Lý thuyết khí cụ điện: Phần 2

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu "Lý thuyết khí cụ điện" tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Khí cụ điện hạ áp; Khí cụ điện bảo vệ và phân phối; Rơle; Các khí cụ điện điều khiển bằng tay; Công tắc tơ và khởi động từ; Khuếch đại từ; Khí cụ điện cao áp; Thiết bị hợp bộ và cấp bảo vệ IP;... Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Lý thuyết khí cụ điện: Phần 2 PHAN IIKHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP CHƯƠNG 7 KHÍ CỤ ĐIỆN BAỌ VỆ VÀ PHÀN PHOI7.1. CẰƯ CHÌ 7.1.1. KHÁI NIỆM CHƯNG Cầu chì là loại khí cụ điện bảo vệ mạch điện, nó tự động cắt mạch điệnkhi co sự cố quá tải, ngán mạch. Cầu chì có đặc điểm là đơn giản, kíchthước nhỏ, khả năng cắt lớn và giá thành hạ nên ngày nay no vẫn đượcsử dụng rộng rãi. Các phần tfL cơ bản của cầu chi là dây chảy đừng để cắt mạch điệncàn bảo vệ, và thiết bị dập hồ quang để dập tất hồ quang sau khi dấy chảyđtìt. Yêu cầu đổi với cầu chì như sau: 1- Đặc tính ampe - giây của cầu chì cần phải thấp hơn đặc tính củathiết bị được bảo vệ, 2- Khí cứ ngẩn mạch cầu chì phải làm việc cố chọn lọc theo trình tự. 3- Đặc tính làm vịệc của cầu chì phải ổn định. 4- Công suất của thiết bị bảo vệ càng tăng, cầu chì càng phải cố khảnăng cắt cao hơn. 5- Việc thay thế dây chảy phải dễ dàng và tốn ít thời gian. 7.1.2. PHÁT NÓNG CỦA DÂY CHÀY KHI LÀM VIỆC DÀI HẠN Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứtcủa dây chảy với dòng điện chảy qua (đặc tính anìpe - giằy). Để có tácdụng bảo vê, đường đặc tính ampe - giây của cầu chì (đường cong 1 trênhình 7-1) tại mọi điểm đều phải thấp hơn đường đặc tính của thiết bị bảovệ (đường cong 2 trên hình 7-1). Đường đặc tính thực tế cùa cầu chì (đưòngcong 3 trên hình 7-1) cắt đường cong 2. Trong miền quá tải lớn (vùng B), 161càu chì bảo vệ được thiết bị, trong vùngquá tải nhỏ (vùng B) cầu chì không bảovệ được thiết bị. Trong thực tế khi quá tải không lớn(1,5 -í- 2)Iđm, sự phát nong của cầu chìdiễn ra rất chậm và phần lớn nhiệt lượngđều toả ra môi trườngxung quanh. Do đócầu chì không bảo vệ được quá tải nhỏ. Hỉnh 7-1. Đặc tính ampe * giây Trị số dòng điện ỉnà tại đo dây chảy của cầu chìbắt đầu chảy đứt gọi là dòng điện tới hạnIth. Để dây chảy càu chì không chảy đứt ở dòng điện định mức, éần đèmbảo điều kiện Idm < Ith. Mặt khác để bảo vệ được thiết bị, dòng điện tới hạn phái không lốnhơn dống đỉện định mức nhiều. Theo kinh nghiệm: Ith/Iđm - 1,6 2 ‘đối với đồng; = 1,25 4- 1,45 đối với chì; Ith/Iđm = Mộ đối với hợp kim chì thiếc. Dòng diện định. mức của cầu chỉ được lựa, chọn sao cho khi chạy liêntục qua dây chảy, châ phát nóng lớn nhăt của dây chảy không làm cho kimloại bị oxy hoá quá mức và biến đổi đặc tính bảo vệ, đồng thời nhiệt phátra ở bộ phận bên ngoài cầu chì cũng không vượt quá trị số ổn định. Khi biết vật liệụ yà kích thước của dậy chảy, ta có thể xác định đượcgiá trị cùa dòng điện tới hạn bằng cách giải phương trình cân bằng nhiệtgiữa nhiệt lượng được cung cấp và nhiệt lượng toâ ra môi trương xungquanh cùa dây chảỳ Phương trình co dạng sau: R.y ■= KA,^ - ỡ0> C7-1*trong đó: R là điện trở của đây chảy; KT là hệ số toả nhiệt của dây chảy ramôi trường xung quạnh; SXC| là diện tích toả nhiệt của dây chảy; ớnc là nhiệtđộ nong chảy của dây cháy; ớ() là nhiệt độ môi trường xung quanh. Điện trở của dây dựiy được tính theo công thức: . R = Po (1 + >4” (7-2)trong đổ:162 pQ -■ điện trở sụất của dây chảy ở 0°C; a - hệ số nhiệt điện trố của dây chảy; 1 - chiều dài của dây chảy; S- tiết diện của dây chảy; Diện tích toà nhiệt của dây chảy được tính bằng: Sxq = p-l (7-3) . p - chu. vi của tiết diện dây chày. Thay các biểu thức (7-2) và (7-3) vào (7-1), giải phương trình ta thuđược: _ / (0nc - 90) (7-4) rì T /)0 (1- + a.ỡnc) Nếu dây chảy co tiết diện tròn thì biểu thức (7-4) có dạng sau: 1th — V/ —^K-4p—0(lT—(ỡ-nc+ aớ--—ncỡ-—0) ) .d° (7-5) Tìr (7-5)- ta nhận thấy rằng, dòng điện tới hạn Ith cùa dây chảy phụthuộc_ vào đường• kính, vật liệu và điều kiện toả nhiệt của dây chày. Để đơn giản việc tính toán, thường người ta dùng những công thứckinh nghiệm: TAth - MA o- da 3/2trong đó: Ao là hệ số kinh nghiệm. Đối với vật liệu dây chảy khác nhau thìAq có các giá trị khác nhau; d là đường kính của dây chảy. Ỏ dòng điện gần dòng điện tới hạn, các phàn tử của cầu chì làm việcở chế độ nhiệt nặng nề nhất (nhiệt độ gàn với nhiệt độ nóng chảy của vậtliệu). Để tránh cho các phần tử của cầu chì bị đốt nóng quá mức khi dòngđiện gần bằng dòng điện tới hạn, người ta dùng hai biện pháp: dùng dâychảy hình dẹt (để có bề mặt toả nhiệt lớn) có những chỗ thắt nhỏ lại, vàdùng hiệu ứng luyện kim đối với các dây chảy tròn. Trên chiều dài của dâychảy được ...