Giáo trình Khí cụ điện (Nghề Điện Nước Trung cấp)

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PHÁT TRIỂN NÔNG THÔN
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠ ĐIỆN XÂY DỰNG VIỆT XƠ
KHOA XÂY DỰNG

GIÁO TRÌNH
MƠ ĐUN: KHÍ CỤ ĐIỆN
NGHỀ: Điện - Nước
TRÌNH ĐỘ: Trung cấp
Ban hành kèm theo Quyết định số:
/QĐ-... ngày ………tháng.... năm……
...........……… của …………………………………..

Tam Điệp, năm 2018
1


TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN
Tài liệu này thuộc loại bài giảng 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
Bài giảng mô đun 18 Khí cụ điện được biên soạn tổng hợp từ nhiều sách và giáo trình của
nhiều tác giả nhằm phục vụ cho việc giảng dạy ngành Điện – nước cho sinh viên các ngành kỹ
thuật như: Công thôn, Thủy công, cấp thoát nước .v.v... Bài giảng nhằm trang bị cho sinh viên
những kiến thức cơ bản về khí cụ nghề điện nước
Bài được soạn từ nhiều giáo trình nên khơng tránh khỏi những thiếu sót. Tơi rất mong
những ý kiến đóng góp, phê bình của các bạn đồng nghiệp và các bạn sinh viên có tham khảo
bài giảng này.

Tam Điệp, ngày ….… tháng ……. năm ……..
Biên soạn

2


MỤC LỤC

Contents
LỜI GIỚI THIỆU .................................................................................................. 2
Bài 1: Khái quát về khí cụ điện .......................................................................... 10
1. Khái niệm ...................................................................................................... 10
1.1. Định nghĩa ............................................................................................... 10
2. Phân loại khí cụ điện.................................................................................... 10
2.1. Phân loại theo công dụng ........................................................................ 10
3. Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện ...................................................... 12
Bài 2: Các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện ................................ 13
1. Các trạng thái làm việc của khí cụ điện ..................................................... 13
1.1. Trạng thái làm việc bình thường (định mức) .......................................... 13
1.2. Trạng thái quá tải .................................................................................... 13
1.3. Quá điện áp (Uvh > Uđm) .......................................................................... 13
1.4. Trạng thái ngắn mạch.............................................................................. 14
2. Các chế độ làm việc của khí cụ điện ........................................................... 14
2.1. Chế độ làm việc dài hạn .......................................................................... 14
2.2. Chế độ làm việc ngắn hạn ....................................................................... 14
2.3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại ............................................................ 15
Bài 3: Hồ quang điện và cách dập tắt hồ quang điện ....................................... 16
1. Ảnh hưởng của hồ quang đối với thiết bị dùng điện ................................ 16
1.1.Quá trình phát sinh của hồ quang điện .................................................... 16
1.2.Tác hại của hồ quang điện đối với thiết bị dùng điện .............................. 18

2. Một số phương pháp dập tắt hồ quang điện ............................................. 18
2.1.Kéo dài hồ quang bằng cơ khí ................................................................. 19
2.2.Phân đoạn hồ quang ................................................................................. 20
2.3.Thổi hồ quang bằng khí nén .................................................................... 20
2.4. Thổi hồ quang bằng từ ............................................................................ 20
2.5 Dập hồ quang trong vật liệu tự sinh khí................................................... 20
2.6.Chia nhỏ hồ quang bằng các vách ngăn hẹp quanh co ............................ 20
3


2.7.Dập hồ quang bằng dầu cách điện ........................................................... 20
Bài 4: Tiếp xúc điện ............................................................................................. 21
1. Khái niệm chung về tiếp xúc điện .............................................................. 21
1.1. Ý nghĩa .................................................................................................... 21
1.2. Yêu cầu đối với tiếp xúc điện ................................................................. 21
1.3. Bề mặt tiếp xúc điện ............................................................................... 21
2. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc .............................. 22
2.1. Vật liệu làm tiếp điểm ............................................................................. 22
2.2. Lực ép lên tiếp điểm F ............................................................................ 22
2.3. Hình dạng tiếp điểm ................................................................................ 23
3. Các nguyên nhân hư hỏng tiếp điểm và cách khắc phục ......................... 23
3.1. Các nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm ................................................ 23
3.2. Các biện pháp khắc phục ........................................................................ 24
Bài 5: Công tắc ..................................................................................................... 25
1. Khái niệm và công dụng .............................................................................. 25
1.1. Khái niệm ................................................................................................ 25
1.2. Công dụng ............................................................................................... 25
2. Phân loại, cấu tạo và ký hiệu ...................................................................... 25
2.1. Phân loại.................................................................................................. 25
2.2. Cấu tạo .................................................................................................... 26

2.3. Ký hiệu .................................................................................................... 26
3. Thông số kỹ thuật của cơng tắc .................................................................. 28
4. Tính tốn lựa chọn và tháo lắp cơng tắc .................................................... 33
4.1. Tính chọn công tắc .................................................................................. 33
4.2. Tháo lắp công tắc .................................................................................... 33
Bài 6: Cầu dao ...................................................................................................... 38
1. Khái niệm và công dụng .............................................................................. 38
1.1. Khái niệm ................................................................................................ 38
1.2. Công dụng ............................................................................................... 38
2. Phân loại, cấu tạo và ký hiệu ...................................................................... 38
2.1. Phân loại.................................................................................................. 38
2.2. Cấu tạo .................................................................................................... 39
4


2.3. Ký hiệu .................................................................................................... 41
3. Tính chọn và tháo lắp cầu dao .................................................................... 41
3.1. Tính chọn cầu dao ................................................................................... 41
3.2. Tháo lắp cầu dao ..................................................................................... 42
Bài 7: Nút ấn ......................................................................................................... 47
1. Khái niệm và công dụng .............................................................................. 47
1.1. Khái niệm ................................................................................................ 47
1.2. Công dụng ............................................................................................... 47
2. Phân loại, cấu tạo và ký hiệu ...................................................................... 48
2.1. Phân loại.................................................................................................. 48
2.2. Cấu tạo .................................................................................................... 48
3. Tính chọn và tháo lắp nút ấn ...................................................................... 49
3.1. Tính chọn nút ấn ..................................................................................... 49
3.2. Tháo lắp nút ấn........................................................................................ 50
Bài 8: Cầu chì ....................................................................................................... 54

1. Khái niệm và công dụng .............................................................................. 54
1.1. Khái niệm ................................................................................................ 54
1.2. Công dụng ............................................................................................... 55
2. Phân loại và ký hiệu ..................................................................................... 55
2.1. Phân loại.................................................................................................. 55
2.2. Cấu tạo .................................................................................................... 57
2.3. Nguyên lý hoạt động .............................................................................. 57
3. Thơng số kỹ thuật của cầu chì .................................................................... 58
4. Tính tốn lựa chọn và lắp đặt cầu chì ........................................................ 60
4.1. Trong lưới điện ánh sáng sinh hoạt......................................................... 61
4.2. Cầu chì bảo vệ một động cơ ................................................................... 61
4.3. Cầu chì bảo vệ 2, 3 động cơ .................................................................... 62
Bài 9: Áp tô mát ................................................................................................... 63
1. Khái quát và công dụng............................................................................... 63
1.1. Khái quát ................................................................................................. 63
1.2. Công dụng ............................................................................................... 63
2. Phân loại, ký hiệu ......................................................................................... 64
5


2.1. Phân loại.................................................................................................. 64
2.2. Ký hiệu .................................................................................................... 64
3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc .................................................................... 65
3.1. Cấu tạo .................................................................................................... 65
3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................. 67
4.Một số loại áptômát thường sử dụng .......................................................... 70
4.1. Áptơmát vạn năng có các phần tử bảo vệ điện tử, nhiệt ......................... 70
4.2. áptômát định hình ................................................................................... 70
4.3. Áp tơ mát bảo vệ dịng cực đại ............................................................... 71
5. Tính tốn lựa chọn áp tơ mát ...................................................................... 72

6. Lắp đặt và hiệu chỉnh áp tô mát ................................................................. 73
6.1 Hiện tượng, nguyên nhân gây hư hỏng thường gặp đối với áp tômát ..... 73
6.2. Dụng cụ, thiết bị, vật liệu ........................................................................ 73
6.3. Các bước sửa chữa áptômát .................................................................... 73
6.4. Ra quyết định .......................................................................................... 75
Bài 10: Rơ le nhiệt ................................................................................................ 76
1. Khái quát và công dụng............................................................................... 76
1.1. Khái quát ................................................................................................. 76
1.2. Công dụng ............................................................................................... 76
2. Phân loại, ký hiệu ......................................................................................... 77
2.1. Phân loại.................................................................................................. 77
2.2. Ký hiệu .................................................................................................... 77
3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc. ................................................................... 77
3.1. Cấu tạo .................................................................................................... 77
3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................. 79
4. Thông số kỹ thuật của rơ le nhiệt ............................................................... 79
5. Tính tốn lựa chọn rơ le nhiệt .................................................................... 80
6. Lắp đặt và hiệu chỉnh rơ le nhiệt................................................................ 81
Bài 11: Công tắc tơ ............................................................................................... 84
1. Khái quát và công dụng............................................................................... 84
1. 1. Khái quát ................................................................................................ 84
1.2. Công dụng ............................................................................................... 84
6


2. Phân loại, ký hiệu ......................................................................................... 85
2.1. Phân loại.................................................................................................. 85
2.2. Ký hiệu .................................................................................................... 85
3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc .................................................................... 85
3.1. Cấu tạo .................................................................................................... 85

3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................. 87
4. Thông số kỹ thuật của công tắc tơ .............................................................. 88
5. Tính tốn lựa chọn và lắp đặt cơng tắc tơ ................................................. 89
5.1. Tính chọn cơng tắc tơ.............................................................................. 89
5.2. Lắp đặt công tắc tơ .................................................................................. 89
6. Hư hỏng và các nguyên nhân gây hư hỏng. ............................................... 90
7. Các bước sửa chữa công tắc tơ ................................................................... 90
Bài 12: Khởi động từ ............................................................................................ 93
1. Khái quát và công dụng............................................................................... 93
1.1. Khái quát ................................................................................................. 93
1.2. Công dụng ............................................................................................... 93
2. Các yêu cầu kỹ thuật chủ yếu ..................................................................... 94
3. Cấu tạo và nguyên lý làm việc .................................................................... 94
3.1. Cấu tạo .................................................................................................... 94
3.2. Nguyên lý làm việc ................................................................................. 94
4. Thông số kỹ thuật của khởi động từ .......................................................... 94
5. Tính tốn lựa chọn và lắp đặt khởi động từ .............................................. 95
5.1. Tính chọn khởi động từ........................................................................... 95
5.2. Lắp đặt khởi động từ ............................................................................... 95
Bài 13: Rơ le thời gian ......................................................................................... 98
1. Khái quát và công dụng............................................................................... 98
1.1. Khái quát ................................................................................................. 98
1.2. Công dụng ............................................................................................... 99
2. Cấu tạo và nguyên lý làm việc rơ le thời gian kiểu điện từ...................... 99
2.1. Cấu tạo .................................................................................................... 99
2.2. Nguyên lý làm việc ............................................................................... 100
3. Phân loại, ký hiệu ....................................................................................... 101
7

3.1. Phân loại................................................................................................ 101
3.2. Ký hiệu .................................................................................................. 102
4. Thông số kỹ thuật của rơ le thời gian ...................................................... 102
5. Tính chọn rơ le thời gian ........................................................................... 102
6. Lắp đặt và điều chỉnh rơ le thời gian ....................................................... 102
6.1. Lắp đặt rơ le thời gian ........................................................................... 102
6.2. Điều chỉnh rơ le thời gian ..................................................................... 103
7. Các bước sửa chữa rơ le thời gian ............................................................ 103

8


CHƯƠNG TRÌNH - BÀI GIẢNG MƠ ĐUN 18
Tên mơ đun: KHÍ CỤ ĐIỆN
Mã mơ đun: MĐ18
Thời gian thực hiện mơ đun: 60 giờ; (Lý thuyết: 42 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo
luận, bài tập: 16 giờ; Kiểm tra: 2 giờ)
I. Vị trí, tính chất của mơ đun:
- Vị trí: Mơ đun được bố trí sau khi học sinh học xong các mơn học chung, các mơn học/
mơ đun: An tồn lao động; Mạch điện; Vật liệu điện.
- Tính chất: Mơ đun Khí cụ điện là mơ đun cơ sở nghề bổ trợ trong chương trình đào tạo
trình độ Trung cấp của nghề Điện-nước.
II. Mục tiêu mô đun:
- Về kiến thức:
+ Trình bày được cấu tạo, nguyên lý làm việc và cơng dụng của các khí cụ điện hạ thế.
- Về kỹ năng:
+ Lựa chọn được các khí cụ điện theo các yêu cầu cụ thể
+ Lắp đặt và bảo dưỡng được các khí cụ điện đúng quy trình
+ Sửa chữa được các hư hỏng thường gặp của các khí cụ điện
+ Thiết lập và sửa chữa được các mạch tự động điều khiển đơn giản dùng trong lĩnh vực

điện dân dụng.
- Về năng lực tự chủ và trách nhiệm:
+ Tuân thủ các nguyên tắc an toàn khi lắp đặt và sửa chữa khí cụ điện
+ Có tính tỷ mỉ, đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp.
III. Nội dung mô đun:

9


Bài 1: Khái quát về khí cụ điện
Thời gian: 2giờ

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 khơng
ngừng. Chất lượng của các khí cụ điện cũng không ngừng được cải tiến và nâng cao
cùng với sự phát triển của cơng nghệ mới. Vì vậy địi hỏi người cơng 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 của bài
- Trình bày được cách phân loại và các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện.
- Nhận biết được các loại khí cụ điện theo cơng dụng, điện áp, dịng điện và ngun lý
làm việc.
- Có tính tỷ mỉ, đảm bảo an tồn và vệ sinh cơng nghiệp.
Nội dung chính

1. Khái niệm
1.1. 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. Ngồi ra nó cịn được
dùng để kiểm tra và điều chỉnh các q trình khơng điện khác.
1.2. Phạm vi ứng dụng
Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện, các trạm biến áp, trong các
xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy lợi, giao thông vận tải, quốc
phịng...
Ở nước ta khí cụ điện hầu hết được nhập từ nhiều nước khác nhau nên quy cách
không thống nhất, việc bảo quản và sử dụng có nhiều thiếu sót dẫn đến hư hỏng, gây
thiệt hại khá nhiều về kinh tế. Do đó việc nâng cao hiệu quả sử dụng, bảo dưỡng, bảo
quản và kỹ thuật sửa chữa khí cụ điện phù hợp điều kiện khí hậu nhiệt đới của nước ta là
nhiệm vụ quan trọng, cần thiết hiện nay.
2. Phân loại khí cụ điện
2.1. Phân loại theo cơng dụng
- Khí cụ điện đóng cắt: Cầu dao, cơng tắc, nút ấn, dao cách ly, máy cắt, áp tô mát.
- Khí cụ điện bảo vệ: Rơle, áp tơ mát, cầu chì…
10


- Khí cụ điện điều khiển: Cơng tắc tơ, khởi động từ, rơ le trung gian, rơ le tốc độ,
rơ le thời gian, bộ khống chế...
- Khí cụ điện đo lường: Máy biến dòng, máy biến áp đo lường.
2.2. Phân loại theo điện áp
- Khí cụ điện cao áp được chế tạo dùng để sử dụng điện áp từ 1000V trở lên;
- Khí cụ điện hạ áp được chế tạo dùng để sử dụng điện áp < 1000V .
2.3. Phân loại theo dịng điện
- Khí cụ điện một chiều: Các khí cụ điện có cuộn hút dùng điện một chiều
- Khí cụ điện xoay chiều: Các khí cụ điện có cuộn hút dùng điện xoay chiều.

2.4. Phân loại theo nguyên lý làm việc:
- Khí cụ điện kiểu điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm, khơng có tiếp điểm, ....
Câu hỏi trắc nghiệm:
Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và đánh dấu x vào ơ thích hợp
TT

Nội dung câu hỏi

a

b

c

d

1.1 Khí cụ điện phân loại theo cơng dụng gồm có các loại sau:
a. Khí cụ điện cao áp - hạ áp
b. Khí cụ điện dùng trong mạch AC và DC
c. KCĐ làm việc theo nguyên lý điện từ, cảm ứng, nhiệt
d. Cả a, b và c đều sai.

□

□

□

□

1.2 Yêu cầu cơ bản đối với KCĐ là:
a. KCĐ phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ
thuật ở định mức.
b. Vật liệu cách điện phải tốt, làm việc tốt trong các mơi
trường, khí hậu.
c. KCĐ phải ổn định nhiệt, ổn định điện động, làm việc
chính xác, an tồn, gọn nhẹ, rẻ tiền.
d. Cả a, b và c đều đúng.

□

□

□

□

1.3 Khí cụ điện phân loại theo điện áp có các loại:
a. Khí cụ điện cao áp - Khí cụ điện hạ áp.
b. Khí cụ điện dùng trong mạch điên AC và DC.
c. Khí cụ điện điện từ, cảm ứng, nhiệt.
d. Cả a và b đúng.

□

□

□

□

1.4 Khí cụ điện phân loại theo cơng dụng gồm có các loại sau:
a. Khí cụ điện đóng cắt:
b. Khí cụ điện bảo vệ
c. Khí cụ điện điều khiển.

□

□

□

□

11


d. Cả a, b và c đều đúng
1.5 Khí cụ điện phân loại theo nguyên lý làm việc có các loại:
a. Điện từ, cảm ứng, nhiệt.
b. Điện từ, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm và khơng có tiếp điểm
c. Cả a và b đúng
d. Cả a và b sai

□

□

3. 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 thơng số kỹ thuật ở định mức.
Nói cách khác dịng điện qua vật dẫn không được vượt quá trị số cho phép vì nếu khơng
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 q tải hay ngắn mạch, dịng 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 khơng bị chọc thủng.
+ Khí cụ điện phải đảm bảo làm việc được chính xác, an toàn song phải gọn nhẹ,
rẻ tiền, dễ gia cơng, dễ lắp ráp, kiểm tra và sữa chữa.
+ Ngồi ra khí cụ điện phải làm việc ổn định ở các điều kiện và môi trường yêu
cầu.

12

□

□


Bài 2: Các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện
Mục tiêu của bài
- Giải thích được các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện.
- Phân biệt được các trạng thái và chế độ làm việc của khí cụ điện.
- Tuân thủ các ngun tắc an tồn khi làm việc.
- Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập.
Nội dung chính

Thời gian: 2giờ

1. Các trạng thái làm việc của khí cụ điện
1.1. Trạng thái làm việc bình thường (định mức)
Khi thiết bị điện làm việc ở trạng thái bình thường thì các thơng số kỹ thuật vận
hành như dịng điện, điện áp, công suất... đều đạt giá trị định mức hoặc trong giới hạn
cho phép, vì vậy thiết bị điện vận hành được lâu dài, nhiệt độ không vượt quá giới hạn
cho phép, cách điện và tuổi thọ của thiết bị điện được đảm bảo. Nếu một trong các thông
số kỹ thuật trên vượt quá hoặc giảm quá thấp so với giá trị định mức ghi trên nhãn thiết
bị điện thì xem như nó đã chuyển sang trạng thái làm việc khơng bình thường, có thể
dẫn tới làm giảm tuổi thọ hoặc hư hỏng thiết bị điện.
1.2. Trạng thái quá tải
Là trạng thái dòng điện chạy qua thiết bị điện lớn hơn giá trị định mức của nó
nhưng vẫn nhỏ hơn dịng điện ngắn mạch nhỏ nhất (I đm < Ivh < INmin), làm cho nhiệt độ
của thiết bị điện vượt quá trị số cho phép, dẫn tới cách điện của thiết bị điện mau chóng
bị già hố do nhiệt. Nếu thiết bị điện vận hành trong trạng thái quá tải thì tuổi thọ của nó
giảm rất nhanh, nguy cơ xảy ra ngắn mạch tăng.
1.3. Quá điện áp (Uvh > Uđm)
Là trường hợp điện áp đặt vào thiết bị điện lớn hơn giá trị định mức của nó, bao
gồm :
- Quá điện áp thiên nhiên (quá điện áp cảm ứng): do sét đánh trực tiếp vào thiết bị
điện hoặc do sét đánh gây cảm ứng trên đường dây lan truyền vào thiết bị điện.
- Quá điện áp nội bộ (quá điên áp thao tác): do việc đóng, cắt mạng điện sai quy
trình, quy phạm, hoặc điều chỉnh sai lệch trị số trong vận hành, hoặc do đứt dây trong
mạng điện 3 pha 4 dây, do chạm đất 1 pha trong mạng 3 pha 3 dây hoặc do hồ quang
điện chập chờn...
Khi bị q điện áp thì điện trường có thể vượt q giới hạn điện trường ion hoá (E
> Ei) gây ra hiện tượng đánh thủng cách điện, làm hư hỏng thiết bị điện. Trong trường
hợp quá điện áp không đủ lớn thường gây ra quá tải.

13

1.4. Trạng thái ngắn mạch.
Ngắn mạch (chập mạch) là trạng thái mà tổng trở trong mạch điện bị giảm đột
ngột và dòng điện tăng lên rất lớn so với giá trị định mức. Khi có ngắn mạch dịng điện
rất lớn, đây là trường hợp sự cố của mạch điện nên cần thiết phải có thiết bị bảo vệ.
Các loại ngắn mạch: ngắn mạch 3 pha, ngắn mạch 2 pha, ngắn mạch 1 pha, ngắn
mạch 2 pha chạm đất.
2. Các chế độ làm việc của khí cụ điện
Mục tiêu: Giải thích được các chế độ làm việc của khí cụ điện
2.1. Chế độ làm việc dài hạn
Phát nóng của vật thể đồng chất ở chế độ làm việc dài hạn.
 (0 c
 od )to
đ

0

t1

t  t1

0

t

Hình 2.1. Đường đặc tính phát nóng theo thời gian của khí cụ
điện ở chế độ dài hạn.

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 2.1) với phụ tải khơng đổi hoặc 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 mơi
trường xung quanh. Giả thiết dịng 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 mơi 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 t ôđ 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.
2.2. Chế độ làm việc ngắn hạn
Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ là chế độ khi đóng điện nhiệt độ của nó khơng đạt
tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, khí cụ được ngắt, nhiệt độ của nó sụt
xuống tới mức khơng so sánh được với mơi trường xung quanh (Hình 3.2).
14


Hình 3.2. Đường đặc tính phát nóng theo thời gian
của khí cụ điện ở chế độ ngắn hạn.

2.3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại là chế độ làm việc mà nhiệt độ của khí cụ điện
tăng lên trong khoảng thời gian khí cụ làm việc, nhiệt độ giảm xuống trong khoảng thời
gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt đến giá trị ban đầu thì khí cụ điện làm việc lặp
lại. Sau khoảng thời gian, nhiệt độ tăng lên lớn nhất gần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì
khí cụ điện đạt được chế độ dừng, nhiệt độ dao động trong khoảng từ min đến max (Hình
3.3).


ơd
max

min
phát nóng

mt

tlµm viƯc tnghØ

Hình 3.3. Đường đặc tính phát nóng theo thời
 của khí cụ điện ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
gian

15

t(s)


Bài 3: Hồ quang điện và cách dập tắt hồ quang điện
Thời gian: 4giờ

Giới thiệu:
Trong khí cụ điện, hồ quang thường xảy ra ở các tiếp điểm khi cắt dòng điện. Hồ
quang điện phát sinh sẽ nhanh chóng làm hư hỏng khí cụ điện, vì vậy vấn đề đặt ra phải
tìm biện pháp để dập tắt hồ quang điện phát sinh hoặc hạn chế nó.
Mục tiêu của bài
- Giải thích được sự phát sinh hồ quang và ảnh hưởng của nó tới thiết bị dùng điện.
- Trình bày được các phương pháp dập tắt hồ quang ở các khí cụ điện.
- Nghiêm túc trong công việc và luôn tuân thủ các quy tắc an tồn.
Nội dung chính
1. Ảnh hưởng của hồ quang đối với thiết bị dùng điện

1.1.Quá trình phát sinh của hồ quang điện
Trong các khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện (cầu dao, Cơng tắc tơ, rơle…) khi
chuyển mạch sẽ phát sinh hiện tượng phóng điện.
Trước đó khi các tiếp điểm đóng điện trong mạch có dòng điện, điện áp trên phụ
tải là U còn điện áp trên 2 tiếp điểm A, B bằng 0 (Hình 3.1a). Khi cắt điện 2 tiếp điểm
A, B rời nhau (Hình 3.1b) lúc này dịng điện giảm nhỏ. Tồn bộ điện áp U đặt lên 2 cực
A, B do khoảng cách d giữa 2 tiếp điểm rất nhỏ nên điện trường giữa chúng rất lớn (Vì
điện trường U/d).
A
I

B

B
A

a)

b)

d

Hình 3.1: Quá trình hình thành hồ quang điện

Do nhiệt độ và điện trường ở các tiếp điểm lớn nên trong khoảng không khí giữa 2
tiếp điểm bị ion hóa rất mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (Gọi là plasma) sẽ xuất
hiện phóng điện hồ quang có mật độ dịng điện lớn (10 4 – 105 A /cm2), nhiệt độ rất cao
(3000 – 10000)0C. Điện áp càng cao dòng điện càng lớn thì hồ quang càng mãnh liệt.
Vậy: Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí, chất lỏng hoặc hơi
có mật độ dịng điện rất lớn đạt tới hàng chục ngàn A/Cm2, làm phát sinh nhiệt độ ở

vùng thân hồ quang rất cao từ (300010000)0C.
Hồ quang điện phát sinh là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữa các cặp
tiếp điểm) bị ion hóa (xuất hiện các hạt dẫn điện).
Ion hóa có thể xảy ra bằng các con đường khác nhau duới tác dụng của ánh sáng,
nhiệt độ, điện trường mạnh,....
16


Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang điện có những dạng ion hóa sau:
- Q trình phát xạ điện tử nhiệt
- Quá trình tự phát xạ điện tử
- Q trình ion hóa do va chạm
- Q trình ion hóa do nhiệt
a) Q trình phát xạ điện tử nhiệt
Điện cực và tiếp điểm được chế tạo từ kim loại, mà trong cấu trúc kim loại luôn
luôn tồn tại các điện tử tự do chuyển động về mọi hướng trong quỹ đạo của cấu trúc hạt
nhân nguyên tử.
Khi tiếp điểm bắt đầu mở ra lực nén vào tiếp điểm giảm dần khiến điện trở tiếp
xúc tăng lên chỗ tiếp xúc, dòng điện bị thắt lại dẫn đến mật độ dòng điện tăng rất lớn
làm nóng các điện cực (nhất là ở cực âm có nhiều electron).
Khi bị đốt nóng, động năng của các điện tử tăng nhanh đến khi năng lượng nhận
Wđn được lớn hơn cơng thốt At liên kết hạt nhân thì điện tử sẽ thốt ra khỏi bề mặt cực
âm trở thành điện tự do. Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ điện cực, vật liệu làm
điện cực .
b) Quá trình tự phát xạ điện tử
Khi tiếp điểm hay điện cực vừa mở ra lúc đầu khoảng cách cịn rất bé.
Nếu có một điện trường đủ lớn đặt lên điện cực (nhất là vùng cực âm có khoảng
cách nhỏ có thể tới hàng triệu V/cm), với cường độ điện trường lớn ở cực âm các điện tử
tự do được cung cấp thêm năng lượng sẽ bị kéo bật ra khỏi bề mặt catốt để trở thành các
điện tử tự do.

Quá trình này phụ thuộc vào cường độ điện trường E và vật liệu làm điện cực.
c) Quá trình ion hóa do va chạm
Sau khi tiếp điểm mở ra, dưới tác dụng của nhiệt độ cao hoặc của điện trường lớn
(mà thơng thường là cả hai) thì các điện tử tự do sẽ phát sinh chuyển động từ cực dương
sang cực âm.
Do điện trường rất lớn nên các điện tử chuyển động với tốc độ rất cao. Trên đường đi các điện tử này va chạm với các nguyên tử và phân tử khí sẽ làm bật ra các điện
tử và các ion dương. Các phần tử mang điện này lại tiếp tục tham gia chuyển động và va
chạm để làm xuất hiện các phần tử mang điện khác.
Do vậy mà số lượng các phần tử mang điện tăng lên khơng ngừng, làm mật độ
điện tích trong khoảng khơng gian giữa các tiếp điểm rất lớn.
Q trình này phụ thuộc vào cường độ điện trường, mật độ các phần tử trong vùng
điện cực, lực liên kết phân tử, khối lượng của phân tử ...
d) Q trình ion hóa do nhiệt
Do có các q trình phát xạ điện tử và ion hóa do va chạm, một lượng lớn năng lượng được giải phóng làm nhiệt độ vùng hồ quang tăng cao và thường kèm theo hiện tượng phát sáng.
Nhiệt độ khí càng tăng thì tốc độ chuyển động của các phần tử khí càng tăng và số
lần va chạm do đó cũng càng tăng lên.
17


Do va chạm, một số phân tử khí sẽ phân li thành các ngun tử. Cịn lượng các
ion hóa tăng lên do va chạm khi nhiệt độ tăng thì gọi đó là lượng ion hóa do nhiệt.
1.2.Tác hại của hồ quang điện đối với thiết bị dùng điện
Khi đóng cắt các thiết bị điện như công tắc tơ, cầu dao, máy cắt,...hồ quang sẽ xuất hiện
giữa các cặp tiếp điểm.
Hồ quang cháy kéo dài sau khi thiết bị điện đã đóng cắt sẽ làm hư hại các tiếp
điểm và bản thân thiết bị điện. Trong trường hợp này để đảm bảo độ làm việc tin cậy của
thiết bị điện yêu cầu phải tiến hành dập tắt hồ quang càng nhanh càng tốt.
- Kéo dài thời gian đóng cắt: do có hồ quang nên sau khi các tiếp điểm rời nhau
nhưng dòng điện vẫn còn tồn tại. Chỉ khi hồ quang được dập tắt hẳn mạch điện mới
được cắt.

- Làm hỏng các mặt tiếp xúc: nhiệt độ hồ quang rất cao nên làm cháy, làm rổ bề
mặt tiếp xúc, làm tăng điện trở tiếp xúc.
- Gây ngắn mạch giữa các pha: do hồ quang xuất hiện nên vùng khí giữa các tiếp
điểm trở thành dẫn điện, vùng khí này có thể lan rộng ra làm phóng điện giữa các pha.
- Làm quá điện áp nội bộ: Nếu để xảy ra hồ quang điện phóng chập chờn sẽ gây ra
hiện tượng quá điện áp nội bộ làm hỏng cách điện của thiết bị điện hoặc cách điện của
đường dây tải điện.
- Hồ quang có thể gây cháy và gây tai nạn khác.
Hồ quang điện thực sự có ích khi được sử dụng trong các lĩnh vực như hàn điện,
luyện thép,...những lúc này hồ quang cần được duy trì cháy ổn định.
2. Một số phương pháp dập tắt hồ quang điện
Mục tiêu: Trình bày được các phương pháp dập tắt hồ quang ở các khí cụ điện.
Tác dụng nhiệt của hồ quang điện làm hư hỏng các đầu tiếp xúc trong khí cụ điện
đóng cắt mạch điện. Vì vậy u cầu hồ quang cần phải được dập tắt trong khu vực hạn
chế với thời gian ngắn nhất.
Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi mơi trường giữa các điện cực khơng cịn dẫn điện
hay nói cách khác hồ quang điện sẽ tắt khi có q trình phản ion hóa xảy ra mạnh hơn
q trình ion hóa.
Ngồi q trình phân li đã nói trên, song song với q trình ion hóa cịn có các
q trình phản ion gồm hai hiện tượng sau:
- Hiện tượng tái hợp.
Trong quá trình chuyển động các hạt mang điện trái dấu va chạm nhau, tạo thành
các hạt trung hòa. Trong lí thuyết đã chứng minh tốc độ tái hợp tỉ lệ nghịch với bình phương đường kính hồ quang.
Hồ quang tiếp xúc với mơi trường điện mơi thì hiện tượng tái hợp sẽ tăng lên.
Nhiệt độ hồ quang càng thấp tốc độ tái hợp càng tăng.
- Hiện tượng khuếch tán

18

Hiện tượng các hạt tích điện di chuyển từ vùng có mật độ điện tích cao (vùng hồ
quang) ra vùng xung quanh có mật độ điện tích thấp, làm giảm số lượng ion trong vùng
hồ quang gọi là hiện tượng khuếch tán.
Các điện tử và ion dương khuếch tán dọc theo thân hồ quang, điện tử khuếch tán nhanh
hơn ion dương. Quá trình khuếch tán đặc trưng bằng tốc độ khuếch tán. Sự khuếch tán
càng nhanh hồ quang càng nhanh bị tắt. Để tăng quá trình khuếch tán người ta thường
tìm cách kéo dài ngọn lửa hồ quang.
Các yêu cầu dập hồ quang:
+ Trong thời gian ngắn phải dập tắt được hồ quang, hạn chế phạm vi cháy hồ
quang là nhỏ nhất.
+ Tốc độ đóng mở tiếp điểm phải lớn.
+ Năng lượng hồ quang sinh ra phải bé, điện trở hồ quang phải tăng nhanh.
+ Tránh hiện tượng quá điện áp khi dập hồ quang.
Dập tắt hồ quang dùng các biện pháp sau:
2.1.Kéo dài hồ quang bằng cơ khí
- Phương pháp tăng nhanh khoảng cách:
Hồ quang bị kéo dài thì điện áp duy trì cần phải cao. Nếu điện áp giữa 2 đầu tiếp
xúc nhỏ hơn điện áp duy trì thì hồ quang sẽ bị dập tắt. Do đó khi thao tác đóng cắt mạch
điện, phải thực hiện nhanh và dứt khoát. E = U/d nếu tăng nhanh khoảng cách d thì E
giảm nhanh khi E < Ei thì hồ quang bị dập tắt. Tuy nhiên biện pháp này chỉ thường được
dùng ở mạng hạ áp có điện áp nhỏ hơn hoặc bằng 220V và dòng điện tới 150 A.
- Dùng tiếp điểm kiểu cầu (Hình 3.2).
Trường hợp này khi cắt mạch, hồ quang phát sinh sẽ tạo thành 2 dòng hồ quang
ngược chiều nhau, đẩy nhau xa ra, do đó hồ quang được kéo dài và dễ bị dập tắt. Như
vậy dùng tiếp điểm kiểu bắc cầu vừa chia nhỏ hồ quang vừa kéo dài hồ quang nên dễ
dập tắt chúng.

Hình 3.2: Tiếp điểm kiểu cầu

19

2.2.Phân đoạn hồ quang
Phân chia hồ quang ra làm nhiều đoạn ngắn:
Đặt giữa 2 đầu tiếp xúc động và tĩnh một buồng dập
hồ quang, trong buồng có tấm kim loại chịu nhiệt đặt
song song với nhau tạo thành các vách ngăn (cách
tử) chia nhỏ hồ quang. Khi hồ quang xuất hiện, do
lực điện động hồ quang bị đẩy vào các vách ngăn, bị
chia ra làm nhiều đoạn ngắn, nhanh chóng bị làm
Hình 3.3: Các vách ngăn
nguội và dập tắt (Hình 3.3).
Loại này thường được dùng ở lưới một chiều
dưới 220 V và xoay chiều dưới 500 V.
2.3.Thổi hồ quang bằng khí nén
Dùng năng lượng khí nén thổi vào thân hồ quang, đẩy hồ quang ra xa vùng tiếp
điểm, đẩy vào các vách ngăn của buồng dập hồ quang làm giảm nhanh chóng năng
lượng hồ quang.
2.4. Thổi hồ quang bằng từ
Người ta dùng từ trường ngoài ở vùng hồ quang. Từ trường này tác dụng với ngọn
lửa hồ quang tạo thành lực điện động đẩy hồ quang ra khỏi vùng tiếp điểm, do đó nó cịn
có tên là “phương pháp từ thổi”. Từ trường vùng hồ quang có thể dùng nam châm vĩnh
cửu hay nam châm điện (cuộn dây từ thổi) mắc nối tiếp hoặc song song với tiếp điểm
chính.
2.5 Dập hồ quang trong vật liệu tự sinh khí
Thường dùng trong cầu chì trung áp, khi hồ quang xuất hiện sẽ đốt cháy một phần
vật liệu sinh khí (như thủy tinh hữu cơ,...) sinh ra hỗn hợp khí làm tăng áp suất vùng hồ
quang và dập tắt hồ quang.
2.6.Chia nhỏ hồ quang bằng các vách ngăn hẹp quanh co
Buồng dập hồ quang được dùng bằng amiăng có 2 nửa lồi lõm và ghép lại hợp

thành những khe hở quanh co. Trong lúc ngắt mạch, dưới tác dụng của lực điện động, hồ
quang bị đẩy vào đường khe quanh co của buồng dập hồ quang. Như vậy, hồ quang vừa
tiếp giáp sát vào thành buồng dập hồ quang, vừa bị kéo dài trong khe hở quanh co nên
dễ bị dập tắt.
2.7.Dập hồ quang bằng dầu cách điện
Phương pháp này dùng trong khí cụ có tiếp điểm đóng cắt đặt trong dầu cách điện.
Khi hồ quang cháy sẽ làm phân huỷ dầu tạo ra khí hyđrơ có cường độ làm lạnh nhanh,
tạo ra áp suất lớn (khoảng 4 at) dập tắt hồ quang.
20


Kiểm tra
Bài 4: Tiếp xúc điện
Thời gian: 2 giờ

Giới thiệu:
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 mịn lớn do va đập và ma sát, đặc biệt
sự hoạt động có tính chất hủy hoại của hồ quang. Do vậy tiếp xúc điện phải chắc chắn,
đảm bảo độ tiếp xúc để hạn chế hư hỏng và kéo dài tuổi thọ của tiếp điểm.
Mục tiêu của bài
- Giải thích được ý nghĩa của tiếp xúc điện trong hệ thống điện.
- Phân tích được ảnh hưởng của tiếp xúc điện đối với một số sự cố thông thường.
- Nhận biết được các dạng hư hỏng và khắc phục sự cố do tiếp xúc điện.
- Nghiêm túc tuân thủ các nguyên tắc an toàn điện.
- Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập.
Nội dung chính
1. Khái niệm chung về tiếp xúc điện
1.1. Ý nghĩa
Theo cách hiểu thông thường, tiếp xúc điện là chỗ tiếp giáp giữa hai hay nhiều vật

dẫn để dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác.
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 mịn lớn do va đập và ma sát, đặc biệt
sự hoạt động có tính chất hủy hoại của hồ quang. Do vậy tiếp xúc điện phải chắc chắn,
đảm bảo độ tiếp xúc để hạn chế hư hỏng và kéo dài tuổi thọ của tiếp điểm.
1.2. Yêu cầu đối với tiếp xúc điện
- Tiếp xúc điện có Rtx càng nhỏ càng tốt.
- Điểm tiếp xúc chắc chắn.
- Điểm tiếp xúc có sức bền cơ khí cao.
- Điểm tiếp xúc khơng phát nóng q giá trị cho phép đối với dòng điện định mức.
- Ổn định nhiệt và điện động khi có dịng ngắn mạch đi qua.
- Chịu được tác dụng của môi trường xung quanh, ở nhiệt độ cao ít bị oxy hố.
1.3. Bề mặt tiếp xúc điện
Bề mặt tiếp xúc giữa các vật dẫn gọi là bề mặt tiếp xúc điện. Bề mặt tiếp xúc có 3 dạng:

21


- Tiếp xúc điểm: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau ở diện tích rất nhỏ được
xem là một điểm. (Tiếp xúc giữa hai mặt cầu, mặt cầu - mặt phẳng, hình nón - mặt
phẳng).
- Tiếp xúc đường: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên đường thẳng hoặc
đường cong. (Tiếp xúc giữa hình trụ - mặt phẳng).
- Tiếp xúc mặt: Là hình thức các vật dẫn tiếp xúc nhau trên nhiều điểm của mặt
phẳng hoặc mặt cong (Tiếp xúc giữa mặt phẳng - mặt phẳng, Tiếp xúc giữa tiếp điểm
động và tiếp điểm tĩnh của máy cắt, cầu dao, áptomát...).
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 khơng thực hiện được trên tồn bộ bề
mặt mà chỉ có một vài điểm tiếp xúc thơi. Đó chính là các đỉnh có bề mặt cực bé để dẫn
dịng 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 khơng khí cũng đều bị phủ một lớp oxít, ở
những mối tiếp xúc bằng vàng hay bằng bạc, lớp oxít 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 axêtơn.
2. Những yếu tố chính ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc
Mục tiêu: Phân tích được ảnh hưởng của tiếp xúc điện đối với một số sự cố thông
thường.
Điện trở tiếp xúc bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố khác nhau.
2.1. Vật liệu làm tiếp điểm
Để thỏa mãn tốt các điều kiện làm việc khác nhau của tiếp điểm thiết bị điện thì
vật liệu làm tiếp điểm phải có được những yêu cầu cơ bản sau:
- Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx và chính điện trở của tiếp điểm).
- Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc).
- Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm).
- Có độ kết tinh vă nóng chảy cao (giảm độ mài mịn về điện và giảm sự nóng
chảy hàn dính tiếp điểm, đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm).
- Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mịn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc và
tăng tuổi thọ của tiếp điểm).
- Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc).
- Dễ gia công khi chế tạo và giá thành rẻ.
Thực tế ít vật liệu nào đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trên.
Trong thiết kế sử dụng tùy từng điều kiện cụ thể mà trọng nhiều đến yêu cầu này
hay yêu cầu khác.
2.2. Lực ép lên tiếp điểm F
Lực ép lên tiếp điểm càng lớn thì điện trở tiếp xúc càng bé. Tuy nhiên lực ép tăng
đến một giá trị nhất định nào đó thì điện trở tiếp xúc sẽ không giảm nữa.
22

2.3. Hình dạng tiếp điểm
Vì: m khác nhau nên Rtx 

K
cũng khác nhau.
Fm

1.1. Diện tích tiếp xúc
Có ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc, diện tích tiếp xúc càng lớn thi R tx càng nhỏ.
1.2. Mật độ dịng điện
Diện tích tiếp xúc được xác định tuỳ theo mật độ dòng điện cho phép. Đối với thanh dẫn
bằng đồng tiếp xúc nhau ở tần số 50Hz thì mật độ dịng điện cho phép là:
J cp 

trị đó:

I
 [0,31  1,05.10 4 ( I  200)]( A / mm 2 )
S

Trong đó:
I - giá trị dòng điện hiệu dụng (A).
S - diện tích mặt tiếp xúc (mm2)
Biểu thức tính tốn trên chỉ đúng với dịng điện từ (200÷2000)A. Nếu I ngồi giá

I < 200 (A) thì Jcp = 0,3 (1A/mm2)
I > 2000 (A) thì Jcp = 0,12 (A/mm2)
Khi vật liệu tiếp xúc khơng phải là đồng (Cu) thì mật độ dịng điện cho phép đối
với chất ấy có thể tính theo cơng thức sau:
J cp.vat.lieu. x  J cpCu

Rtx( p )Cu
R( p ).vat.lieu. x

Đối với mật độ dòng điện đã cho trước, muốn giảm phát nóng tiếp điểm thì vật
liệu phải có điện trở suất nhỏ, đồng thời phải có khả năng tỏa nhiệt cao qua mặt ngồi.
Do đó những vật dẫn có bề mặt xù xì (vật đúc) hay những vật dẫn được quét sơn sẽ tỏa
nhiệt có hiệu quả hơn. Có thể kiểm tra nhiệt độ tiếp xúc bằng sự biến màu của sơn.
Như vậy muốn giảm điện trở tiếp xúc có thể tăng lực F, tăng số điểm tiếp xúc,
chọn vật dẫn có điện trở suất bé và hệ số truyền nhiệt lớn, tăng diện tích truyền nhiệt và
chọn tiếp điểm có dạng toả nhiệt dễ nhất.
3. Các nguyên nhân hư hỏng tiếp điểm và cách khắc phục
Mục tiêu: Nhận biết các dạng hư hỏng và khắc phục sự cố do tiếp xúc điện.
3.1. Các nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm
- Ăn mòn kim loại:
Trong thực tế chế tạo dù gia cơng thế nào thì bề mặt tiếp xúc tiếp điểm vẫn còn
những lỗ nhỏ li ti.
Trong vận hành hơi nước và các chất có hoạt tính hóa học cao thấm vào và đọng
lại trong những lỗ nhỏ đó sẽ gây ra các phản ứng hóa học tạo ra một lớp màng mỏng rất
giòn.
Khi va chạm trong quá trình đóng lớp màng này dễ bị bong ra. Do đó bề mặt tiếp
23


xúc sẽ bị mòn dần, hiện tượng này gọi là hiện tượng ăn mịn kim loại.
- Ơ xy hóa: do môi trường tác dụng lên bề mặt tiếp xúc tạo thành lớp ơxít mỏng
có điện trở suất lớn dẫn tới điện trở tiếp xúc lớn, phát nóng làm hỏng tiếp điểm.
- Điện thế hóa học của vật liệu làm tiếp điểm:
Mỗi chất có một điện thế hóa học nhất định. Hai kim loại có điện thế hóa học
khác nhau khi tiếp xúc sẽ tạo nên một cặp hiệu điện thế hóa học, giữa chúng có một hiệu

điện thế. Nếu bề mặt tiếp xúc có nước xâm nhập sẽ có dịng điện chạy qua, và kim loại
có điện thế học âm hơn sẽ bị ăn mòn trước làm nhanh hỏng tiếp điểm.
- Hư hỏng tiếp điểm do điện:
Thiết bị điện vận hành lâu ngày hoặc khơng được bảo quản tốt lị xo tiếp điểm bị
hoen rỉ yếu đi sẽ không đủ lực ép vào tiếp điểm.
Khi có dịng điện chạy qua, tiếp điểm dễ bị phát nóng gây nóng chảy, thậm chí
hàn dính vào nhau. Nếu lực ép tiếp điểm quá yếu có thể phát sinh tia lửa làm cháy tiếp
điểm.
Ngồi ra, tiếp điểm bị bẩn, rỉ sẽ tăng điện trở tiếp xúc, gây phát nóng dẫn đến hao
mịn nhanh tiếp điểm.
Quan sát các tiếp điểm và tìm nguyên nhân hư hỏng (tiếp điểm thực tế)
3.2. Các biện pháp khắc phục
- Với những mối tiếp xúc cố định nên bôi một lớp bảo vệ.
- Khi thiết kế nên chọn vật liệu có điện thế hóa học giống nhau.
- Sử dụng các vật liệu khơng bị ơ xy hóa làm tiếp điểm hoặc mạ các tiếp điểm.
Với tiếp điểm đồng, đồng thau thường được mạ thiếc, mạ bạc, mạ kẽm còn tiếp điểm
thép thường được mạ cadini, kẽm,...
- Thường xuyên kiểm tra, thay thế lò xo hư hỏng, những lò xo đã rỉ, đã yếu làm
giảm lực ép sẽ làm tăng điện trở tiếp xúc, cần lau sạch tiếp điểm bằng vải mềm và thay
thế lò xo nén khi lực nén còn quá yếu.
Kiểm tra sửa chữa cải tiến: cải tiến thiết bị dập hồ quang để rút ngắn thời gian dập
hồ quang nếu điều kiện cho phép.
Khắc phục các tiếp điểm đã hư hỏng ở phần trên.

24


Bài 5: Công tắc
Thời gian: 5 giờ

Giới thiệu:
Nội dung bài học này nhằm trang bị cho học viên những kiến thức cơ bản về cấu
tạo, nguyên lý hoạt động của công tắc được sử dụng trong mạng hạ thế, trang bị cho
học viên về kỹ năng lựa chọn được công tắc để sử dụng cho từng trường hợp cụ thể
theo tiêu chuẩn Việt Nam, biết cách kiểm tra, phát hiện và sửa chữa lỗi các công tắc
theo thông số kỹ thuật của nhà sản xuất.
Mục tiêu của bài
- Nêu được khái niệm, mơ tả cấu tạo, giải thích ngun lý làm việc và trình bày được
cơng dụng của cơng tắc.
- Kiểm tra, phân loại, tháo lắp và thay thế được cơng tắc điện.
- Tích cực, chủ động và sáng tạo trong học tập.
Nội dung chính
1. Khái niệm và cơng dụng

1.1. Khái niệm
Cơng tắc là loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện bằng tay, trong mạng
điện hạ áp có cơng suất bé.
1.2. Cơng dụng
Cơng tắc dùng nhiều trong dân dụng để đóng, cắt điện cho các đèn, quạt, dùng để
chuyển mạch trong các mạch đo lường điện áp, dịng điện…
Cơng tắc hộp thường được dùng làm cầu dao tổng cho các máy cơng cụ, dùng
đóng mở trực tiếp cho các động cơ điện có cơng suất nhỏ, hoặc dùng để đổi nối, khống
chế trong các mạch điện tự động. Có khi dùng để thay đổi chiều quay động cơ điện hoặc
đổi cách đấu cuộn dây Stato động cơ từ sao sang tam giác. Công tắc hộp làm việc chắc
chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn vì thao tác ngắt nhanh và dứt khốt hơn
cầu dao
2. Phân loại, cấu tạo và ký hiệu
2.1. Phân loại
+ Theo hình dạng bên ngồi, người ta chia cơng tắc làm ba loại:
- Kiểu hở.

- Kiểu bảo vệ.
- Kiểu kín.
+ Theo công dụng người ta chia công tắc ra các loại:
- Cơng tắc đóng ngắt trực tiếp.
- Cơng tắc chuyển mạch (hay công tắc vạn năng).
25