Giáo trình Lý thuyết trang bị điện (Nghề Điện công nghiệp Trình độ CĐTC)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH AN GIANG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ AN GIANG

GIÁO TRÌNH

MƠN HỌC:
LÝ THUYẾT TRANG BỊ ĐIỆN
NGHỀ : ĐIỆN CƠNG NGHIỆP
TRÌNH ĐỘ : TRUNG CẤP/CAO ĐẲNG
(Ban hành theo Quyết định số: 630/QĐ-CĐN, ngày 05 tháng 04 năm 2022
của Hiệu trưởng trường Cao đẳng nghề An Giang)

An Giang, Năm ban hành: 2022


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thơng 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 lý thuyết Trang bị điện gồm hai phần:
Phần thứ nhất đề cập đến khí cụ điện là thiết bị khơng thể thiếu trong hệ
thống cung cấp điện cũng như trong các máy sản xuất. Phần này giới thiệu về
cấu tạo, nguyên lý làm việc và cách lựa chọn thiết bị.
Phần thứ hai trình bày chủ yếu về các mạch máy điện thông dụng và Trang
bị điện của các mấy cắt gọt kim loại như máy khoan, máy tiện, máy mài, máy
doa, máy phay.
Giáo trình được biên soạn nhằm đáp ứng nhu cầu học tập của học sinh- sinh

viên nghề điện công nghiệp tại Trường Cao đẳng nghề An Giang.
Việc biên soạn giáo trình khơng thể tránh các thiếu sót cần thiết, mong được
sự góp ý từ các đồng nghiệp và học sinh sinh viên.
An Giang, ngày

tháng

năm 20

Tham gia biên soạn

Lương Hoàng Vĩnh Thuận
1


MỤC LỤC
ĐỀ MỤC

TRANG

Lời giới thiệu

1

Mục lục

2

Bài 1: Cơ sở lý thuyết khí cụ điện

5

I. Khái niệm về khí cụ điện

5

II. Sự phát nóng của khí cụ điện

6

III.Tiếp xúc điện - Hồ quang

6

Bài 2: Khí cụ điện đóng cắt
I. Cầu dao

9
9

II. Các loại công tắc và nút điều khiển

11

III. Dao cách ly

17

IV. Máy cắt điện

20

V. Áp tơ mát

22

Bài 3: Khí cụ điện bảo vệ

26

I. Nam châm điện

26

II. Rơ le điện từ

27

III. Rơ le nhiệt

29

IV. Cầu chì

31

V. Các thiết bị chống rị

34

VI. Biến áp đo lường

38

Bài 4: Khí cụ điện điều khiển

46

I. Công tắc tơ

46

II. Khởi động từ

49

III. Rơ le trung gian và rơ le tốc độ

52

IV. Rơle thời gian

55

V. Bộ khống chế

59

Bài 5: Điều chỉnh tốc độ động cơ

63

I. Khái niệm chung

63

II. Điều chỉnh tốc động động cơ một chiều kích từ độc lập

66
2


III. Điều chỉnh tốc độ động cơ không đồng bộ ba pha
Bài 6: Tự động khống chế truyền động điện

80
91

I. Khái niệm chung

91

II. Tự động khống chế ĐKB roto lồng sóc

94

III. Tự động khống chế ĐKB roto dây quấn

104

IV. Tự động khống chế động cơ điện một chiều

108

V. Vấn đề bảo vệ và liên động trong TĐKC- TĐĐ

111

Bài 7: Trang điện máy công nghiệp

116

I. Trang bị điện cho máy cắt gọt kim loại

116

II. Trang bị điện cho cơ cấu sản xuất

134

3


GIÁO TRÌNH MƠN HỌC
Tên mơn học: LÝ THUYẾT TRANG BỊ ĐIỆN
Mã mơn học: MH24
Vị trí, tính chất, ý nghĩa và vai trị của mơn học:
- Vị trí: Mơn học này cần phải học sau khi đã học xong các Môn học cơ sở
và nên học sau Môn học Máy điện, Cung cấp điện.
- Tính chất: Trang bị cho người học kiến thức về các loại khí cụ điện, các

mạch máy điện điều khiển động cơ thông dụng và một số mạch điện của các loại
máy sản xuất.
- Ý nghĩa và vai trị của mơn học/mơ đun: giúp người học nhận biết được
cơng dụng và lựa chọn các loại khí cụ điện thơng dụng trong cơng nghiệp. Đọc và
phân tích sơ đồ mạch điện của các loại máy điện.
Mục tiêu của môn học/mô đun:
- Về kiến thức:
 Nhận dạng và phân loại khí cụ điện.
 Trình bày cấu tạo và ngun lý hoạt động của các loại khí cụ điện.
 Tính chọn các loại khí cụ điện.
 Phân tích nguyên lý, cách thực hiện, phạm vi ứng dụng... của các
phương pháp điều chỉnh tốc độ (ĐChTĐ) động cơ 3 pha, động cơ một chiều.
-Về kỹ năng:
 Đọc, vẽ và phân tích các sơ đồ mạch điều khiển dùng rơle công tắc tơ
dùng trong khống chế động cơ 3 pha, động cơ một chiều.
 Lựa chọn các loại khí cụ điện đúng yêu cần kỹ thuật.
 Sử dụng thành thạo các loại khí cụ điện.
-Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
 Cẩn thận, chính xác, nghiêm túc, thực hiện đúng quy trình.
 Ứng dụng kiến thức đã học vào trong thực tế.

4


CHƯƠNG 1 - CƠ SỞ LÝ THUYẾT KHÍ CỤ ĐIỆN
Giới thiệu: Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi trong hệ thống điện dân dụng
và công nghiệp. Tùy theo loại mà dùng với nhiều mục đích khác nhau với nhiều
cơng dụng khác nhau.
Mục tiêu: Sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Trình bày được khái niệm về khí cụ điện;

- Phân loại được các loại khí cụ điện thường được sử dụng phổ biến trong hệ
thống điện.
- Giải thích được các hiện tượng của khí cụ điện trong q trình làm việc.
I. Khái niệm về khí cụ điện:
1. Khái niệm về khí cụ điện:
Khí cụ điện (KCĐ) là những thiết bị dùng để đóng ngắt, điều khiển, kiểm
tra, tự động điều chỉnh, khống chế các đối tượng điện cũng như không điện và
bảo vệ chúng trong các trường hợp sự cố. Khí cụ điện có nhiều chủng loại với
chức năng, nguyên lý làm việc và kích thước khác nhau, được dùng rộng rãi
trong mọi lĩnh vực của cuộc sống.
2. Cơng dụng của khí cụ điện:
Khí cụ dùng để đóng cắt lưới điện, mạch điện điều chỉnh tốc độ, điều chỉnh
điện áp và dòng điện dùng để dùng để duy trì tham số điện ở giá trị không đổi,
dùng để bảo vệ lưới điện, máy điện, dùng để đo lường.
3. Phân loại khí cụ điện:
Khí cụ điện thường được phân loại theo chức năng, theo nguyên lý và môi
trường làm việc, theo điện áp.
a. Theo chức năng KCĐ được chia thành những nhóm chính như sau:
- Nhóm khí cụ đóng cắt: Chức năng chính của nhóm KC này là đóng cắt
bằng tay hoặc tự động các mạch điện. Thuộc về nhóm này có: Cầu dao, áptơmát,
máy cắt, dao cách ly, các bộ chuyển đổi nguồn…
- Nhóm KC hạn chế dịng điện, điện áp: Chức năng của nhóm này là hạn chế
dịng điện, điện áp trong mạch khơng quá cao. Thuộc về nhóm này gồm có:
Kháng điện, van chống sét…
- Nhóm KC khởi động, điều khiển: Nhóm này gồm các bộ khởi động, khống
chế, công tắc tơ, khởi động từ…
- Nhóm KC kiểm tra theo dõi: Nhóm này có chức năng kiểm tra, theo dõi sự
làm việc của các đối tượng và biến đổi các tín hiệu khơng điện thành tín hiệu
điện. Thuộc nhóm này: Các rơle, các bộ cảm biến…
5

- Nhóm KC tự động Đ/C, khống chế duy trì chế độ làm việc, các tham số của
đối tượng các bộ ổn định điện áp, ổn định tốc độ, ổn định nhiệt độ…
- Nhóm KC biến đổi dịng điện, điện áp cho các dụng cụ đo: Các máy biến
áp đo lường, biến dòng đo lường…
b. Theo nguyên lý làm việc KCĐ được chia thành:
- KCĐ làm việc theo nguyên lý điện từ
- KCĐ làm việc theo nguyên lý cảm ứng nhiệt.
- KCĐ có tiếp điểm.
- KCĐ khơng có tiếp điểm.
c. Theo nguồn điện KCĐ được chia thành:
- KCĐ một chiều.
- KCĐ xoay chiều.
- KCĐ hạ áp (Có điện áp 1000 V).
d. Theo điều kiện môi trường, điều kiện bảo vệ KCĐ được chia thành:
- KCĐ làm việc trong nhà, KCĐ làm việc ngồi trời.
- KCĐ làm việc trong mơi trường dễ cháy, dễ nổ.
- KCĐ có vỏ kín, vỏ hở, vỏ bảo vệ…
II. Sự phát nóng của khí cụ điện:
- Ở trạng thái làm việc, trong các bộ phận của thiết bị điện nói chung và của
khí cụ điện nói riêng đều có tổn hao năng lượng và biến thành nhiệt năng.
Một phần nhiệt năng này làm tăng nhiệt độ của khí cụ và một phần tỏa ra
mơi trường xung quanh. Ở trạng thái xác lập nhiệt, nhiệt độ của khí cụ khơng
tăng nữa mà ổn định ở một giá trị nào đó, tồn bộ tổn hao cân bằng với nhiệt
năng tỏa ra mơi trường xung quanh. Nếu khơng có sự cân bằng này nhiệt độ của
khí cụ sẽ tăng cao làm cho cách điện bị già hoá và độ bền cơ khí của các chi tiết
bị suy giảm và tuổi thọ của khí cụ giảm đi nhanh chóng.
Độ tăng nhiệt độ của khí cụ được tính bằng:
τ = θ - θ0 (3-1)

Với: τ là độ tăng nhiệt độ (hay độ chênh nhiệt độ).
θ là nhiệt độ của khí cụ.
θ0 là nhiệt độ của môi trường.
III. Tiếp xúc điện - Hồ quang:
1. Tiếp xúc điện:
Khái niệm:
-Tiếp xúc điện là nơi mà dòng điện đi từ vật dẫn được gọi là tiếp xúc điện.
6


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.
Để đảm các u cầu trên, vật liệu dùng làm tiếp điểm có các yêu cầu :
- Điện dẫn và nhiệt dẫn cao
- Độ bền chống rỉ trong khơng khí và trong các khí khác.
- Độ bền chống tạo lớp màng có điện trở suất cao.
- Độ bền chịu hồ quang cao (nhiệt độ nóng chảy )
- Đơn giản gia cơng, giá thành hạ .
- Một số vật liệu làm tiếp điểm đồng, nhôm hợp kim của đồng …
Phân loại tiếp xúc điện:
Dựa vào kết cấu tiếp điểm, có các loại tiếp xúc điện sau:
- Tiếp xúc cố định: các tiếp điểm được nối cố định với các chi tiết nối dòng
điện như 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 bulong, hàn nóng hoặc hàn
nguội
- Tiếp xúc đóng mở: Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch điện, trong trường hợp
này phát sinh hồ quang điện, cần xác định khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và
tiếp điểm động dựa vào dòng điện định mức, điện áp định mức và chế độ làm
việc của khí cụ điện.

- Tiếp xúc trượt: Là tiếp xúc ở cổ góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ
phát sinh ra hồ quang điện. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc:
-Vật liệu làm tiếp điểm.
-Kim loại làm tiếp điểm không bị oxy hóa.
-Lực ép tiếp điểm càng lớn thì sẽ tạo nên nhiều tiếp điểm tiếp xúc.
-Nhiệt độ tiếp điểm càng cao thì điện trở tiếp xúc càng lớn.
-Diện tích tiếp xúc.
-Thông thường dùng hợp kim làm tiếp điểm.
2. Hồ quang điện:
- Khái niệm : Trong các khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện cầu dao,
cơng tắc tơ, rơle khi chuyển mạch sẽ phát sinh phóng điện .
Nếu dòng điện ngắt dưới 0.1A và điện áp tại các tiếp điểm khoảng 250V–
300V thì các tiếp điểm sẽ phóng ra điện áp âm ỉ. Trường hợp dòng điện và điện
áp cao hơn trị số trong bảng sau sẽ phát sinh hồ quang điện .
7


VL- TĐ U(V)
I(A)
Paratin 17
0.9
Vàng
15
0.378
Bạc
12
0.4
Von
17
0.9

fram
Đồng
12.3
0.43
Than
18.22
0.03
Tính chất cơ bản của phóng điện hồ quang:
Phóng điện hồ quang chỉ xảy ra các dịng điện có trị số lớn.
Nhiệt độ trung tâm hồ quang rất lớn và trong các khí cụ có thể đến 60008000 0 K mật độ dòng điện tại catốt lớn ( 104 – 105 ) A/cm2.
- Quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang điện:
Đối với tiếp điểm có dòng điện bé, ban đầu khoảng cách giữa chúng nhỏ
trong khi điện áp đặt có trị số nhất định. Vì vậy trong khoảng không gian này sẽ
sinh ra điện trường có cường độ rất lớn ( 3.107V/cm).
Có thể làm bật điện tử catốt gọi là phát xạ tự động điện tử (gọi là phát xạ
nguội điện tử) số điện tử càng nhiều, chuyển động dưới tác dụng của điện trường
làm ion hóa khơng khí gây hồ quang điện.
- Q trình dập tắt hồ quang :
Điều kiện dập tắt hồ quang là quá trình ngược lại với quá trình phát sinh hồ
quang.
Hạ nhiệt độ hồ quang bằng cách dùng hơi khí hoặc dầu làm nguội.
Chia cắt hồ quang
Kéo dài hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ bằng cách dùng vách ngăn chia
thành nhiều phần nhỏ và thổi dập tắt...
Câu hỏi ôn tập:
1. Hãy trình bày cơng dụng của khí cụ điện?
2. Hãy cho biết tiếp xúc điện là gì? Hồ quang điện là gì?

8

CHƯƠNG 2 - KHÍ CỤ ĐIỆN ĐĨNG CẮT
Giới thiệu: Bài này giúp sinh viên nhận biết được công dụng, cách phân
loại, ký hiệu của một số loại khí cụ điện điều khiển bằng tay thông dụng như:
cầu dao, công tắc, nút nhấn... Đồng thời hình thành thái độ yêu nghề, sự tỉ mỉ
của sinh viên.
Mục tiêu: sau khi học xong bài này người học có khả năng:
- Nêu được cơng dụng của các loại khí cụ điện dùng để đóng cắt trong hệ
thống điện.
- Phân loại được các loại khí cụ dùng để đóng cắt.
- Trình bày được cấu tạo của các loại khí cụ dùng để đóng cắt trong hệ thống
điện.
- Nhận dạng được các loại khí cụ điện dùng để đóng cắt.
I. Cầu dao:
1. Cấu tạo và phân loại:
6
a. Cấu tạo:
2
3
Cầu dao gồm có các phần tiếp
5
4
điểm động, tiếp điểm tĩnh, tay nắm
cách điện, đế cách điện và vỏ bảo vệ.
1
b. Phân loại: Phân loại cầu dao
dựa vào các yếu tố sau:
- Theo kết cấu: cầu dao được chia
làm loại một cực, hai cực, ba cực 1-tiếp điểm động; 2-tiếp điểm
hoặc bốn cực.

tĩnh; 3-lưỡi dao phụ; 4-lò xo; 5- Cầu dao có tay nắm ở giữa tay cầm (vật liệu cách điện); 6đế cách điện
hoặc tay ở bên. Ngồi ra cịn có cầu
dao một ngả, hai ngả được dùng để đảo nguồn cung cấp cho mạch và đảo chiều
quay động cơ.
- Theo điện áp định mức : 250V, 500V.
- Theo dòng điện định mức: dòng điện định mức của cầu dao được cho
trước bởi nhà sản xuất (thường là các lọai 10A, 15A, 20A, 25A, 30A, 60A, 75A,
100A, 150A, 200A, 350A, 600A, 1000A…).
- Theo vật liệu cách điện: có loại đế sứ, đế nhựa, đế đá.
9


- Theo điều kiện bảo vệ: loại có nắp và khơng có nắp (loại khơng có nắp
được đặt trong hộp hay tủ điều khiển).
- Theo yêu cầu sử dụng: loại cầu dao có cầu chì bảo vệ ngắn mạch hoặc
khơng có cầu chì bảo vệ.

2. Ngun lý hoạt động:
Cầu dao là loại khí cụ đóng ngắt trực tiếp bằng tay đơn giản, không
thường xuyên các mạch điện có nguồn điện áp cung cấp đến 440V điện một
chiều và 660V điện xoay chiều. Đa số được dùng để đóng ngắt mạch điện có
công suất nhỏ. Với các mạch trung bình và lớn chúng chỉ đóng ngắt khi không
tải.
3. Tính chọn cầu dao:
Chọn cầu dao theo dòng điện định mức và điện áp định mức:
Gọi IBBttBB là dòng điện tính toán của mạch điện.
UBBnguồnBB là điện áp nguồn của lưới điện sử dụng.
Iđmcầu dao  Itt
mcầu dao  Unguồn
10

4. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng:
Cầu dao hư hỏng thường là do cũ không tiếp xúc, dẫn điện kém. Các lớp vỏ
bảo vệ bị hỏng dễ gây ra tai nạn điện khi vơ tình chạm phải. Một số ít ngun
nhân là do dịng điện trong mạch lớn gây quá tải cho cầu dao.
5. Sửa chữa cầu dao:
Cầu dao khi sử dụng lâu ngày sẽ bị bám bẩn, bị hở các tiếp điểm tiếp xúc
không chặt. Khi muốn thay thế hay bảo dưỡng tuyệt đối phải ngắt nguồn điện
vào cầu dao. Sau đó mới được tiến hành sửa chữa hoặc thay thế.
II. Các loại công tắc và nút điều khiển:
1. Công tắc:
a. Khái quát và công dụng:
Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện có cơng suất nhỏ và có
dịng điện định mức nhỏ hơn 6A. Cơng tắc thường có hộp bảo vệ để tránh sự
phóng điện khi đóng mở. Điện áp của công tắc nhỏ hơn hay bằng 500V.
Một số công tắc thường gặp:

b. Phân loại và cấu tạo:
 Cấu tạo:
Cấu tạo của cơng tắc: phần chính là tiếp điểm đóng mở được gắn trên đế
nhựa và có lị xo để thao tác chính xác.
 Phân loại:
Phân loại theo cơng dụng làm việc, có các loại cơng tắc sau:
- Cơng tắc đóng ngắt trực tiếp.

11


- Công tắc chuyển mạch (công tắc xoay, công tắc đảo, cơng tắc vạn năng),

dùng để đóng ngắt chuyển đổi mạch điện, đổi nối sao tam giác cho động cơ.
- Cơng tắc hành trình và cuối hành trình, loại cơng tắc này được áp dụng
trong các máy cắt gọt kim loại để điều khiển tự động hóa hành trình làm việc
của mạch điện.
 Các thông số định mức của công tắc:
- Uđm: điện áp định mức của công tắc.
- Iđm: dịng điện định mức của cơng tắc.
- Trị số điện áp định mức của cơng tắc thường có giá trị  500V.
- Trị số dịng điên định mức của cơng tắc thường có giá trị  6A.
Ngồi ra cịn có các thông số trong việc thử công tắc như độ bề cơ khí, độ
cách điện, độ phóng điện…
 Các u cầu thử của công tắc:
Việc kiểm tra chất lượng công tắc phải thử các bước sau:
- Thử xuyên thủng: đặt điện áp 1500V trong thời gian một phút ở các
điểm cần cách điện giữa chúng.
- Thử cách điện: đo điện trở cách điện < 2M.
- Thử phát nóng.
- Thử cơng suất cắt.
- Thử độ bền cơ khí.
- Thử nhiệt độ đối với các chi tiết cách điện: các chi tiết cách điện phải
chịu đựng 100oC trong thời gian hai giờ mà không bị biến dạng hoặc sủi nhám.
2. Công tắc hộp:

12


Khái niệm, công dụng
Công tắc đổi nối kiểu hộp (công tắc hộp) là loại KCĐ đóng ngắt dịng điện
bằng tay kiểu hộp, dùng để đóng, ngắt, đổi nối khơng thường xun mạch điện
có dịng điệnđến 400A, điện áp 220V một chiều và 380V xoay chiều).

Công tắc đổi nối kiểu hộp thường dùng làm cầu dao tổng cho các máy công
cụ, dùng làm đầu nối, khống chế trong các mạch điện tự động. Nó cũng được
dùng để mở máy, đảo chiều quay hoặc đổi nối dây quấn stato động cơ từ sao
sang tam giác.

Khi xoay núm, nhờ hệ thống lò xo xoắn lại sẽ làm xoay trục, chém vào các
tiếp điểm tĩnh. Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ lực đàn hồi của má tiếp điểm động.
Mỗi pha được ngăn cách với nhau bởi tấm cách điện 6 . Các tấm cách điện 3
được làm bằng vật liệu cách điện, mục đích làm cho các tiếp điểm chuyển động
dễ dàng.
Đặc điểm:
-Ưu điểm: Tốc độ đóng ngắt nhanh, kích thước nhỏ gọn. Hồ quang cháy
trong mơi trường kín.
-Nhược điểm: Hệ thống tiếp điểm và cơ cấu truyền động chóng bị mịn, tuổi
thọ đến 2.104 lần đóng cắt.

13


3. Công tắc vạn năng:
a. Cấu tạo: là công tắc xoay dùng để đóng ngắt điện bằng tay mạch điện
một chiều và xoay chiều. Cơng tắc được bố trí một, hai, ba, hay nhiều cực. Các
cực được bố trí ở các tầng khác nhau gồm các tiếp điểm động và tĩnh. Ngồi ra
cịn có các lị xo lá đi kèm với các vịng đệm bằng phíp để dập hồ quang, giữa các
cực là các vòng đệm cách điện. Trục của cơng tắc là trụ hình vng.

b. Ngun lý hoạt động : Khi vặn núm điều khiển tùy theo vị trí mà các tiếp
điểm thay đổi có thể đóng hoặc mở.
c. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục : Thay thế các chi tiết bị mài
mòn. Bộ phận hay hỏng nhất là lị xo tạo ra lực đóng cắt. Khi lò xo kém đàn hồi

thay thế mới. Sau thời gian sử dụng hệ thống tiếp điểm bị bẩn lau chùi, các tiếp
điểm bị cháy hỏng thay thế mới .
4. Cơng tắc hành trình:
a.Cấu tạo:
Cơng tắc hành trình thường có các
bộ phận như: tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm
động, đế cách điện, cơ cấu tác động, bộ
phận lấy tín hiệu.
b. Nguyên lý làm việc
Cơng tắc hành trình làm việc theo
tín hiệu hành trình của các cơ cấu
chuyển động cơ khí nhằm tự động điều
14
Cơng tắc hành trình kiểu địn


chỉnh hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình để bảo đảm an
tồn.
c. Phân loại, ký hiệu công dụng
- Phân loại: tùy theo cấu tạo có thể chia thành: kiểu ấn, kiểu địn, kiểu
trụ và kiểu quay.
- Ký hiệu: tuỳ theo quy định mỗi nơi mà ký hiệu cơng tắc hành trình ký
hiệu khác nhau khơng có quy định chung.
- Cơng dụng: Cơng tắc hành trình dùng để đóng, ngắt, chuyển đổi mạch
trong truyền động điện tự động.
d. Sửa chữa, bảo dưỡng và thay thế:
Công tắc hành trình rất thường bị hư hỏng do khi nhận tín hiệu cơ cấu nhận
tín hiệu của cơng tắc hành trình hay bị hỏng hóc. Vì gia tốc chuyển động khi đến
cơng tắc hành trình vẫn cịn nên sẽ đẩy cơ cấu nhận tín hiệu( cần gạt) thêm một
đoạn, vì thế dẫn đến tình trạng cần gạt bị lờn hay gãy. Vậy công tác bảo dưỡng

rất cần thiết đối với cơng tắc hành trình. Ln kiểm tra tình trạng của cơng tắc
hành trình bơi trơn vào các khớp chuyển động.
5. Nút điều khiển:
Khái qt và cơng dụng:
Nút nhấn cịn gọi là nút điều khiển là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt
từ xa các thiết bị điện từ khác nhau; các dụng cụ báo hiệu và cũng để chuyển đổi
các mạch điện điều khiển, tín hiệu liên động bảo vệ… Ở mạch điện một chiều
điện áp đến 440V và mạch điện xoay chiều điện áp 500V, tần số 50HZ; 60HZ,
nút nhấn thông dụng để khởi động, đảo chiều quay động cơ điện bằng cách đóng
và ngắt các cuôn dây của contactor nối cho động cơ.

Nút nhấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút nhấn.
Nút nhấn thường được nghiên cứu, chế tạo làm việc trong môi trường không ẩm
15


ướt, khơng có hơi hóa chất và bụi bẩn. Nút nhấn có thể bền tới 1.000.000 lần
đóng khơng tải và 200.000 lần đóng ngắt có tải. Khi thao tác nhấn nút cần phải
dứt khốt để mở hoặc đóng mạch điện.
a. Cấu tạo và Phân loại :
- Cấu tạo:
Nút nhấn gồm hệ thống lò xo, hệ thống các tiếp điểm thường hở – thường
đóng và vỏ bảo vệ. Khi tác động vào nút nhấn, các tiếp điểm chuyển trạng thái;
khi không còn tác động, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.
- Phân loại:
Nút nhấn được phân loại theo các yếu tố sau:
- Phân loại theo chức năng trạng thái hoạt động của nút nhấn, có các loại:
+ Nút nhấn đơn:
Mỗi nút nhấn chỉ có một trạng thái (ON hoặc OFF)
Ký hiệu:

Nút nhấn thường mở
Nút nhấn thường đóng
+ Nút nhấn kép: Mỗi nút nhấn có hai trạng thái (ON và OFF)
Ký hiệu:
Trong thực tế, để dễ dàng sử dụng vào tháo ráp lắp lẫn trong quá trình sửa
chữa, thường người ta dùng nút nhấn kép, ta có thể dùng nó như là dạng nút
nhấn ON hay OFF.
- Phân loại theo hình dạng bên ngồi, người ta chia nút nhấn ra thành 4 loại:
+ Loại hở.
+ Loại bảo vệ.
+ Loại bảo vệ chống nước và chống bụi. Nút ấn kiểu bảo vệ chống nước
được đặt trong một hộp kín khít để tránh nước lọt vào. Nút ấn kiểu bảo vệ chống
bụi nước được đặt trong một vỏ cacbon đút kín khít để chống âm và bụi lọt vào.
+ Loại bảo vệ khỏi nổ. Nút ấn kiểu chống nổ dùng trong các hầm lị, mỏ
than hoặc ở nơi có các khí nổ lẫn trong khơng khí. Cấu tạo của nó đặc biệt kín

16


khít khơng loạt được tia lửa ra ngồi và đặc biệt vững chắc để không bị phá vỡ
khi nổ.
- Theo yêu cầu điều khiển người ta chia nút ấn ra 3 loại: một nút, hai nút, ba
nút.
- Theo kết cấu bên trong:
+ Nút ấn loại có đèn báo.
+ Nút ấn loại khơng có đèn báo.
Các thơng số kỹ thuật của nút nhấn:
Uđm: điện áp định mức của nút nhấn.
Iđm: dòng điện định mức của nút nhấn.

Trị số điên áp định mức của nút nhấn thường có giá trị 500V.
Trị số dịng điên định mức của nút nhấn thường có giá trị 5A.
6. Sửa chữa công tắc và nút điều khiển:
Các hư hỏng thường gặp nguyên nhân cách khắc phục:
- Hư hỏng hệ thống tiếp điểm, hệ thống tiếp điểm tiếp xúc không tốt sau một
thời gian sử dụng dẫn đến việc điều khiển gặp nhiều trục trặc.
- Vệ sinh hệ thống tiếp điểm để tiếp tục sử dụng hoặc thay thế mới sẽ là
phương pháp tối ưu nhất.
III. Dao cách ly:

Dao cách ly là một loại khí cụ điện dùng để tạo một khoảng hở cách điện
được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm mục

17


đích đảm bảo an tịan, khiến cho nhân viên sửa chữa thiết bị điện an tâm khi làm
việc.
Dao cách ly khơng có bộ phận dập tắt hồ quang nên khơng thể cắt được dòng
điện lớn.
1. Cấu tạo và phân loại:
a. Cấu tạo: Dao cách ly lắp
đặt trong nhà :
Đặc điểm cấu tạo như hình
vẽ:
1. Đế cầu dao
2. Bản cực
3. Lưỡi cầu dao
4. Ốp mỏ cầu dao
5. Sứ cách điện động

6. Sứ cách điện tĩnh
7. Trục truyền động
8. Ốp giữ lưỡi cầu dao
9. Chóp gang
10. Chân sứ
b. Phân loại:
Theo yêu cầu sử dụng, dao cách ly có hai loại:
- Dao cách ly một pha.
- Dao cách ly ba pha.
Theo vị trí sử dụng, dao cách ly có hai loại:
- Dao cách ly đặt trong nhà.
- Dao cách ly đặt ngoài trời.
2. Nguyên tắc thao tác vận hành: Nếu dao cách ly ở vị trí đóng thì tiếp xúc
động 1 sẽ đóng chặt vào tiếp xúc tĩnh 4. Sau khi đóng máy cắt nối tiếp cách ly,
thì dịng điện tải từ nguồn qua cực bắt dây 5 qua tiếp xúc tĩnh 4 qua tiếp xúc
động 1 qua cực bắt dây 10 về tải. Muốn cắt cách ly, trước hết phải cắt điện máy
cắt nối tiếp với dao cách ly, sau đó sử dụng động cơ hoặc tay, tác động vào cần
thao tác số 8 kéo xuống là cách ly, đẩy lên là đóng cắt ly.

18


 Nguyên tắc thao tác: muốn cắt cách ly phải cắt điện ở máy cắt nối tiếp với
dao cách ly trước, sau đó mới được cắt đến cách ly, khi đóng thì đóng dao cách
ly trước, sau đó mới đóng điện máy cắt nối tiếp với cách ly để dao cách ly mang
tải.
 Nhược điểm và phạm vi sử dụng: Loại dao cách ly này có ưu điểm cấu tạo
đơn giản, gọn, dễ lắp đặt và thao tác. Phạm vi sử dụng lắp đặt trong nhà, chủ yếu
lắp đặt cho lưới điện trung áp.
3. 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.
- Điện áp định mức Udm: Để đảm bảo cho hệ thống cách điện được làm việc
lâu dài, tạo ra một khoảng cách an toàn yêu cầu thì điện áp định mức của Dao
cách ly phải không nhỏ hơn điện áp danh định của mạng.
Udm ≥ Uddm
– Dòng điện định mức Idm: Để đảm bảo Dao cách ly khơng bị phát nóng q
mức khi làm việc lâu dài thì dịng điện làm việc lớn nhất qua Dao cách ly (I cb –
dòng điện cưỡng bức) khơng được vượt q dịng điện định mức của dao.
Idm ≥ Icb
– Dịng điện ổn định động Iơđđ: Để đảm bảo độ bền cơ học của Dao cách ly
dưới tác dụng cơ học của dòng điện ngắn mạch gây ra thì trị số dịng ngắn mạch
lớn nhất qua dao (dịng xung kích Ixk) khơng được vượt q dịng ổn định động
của dao:
Iơđđ ≥ Ixk
– Dịng ổn định nhiệt Iodnh: Để đảm bảo Dao cách ly khơng bị phát nóng q
mức cho phép khi có dịng ngắn mạch đi qua trong một thời gian nào đó ( tnh.dm)
thì năng lượng nhiệt do dòng ngắn mạch sinh ra trong thời gian tồn tại của nó
(BN) khơng được vượt q nhiệt lượng định mức của Dao cách ly (Bnh.dm):
Bnh.dm = I2 odnh.tnh.dm ≥ BN
Điều kiện này thường thỏa mãn với các khí cụ điện có dịng điện cho phép
lớn. Do vậy với các Dao cách ly có dịng định mức ≥ 1000A thì không cần kiểm
tra điều kiện này.

19


IV. Máy cắt điện:
Máy cắt là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện ở mọi chế độ làm việc:
khơng tải, có tải và sự cố. Ở chế độ sự cố, máy cắt tự động cắt mạch điện nên nó

thuộc nhóm khí cụ điện bảo vệ mạng điện. Sự cố nặng nề nhất là sự cố ngắn
mạch.

1. Cấu tạo:
Các bộ phận chủ yếu của máy cắt là buồng cắt và cơ cấu truyền động, được
kết nối cơ khí với nhau. Tùy theo mơi trường dập hồ quang, ta có các loại máy
cắt điện từ, máy cắt tự sinh khí, may cắt dầu, máy cắt khơng khí nén, máy cắt
khí SF6 và máy cắt chân không.
2. Nguyên lý làm việc:
Theo nguyên lý làm việc của cơ cấu truyền động, ta có các kiểu truyền động
bằng lị xo, bằng nam châm điện, bằng khí nén và bằng thủy lực, trong đó kiểu
truyền động bằng lị xo được dùng thơng dụng nhất.

20


 Máy cắt điện làm việc chế độ đóng:
Trước khi máy cắt đóng, năng lượng được tích lũy trong bộ truyền động với
một thế năng đủ lớn. Khi có tín hiệu đóng, thế năng này được giải phóng và biến
thành động năng làm đóng tiếp động vào tiếp điểm tĩnh. Trong q trình đóng,
một phần năng lượng đóng được nạp năng lượng cho cơ cấu cắt để chuẩn bị sẵn
sàng cho q trình cắt.
Ở bộ truyền động kiểu lị xo, việc tích năng cho lị xo đóng được thực hiện
bằng động cơ điện hoặc bằng tay quay qua cần thao tác. Khi năng lượng được
tích đủ, động cơ điện dừng làm việc nhờ cơng tắc hành trình. Muốn đóng máy
cắt, chỉ việc nhả chốt hãm lị xo đóng, năng lượng trong nó sẽ được truyền qua
hệ thống thanh truyền để đóng tiếp điểm động vào tiếp điểm tĩnh. Việc nhả chốt
hãm lị xo đóng có thể thực hiện tại chỗ bằng nút ấn ON hoặc điều khiển từ xa
bằng cuộn đóng (thực chất là nam châm châm điện).
Trong q trình đóng, lị xo cắt được nạp năng lượng và được tích lại dưới

dạng thế năng nhờ chốt hãm lị xo cắt, sẵn sàng cho thao tác cắt. Sau khí đóng
xong, lị xo đóng xả hết năng lượng, động cơ điện lại được cấp điện để tích năng
lượng cho lị xo ở lần đóng tiếp theo.
 Máy cắt điện làm việc chế độ cắt:
Thao tác cắt máy cắt được thực hiện nhờ giải phóng năng lượng tích trong
lị xo cắt bằng cách nhả chốt hãm lò xo cắt. Chốt hãm này có thể nhả bằng tay
qua nút ấn OFF hoặc từ xa bằng cuộn cắt được cấp nguồn từ nguồn điều khiển.
Ngồi ra, cịn có cuộn cắt thứ 2, dạng cuộn dây dòng điện, cấp nguồn từ máy
biến dòng để cắt nhanh khi có sự cố ngắn mạch.
Các tín hiệu cắt sự cố được lấy từ các role bảo vệ như: quá dòng, chạm đất,
so lệch...Với các máy cắt bảo vệ đường dây truyền tải, thường có chức năng
đóng lặp lại để tăng độ tin cậy cung cấp điện đối với các sự cố thống qua như
sét đánh, phóng điện qua sứ do bề mặt bẩn...
3. Chọn máy cắt điện:
a. Dòng điện ổn định nhiệt của máy cắt Iôđm trong lý lịch máy thường cho
ứng với thời gian: 1; 5 và 10 giây
b. Công suất ngắn mạch tại thời điểm cắt: SN(tN). Thời gian cắt được tính từ
lúc bắt đầu ngắn mạch đến lúc máy cắt mở đầu tiếp xúc dập tắt hồ quang. Nó

21


bằng tổng thời gian tác động riêng của bản thân máy cắt và thời gian tác động
của bảo vệ rơle
Do vậy, ta có thể xem thời gian cắt chính bằng tN
c. Dòng điện định mức của máy cắt điện cho với điều kiện nhiệt độ môi
trường xung quanh 0xp = +350C. Khi 0xp > 350C thì dịng điện định mức của máy
cắt điện ghi trong lý lịch máy cần phải giảm xuống theo biểu thức sau:
Iđm MCĐ = Iđm MCĐ √[(75- 0xp)/40] . |A|
Khi 0xp < 350C thì dịng điện cho phép của máy cắt điện được tăng lên 0,005

Iđm MCĐ ứng với mỗi độ giảm của nhiệt độ, nhưng tổng giá trị không được vượt
quá 1,2 Iđm MCĐ.
V. Áp tơ mát: (CB: circuit breaker)
1. Cấu tạo:
Aptơmát gồm có các bộ
6
phận chính: hệ thống tiếp điểm,
hệ thống dập hồ quang, cơ cấu
truyền động đóng cắt áptơmát và
các phần tử bảo vệ.
a) Hệ thống tiếp điểm:
Gồm có tiếp điểm tĩnh và
tiếp điểm động. Yêu cầu của
5
tiếp điểm là ở trạng thái đóng
4
điện trở tiếp xúc phải nhỏ. Các 3
tiếp điểm phải có độ bền cơ học.
Tiếp điểm của áptơmát thường 2
được làm bằng hợp kim chịu
được hồ quang như: bạcvonfram, đồng- vonfram, bạc –
niken- graphit…
2,3: tiếp điểm làm việc; 4: tiếp điểm trung gian; 5:
b) Hệ thống dập hồ quang:
các tiếp điểm hồ quang; 6: hệ thống dập hồ quang.
Có nhiệm vụ nhanh chóng
dập tắt hồ quang khi ngắt, khơng
cho nó cháy lập lại. Đối với áptômát xoay chiều buồng dập hồ quang thường có
kiểu dàn dập. Đối với điện áp một chiều thường kết hợp nhiều kiểu buồng dập
22

hồ quang khe hẹp và khe rộng. Kết hợp với cuộn dây tạo từ trường thổi hồ
quang.
c) Cơ cấu truyền động đóng cắt áptơmát: gồm có cơ cấu truyền động và
khâu truyền động trung gian.
Cơ cấu đóng cắt của áptơmát thường có hai dạng: điều khiển bằng tay được
thực hiện với các áptơmát có dịng định mức khơng lớn hơn 600A. Điều khiển
bằng cơ điện thường dùng đóng cắt từ xa và được ứng dụng nơi có dịng định
mức lớn hơn 600A.
Khâu truyền động không gian dùng phổ biến trong các áptômát là cơ cấu tự
do trượt khớp.
d) Phần tử bảo vệ:
Gồm có các phần tử: bảo vệ quá tải, bảo vệ ngắn mạch, bảo vệ sụt áp, bảo
vệ dòng điện dư, bảo vệ tổng hợp bằng tổ hợp mạch điện tử. Phần tử bảo vệ
được dùng trong áptômát là tấm kim loại giãn nở hay cuộn dây. Tuỳ theo nhiệm
vụ bảo vệ mà có các phần tử bảo vệ tương ứng.

2. Nguyên lý làm việc: dựa trên chức năng bảo vệ mà áptơmát có ngun lý
làm việc khác nhau:
 Bảo vệ quá tải: kết cấu như một rơle nhiệt được đấu nối tiếp với mạch
điện chính. Khi quá tải, tấm kim loại giãn nở làm nhả khớp rơi tự do để mở tiếp
điểm của áptômát.
 Bảo vệ ngắn mạch: Nó tự động ngắt khi dịng điện trong mạch vượt q
dịng chỉnh định trong mạch. Khi có dịng điện cực đại lớn hơn dịng chỉnh định
thì lực điện từ của nam châm thắng lực của lị xo, khi đó tiếp điểm động sẽ bị
tách ra khỏi tiếp điểm tĩnh, mạch điện bị ngắt.

23

 Bảo vệ sụt áp: có kết cấu như một rơle điện áp, cuộn dây được mắc vào
điện áp nguồn, khi có sự cố sụt áp hay mất nguồn lực hút điện từ khơng đủ sức
hút phần ứng, làm lị xo phản lực đẩy phần ứng làm nhả khớp rơi tự do và làm
mở tiếp điểm của áptômát.
 Phần tử bảo vệ dòng điện dư, cũng như
phần tử bảo vệ nhiều thông số được cấu tạo bởi
các mạch vi điện tử, trong các khối đo lường so
sánh, khuếch đại và chấp hành.

CH

KĐ

SS

3. Phân loại, ký hiệu và cơng dụng:
a) Phân loại:
Dựa vào kết cấu người ta chia làm 3 loại: một cực, hai cực và ba cực.

Dựa vào các thông số điều chỉnh áptơmát được chia thành: áptơmát vạn
năng (có phần tử bảo vệ điện tử và phi bảo vệ điện tử) áptơmát định hình và
áptơmát tác động nhanh.
b) Ký hiệu: trên bản vẽ áptômát được vẽ như sau

c) Công dụng: bảo vệ các mạch điện khỏi các sự cố trong mạch như quá
tải ngắn mạch...
24