Tìm hiểu về Aptomat

Sinh viên: Giảng viên hướng dẫn Nguyễn khoa Thuận Lê Ngọc Tấn Lớp: 11CDDC02 ĐẶT VẤN ĐỀ Ngày nay dưới sự phát triển của khoa học kỹ thuật nên các thiết bị điện được sản xuất một cách đơn giản, gọn nhẹ, chứa nhiều tính năng hơn trước kia rất nhiều và đặc biệt các thiết bị điện này đa số là có thể ghép nối được với máy tính, được điều khiển trực tiếp trên máy tính hoặc được điều khiển từ xa thông qua bộ điều khiển bằng tay, áptômát cũng là một trong những thiết bị đó. I/ KHÁI NIỆM VÀ CÔNG DỤNG 1.Khái quát Áptomat (máy cắt_CB) là thiết bị khí cị điện dùng để đóng cắt mạnh điện (một pha, ba pha). 2.Công dụng CB được quy định ở tiêu chuẩn IEC 947 như sau: là thiết bị đóng cắt ở điều kiện bình thường, aptomat có khả năng cho dòng điện chạy qua và trong các điều kiện bất thường do ngắn mạch phải có khả năng chịu dòng điện trong khoảng thời gian xác định và cắt chúng. CB cho phép tác động bằng tay phu thuộc hoặc hoặc độc lập cũng như bằng cơ cấu tích lũy năng lượng. CB cho phép tác động bằng tay, độn cơ hoặc bằng bộ nhã như hở mạch, quá dòng, điện áp thấp, công suất hoặc dòng điện ngược. Hình sạng bên ngoài của nột náy cắt phổ biến Hình 1.1. Hình dạng bên ngoài của máy cắt MCCB 3.Yêu cầu Phải chọn thỏa mãn ba yêu cầu sau: Chế độ làm việc ở định mức của CB phải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa la trị số dòng điện định mức chạy qua CB là lâu tùy ý. Mặt khác, mạch của dòng điện CB phải chịu được dòng điện lớn ( khi cí ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã đóng hay đang đóng. CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn., có thể vài chục KA. Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch , CB đảm bảo vẫn lam việc tốt ở trị số dòng điện định mức. Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB có thờ gian cắt bé. Muốn thường phải kết hơp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang điện bên trong CB. II/ PHÂN LOẠI VÀ CẤU TẠO 1. Cấu tạo Hình 2.1. Cấu tạo bên trong của CB 1. Vỏ hộp 4. Cơ cấu tác động cơ khí 2. Tiếp điểm 5. Móc bảo vệ 3. Bộ dập hồ quang 1.1. Vỏ hộp Là một kết cấu cách điện để lắp các thiết bị của một CB. Vật liệu thường đươc sử dụng là nhựa chịu nhiệt như thủy tinh, polime. Cấu trúc của các vật liệu phụ thuộc vào các thông số định mức của CB như điện áp định mức, dòng điện định mức, khả năng cắt và kích cỡ vật lý của CB. 1.2. Tiếp điểm Tiếp điểm cua CB thường có cấu tạo ngón . Kết cấu này có hai ưi điểm đó là: Khi đóng mở co một khỏang thơì gian tiếp điểm động tỳ và trượt lên tiếp điểm tĩnh tạo điều kiện cho các chất bẩn trên bề mặt tiếp điểm bị cạo sạch. Nhưng ưu điểm lớn nhất của tiếp điểm dạng này là khi ngắn mạch, ngoài khả lực kéo về của lò xo phản hồi còn có thêm hai lực điện động tạo bởi hai dòng điện song song ngược chiều tring hai tiếp điểm tĩnh và động. Hình 2.2. Kết cấu tiếp điểm của CB   1.3. Buồng dập hồ quang Khi cắt mạch hồ quang phát sinh ở tiếp điểm sinh ra nhiệt có thể làm hư hỏng các tiếp điểm mặt khác quá trình ion hóa do hồ quamg có thể có áp suất cao làm hư hỏng các bộ phạn khác và vỏ của CB. Cấu trúc của buồng dập hồ quang thường hình chữ U được làm bằng nhiều lá thép lại để chia nhỏ hồ quang , khuếch tán năng lượng hồ quang và dập tắt hồ quang nhanh chóng. 1.4. Cơ cấu tác động cơ khí Gồm các bộ phận cơ khí giúp cho việc đóng mở bằng tay của tiếp điểm. Có ba trạng thái tác động bằng tay: đóng (ON), mở (OPEN) , và trạng thái cau tác động bảo vệ.   Thao tác đóng mở bằng tay được trình bày như a,b hình 2.5   a. Trạng thái đóng tiếp điểm b. Trạng thái mở tiếp điểm Hình 2.5. Hoạt động bằng tay của cơ cấu cơ khí   1.5. Cơ cấu bảo vệ Đây là trung tâm của một CB, la các phần tử mà nhờ nó việc tác động tự động của CB được thực hiện. CB sẽ tác dộng trong các trường hợp sau: khi nhấn nút “PUSH TO TRIP” , khi thành phần cản biến quá dòng bằng lưỡng kim hay cuộn dây điện từ tác động (đối với CB thông thường), hoặc tác động khi có sự cố chậm vỏ (ELCB, RCCB),… Hình 2.6. Cấu tạo của một móc bảo vệ   III/ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 1. Sơ đồ làm việc của CB dòng điện cực đại   Hình 2.7. Nguyên lý làm việc của máy cắt quá dòng cực đại Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc hai khớp với ba khớp cùng một cụm với tiếp điểm động. Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần ứng 4 không hút. Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạch, lực hút điện từ ở nam châm 5 lớn hơn lực lò xo 6 làm cho nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 xuống làm bật nhã móc 3, móc 5 được thả tự do, lò xo 1 được thả lỏng, kết quả các tiếp điểm của CB được mở ra, mạch điện bị ngắt. 2. Nguyên lý làm việc của CB điện áp thấp   Hình 2.8. Nguyên lý làm việc của máy cắt điện áp thấp   Bật CB ở trạng thái ON, với điện áp định mức nam châm điện 1 và phần ứng 6 hút lại với nhau. Khi sụt áp quá mức, nam châm điện 1 sẽ nhã phần ứng 6, lò xo 3 kéo móc 2 bật lên, móc 5 thả ự do thả lỏng, lò xo 4 được thả lỏng, kết quả CB được mở ra, mạch điện bị ngắt. 3. Đặc tính và lựa chọn 3.1 Đặc tính đường cong làm việc của CB Đường đặc tính CB có thể phân tich làm hai phần: Phần trên: từ A đến C, bảo vệ đối với quá tải , được đảm bảo thực hiện bởi lưỡng kim nhiệt. Phần dưới: từ C đến D, bảo vệ đối với ngắn mạch, được đảm bải thực hiện bởi cuộn dây điện . Các hệ thống điện từ cũng nhằm đảm bảo hai loại bải vệ này.       Hình 2.9 đường biểu diển dòng làm việc của CB với thời gian t = f(x.In) A. Đường cong tối thiểu B. Đường cong tối đa 3.1 Điều kiện lựa chọn Việc lựa chọn một CB tùy thuộc vào các điều kiện sau: - Các đặc tính điện của lưới điện ma nó đặt vào. - Môi trường sử dụng của thiết bị, nhiệt độ xung quanh, vị trí lắp đặt. - Khả năng tạo và cắt dòng ngắn mạch. - Các yêu cầu khai thác - Các đặc tính tải. - Các quy tắc lắp đặt, đặ biệt là người bảo vệ. Do đó CB được chon theo các điều kiện cơ bản sau: UđmCB >= UđmLD IdmCB >= Itt IcdmCB >= IN Với lưới hạ áp vì ngắn mạch xa nguồn: Để tính ngắn mạch hạ áp, cho phép lấy kết qảu gần đúng bằng cách cho trạm biến áp phân phối là nguồn, trong tổng trở ngắn mạch chỉ cần kể từ tổng trở biến áp tới điểm cần tính ngắn mạch. Tổng trở biến áp quy về hạ áp các định theo công thức sau: IV/ MÁY CẮT CHÓNG DÒNG ĐIỆN RÒ 1. Chức năng. Máy chắt chóng dòng điện rò(RCCB) được dùng để chóng dòng điện rò cho các loại hệ thống điện của hộ sử dụng điện(HTD- SDĐ) từ đơn giản đến phức tạp, và bảo vệ chống dòng điện rò các loại phụ tải điện khác nhau. Tuy nhiên, các loại R đều có 2 chức năng: - Chức năng thứ nhất: bảo vệ chống quá tải, chống ngắn mạch của phụ tải điện và HTĐ –SDĐ. Đối với chức năng này, nguyên tắc hoạt động giống như nguyên tắc hoạt động của CB. - Chắc năng thứ 2: Bảo vệ chống dòng điện rò cho các phụ tải điện và HTĐ – SDĐ. Như vậy RCCB cũng là loại thiết bị bảo vệ, nhưng có tác dụng bảo vệ toàn diện hơn so với CB. Hình 4.1 Máy cắt chóng dòng rò RCCB 2.Đặc điểm cấu tạo của RCCB. Thông thường các loại RCCB có các bộ phận chính như sau: - Bộ phận đóng – cắt mạch: có chức năng bảo vệ chống quá tải và chống ngắn mạch. Chúng có cấu tạo nguyên lý hoạt động giống như CB. - Bộ chức năng chóng dòng điện rò: bộ phận náy có 2 cơ cấu chủ yếu là cơ cấu phát hiện dòng điện rò và cơ cấu so sánh và khuếch đại dòng điện rò. Đối với RCCB cod bộ phận chức năng chống dòng điện rò đơn giản: Trường hợp này, bộ phận chức năng chóng dò điện rò có kết cấu rất gọn và được lắp đặt trong CB. Đối với RCCB có dòng điện làm việc định mức dưới 1000A và bộ chức năng chóng dòng diện rò đơn giản, có hình dáng và kích cở giống hình dáng và kích cở của CB với dòng điện làm việc định mức tương đương. Loại này được gọi là RCCB tích hợp. Đối với RCCB có bộ phận chức năng chống dòng điện rò phức tạp. Thông thường, các RCCB có dòng điện làm việc định mức vài trăm ampe trở lên và bộ phận chức năng chống dòng điện rò phức tạp điều chỉnh được giá trị đặt trước dòng tác động rò và điều chỉnh được thời gian trể khi RCCB tác động thì bộ phận chức năng chóng dòng điện rò được tạo thành hai khối riêng biệt: máy biến dòng rò (ZCT), và rơle dòng rò(ELR); và được lắp đặt ngoài CB. Loại RCCB này được gọi là RCCB kết hợp. 3.Sơ đồ nguyên lý hoạt động Trên hình 4.1 trình bày sơ đồ nguyên lý hoạt động của RCCB tích hợp 3 cực. Khi không có dòng điện rò I, tổng dòng điện 3 pha A, B, C đi xuống qua ZCT bằng không. Khi xuất hiện dòng điện rò ở một pha bất kỳ, vì dòng điện rò chỉ đi qua ZCT một lần rồi xuông đất (hoặc trở về dây trung tính “ bảo vệ PE), khi đó tổng dòng điện di qua ZCT bằng dòng điện rò I. Nếu dòng điện rò I lớn hơn giá trị dòng tác động rò danh định Im thì dòng cảm ứng thứ cấp I2 sau khi qua rơle dòng rò (ERL) được khuếch đại và truyền đến mạch điều khiển của CB làm tác động cắt mạch dây cấp điện. Hình 4.2 Nguyên lý hoạt động của RCCB tích hợp 3 cực