia bộ khống chế ra làm bộ khống chế hình trống và bộ khống chế hình cam..
 Theo nguyên lý sử dụng người ta chia bộ khống chế làm bộ khống chế điện xoay chiều và bộ khống chế điện một chiều.
 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ KHỐNG CHẾ HÌNH TRỐNG.
Trên trục 1 đã bọc cách điện người ta bắt chặt các đoạn vành trượt bằng đồng 2 có cung dài làm việc khác nhau. Các đoạn này được dùng làm các vành tiếp xúc động sắp xếp ở các góc độ khác nhau. Một vài đoạn vành được nối điện với nhau sẵn ở bên trong. Các tiếp xúc tĩnh 3 có lò xo đàn hồi (còn được gọi là chổi tiếp xúc) kẹp chặt trên một cán cố định đã bọc cách điện 4 mỗi chổi tiếp xúc tương ứng với một đoạn vành trượt ở bộ phận quay. Các chổi tiếp xúc có vành cách điện với nhau và được nối trực tiếp với mạch điện bên ngoài. Khi quay trục 1 các đoạn vành trượt 2 tiếp xúc mặt với các chổi tiếp xúc 3 và do đó thực hiện được các chuyển đổi mạch cần thiết trong mạch điều khiển.
 Hình 4.9: Bộ khống chế hình trống
	a. Hình dạng chung
	b. Bộ phận chính bên trong
1. Trục quay
2. Vành trượt bằng đồng
3. Các tiếp xúc tỉnh
4. Trục cố định 
CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ KHỐNG CHẾ HÌNH CAM:
Hình 4.10: Bộ khống chế hình cam
1. Trục quay	4. Các tiếp điểm tĩnh
2. Hình cam	5. Các tiếp điểm động
3. Trục nhỏ có vấu	6. Lò xo đàn hồi 
Hình dạng chung của một bộ khống chế hình cam được trình bày như hình vẽ 4.10 dưới đây. Trên trục quay 1 người ta bắt chặt hình cam 2. Một trục nhỏ có vấu 3 có lò xo đàn hồi 6 luôn luôn đẩy trục vấu 3 tỳ hình cam. Các tiếp điểm động 5 bắt chặt trên giá tay gạt, trục một quay, làm xoay hình cam 2, do đó trục nhỏ có vấu 3 sẽ khớp vào phần lõm hay phần lồi của hình cam, làm đóng hoặc mở các bộ tiếp điểm 4 và 5.
 MỘT SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA BỘ KHỐNG CHẾ.
Bộ khống chế hình cam có tần số thao tác lớn hơn nhiều so với bộ khống chế hình trống (hơn 1000 lần / giờ), khống chế được động cơ điện xoay chiều và một chiều công suất lớn (tới 200 kW). Tiếp điểm động tiếp xúc dạng lăn, vì vậy được dùng rộng rãi. ở các bộ khống chế công suất lớn, mỗi cặp tiếp điểm còn có một hộp dập hồ quang. Bộ khống chế hình trống tần số thao tác bé bởi vì tiếp điểm động và tĩnh có hình dạng tiếp xúc trượt dễ bị mài mòn.
Các thông số định mức của bộ khống chế động lực đối với các kiểu trên được cho ở hệ số thông điện ĐL% = 40% và tần số thao tác không lớn hơn 600 lần / giờ. Các bộ khống chế động lực để điều khiển động cơ điện xoay chiều ba pha rôto dây quấn có công suất 100 kW (ở 380V), động cơ điện một chiều có công suất 80 kW (ở 440V), có trọng lượng xấp xỉ 90 kg. Các bộ khống chế cỡ bé dùng để điều khiển động cơ điện xoay chiều có công suất bé (11- 30)kW có trọng lượng xấp xỉ 30 kg.
Bộ khống chế chỉ huy được sản xuất ứng với điện áp 500V, các tiếp điểm có dòng điện làm việc liên tục đến 10A, dòng điện ngắt một chiều ở phụ tải điện cảm đến 1,5A ở điện áp 220V.
TÍNH CHỌN BỘ KHỐNG CHẾ. 
 Để lựa chọn bộ không chế ta căn cứ vào:
Dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm ở chế độ làm việc liên tục và ở chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại (tần số thao tác trong một giờ).
Điện áp định mức của nguồn cung cấp.
Khi chọn dòng điện I đi qua tiếp điểm ta căn cứ vào công suất định mức (Pđm ) của động cơ và tính I theo công thức:
+ Đối với động cơ điện một chiều
	I = 1,2 
Trong đó:
Pđm là công suất của động cơ điện một chiều, kW.
U là điện áp nguồn cung cấp V
+ Đối với động cơ điện xoay chiều:
Trong đó: - Pđm là công suất của động cơ điện xoay chiều, kW.
- U là điện áp nguồn cung cấp V.
- Dòng điện định mức của bộ khống chế hình trống có các cấp:25; 0; 50; 100; 150; 300A khi làm việc liên tục dài hạn. Còn khi làm việc ngắn hạn lặp lại thì dòng điện định mức có thể chọn cao hơn. Khi tăng tần số thao tác ta phải chọn dung lượng bộ khống chế cao hơn.
Khi điện áp nguồn thay đổi, dung lượng bộ khống chế cũng thay đổi theo, chẳng hạn một bộ khống chế có dung lương 100kW ở điện áp 220V, khi sử dụng ở điện áp 380V thì chỉ được dùng tới công suất 60kW.
 HƯ HỎNG VÀ CÁC NGUYÊN NHÂN GÂY HƯ HỎNG.
+ Bộ khống hình trống:
Hư hỏng các vành trượt bằng đồng: do ma sát giữa các bề mặt, do bụi bẩn, bị cong, vênh, bị cháy, bị dính 
Hư hỏng trục quay do các vít bị chờn, bị hỏng ren 
Hư hỏng các tiếp xúc tĩnh do ma sát giữa các bề mặt với các vành trượt bằng đồng, do bụi bẩn, mất tính đàn hồi 
Hư hỏng giữa trục 1 và các tiếp xúc tĩnh 3 do bị tác động của môi trường, nhiệt độ làm việc, do cách điện bị già hóa.
+ Bộ khống chế hình cam:
Hư hỏng các tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động: bị cháy, bị dính, bị cong, bị vênh không trùng khớp giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh 
Hư hỏng bề mặt tiếp xúc của hình cam do ma sát, bụi bẩn.
Hư hỏng bộ phận truyền động do các ốc vít bị mòn, bị hỏng, 
Hư hỏng lò xo đàn hồi do đặt không đúng vị trí, độ đàn hồi của lò xo giảm do kim loại bị mỏi 
Câu hỏi chắc nghiệm lựa chọn:
Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở cột bên
TT
Nội dung câu hỏi
a
b
c
d
Điện áp định mức của tiếp điểm chính Contactor là:
a. Là điện áp đặt vào 2 đầu cuộn dây Contactor.
b. Điện áp của mạch điện tương ứng với tiếp điểm chính phải đóng cắt
c. Là điện áp đặt vào 2 đầu cuộn dây và các tiếp điểm Contactor. 
d. Cả a và b sai
□?
□?
□?
□?
Contactor phân loại theo nguyên lý truyền động có:
a. Contactor kiểu điện từ, kiểu hơi ép, kiểu thủy lực
b. Contactor kiểu điện một chiều, Contactor điện xoay chiều
c. Contactor điện từ
d. Câu a và b đúng
□?
□?
□?
□?
 Khởi động từ được phân loại theo:
a. Điện áp định mức của cuộn dây hút, số lượng và loại tiếp điểm thường đóng, thường mở
b. Kết cấu bảo vệ chống tác động bởi môi trường xung quanh
c. Khả năng làm biến đổi chiều động cơ điện 
d. Cả a, b và c đều đúng
□?
□?
□?
□?
Trong mạch cần lấy tín hiệu, cuộn dây của rơ le trung gian được mắc:
a. Song song. 
b. Nối tiếp.
c. Hỗn hợp. 
d. Cả a, b và c đều đúng.
□?
□?
□?
□?
Công dụng của bộ khống chế hình cam:
 a. Chuyển đổi mạch điện bằng tay gạt, hay vô lăng quay.
 b. Điều khiển trực tiếp hoặc gián tiếp từ xa các chuyển đổi mạch điên phức tạp.
 c. Điều khiển, khởi động, điều chỉnh tốc, đảo chiều, hãm điện máy điện và thiết bị điện.
 d. Cả , b và c đều đúng.
□?
□?
□?
□?
Bộ khống chế chỉ huy được dùng để:
a. Điều khiển gián tiếp các động cơ điện có công suất lớn
b. Chuyển đổi mạch điện điều khiển, các cuộn dây Contactor, khởi động từ
c. Điều khiển trực tiếp các động cơ điện có công suất nhỏ và trung bình
d. Câu a và b đúng
□?
□?
□?
□?
Lực hút của rơle điện từ phụ thuộc vào:
a. Kích thước lõi thép. 
b. Điện trở cuộn dây.
c. Dòng điện qua phần cảm và khe hở không khí. 
d. Tất cả đều đúng
□?
□?
□?
□?
Bộ khống chế (bộ chuyển đổi) có công dụng: 
Điều khiển khởi động, hãm dừng, điều chỉnh ... máy điện hoặc thiết bị điện;
Chỉ dùng Điều chỉnh tốc độ hoặc đảo chiều;
Chỉ dùng khi hãm động năng hoặc hãm ngược;
Đóng cắt, điều khiển và bảo vệ động cơ.
□?
□?
□?
□?
Loại rơle thời gian On-delay được dùng để:
a. Trì hoản thời gian đóng mạch.
b. Trì hoản thời gian cắt mạch.
c. Tăng nhanh thời gian đóng mạch.
d. Tăng nhanh thời gian cắt mạch.
□?
□?
□?
□?
Bài tập thực hành:
Thực hành tháo, lắp, bảo dưỡng, sửa chữa, quan sát về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, bộ khống chế.
I. Mục tiêu:
Tháo lắp, phán đoán và sửa chữa được hư hỏng của công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, bộ khống chế đảm bảo kỹ thuật và an toàn.
II. Dụng cụ, vật liệu.
Các loại kìm, tuốc nơ vít, các loại cờ lê, bút thử điện, đồng hồ vạn năng.
Một số loại khí cụ điện như; công tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le thời gian, bộ khống chế.
III. Nội dung thực hành.
Thao tác sử chữa:
Mở nắp.
Tháo các cuộn dây quan sát bằng mắt thường xem cuộn dây có bị cháy không hoặc dùng đồng hồ megomét kiểm tra cách điện, nếu cuộn dây bị cháy thì phải quấn lại cuộn dây.
Điều chỉnh các tiếp điểm sao cho trùng khớp hoàn toàn với nhau, dùng giấy ráp vệ sinh sạch các tiếp điểm.
Kiểm tra sự đàn hồi của lò xo.
 a)
CÁC THUẬT NGỮ CHUYÊN MÔN
CÁC TỪ VIẾT TẮT
ĐKB
động cơ không đồng bộ
AC 
ĐIện xoay chiều
DC
ĐIện một chiều
KCĐ
Khí cụ điện
const
Constane (không đổi, cố định)
CD
cầu dao đIện
CC 
Cầu chì
KĐT
Khởi động từ
N, O
Dây trung tính
CTT
Công tắc tơ
RN
Rơ-le nhiệt
RTh
Rơ le thời gian
RU
Rơ le điện áp
RI
Rơ le dòng điện
RTr
Rơ le trung gian
RTĐ
Rơ le tốc độ
TCVN.
Tiêu chuẩn Việt Nam
FCO
 Fure Cut Out
IEC 158-1
 Tiêu chuẩn quốc tế (IEC: International Electrotechnical Commission)
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Khí cụ Điện - Kết cấu, sử dụng và sửa chữa 
Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 1998.
Sổ tay lựa chọn và tra cứu thiết bị điện từ 0.4-500 KV 
NGÔ HỒNG QUANG.
Thiết kế lắp đặt điện theo tiêu chuẩn IEC - 
Thiết kế hệ thống điện
NGUYỄN HOÀNG VIỆT - NXB ĐạI HọC QUốC GIA TPHCM.
Các trang web: WWW.CADIVI.COM
	 WWW.DIENQUANG.COM
	 WWW.VIHEM.COM.VN
Vật liệu điện - Nguyễn Xuân Phú
NXB Khoa Học và Kỹ Thuật, 1998.
Kỹ Thuật Điện - Đặng Văn Đào.
NXB Giáo Dục, 1999.
Cung cấp điện
Nguyễn Xuân Phú, NXB Khoa học và Kỹ thuật , 1998.
Thiết kế điện và dự toán giá thành
K.B. Raina, s.k.bhattcharya (Phạm Văn Niên dịch), NXB Khoa và Học Kỹ Thuật, 1996.
Tính toán phân tích hệ thống điện
Đỗ Xuân Khôi, NXB Khoa học và Kỹ thuật , 2001.
DANH SÁCH BAN BIÊN SOẠN GIÁO TRÌNH DẠY NGHỀ
TRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ
Giáo trình: Khí cụ điện
Nghề : Điện công nghiệp
1. Ông( bà) : Ngô Ngọc Bôi
Chủ nhiệm
2. Ông( bà) : Đồng Văn Ngọc
Phó chủ nhiệm
3. Ông( bà) : Mai Xuân Minh
Thư ký
4. Ông( bà) : Trần Cao Phi
Thành viên
5. Ông( bà) : Lưu Thanh Tân
Thành viên
6. Ông( bà) : Đặng Đình Tiệp
Thành viên
7. Ông( bà) : Phạm Văn Hoàn
Thành viên
8. Ông( bà) : Nguyễn Thanh Hải
Thành viên
9. Ông( bà) : Trần Văn Quỳnh
Thành viên
DANH SÁCH HỘI ĐỒNG NGHIỆM THU
 GIÁO TRÌNH DẠY NGHỀTRÌNH ĐỘ CAO ĐẲNG NGHỀ
1. Ông( bà) : Dương Tử Bình
Chủ tịch
2. Ông( bà) : Nguyễn Đức Toàn
Phó chủ tịch
3. Ông( bà) : Nguyễn Thiện Nam
Thư ký
4. Ông( bà) : Võ Thu Hà
Thành viên
5. Ông( bà) : Bùi Tiến Dũng
Thành viên
6. Ông( bà) : Vũ Hữu Thích
Thành viên
7. Ông( bà) : Đinh Thị Ngọc Diệp
Thành viên
8. Ông( bà) : Phan Văn Phùng
Thành viên
9. Ông( bà) : Nguyễn Thị Quỳnh Nga
Thành viên