Giáo trình môn khí cụ điện

Khí cụ điện là những thiết bị điện dùng để đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, và bảo vệ các lưới điện, máy điện và máy móc sản xuất ngoài ra nó còn được dùng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lườngnhiều quá trình không điện khác.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình môn khí cụ điện -1-Giáo trìnhKhí cụ điện -2- CHƯƠNG I lý thuyết cơ sở Khí cụ điện1.1 Khái niệm chung1.1.1 Định nghĩa Khí cụ điện là những thiết bị điện dùng để đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh,và bảo vệ các lưới điện, máy điện và máy móc sản xuất ngoài ra nó còn đượcdùng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lườngnhiều quá trình không điệnkhác. Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện, hệ thống truyềntải điện và các trạm biến áp, trong các xí nghiệp, công nghiệp, nông nghiệp, giaothông và quốc phòng….1.1.2 Phân loại Khí cụ điện thường được phân loại như sau: a. Phân loại theo chức năng - Khí cụ điện dùng để đóng cắt (tự động hoặc bằng tay) lưới điện mạch điện ( VD : cầu dao, áptômát, máy ngắt ...) - Khí cụ điện dùng để mở máy, điều khiển (VD: công tắc tơ, khởi động từ, bộ khống chế, biến trở điện trở.) - Khí cụ điện dùng để duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát, dòng điện, tần số, nhiệt độ ...) - Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điên, máy điện (động cơ, máy phát …như quá tải, ngắn mạch, sụt áp như (rơle, cầu chì, máy ngắt). - Khí cụ điện làm nhiêm vụ đo lường (VD: máy biến dòng, máy biến áp đo lường). - Khí cụ điện nhằm hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng phụ) b. Phân loại theo nguyên lý làm việc Khí cụ điện được chia theo các nhóm với nguyên lý: điện từ, từ điện, điện động, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm và không có tiếp điểm. c. Phân loại theo nguồn điện - Khí cụ điện dùng trong mạch một chiều. - Khí cụ điện dùng trong mạch xoay chiều. - Khí cụ điện cao thế: được chế tạo để dùng ở điện áp định mức 1000V trở lên. - Khí cụ điện hạ thế được chế tạo để dùng ở điện áp định mức dưới 1000V d. Theo điều kiện làm việc: Khí cụ điên làm việc ở trong nhà, ngoài trời, vùng nhiệt đới, vùng nhiều rung động, có loại dùng ở vùng mỏ có khí nổ, ở môi trường ăn mòn hoá học …1.2 Lực điện động1.2.1 Định nghĩa -3- Lực điện động là lực sinh ra khi một vật dẫn mang dòng điện đặt trong từtrường, lực này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thôngqua mạch vòng vật dẫn có giá trị lớn nhất.1.2.2 Phương pháp tính lực điện động dựa trên định luật tác dụng tương hỗgiữa dây dẫn mang dòng điện và từ trường. Một dây dẫn thẳng dài l mang dòng điện i đặt trong từ trường có cảm ứng từ B chịu tác dụng một lực cơ học có giá trị được tính bởi biểu thức sau: (1-1) F = B .I .l sin β β: góc hợp bởi chiều véc tơ cảm ứng từ B và chiều dòng điện chạy trong dâydẫn Một hệ thống gồm hai dây dẫn 1 và 2 đặt tuỳ ý có các dòng điện i 1 và i2 chạy qua. Trong trường hợp này dây dẫn 1 mang dòng điện i 1 được coi là đặt trong từ trường của dòng điện i2 chạy trong dây dẫn 2 khi đó lực điện động tác dụng giữa hai dây dẫn mang dòng điện i1 và i2 xác định: µ F = C.i1 .i2 . 0 (1-2) 4π µ0: là độ từ thẩm của không khí µ0 = 4π.10-7H/m C: là hằng số, phụ thuộc vào khích thước hình học của hai dây dẫn, còn gọihệ số mạch vòngNếu thay µ0 vào (1-2)⇒ F = 10-7 i1.i2.C [N] (1-3)1.2.3 Phương pháp cân bằng năng lượng Xét một dây dẫn có dòng điện chạy qua như hình 1-1.Khi dây dẫn dịch chuyển theo hướng x một đoạn dx thì lực điện động được xácđịnh bởi: B dW (1-4) dW = F .dx ⇒ F = dxTrong đó :dw- độ biến thiên năng lượng từ trường của ivật mang dòng điện khi di chuyển một đoạn dx. F x- phương chuyển dời của dây dẫn dưới tác dụng của lực F. Lực tác dụng Hình 1-1: Chiều F trùng với chiều dx vào thanh dẫn Xét hệ hai vật dẫn mang hai dòng điện i1, i2 như hình 1-2, đặt song songcách nhau một khoảng x. 1 1 2 2Năng lượng từ của hệ là: WM = L1i1 + L2 i2 + Mi1i2 2 2 1 12 d ( L1i12 + L2 i2 + Mi1i2 )Và lực tác dụng là: F = dWM = 2 2 dx dxTa có lực tác dụng riêng rẽ là : ...