Giáo trình Trang bị điện - Trường CĐ Nghề Nam Định

Uỷ ban nhân dân tỉnh
Trường Cao đẳng nghề Nam Định
--------------- o0o ---------------

Giáo trình

TRANG B IN
Hệ cao đẳng nghề

Nam Định 2013


UBND TỈNH NAM ĐỊNH
TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ NAM ĐỊNH
Chủ biên:
Hiệu chỉnh:

Giảng viên Trần Đức Nghị
Giảng viên Trịnh Văn Tuấn

GIÁO TRÌNH

TRANG BỊ ĐIỆN I
(Dùng cho hệ Cao đẳng nghề)

NĂM 2011-2012


Giáo trình Trang b in
CHNG 1: CC PHN T IU KHIỂN TRONG HỆ THỐNG
TRANG BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

 § 1-1 Cầu dao
1- Khái quát và công dụng
Cầu dao là một khí cụ điện hạ áp thao tác bằng tay để đóng cắt mạch điện
điện áp đến 500V và dòng điện đến 1000A. Thông thường cầu dao được bố trí đi
cùng với cầu chì để bảo vệ ngắn mạch. Cầu dao thường được dùng để đóng ngắt
mạch điện có công suất nhỏ và khi làm việc không cần thao tác đóng ngắt nhiều
lần. Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu
dao thường chỉ làm nhiệm vụ đóng ngắt không tải
2- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
a- Cấu tạo:

Hình 1- 1 CÇu dao cã l­ìi dao phơ
1- l­ìi dao chÝnh; 2- tiếp xúc tĩnh ( ngàm );

3- lưỡi dao phụ;

4- lò xo bật nhanh ;

Phần chính của cầu dao là lưỡi dao và phần kẹp lưỡi được làm bằng hợp
kim của đồng. Bộ phận nối dây cũng được làm bằng hợp kim của đồng. Đế của
cầu dao thường được làm bằng sứ.
b- Nguyên lý làm việc
Khi thao tác trên cầu dao nhờ vào lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi, mạch điện
được đóng hoặc ngắt. Trong quá trình ngắt mạch thường xảy ra hồ quang điện tại
điểm tiếp xúc giữa lưỡi dao và hệ thống kẹp lưỡi. Khi thao tác phải kéo lưỡi dao
thật nhanh để dập tắt hồ quang.
Do tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh được nên người ta chế tạo loại cầu
dao có lưỡi dao phụ ( hình 1- 1 ). Lúc dẫn điện lưỡi dao phụ cùng với lưỡi dao
chính được kẹp chặt trong ngàm tĩnh. Khi ngắt điện lưỡi dao chính ngắt ra trước,
khi lực lò xo đủ lớn nó sẽ kéo lưỡi dao phụ bật ra rất nhanh khỏi ngàm tĩnh làm

ngắt mạch điện. Do đó hồ quang được kéo dài nhanh và bị dập tắt trong một thời
gian ngắn.
3- Phân loại và cách lựa chọn
a- Phân loại:
Theo kết cấu người ta chia cầu dao làm loại 1 cực, 2 cực, 3 cực hoặc 4 cực.
Người ta cũng chia cầu dao ra loại có tay nắm ở giữa hay tay nắm ở bên. Ngoài
ra còn có cầu dao một ngả và cầu dao hai ngả.
Khoa Điện - Điện Tử

1

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Theo điện áp định mức : 250V và 500V
Theo dòng điện định mức : 5,25,30,60,75,100,150,200,300,400,600,1000A
Theo vật liệu cách điện, có các loại đế sứ, đế nhựa bakêlit, đế đá.
Theo điều kiện bảo vệ, có loại không có hộp và loại có hộp che chắn ( nắp
nhựa, nắp gang, nắp sắt ).
Theo yêu cầu sử dụng, người ta chế tạo cầu dao có cầu chì bảo vệ và loại
không có cầu chì bảo vệ.
b- Cách lựa chọn
Cầu dao được lựa chọn theo điều kiện điện áp định mức, dòng điện định
mức, kiểu, loại.
Công thức lựa chọn :
Uđm cd Uđm mạng
I đm cd I tt
Trong đó:
Uđm cd - Điện áp định mức của cầu dao

Uđm mạng- Điện áp định mức của mạng điện
Iđm cd - Dòng điện định mức của cầu dao
I tt
- Dòng điện tính toán của mạng điện
Đ 1-2 các loại công tắc và nút điều khiển
I- Công tắc
1- Khái quát và công dụng
Công tắc là một loại khí cụ đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu hộp, dùng
để đóng ngắt mạch điện có công suất bé, có điện áp một chiều đến 440V, và điện
áp xoay chiều đến 500V.
Công tắc hộp thường được dùng làm cầu dao tổng cho các máy công cụ,
dùng đóng mở trực tiếp cho các động cơ điện có công suất bé 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 cuận dây stato động cơ từ hình sao sang hình
tam giác.
Công tắc hộp làm việc chắc chắn hơn cầu dao, dập tắt hồ quang nhanh hơn
vì thao tác nhanh và dứt khoát hơn cầu dao.
Ký hiệu trên sơ đồ điện của một vài loại công tắc được trình bày trên hình
1- 2.

a.

b.

c

Hình 1- 2 : a- Công tắc hành trình
b- Công tắc ba pha
c- Công tắc ba pha hai ngả
Khoa Điện - Điện Tử

2

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
2- Phân loại và cấu tạo
Theo hình dạng bên ngoài người ta chia ra :
- Loại hở
- Loại bảo vệ
- Loại kín
Theo công dụng người ta chia ra :
- Công tắc đóng ngắt trực tiếp
- Công tắc chuyển mạch ( hay công tắc vạn năng )
Công tắc vạn năng dùng để đóng ngắt, chuyển đổi mạch điện các cuộn
dây hút của công tắc tơ, khởi động từ,... chuyển đổi các mạch điện ở các dụng cụ
đo lường.... Nó thường được dùng trên các mạch điện điều khiển có điện áp đến
440V một chiều và đến 500V xoay chiều, 50 Hz.
- Công tắc hành trình
Công tắc hành trình dùng để đóng, ngắt ở mạch điều khiển trong truyền
động điện tự động hoá, tuỳ thuộc cữ gạt ở các cơ cấu chuyển động cơ khí nhằm
tự động điều khiển hành trình làm việc hay tự động ngắt điện ở cuối hành trình
để đảm bảo an toàn.
II- Nút ấn
1- Khái quát và công dụng
Nút ấn còn 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 440 V và mạch điện xoay chiều điện áp đến 500 V, tần số

50 Hz.
Nút ấn được dùng thông dụng để khởi động, dừng và đảo chiều quay động
cơ điện bằng cách đóng và ngắt các mạch cuộn dây hút của các công tắc tơ, khởi
động từ mắc ở mạch động lực của động cơ.
Nút ấn thường được đặt trên bảng điều khiển, ở tủ điện, trên hộp nút ấn.
Nút ấn thường được nghiên cứu chế tạo để làm việc trong môi trường
không ẩm ướt, không có hơi hoá chất và bụi bẩn.
Nút ấn có thể bền tới 1.000.000 lần đóng không tải và 200.000 lần đóng
ngắt có tải.
Khi ấn nút, đòn gánh tiếp điểm động bắt đầu mở mạch điện này và sau đó
đóng mạch điện kia.
2- Phân loại và cấu tạo
Theo hình dạng bên ngoài, người ta chia nút ấn ra làm bốn loại :
- Loại hở
- Loại bảo vệ
- Loại bảo vệ chống nước và chống bụi.
- Loại bảo vệ chống nổ.
Khoa Điện - Điện Tử

3

Trường Cao đẳng nghề Nam §Þnh


Giáo trình Trang b in
Theo yêu cầu điều khiển, người ta chia nót Ên ra lo¹i 1 nót, 2 nót và 3 nút.
Theo kết cấu bên trong, nút ấn có loại có đèn báo và loại không có đèn
báo.
III- Tính chọn công tắc và nút ấn.
Công tắc và nút ấn thường được lựa chọn theo điều kiện điện áp định mức,

dòng điện định mức và kiểu loại.
Điều kiện lựa chọn là :
Uđm tb Uđm mạng
I đm tb I tt
Trong đó:
Uđm tb - Điện áp định mức của công tắc hoặc nút ấn
Uđm mạng- Điện áp định mức của mạng điện
Iđm tb Dòng điện định mức của công tắc hoặc nút ấn
I tt
Dòng điện tính toán của mạng điện
Đ 1-3 áptômát
1- Khái niệm
áptômát là khí cụ đóng cắt chính trong mạng điện hạ áp, vừa làm nhiệm
vụ thao tác (đóng và cắt), vừa làm nhiệm vụ bảo vệ (quá tải, ngắn mạch, điện áp
thấp...).
2- Cấu tạo
Hình dáng và cấu tạo của một áptômát ba pha thông thường như hình 1-3

Khoa Điện - Điện Tử

4

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Hình 1-3
a- Tiếp điểm :
Tiếp điểm của áptômát thường được chế
tạo có hai cấp ( chính và hồ quang ), hoặc ba

cấp ( chính, phụ, hồ quang ).
Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang
đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, sau cùng
là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại,
tiếp điểm chính mở trước, sau đến tiếp điểm
phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang.
Như vậy hồ quang chỉ cháy trên tiếp
điểm hồ quang, do đó bảo vệ được tiếp điểm
chính để dẫn điện. Dùng thêm tiếp điểm phụ để
tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp
điểm chính.
Hình 1-4
Tiếp điểm của áptômát thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang
như Ag- Wo; Cu- Wo; Ni.....
Hình 1- 4 trình bày hệ thống tiếp điểm trong một kiểu áptômát : 2,3 là các
tiếp điểm chính; 4 là các tiếp điểm phụ; 5 là các tiếp điểm hồ quang.
b- Hộp dập hồ quang
Để áp tô mát dập được hồ quang trong tất cả chế độ làm việc của lưới
điện, người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là : Kiểu nửa kín và
kiểu hở.
Kiểu nửa kín được đặt trong vỏ kín của áptômát và có lỗ thoát khí. Kiểu
này có dòng điện giới hạn cắt không quá 50 KA.
Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng điện cắt lớn hơn 50 KA hoặc điện áp
lớn hơn 1000V ( cao áp )
Trong bng dËp hå quang th«ng dơng, ng­êi ta dïng những tấm thép xếp
thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc
dập tắt hồ quang.
Hình dạng và kết cấu hộp dập hồ quang được trình bày trên hình 2- 12, 6
là hộp dập hồ quang.
Cùng một thiết bị dập hồ quang, khi làm việc ở mạch điện xoay chiều điện

áp đến 500 V, có thể dập tắt được hồ quang của dòng điện ®Õn 40 KA; nh­ng khi

Khoa §iƯn - §iƯn Tư

5

Tr­êng Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
làm việc ở mạch điện một chiều điện áp đến 440 V, chỉ có thể cắt đựơc dòng
điện đến 20 KA.
c- Cơ cấu truyền động cắt áptômát
Truyền động cắt áptômát thường có hai cách : bằng tay và bằng cơ điện
(điện từ, động cơ điện).
Điều khiển bằng tay được thực hiện với các áptômát có dòng điện định
mức không lớn hơn 600 A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng
dụng ở các áptômát có dòng điện lớn hơn (đến 1000 A).
Để tăng lực ®iỊu khiĨn b»ng tay ng­êi ta cßn dïng mét tay dài phụ theo
nguyên lý đòn bẩy. Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc khí
nén.
Hình 1-5 trình bày cơ cấu điều khiển các áptômát bằng nam châm điện có
nhả khớp tự do.

Hình 1- 5
Khi đóng bình thường (không có sự cố ), các tay đòn 2 và 3 được nối cứng
vì tâm xoay 0 nằm thấp dưới đường nối hai điểm 01 và 02. Giá đỡ 5 làm cho hai
đòn này không tự gập lại được. Ta nói điểm 0 ở vị trí chết.
Khi có sự cố, phần ứng 6 của nam châm điện 7 bị hút đập vào hệ thống tay
đòn 2,3 làm cho điểm 0 thoát khỏi vị trí chết. điểm 0 sẽ cao hơn đường nối 0102.

Lúc này tay đòn 2,3 không được nối cứng nữa. Các tiếp điểm sẽ nhanh chóng mở
ra dưới tác dụng của lò xo kéo tiếp điểm.
Muốn đóng lại áptômát, ta phải kéo tay cầm 4 xuống phía dưới như hình
2- 13,c, sau đó mới đóng vào được.
d- Móc bảo vệ
áptômát tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ gọi là móc bảo vệ. Nó sẽ
tác động cắt áptômát khi có sự cố quá dòng điện (quá tải hay ngắn mạch) hoặc
sụt áp.
- Móc bảo vệ quá dòng điện (còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại ) để bảo
vệ mạch điện khỏi bị quá tải và ngắn mạch. Người ta thường dùng hệ thống điện
từ hoặc rơ le nhiệt làm móc bảo vệ đặt bên trong áptômát
+ Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch điện cần bảo vệ.
Cuộn dây này có ít vòng dây và có tiết diện lớn để chịu được dòng điện phụ tải.
Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút làm nhả chốt gây cắt
áptômát.
+ Móc kiểu rơ le nhiệt có cấu tạo tương tự như rơ le nhiệt. Nó có phần tử
đốt nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi có quá tải xảy ra,thanh kim loại
kép bị đốt nóng sẽ bị cong đi làm nhả chốt hÃm, gây cắt áptômát.
Khoa Điện - Điện Tử

6

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Thường người ta dùng cả móc điện từ và móc kiểu rơ le nhiệt lắp trong
áptômát.
- Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dùng kiểu
điện từ. Cuộn dây điện áp thấp được mắc song song với mạch điện chính. Cuộn

dây này có tiết diện dây nhỏ và số vòng nhiều để chịu được điện áp nguồn.
3- Nguyên lý hoạt động
a- áptômát bảo vệ dòng điện cực đại

Hình 1- 6: Sơ đồ nguyên lý áptômát dòng điện cực đại
1,6- lò xo;
4- phần ứng;
2,3- móc;
5- nam châm điện;
ở trạng thái làm việc bình thường sau khi đóng áptômát, áptômát được giữ
ở trạng ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 ăn khớp với móc 3. Dòng điện
chạy vào cuộn dây của nam châm điện 5 có trị số nhỏ nên lực điện từ không
thắng nổi sức cản lò xo 6,do đó nam châm điện không đủ sức hút phần ứng 4 và
áptômát vẫn đóng.
Khi có ngắn mạch xảy ra trong mạch điện, dòng điện chạy qua nam châm
điện có trị số lớn sẽ sinh ra lực hút điện từ. Lực điện từ này lớn hơn lực cản của
lò xo 6, do đó nam châm điện 5 sẽ hút phàn ứng 4 làm nhả móc 3. Móc 2 được
thả tự do, lò xo 1 sẽ kéo tiếp điểm của áptômát bật ra, loại sự cố ra khỏi lưới
điện.
b- áptômát bảo vệ điện áp thấp ( kém áp )

3
2

6
4
5

Hình 1- 7: Sơ đồ nguyên lý áptômát bảo vệ điện áp thấp
Khoa Điện - Điện Tử

7

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
1,6- lò xo;
4- phần ứng;
2,3- móc;
5- nam châm điện;
ở trạng thái làm việc bình thường sau khi đóng áptômát, áptômát được giữ
ở trạng thái đóng tiếp điểm nhờ móc 2 ăn khớp với móc 3. Khi điện áp nguồn có
giá trị định mức, nam châm điện 5 sẽ hút phần ứng 4 giữ chặt móc hÃm 2,3.
Mạch điện làm việc bình thường.
Khi điện áp nguồn giảm thấp quá trị số chỉnh định, nam châm điện không
đủ sức giữ phần ứng ở vị trí hút. Dưới sức căng của lò xo 6 sẽ kéo móc 3 bật khỏi
móc 2. Móc 2 được tự do, dưới sức căng của lò xo 1 hệ thống tiếp điểm của
áptômát được mở ra làm ngắt mạch điện.
4-Phân loại và cách lựa chọn
a- phân loại
- Theo kết cấu, người ta chia áptômát ra ba loại : một cực, hai cực, ba cực,
và bèn cùc.
- Theo thêi gian thao t¸c, ng­êi ta chia áptômát ra loại tác động không tức
thời và loại tác ®éng tøc thêi ( nhanh ).
- Theo c«ng dơng cđa bảo vệ, người ta chia áptômát ra các loại áptômát
cực đại theo dòng điện, áptômát cực tiểu theo điện áp, áptômát bảo vệ dòng điện
rò (áptômát chống giật )..
b- Cách lựa chọn
áptômát được lựa chọn theo điều kiện điện áp định mức, dòng điện định

mức, kiểu loại.
Điều kiện lựa chọn cơ bản là :
Uđm ATM Uđm mạng
I đm ATM I tt
Trong đó:
Uđm ATM - Điện áp định mức của áptômát được ghi trong lý lịch máy
hoặc trên nhÃn máy
Uđm mạng - Điện áp định mức của mạng điện nơi áptômát được lắp đặt
Iđm ATM - Dòng điện định mức của áptômát được ghi trong lý lịch
máy hoặc trên nhÃn máy
I tt
=
Dòng điện tính toán của phụ tải.
5- Các hư hỏng thông thường và phương pháp sửa chữa áp tômát
Các áptômát thường hư hỏng ở hệ thống tiếp điểm bị cháy rỗ, hỏng lò xo
và các chi tiết cơ khí, hỏng cuận dây.
Để sửa chữa các tiếp điểm ta tiến hành lau, đánh sạch bề mặt tiếp xúc
hoặc tẩy nhẹ các vết cháy rỗ. Nếu tiếp điểm bị hỏng nặng phải thay thế mới.
Kích thước của tiếp điểm mới thay thế phải giống như tiếp điểm cũ. Nếu lò xo
của bộ phận cơ khí bị hỏng phải thay thế mới hoặc căng lại lò xo. Các chi tiết
dập định hình bị hỏng phải thay thế mới. Cuộn dây bảo vệ bị hỏng phải quấn lại
cuận dây khác. Đường kính dây cuân, số vòng và kích thước cuận dây mới cần
Khoa Điện - Điện Tử

8

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in

đảm báo đúng như cuận dây cũ thay thế. Các ốc vít bắt đầu dây phải chặt, nếu
chờn hoặc mất long đen thì phải thay thế ngay.
Đ 1-4 Nam châm điện
1- Cấu tạo và nguyên lý làm việc
Nam châm điện là một bộ phận rất quan trọng của khí cụ điện, được dùng
để biến đổi điện năng ra cơ năng trong khí cụ điện.
Cơ cấu điện tõ gåm hai bé phËn chÝnh :
- CuËn d©y ( phần điện )
- Mạch từ ( phần từ )
Trong thực tế thường gặp hai loại sau :
- Loại có nắp chuyển động : gồm có cuận dây,
lõi sắt từ và nắp
Hình 1- 8 : Nam châm
điện hình chữ U, nắp hút thẳng.
Khi có dòng điệnchạy trong cuận dây sẽ sinh lực hút điện từ và hút nắp về
phía lõi. Khi cắt dòng điện trong cuận dây thì lực hút điện từ cũng không còn
nữa, nắp bị nhả ra.
- Loại không có nắp : Loại này gồm cuận dây và lõi sắt từ. đối với loại
này, các vật liệu sắt thép bị hút được xem như là nắp.
Khi cho dòng điện vào cuận dây sẽ sinh ra từ trường, vật liệu sắt từ đặt
trong từ trường đó sè bị từ hoá và có cực tính.
Từ thông xuyên qua vật liệu sắt từ theo đường khép kín. Theo quy định
chỗ từ thông đi ra ở vật liệu sắt từ gọi là cực bắc ( N ), chỗ từ thông đi vào gọi là
cực nam ( S ).

Hình 1-9 : Phân tích lực hút của cuận dây nam châm đối với vật liệu sắt từ.

Từ hình ve ta thấy cực tính của vật liệu sắt từ khác dấu với cực tính của
cuận dây nên vật liệu sắt từ bị hút về phía cuận dây bởi lực hút điện từ F. Nếu đổi
chiều dòng điện trong cuận dây thì từ trường sẽ đổi chiều, vật liệu sắt từ, sau khi

từ hoá vẫn có cực tính khác dấu với cực tính của cuận dây, do đó vật liệu sắt từ
vẫn bị hút về phía cuận dây. Vì vậy, khi lõi sắt từ mang cuận dây có dòng điện,
từ trường sẽ làm cho nắp bị từ hoá và hút nắp về phía lõi.
2- Phân loại
Khoa Điện - Điện Tử

9

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
a- Phân theo tính chất dòng điện : có loại một chiều và loại xoay chiều. Trị số
dòng điện trong cuận dây phụ thuộc vào điện kháng cuận dây và tỷ lệ với khe hở
không khí .
b- Phân theo hình dáng:
- Loại hút chập hay hút quay, nắp quay quanh một trục.
- Loại hút thẳng: nắp hút thẳng về phía lõi.
- Loại hút ống (còn gọi là loại pít tông).
c- Phân theo cách đấu cuận dây vào nguồn điện:
- Đấu nối tiếp : Phụ tải được mắc nối tiếp với cuận dây còn gọi là cuận dây
dòng điện

Hình 1- 10 : Cuận dây nam châm mắc nối tiếp vào mạch dòng điện.
- Đấu song song : Dòng điện trong cuận dây phụ thuộc vào tham số của
cơ cấu điện từ và điện áp nguồn điện, còn gọi là cuận dây điện áp

Hình 1- 11 : Cuận dây nam châm nắc song song vào mạch điện áp.
3- ứng dụng của nam châm điện
Nam châm điện được dùng rÊt réng r·i trong nhiỊu lÜnh vùc kh¸c nhau

nh­ tù động hoá, các loại rơ le, công tắc tơ...
Trong công nghiệp nó được dùng để nâng các tấm thép. Trong truyền
động điện, nó được dùng ở các bộ ly hợp ®Ĩ trun chun ®éng quay hc ®Ĩ
phanh h·m,van ®iƯn tõ, bàn từ...
Đ 1- 5 rơ le điện từ
Rơ le là các khí cụ điện tự động đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ và
điều khiển sự làm việc của mạch điện.
I- cấu tạo và nguyên lý làm việc
1- Cấu tạo
1- mạch từ tĩnh ;
2- nắp động ;
3- cuận dây ;
Khoa Điện - Điện Tử

4- lò xo ;
5- tiếp điểm tĩnh ;
6- tiếp điểm động ;
10

Trường Cao đẳng nghề Nam §Þnh


Giáo trình Trang b in

Hình 1-12 Sơ lược kết cấu chung của rơle điện từ
Rơ le điện từ gồm có một mạch từ hình chữ U, trên đó có quấn cuận dây
cho dòng điên của mạch cần được bảo vệ đi qua. Phía trên có nắp chuyển động 2
được gắn vào lò xo 4 và tiếp điểm động 6. ở trên mỏm cực từ phần tĩnh người ta
có gắn vào đó một vòng ngắn mạch bằng đồng ( còn gọi là vòng chống rung ).
Vòng ngắn mạch này chỉ được lắp đối với các rơ le hoạt động ở nguồn xoay

chiều. Tiếp điểm tĩnh 5 được nối với mạch điều khiển.
2- Nguyên lý làm việc
Khi có dòng điện chạy qua cuận dây sẽ sinh ra lực hút điện từ hút nắp về
phía thân mạch từ với một lực được tính theo công thức :
F k

i2

2

Trong đó : k hệ số tỷ lệ phụ thuộc vào từng loại rơ le.
i - dòng điện chạy trong cuận dây.
- chiều dài khe hở không khí giữa mạch từ và nắp.
Khi dòng điện chạy vào cuận dây còn nhỏ hơn dòng điện tác động, lò xo4
sinh lực đối kháng thắng lực hút, nên nắp giữ nguyên không chuyển động và rơ
le không tác động.
Khi dòng điện chạy vào cuận dây lớn hơn hoặc bằng dòng điện tác động,
dòng điện này sinh ra lực hút điện từ đủ lớn thắng lực cản của lò xo hút nắp động
vào mạch từ tĩnh. Kết quả là tiếp điểm thường đóng sẽ mở ra và tiếp điểm thường
mở sẽ đóng lại đưa tín hiệu tới mạch điều khiển làm cắt mạch điện.
Tín hiệu vào cuận dây có thể là dòng điện hay điện áp. Rơ le cã thĨ dïng
ë ngn ®iƯn mét chiỊu hay xoay chiều.
Có thể thay đổi trị số dòng điện tác động bằng cách điều chỉnh lực căng
của lò xo hay thay đổi số vòng của cuận dây.
3- Nguyên lý làm việc của vòng chống rung
Đối với dòng điện xoay chiều do trị số và chiều của dòng điện luôn luôn
biến thiên, nên khi dòng điện đi qua trị số không thì từ thông trong mạch từ cũng
bằng không. Lực điện từ lúc đó không còn, nên nắp động có xu hướng tách khỏi
phần tĩnh. Do đó, nắp sẽ bị rung và phát ra tiếng kêu.
Để khắc phục hiện tượng này, người ta lắp một vòng ngắn mạch ở mỏm

cực từ ( gọi là vòng chống rung ). Từ thông đi qua cực từ được chia làm hai
phần : phần từ thông 1 không đi qua vòng chống rung và phần từ thông 1 đi
qua vòng chống rung. Từ thông 1 ®i qua vßng chèng rung sÏ sinh ra trong vßng
mét dòng điện cảm ứng. Dòng điện này sinh ra từ thông V chống lại từ thông
1. Tổng hợp từ thông đi trong vòng ngắn mạch sẽ là 2 = 1 + V .
11
Khoa Điện - Điện Tử
Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Từ thông 2 này lệch với tõ th«ng 1 mét gãc tõ 50 – 800. Do đó, khi
dòng điện đi qua trị số không thì từ thông 1 = 0 nhưng từ thông 2 0,nên lực
điện từ vẫn còn và nắp mạch từ không bị rung nữa.
II- ứng dụng của rơ le điện từ
Rơ le ®iƯn tõ ®­ỵc dïng réng r·i trong nhiỊu lÜnh vùc khác nhau của nền
kinh tế quốc dân, nhất là trong các hệ thống tự động hoá và cung cấp điện.
Người ta ứng dụng nguyên lý điện từ để chế tạo ra rơ le dòng điện, rơ le điện áp,
rơ le trung gian, r¬ le thêi gian, r¬ le tÝn hiƯu, rơ le điện từ cực tính
Đ 1- 6 Rơ le nhiệt
Rơ le nhiệt dùng để bảo vệ quá tải cho mạch điện, chủ yếu là bảo vệ cho
động cơ điện.
1- Cấu tạo

1- cuận dây đốt ;
3- cần quay;
5- lò xo ;

2- cặp kim loại ;
4- trục quay;

6,7- tiếp điểm;

Hình 1- 13 Sơ đồ cấu tạo của rơ le nhiệt
Bộ phận chính của nó là cặp kim loại (2 ) đặt cạnh cuận dây đốt nóng ( 1 ) và
tiếp điểm ( 6- 7 ). Cặp kim loại gồm hai thanh kim loại khác nhau, gắn chặt với
nhau, thanh trên có hệ số nở dài về nhiệt nhỏ hơn thanh dưới. Một đầu cặp kim loại
được kẹp cố định, còn đầu kia đội vào cần quay ( 3 ) có lò xo ( 5 ) gắn chặt. Cuận
dây đốt đặt trong mạch điện cần được bảo vệ để dòng điện của mạch đi qua nó, còn
tiếp điểm đặt trong mạch cuận dây đóng cắt, chẳng hạn nối tiếp với cuận dây công
tắc tơ.
2- Nguyên lý làm việc
Khi dòng điện trong mạch cần được bảo vệ có giá trị nhỏ hơn dòng điện
chỉnh định thì rơ le nhiệt không tác động. Khi dòng điện trong mạch tăng quá giá trị
chỉnh định, cặp kim loại bị đốt nóng sẽ bị uốn cong lên phía trên ( đường nét đứt ),
cần quay ( 3 ) được lò xo ( 5 ) găng sẵn sẽ quay quanh trục ( 4 ) ngược chiều kim
đồng hồ, làm mở tiếp điểm ( 6- 7 ), làm cắt mạch điện được bảo vệ.

Khoa Điện - Điện Tử

12

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Sau khi rơ le nhiệt tác động, ta phải để một thời gian cho cặp kim loại nguội
đi rồi mới dùng nút bấm phục hồi lại trạng thái thường đóng của tiếp điểm ( 6- 7 ) (
hình 3- 7 không vẽ nút bấm này ).
Rơ le nhiệt làm việc cần có thời gian ( chờ cho cặp kim loại nóng lên ), nên
nó chỉ dùng để bảo vệ quá tải chứ không dùng để bảo vệ ngắn mạch được. Ngoài ra,

độ chính xác của nó còn phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường.
3- phân loại
Theo kết cấu, người ta chia rơ le nhiệt ra làm hai loại : kiểu hở và kiểu kín.
Rơ le nhiệt kiểu hở được đặt trong các nắp máy, tủ điện, bảng điện .Rơ le nhiệt
kiểu kín ( còn gọi là kiểu bảo vệ ) được đặt trong các bề mặt hở của thiết bị.
Theo phương thức đốt nóng, người ta chi rơ le nhiệt ra làm ba loại :
- Đốt trực tiếp : Dòng điện trực tiếp đi qua thanh kim loại kép. Loại này có
cấu tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức ta phải thay đổi tấm kim
loại kép. Do đó không tiện dụng.
- Đốt gián tiếp : Dòng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng của
nó toả ra gián tiếp làm tấm kim loại kép cong lên. Loại này có ưu điểm là muốn
thay đổi dòng điện định mức ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng, chứ không cần
thay đổi tầm kim loại kép. Khuyết điểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử
đốt nóng có thể đạt tới nhiệt độ khá cao, nhưng vì không khí truyền nhiệt kém nên
tấm kim loại kép chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng đà bị cháyđứt.
- Đốt hỗn hợp : loại này tương đối tốt vì vừa đốt nóng trực tiếp, vừa đốt nóng
gián tiếp. Nó có tính ổn định nhiệt cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn, đến (
12- 15 ) Iđm.
Theo yêu cầu sử dụng, người ta chia rơ le nhiệt ra làm hai loại: hai cực và
một cực. Loại hai cực thường được dùng để bảo vệ quá tải ở mạch điện xoay chiều
ba pha.
4- Cách lựa chọn
Đặc tính cơ bản của rơ le nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng
điện phụ tải chạy qua ( còn gọi là đường đặc tính thời gian- dòng điện, A- s ). mặt
khác, để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đúng số liệu kỹ
thuật đà cho của nhà sản xuất, các đối tượng cần bảo vệ cũng có đường đặc tính thời
gian- dòng điện.
Tuỳ theo chế độ làm việc của phụ tải là liên tục hay ngắn hạn mà ta cần
xét đến hằng số thời gian phát nóngcủa rơ le khi có quá tải liên tục hay ngắn
hạn.

Ngoài ra, khi nhiệt độ môi trường xung quanh thay đổi, dòng điện tác
động của rơ le cũng thay đổi theo, làm cho bảo vệ kém chính xác. Thông thường
nhiệt độ môi trường xung quanh tăng, dòng điện tác động giảm và ta phải hiệu
chỉnh lại vít điều chỉnh hoặc núm điều chỉnh.
Đ 1- 7 Cầu chì
Khoa Điện - Điện Tử

13

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
1- Công dụng và nguyên tắc hoạt động
Cầu chì là thiết bị để bảo vệ quá dòng điện cho mạch điện, chủ yếu là bảo
vệ ngắn mạch và đôi khi để bảo vệ quá tải.
Về nguyên tắc, cầu chì gồm một dây chảy thường làm bằng chì, nhôm
đồng, kẽm... đặt trong một vỏ kín để hạn chế và dập tắt hồ quang. Cầu chì mắc
nối tiếp trong mạch điện được bảo vệ.
Dòng điện trong mạch đi qua dây chảy sẽ toả ra nhiệt lượng theo định luật
Jun- Lenxơ, làm cho dây chảy nóng lên. Nếu dòng điện chưa đủ lớn, nhiệt độ
dây chảy chưa vượt quá nhiệt độ nóng chảy, mạch điện vẫn liền. Khi dòng điện
tăng cao, nhiệt độ dây chảy tăng đến mức chảy đứt, ngắt mạch dòng điện, ta bảo
cầu chì bị nổ .
Dòng điện nhỏ nhất vừa đủ làm cho dây chảy đứt gọi là dòng điện dây
chảy, ký hiệu là Idc. Dòng điện dây chảy phụ thuộc vào kích thước và loại vật liệu
làm dây chảy. Dây chảy được sản xuất theo các trị số dòng điện dây chảy quy
định và gọi là cỡ dây chảy. Cỡ dây chảy cho trong sổ tay kỹ thuật.
Cầu chì được sản xuất theo cấp điện áp định mức và dòng điện định mức.
Điện áp định mức quyết định kích thước cầu chì, vật liệu và chất lượng cách

điện. Dòng điện định mức quyết định quy cách và kích thước các bộ phận dẫn
điện, nhất là các đầu tiếp xúc, tức đầu để nối cầu chì vào giá cầu chì. Cần chú ý
là dòng điện định mức Iđm là của cầu chì, còn dòng điện dây chảy Idc phụ thuộc
vào cỡ dây chảy. Hai đại lượng này khác nhau, và ta có Iđm Idc . Ví dụ, cầu
chì 500V, 15 A có thể lắp dây chảy cỡ 6, 10 hay 15 A.
Bảng tra dây chảy cầu chì
Đường kính dây chảy ( mm )
Dòng điện định mức của dây chảy ( A )
Nhôm
Chì
đồng
0,15
1,5
4
0,2
2
0,5
8
0,25
4
0,75
10
0,3
6
1
12
0,4
10
1,5
14

0,5
14
2
16
0,6
16
2,5
21
0,7
18
3,5
28
0,8
20
4,2
36
0,9
25
5
40
1
32
6
48
1,2
40
9
1,4
50
12

Khoa Điện - Điện Tử

14

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
1,6
1,8
2
2,5
3

60
75
90
120
160

14
17
20
32
46

-

2- Phân loại và cấu tạo cầu chì hạ áp
Cầu chì có loại đặt hở, có loại đặt kín, có loại có thiết bị dập hồ quang...

Thông thường gồm các loại :
a- Loại hở :
Loại này không có vỏ bọc kín, thường chỉ gồm dây chảy. Đó là những
phiến làm bằng chì lá, kẽm, hợp kim chì thiếc, nhôm lá hay đồng lá mỏng được
dập cắt thành các dạng như hình 3- 10. Sau đó dùng vít bắt chặt vào các đầu cực
đẫn điện đặt trên các bản cách điện bằng đá, sứ...
Dây chảy cũng còn có hình dạng tiết diện tròn và làm bằng chì, thông
dụng ta dùng các cỡ 5A, 10A,15A,30A...
b- Loại vặn
Thường có dạng như hình 3-11a và b. Dây chảy 1 nối với nắp 2 ở phía
trong. Nắp 2 có dạng răng vít để vặn chặt vào đế 3. Dây chảy bằng đồng, có khi
dùng bạc, có các cỡ định mức 6A, 10A, 15A, 20A, 25A,30A,60A,100A ở điện
áp 500V.

Hình 1- 13: a- Hình dạng chung
b- Lõi dây chảy cả nắp
c- Loại hộp
Còn gọi là cầu chì hộp. Hộp và nắp đều làm bằng sứ cách điệnvà đều bắt
chặt các tiếp xúc điện bằng đồng. Tiếp xúc có kết cấu kẹp chặt đơn hoặc kép.
Loại kép giữ chặt hơn, ít bị rơi nắp trong sử dụng vận hành hơn.

Khoa Điện - Điện Tử

15

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Dây chảy được bắt chặt bằng vít vào phía trong nắp. Nó không được chế

tạo sẵn mà tuỳ nơi sử dụng. Ta thường dùng dây chảy là dây chì tròn hoặc chì lá
có kích thước thích hợp.
Cầu chì hộp được chế tạo theo các cỡ có dòng điện định mức là:
5A,10A,15A,20A,30A,60A,80A,100A ở điện áp 500V.
d- Loại kín trong ống không có cát thạch anh:
Vỏ làm bằng chất hữu cơ (một loại xelulô) có dạng hình ống mà ta thường
gọi là cầu chì ống phíp, hình dạng chung như hì.

Hình 1- 14 : Cầu chì ống phíp.
Dây chảy được đặt trong một ống kín bằng phíp 1, hai đầu có nắp bằng
đồng 3, có răng vít để vặn chặt kín. Dây chảy 5 được nối chặt với các cực tiếp
xúc 6 bằng các vòng đệm bằng đồng 4.
Quá trình dập hồ quang của nó như sau : khi xảy ra ngắn mạch, dây chảy
sẽ chảy đứt ra ở chỗ có tiết diện hẹp và phát sinh hồ quang. Dưới tác dụng của
nhiệt độ cao của hồ quang, vỏ xelulô của ống bị đốt nóng sẽ bốc hơi ( 40% H2,
50% CO2, 10% hơi nước ), làm áp lực khí trong ống tăng lên rất lớn (40 - 80 at)
sẽ dập tắt hồ quang.
Cầu chì ống được chế tạo có hai cỡ chiều dài tuỳ thuộc vào điện áp làm
việc của nó. Cỡ ngắn để làm việc ở điện áp không cao hơn 380V điện xoay
chiều. Cỡ dài để làm việc ở điện áp đến 500V.
Tuỳ thuộc dòng điện định mức chạy qua cầu chì mà trong cùng một cỡ
chiều dài, ta có nhiều cỡ đường kính ( có thể tới 6 cỡ đường kính ). Trong mỗi cỡ
đường kính, ta có thể đặt dây chảy có các trị số dòng điện định mức khác nhau.
Ví dụ trong cầu chì ống định mức 15A, có thể đặt dây chảy có dòng định mức
6,10 và 15A.
e- Loại kín trong ống có cát thạch anh
loại này có đặc tính bảo vệ hoàn thiện hơn loại trên, có hình dáng cấu tạo
như hình 1- 15. Loại này thường gọi là cầu chì ống sứ.

Hình 1- 15 : Cầu chì ống sứ

Khoa Điện - Điện Tử

16

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
aHình dạng chung
bCấu tạo dây chảy bên trong.
Vỏ của cầu chì 1 làm bằng sứ hoặc steatit, có dạng là hình hộp chữ nhật.
Trong vỏ có trụ tròn rỗng để đặt dây chảy 2 hình lá, sau đó đổ đầy cát thạch anh
3. Dây chảy được hàn đính vào đĩa 4, và được bắt chặt vào phiến 5 có cực tiếp
xúc 6. Các phiến 5 được bắt chặt vào ống sứ bằng vít 7.
Dây chảy được chế tạo bằng đồng lá dầy 0,1- 0,2 mm, có dập các lỗ dài để
tạo tiết diện hẹp. Để giảm nhiệt độ chảy của đồng ( 10800 C ), người ta hàn các
quả cầu thiếc vào các đoạn có tiết diện hẹp.
3- Chọn dây chảy cầu chì điện áp thấp
a- Điều kiện lựa chọn
Cầu chì là thiết bị bảo vệ chủ yếu của mạng điện áp thấp. Tính chọn cầu
chì chủ yếu là xác định dòng điện dây chảy. Căn cứ vào dòng điện dây chảy, ta
sẽ xác định được kích thước dây chảy.
Việc chọn dây chảy cần đảm bảo duy trì dòng điện ứng với trạng thái làm
việc bình thường, và sẽ chảy đứt khi dòng điện vượt quá trị số cho phép. điều
kiện lựa chọn là dòng điện dây chảy phải bằng hoặc lớn hơn dòng điện tính toán
của mạch điện được bảo vệ :
Idc Itt
Trong đó :
Idc là dòng điện định mức của dây chảy, được tra trong các sổ tay kỹ
thuật ( bảng 3- 1 ).

- Itt là dòng điện tính toán của mạch được bảo vệ.
Dòng điện tính toán được xác định tuỳ theo tính chất của mạch được bảo
vệ.
b- Cầu chì bảo vệ mạch điện chiếu sáng
Dòng điện tính toán xác định theo c«ng thøc:
n

I tt  k c   I dm
i 1

Trong đó :
n

-

I

dm

là tổng dòng điện định mức của các mạch nối vào mạch chính.

i 1

- n là số nhánh.
-

Idm là dòng điện định mức của mỗi nhánh.

- kc là hệ số cần dùng, theo định nghĩa :

Khoa Điện - Điện Tử

17

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in

kc

Pdt
Pd

Với : Pđt- Tổng công suất đóng đồng thời;
Pđ- Tổng công suất đặt;
Hệ số cần dùng được tra theo sổ tay kỹ thuật. Chẳng hạn, đối với phụ tải
chiếu sáng, diện tích nhà được chiếu sáng dưới 100 m2, kc= 1; trên 100 m2, kc=
0,8 0,9; toà nhà có từ 10 15 phòng, kc= 0,75 0,7; chiếu sáng ngoài trời
, kc= 1.
Sau khi xác định được dòng điện tính toán, căn cứ vào điều kiện lựa chọn
và tra sổ tay kỹ thuật của cầu chì, ta chọn cỡ dây chảy thích hợp.
* Ví dụ : Mạch điện 1 pha, điện áp 220V xoay chiều, cung cấp điện cho 15 căn
hộ. Mỗi hộ tiêu thụ công suất để thắp sáng và sinh hoạt là 1200W, cos = 1.
Chọn dây chảy cầu chì bảo vệ cho mạch điện trên.
Giải
Dòng điện định mức của 1 căn hộ :
I dm

I tt

1200

5,4
U cos 220 1

Dòng điện tính toán của 15 căn hộ :
n

I tt  k c   I dm =0,7. 5,4. 15= 56,7 ( A )
i 1

Tra b¶ng ta chän cầu chì có dòng điện định mức Iđm = 60 A,dây chảy cầu
chì bằng dây nhôm có đường kính d = 1,6 mm, Idc = 60 A.
c- Chọn dây chảy cầu chì bảo vệ cho một động cơ
Điều kiện lựa chọn dây chảy là phải đảm bảo động cơ mở máy được ( từ
2- 10 giây ). Dòng điện tính toán được xác định theo công thức :
I tt

I mm
k

Trong đó :

Imm là dòng điện mở máy của động cơ.
Imm= kmm.Iđm.
ở đây : - kmm là bội số mở máy của động cơ.
- Iđm là dòng điện định mức của động cơ.
- k là hệ số tuỳ thuộc vào điều kiện mở máy của động cơ. nếu động cơ
mở m¸y nhĐ, thêi gian më m¸y nhanh ( më m¸y không tải ), k = 2,5. Ngược lại,
nếu động cơ mở máy nặng nề, thời gian mở máy kéo dài ( mở máy có kéo đủ tải

), k = 1,6. Các trường hợp khác có thể chọn giá trị trung gian k = 1,6 2,5.
Sau khi xác định được dòng điện tính toán, căn cứ vào điều kiện lựa chọn
và tra sổ tay kỹ thuật của cầu chì, ta chọn cỡ dây chảy thích hợp.
Khoa Điện - Điện Tử

18

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
* Ví dụ : Chọn cầu chì bảo vệ cho động cơ lồng sóc có Pđm = 10 KW, U®m = 380
V, I®m = 19,7 A, kmm = 6,5, biết rằng động cơ mở máy không tải.
Giải
Dòng điện mở máy của động cơ :
Imm= kmm.Iđm= 6,5. 19,7 = 128 A
Dòng điện tính toán của động cơ ( lÊy k = 2,5 )
I tt 

I mm 128

 51,2 A
k
2,5

Tra bảng, chọn cầu chì có dòng điện định mức bằng 60 A, với dây chảy
làm bằng dây nhôm cã ®­êng kÝnh d = 1,6 mm; Idc = 60 A.
d- Cầu chì bảo vệ cho một nhóm động cơ
Dòng điện tính toán được xác định theo công thức:

n 1

I
I tt  k c 

dm

 I mm max

i 1

2,5

n 1

Trong đó : -

I

dm

Là tổng dòng điện định mức của các động cơ, trừ

i 1

động cơ có dòng điện mở máy lớn nhất trong nhóm.
- Immmax là dòng điện mở máy của động cơ có dòng mở máy lớn nhất.
- kc là hệ số cần dùng, tra theo sổ tay kỹ thuật.
Đối với phân xưởng gia công nguội, kcchọn theo bảng sau :
Số động cơ 2

3
4
5
6
8
10
20
30
Hệ số kc
1
0,9
0,8 0,7
0,6
0,5 0,4 0,3 0,25
Sau khi xác định được dòng điện tính toán, căn cứ vào điều kiện lựa
chọn và tra sổ tay kỹ thuật của cầu chì, ta chọn cỡ dây chảy thích hợp.
* Chú ý : xác định cỡ dây chảy, ta cần nghệm lại các điều kiện sau :
- Dòng điện dây chảy phải nhỏ hơn dòng điện cho phép của dây dẫn đặt
trên cùng một mạch:
Idc 0,8 Idd
Trong đó Idd là dòng điện cho phép của dây dẫn.
Điều kiện này đảm bảo cho cầu chì bảo vệ được quá tải cho dây dẫn.
- Kể từ nguồn đến hộ tiêu thụ, dòng điện dây chảy của cầu chì cấp trên
phải lớn hơn dòng điện dây chảy của cầu chì cấp dưới ít nhất là một cấp. Điều
kiện này đảm bảo tính chọn lọc cho cầu chì. Tính chọn lọc thể hiện ở chỗ khi
xảy ra ngắn mạch ở đâu, cầu chì gần đó nhất phải tác động, phần còn lại của
mạch điện vẫn tiếp tục làm việc bình thường.
Khoa Điện - Điện Tử

19

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Đ 1- 8 Thiết bị chống rò điện ( áptômát chống giật )
1- Khái niệm
Khi thiết bị điện bị hư hỏng cách điện, có dòng điện rò ra vỏ máy, nếu
trong quá trình sử dụng mà con người tiếp xúc với các thiết bị này thì sẽ có dòng
điện đi qua người xuống đất, gây nguy hiểm cho người sử dụng.
Trong trường hợp này áptômát và cầu chì không thể tác động cắt nguồn
điện ra khỏi thiết bị được. Để đảm bảo an toàn cho người sử dụng, người ta chế
tạo ra các áptômát chống dòng điện rò, gọi là áptômát chống giật.
Khi có dòng điện rò xuất hiện, áptômát sẽ tự động cắt nguồn điện đảm
bảo an toàn cho người sử dụng. Các áptômát này được lắp đặt ở nơi có độ ẩm cao
dễ gây tai nạn điện giật như nhà tắm, trạm bơm nước
2- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của áptômát chống giật một pha
a- Cấu tạo

1, 4- Lò xo;
2, 3- Móc;
5- Phần ứng;
6- Nam châm điện;
7- Lõi thép hình xuyến;
8- Cuộn dây thứ cấp;

Hình 1- 16. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của áptômát chống giật một pha
Cấu tạo tương tự như áptômát 1 pha bình thường chỉ khác là trong
áptômát có lắp thêm lõi thép hình xuyến. Trên lõi thép có quấn cuộn dây thứ
cấp. Cuộn dây này sẽ cung cấp điện cho nam châm điện.

b- Nguyên lý làm việc
Khi không có dòng điện rò từ dây pha, ta thấy giá trị dòng điện tức thời
chạy qua dây pha và dây trung tính luôn luôn bằng nhau nhưng ngược chiều
nhau. Từ thông do hai dòng điện này sinh ra có cùng độ lớn và ngược chiều
nhau, nên từ thông tổng chạy trong lõi thép hình xuyến bằng không.
= L + N = 0
Trong cuén d©y thø cÊp ( 8 ) không có điện áp cảm ứng và do đó
áptômát vẫn đóng, phụ tải làm việc bình thường.
Khi có người hoặc vật chạm vào dây pha sẽ xuất hiện dòng điện rò từ
dây pha qua người xuống đất. Lúc đó, dòng điện chạy qua dây pha lớn hơn dây
Khoa Điện - Điện Tử

20

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
trung tính và ngược chiều nhau. Từ thông do hai dòng điện này gây ra có độ lớn
và chiều khác nhau, nên từ thông tổng chạy trong lõi thép hình xuyến sẽ khác
không ( = L + N  0 ). Trong cuËn thø cÊp sẽ có điện áp cảm ứng cung cấp
cho cuận dây của nam châm điện ( 6 ). Nam châm điện sẽ hút phần ứng ( 5 ) làm
nhả móc ( 3 ). Móc ( 2 ) được tự do, dưới sức căng của lò xo ( 1 ) sẽ tự động cắt
áptômát loại phụ tải ra khỏi lưới điện.
Tuy nhiên nếu có hiện tượng rò điện ở mạch điện phía trên áptômát thì
dòng điện IL và IN vẫn luôn bằng nhau, áptômát sẽ không tự ngắt.
Người ta có thể quấn cuộn sơ cấp của lõi thép vài vòng để tăng độ nhạy
cho áptômát hoặc dùng mạch điện tử. Hình 1- 17 giới thiệu hình dáng và sơ đồ
mạch điện của áptômát chống giật một pha hiệu F362 của Mỹ sản xuất.

Hình 1- 17 : Hình dáng, cấu tạo và sơ đồ nguyên lý cấu tạo của áptômát chống
giật 1 pha dùng linh kiện điện tử.
Nguyên lý hoạt động như sau :
Khi có người hoặc vật chạm vào dây pha, chỉ cần xuất hiện dòng điện rò
rất nhỏ từ dây pha qua người hoặc vật xuống đất làm xuất hiện trên cuận thứ cấp
một điện áp cảm ứng. Điện áp này sẽ kích thích vào chân G của thyristo ( Th )
làm cho Th dẫn điện. Tuy Th dẫn dòng điện một chiều như nhờ cầu điốt D1 D4
mà chúng tạo thành khoá điện xoay chiều cấp cho cuận hút ( 6 ) làm việc. Cụ
thể :
Nửa chu kỳ dương dòng điện chạy từ L+ cuận dây ( 6 ) D2 Th
D3 N-.
Khoa Điện - Điện Tử

21

Trường Cao đẳng nghề Nam Định


Giáo trình Trang b in
Nửa chu kỳ âm dòng điện chạy từ N+ D4 Th D1 cuận dây ( 6 )
L-.
Khi cuộn dây ( 6 ) có điện, áptômát sẽ tự động cắt mạch điện. Như vậy
nhờ mạch điện tử mà độ nhạy của áp tô mát chống giật tăng lên rất nhiều.
Trong trường hợp muốn cắt khẩn cÊp, ta cã thĨ Ên vµo nót th­êng më (
K ) để tạo ra sự chênh lệch về trị số dòng điện chạy qua cuộn sơ cấp, lập tức
áptômát bị ngắt điện.
Trong mạch sử dụng thyristo mà hiệu BT1690 và điốt mà hiệu IN4007.
3- Cấu tạo và nguyên lý làm việc của áptômát chống giật 3 pha
a- Cấu tạo
1,4- lò xo;

2,3- Móc;
5- phần ứng;
6- nam châm điện;
7- lõi thép hình xuyến;
8- cuộn dây thứ cấp;

Hình 1- 18. Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của áptômát chống giật ba pha
Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của áptômát chống giật ba pha như hình 3- 16.
Cấu tạo tương tự như áptômát chống giật 1 pha chỉ khác là 3 dây pha và dây
trung tính đều đi xuyên qua lõi thép hình xuyến.
b- Nguyên lý làm việc
Khi đóng áptômát nếu phụ tải làm việc bình thường thì dòng điện chạy
qua các dây pha cân bằng với dòng điện chạy trên dây trung tính nhưng ngược
chiều nhau, nên từ thông trong lõi thép hình xuyến bằng không.. Cuộn thứ cấp
không có điện áp cảm ứng. áptômát vẫn đóng, phụ tải làm việc bình thường.
Nếu có hiện tượng rò điện từ một trong các dây pha thì dòng điện qua
dây trung tính không cân bằng với tổng dòng điện qua các dây pha nên từ thông
trong lõi thép sẽ khác không. Cuộn thứ cấp sẽ có điện áp cảm ứng cung cấp điện
cho nam châm điện dẫn đến cắt áptômát, loại phụ tải ra khỏi lưới điện.
4- Tính chọn thiết bị chống rò
Các áp tô mát chống giật được lựa chọn theo điều kiện điện áp điện áp
định mức, dòng điện định mức, kiểu loại.
Điều kiện lựa chọn cơ bản là :
Khoa Điện - Điện Tử

22

Trường Cao đẳng nghề Nam Định

Giáo trình Trang b in
Uđm ATM Uđm mạng
I đm ATM I tt
Trong đó:
Uđm ATM -

Điện áp định mức của áptômát được ghi trong lý lịch máy
hoặc trên nhÃn máy
Uđm mạng - Điện áp định mức của mạng điện nơi áptômát được lắp đặt
Iđm ATM - Dòng điện định mức của áptômát được ghi trong lý lịch
máy hoặc trên nhÃn máy
I tt
- Dòng điện tính toán của phụ tải.
Ngoài ra, cần chú ý đến một thông số rất quan trọng là dòng điện rò
(thường từ 30 - 50 mA ).
Đ 1-9 Công tắc tơ
I- công dụng và phân loại
Công tắc tơ là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa tự động hoặc
bằng nút ấn các mạch điện động lực có phụ tải điện áp đến 500V, dòng điện đến
600A.
Công tắc tơ có hai vị trí : đóng- cắt, được chế tạo có số lần đóng - cắt lớn,
tần số đóng có thể lên tới 1500 lần trong một giờ.
Công tắc tơ hạ áp thường dùng kiểu không khí, được phân ra nhiều loại
như sau:
- Theo nguyên lý truyền động, ta có công tắc tơ kiểu ®iƯn tõ (trun ®éng
b»ng lùc hót ®iƯn tõ), kiĨu h¬i ép, kiểu thuỷ lực. Thông thường ta gặp công tắc tơ
kiểu điện từ.
- Theo dạng dòng điện ta có công tắc tơ điện một chiều và cống tắc tơ
điện xoay chiều.
- Theo kết cấu, người ta phân ra công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều cao

(ví dụ ở bảng điện gầm xe) và công tắc tơ dùng ở nơi hạn chế chiều rộng (ví dụ
buồng tàu điện ngầm).
II- cấu tạo và nguyên lý hoạt động
1- cấu tạo
Công tắc tơ điện từ có các bộ phận chính như sau: cơ cấu điện từ (nam
châm điện), hệ thống dập hồ quang, hệ thống tiếp điểm (tiếp điểm chính và phụ).
a- Nam châm điện: gồm có 3 thành phần
- Mạch từ (lõi sắt): Là các lõi thép có hình dạng EI, UI. Nó gồm những lá
thép tôn silic, có chiều dầy 0,35mm hoặc 0,5 mm, ghép lại để tránh tổn hao dòng
điện xoáy. Mạch từ được chia làm hai phần, một phần được kẹp chặt cố định
(phần tĩnh), phần còn lại là nắp (còn gọi là phần ứng hay phần động) ®­ỵc nèi
víi hƯ thèng tiÕp ®iĨm qua hƯ thèng tay đòn.
- Cuộn dây hút: cuộn dây quấn trên lõi thép dùng để tạo ra lực hút điện từ.
Các cuộn dây của phần lớn các công tắc tơ được tính toán sao cho được phép
Khoa Điện - Điện Tử

23

Trường Cao đẳng nghề Nam Định