DC điện dân dụng

Câu 1: Định nghĩa, phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của cầu
chì; ký hiệu cầu chì trong
mạch điện?
• Định nghĩa:
Cầu chì là loại khí cụ bảo vệ, nó tự động cắt mạch điện khi có sự cố quá tải
hay ngắn mạch.
• Phân loại: - Cầu chì hạ áp
Cầu chì cao áp
• Cấu tạo:
Cầu chì gồm 3 phần chính: dây chảy, vỏ và tiếp điểm.
- Dây chảy là bộ phận chính của cầu chì, được đặt trong vỏ vật liệu cách
điện. Dây chảy được nối với các điện cực và các điện cực này được nối với
mạch điện qua các dạng tiếp xúc như liên kết ốc vít, bulong, ngàm.Dây chảy
khi có dòng điện lớn đi qua sẽ bị nóng chảy và bị đốt nên cắt mạch
điện.Dây chảy thường làm bằng đồng, bạc,thiếc , chì.
- Vỏ cầu chì: có nhiệm vụ cách điện, ngăn chặn không khí nóng khi cầu
chì tác động và là buồng lập hồ quang. Vỏ cầu chì thường làm bằng nhựa
cách điên, sứ hay thủy tinh.
• Nguyên lý hoạt động:
Cầu chì thực hiện theo nguyên lý tự chảy hoặc uốn cong để tách ra khỏi
mạch điện khi cường độ dòng điện trong mạch tăng đột biến. Để làm được
điều này điện trở của chất liệu làm dây cầu chì cần có nhiệt độ nóng chảy,
kích thước và thành phần thích hợp.
Câu 2:Phạm vi sử dụng của cầu chì, cách lựa chọn cầu chì để lắp cho
mạch điện chiếu sáng và
mạch điện có động cơ không đồng bộ rotor lồng sóc?
• Phạm vi sử dụng của cầu chì:
Cầu chì sử dụng nhiều lần được ứng dụng rộng rãi trong các mạch điện gia
dụng, các đường dây tải điện. Các cầu chì dùng một lần thì thường được lắp
trong các thiết bị điện gia dụng như: máy sấy, máy pha cà phê,...
Hiện nay, trong các công trình hiện đại, cầu chì được thay thế

bằng aptomat với nhiều đặc điểm ưu việt hơn.
• Cách lựa chọn cầu chì:
Cầu chì được chọn sao cho khi làm việc ở chế độ dòng điện dài hạn, nhiệt
độ phát nóng của dây chảy bé hơn trị số cho phép, còn chế độ quá độ như
khi mở máy động cơ điện, cầu chì không được tác động. Mặt khác, việc
chọn cầu chì phải đáp ứng được yêu cầu bảo vệ chọn lọc, nghĩa là cầu chì ở
xa nguồn ( gần tải) phải tác động trước so với cầu chì ở gần nguồn ( xa tải ).
- Cách lựa chọn cầu chì để lắp cho mạch điện chiếu sáng:
I
đc
≥ I
tt
; U
cc
≥ U
đmLĐ
- Cách lựa chọn cầu chì để bảo vệ động cơ:
+ 1 động cơ:
I
đc
≥ I
tt
; I
đc
≥ I
mm
/C ; U
cc
≥ U
đmLĐ

Trong đó: - Đ/v đcơ mở máy nặng ( có tải ) chọn C = 2,5
Đ/v đcơ mở máy nhẹ chọn C = 1,6
Mạng lưới điện 1 pha: I
tt
= P
tt
/(U.cosφ) ; U = 220V
Mạng lưới điện 3 pha: I
tt
= P
tt
/(
3
.U
đm
.cosφ); U = 380V
Đèn sợi đốt, bàn là, bình nóng lạnh, bếp điện: cosφ = 1
Quạt, đèn tuýp, điều hòa, tủ lạnh, máy giặt: cosφ = 0,8
I
tt
tính theo công suất động cơ P
1
Ta có:P
1
=
3
.U
đm
.I
đm

.cosφ ; .I
đm
= I
tt
Mà: P
1
= P
đm
/ η (η: hiệu suất động cơ) I
tt
= P
đm
/(
3
.U
đm
.cosφ.η)
Cho K
mm
= I
mm
/I
đm
; (K
mm
= 5 – 7)
I
mm
= K
mm

.I
đm
+ 2, 3 đcơ:………….
Câu 3: Định nghĩa, phân loại, cấu tạo, nguyên lý hoạt động của
Aptomat; ký hiệu trong mạch
điện?
• Định nghĩa
Máy cắt hạ áp (còn được gọi là áptômát) là khí cụ điện tự động cắt mạch
điện khi có sự cố như: quá tải, ngắn mạch, điện áp thấp, dòng điện rò, công
suất ngược.. Đôi khi nó cũng được dùng để đóng cắt không thường xuyên
các mạch điện ở chế độ bình thường.
Phân loại áptômát
- Phân loại theo kết cấu:
+ Loại một cực
+ Loại hai cực
+ Loại ba cực
- Phân loại theo thời gian tác động
+ Tác động không tức thời
+ Tác động tức thời
- Phân loại theo công dụng bảo vệ
+ Dòng cực đại
+ Dòng cực tiểu
+ Áp cực tiểu
+ AT bảo vệ công suất ngược
+ AT vạn năng
+ AT định hình: bảo vệ quá tải bằng rơ le nhiệt, bảo vệ quá điện áp bằng rơ
le điện từ, đặt trong vỏ nhựa.
Cấu tạo áptômát
Gồm có hệ thống tiếp điểm, hệ thống dập hồ quang, cơ cấu truyền động
đóng cắt và các phần tử bảo vệ.

a) Hệ thống tiếp điểm:
Gồm tiếp điểm tĩnh và tiếp điểm động.
• Yêu cầu của tiếp điểm là ở trạng thái đóng, điện trở tiếp xúc phải nhỏ để
giảm tổn hao do tiếp xúc. Khi ngắt, dòng điện rất lớn, các tiếp điểm phải có
đủ độ bền nhiệt , độ bền điện động để không bị hư hỏng do dòng điện ngắt
gây nên. Tiếp điểm thường làm bằng hợp kim gốm chịu được hồ quang
như : bạc – vofram, đồng –vonfram, bạc – niken- graphits,….
• Aptomat thường chế tạo có hai cấp tiếp điểm (làm việc và hồ quang)
hoặc ba cấp tiếp điểm (làm việc, trung gian, hồ quang). Khi đóng, tiếp điểm
hồ quang đóng trước, đến tiếp điểm trung gian và cuối cùng là tiếp điểm
làm việc. Khi ngắt, thứ tự trên ngược lại.
b) Hệ thống dập hồ quang
• Hệ thống dập hồ quang có nhiệm vụ nhanh chóng dập tắt hồ quang khi
ngắt, không cho nó cháy lặp lại.
• Đối với AT xoay chiều, buồng dập hồ quang thường có cấu tạo kiểu dàn
dập
• Với AT một chiều, thường kết hợp nhiều kiểu buồng dập hồ quang có
khe hẹp hoặc khe rộng, thường kết hợp với cuộn dây tạo từ trường thổi hồ
quang.
c) Cơ cấu truyền động đóng cắt
Gồm cơ cấu đóng cắt và khâu truyền động trung gian.
• Cơ cấu đóng cắt thường có hai dạng: bằng tay và bằng cơ điện. Điều
khiển bằng tay (núm gạt hoặc nút ấn) được thực hiện với các AT có dòng
điện định mức không lớn hơn 600A. Điều khiển bằng cơ điện ( nam châm
điện, động cơ điện, hoặc hệ thống thủy lực) thường dùng đóng cắt từ xa và
được ứng dụng ở cá AT có dòng định mức lớn hơn 600A.
• Khâu truyền động trung gian dùng phổ biến nhất trong AT là cơ cấu tự
do trượt khớp.
d) Phần tử bảo vệ
Các phần tử bảo vệ AT gồm: bảo vệ quá tải, ngắn mạch, sụt áp, dòng điện

dư, bảo vệ tổng hợp bằng tổ hợp mạch điện tử.
• Phần tử bảo vệ quá tải có kết cấu tương tự như rơle nhiệt, phần tử đốt
nóng của rowle nhiệt được đấu nối tiếp với mạch điện chính. Khi quá tải,
tấm kim loại kép giãn nở làm nhả khớp tự do để mở tiếp điểm của AT.
• Phần tử bảo vệ ngắn mạch có kết cấu như một rơle dòng điện , có cuộn
dây mắc nối tiếp với mạch điện chính ( hoặc một phần dòng điện chính đi
qua cuộn dây). Khi dòng điện vượt quá trị số cho phép thì phần ứng bị hút
làm nhả khớp tự do và mở tiếp điểm của AT. Điều chỉnh vít để thay đổi lực
của lò xo phản lực, ta có thể điều chỉnh được trị số dòng điện tải động.
• Phần tử bảo vệ sụt áp có kết cấu tương tự như một rơle điện áp, cuộn
dây được mắc vào điện áp nguồn, khi có sự cố sụt áp hay mất điện áp, lực
hút điện từ không đủ sức hút phần ứng, lò xo phản lực đẩy phần ứng, làm
nhả khớp rơi tự do và làm mở tiếp điểm của AT.
Nguyên

lý

làm

việc

của

AT
Dựa vào chức năng bảo vệ người ta chia máy cắt hạ áp có nguyên lý làm v
iệc
thành các loại có nguyên lý làm việc khác nhau:
a)

Aptomat dòng điện cực đại: nó tự động ngắt mạch khi dòng điện trong

mạch vượt
quá trị số dòng chỉnh định Icđ.
Khi I > Icđ , lực điện từ của nam châm điện 1 thắng lực cản của lò xo 3, nắ
p
2 bị kéo làm mấu giữa thanh 4 và đòn 5 bật ra, lò xo

ngắt 6 kéo tiếp điểm
động ra khỏi tiếp điểm tĩnh, mạch điện bị ngắt.
Aptomat

dòng điện cực đại dùng để bảo vệ mạch điện khi bị quá tải hoặc
ngắn mạch.
b)

Aptomat

dòng

điện

cực

tiểu:

tự động ngắt

mạch

khi

dòng điện chạy tr
ong

mạch
nhỏ hơn dòng điện chỉnh định Icđ.
Khi I < Icđ , lực điện từ của nam châm điện 1 không đủ sức để nắp 2 nên l
ực
kéo

của

lò

xo

3

sẽ

kéo

tiếp

điểm

động

ra

khỏi

tiếp

điểm

tĩnh,

mạch

điện

bị
ngắt.
AT

dòng

cực

tiểu

dùng

để

bảo

vệ

máy

phát

điện

khỏi

chuyển

sang

chế

độ
động cơ khi nhiều máy phát làm việc song song, vì có nhiều nhược điểm nên
ít
sử dụng, đang dần thay thế bằng AT công suất ngược.
c)

Áptômát công suất ngược:
Nó

tự

động

ngắt

mạch

khi

hướng

truyền

công

suất

thay đổi

(

khi

dòng

đi
ện
thay đổi chiều).
Nếu năng lượng truyền thuận chiều, từ thông qua cuộn dây dòng điện và cu
ộn
dây điện áp của nam châm điện điện 1 cùng chiều với nhau. Lực điện từ l
ớnhơn lực của lò xo 3, AT đóng. Khi chiều dòng điện thay đổi ( công suất tr
uyền
ngược), lực điện từ của nam châm điện tỷ lệ với bình phương hiệu hai từ thô
ng
do dòng

điện và

điện

áp sinh

ra, do đó

lực

điện từ giảm đi

rất

nhiều, khô
ng
thắng nổi lực kéo của lò xo, mấu giữa thanh 4 và đòn 5 bật ra, lò xo ngắt 6 k
éo
tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh, mạch điện bị ngắt.
d)

Áptômát điện áp thấp
Nó tự động ngắt mạch khi điện áp U giảm xuống dưới mức chỉnh định Ucđ.
Nếu U < Ucđ, lực điện từ của nam châm điện 1 có cuộn dây mắc song song
với
lưới giảm yếu hơn lực kéo của lò xo 3, mấu giữa thanh 4 và đòn 5 bật ra, lò
xo 6
kéo tiếp điểm động rời khỏi tiếp điểm tĩnh, mạch điện bị cắt.
AT điện áp thấp thường dùng để bảo vệ mạch điện khi điện áp sụt quá thấp
hay

khi mất điện áp.
e) Áptômát vạn năng: có phần tử bảo vệ điện tử và nhiệt. Loại này được ch
ế tạo cho
các

mạch

điện

công

suất

lớn,

có

thể

chỉnh

định

được

các

thông

số

bảo

v
ệ

trong
phạm vi tương đối rộng. thường có bảo vệ ngắn mạch và mất điện áp. Nó kh
ông có
vỏ, dùng để đặt trong các trạm hạ áp, các trạm phân phối.
f)

Áptômát định hình
Còn gọi là MCB, là loại máy cắt có vỏ nhựa định hình, thao tác bằng cần
gạt
hoặc núm vặn, thường có dòng điện định mức từ 6A đến 1600A. Loại máy c
ắt này
được dùng rất thông dụng và không cần bảo trì. Nó thường dùng để bảo vệ
quá tải
và ngắn mạch cho các phụ tải gia dụng, công nghiệp và các loại tải khác.
Vì kết
cấu,

nó

thường

có

loại

1

cực,

2

cực,

3

cực

và

4

cực.

Trên

hình

3-12

trì
nh

bày
nguyên lý cấu tạo của áptômát định hình loại 3 cực. Khi bị sự cố bất cứ ph

a nào,
máy cắt sẽ cắt cả ba pha, vì vậy sẽ không có hiện tượng mất pha như ở tổ c
ầu dao
và cầu chì ba pha khi một pha bị sự cố.
Phần cắt nhiệt có thời gian phụ thuộc vào dòng điện, còn phần cắt từ ( khi n
gắn
mạch) có thời gian tác động rất nhanh, dưới 0,01s. Tùy theo phụ tải, trị số d
òng cắt từ
so với dòng định mức của tải được chia làm ba loại: B, C và D tương ứng c
ho chế độ
quá dòng quá độ nhẹ, trung bình và nặng
g)

Áptômát chống điện giật
Còn gọi là thiết bị chống dòng điện rò hay áptômát vi sai, là thiết bị tự độ
ng cắt
mạch

điện

khi

dòng

điện

rò

(dòng

điện

chạy

từ

dây

dẫn

xuống

đất

rồi

trở

về
nguồn) đạt tới trị số nguy hiểm cho con người ( từ 30mA trở lên) hoặc có t
hể gây
ra tia lửa điện ( cỡ 500mA), gây ra hỏa hoạn.
( ELCB: AT chống dòng rò; RCCB : AT chống giật)
Trong quá trình làm việc hoặc không làm việc, cách điện của các thiết bị đi
ện
sẽ bị già hóa theo thời gian, do tác động của nhiệt độ, môi trường… nên điệ
n trở cách
điện của chúng bị giảm, dòng điện rò tăng. Trị số dòng rò không lớn nên th
iết bị bảo
vệ theo dòng điện (quá tải, ngắn mạch) không tác động. Nếu vỏ thiết bị bằn

g kim loại
không nối đất, khi điện rò người chạm vào vỏ sẽ rất nguy hiểm. Áptômát c
hống điện
giật sẽ tác động, cắt phụ tải ra khỏi lưới, bảo vệ an toàn cho con người.
Câu 4:Các thông số Kỹ thuật của AT, phạm vi ứng dụng, cách lựa
chọn, và ưu nhược điếm so với các thiết bị đóng cắt khác?
Các thông số Kỹ thuật và cách Lựa chọn áptômát
Tùy theo thông số, kết cấu của phụ tải, mức độ bảo vệ để chọn loại, thông
số của áptômát. Nguyên tắc lựa chọn áptômát như sau:
- Điện áp định mức của áptômát phải ít nhất bằng điện áp định mức của lưới
điện: U
AT
= U
lưới
- Dòng điện định mức của áptômát phải lớn hơn dòng định mức của tải
khoảng (1,1 ÷ 1,2) lần.
I
đmAT
≥ (1,1 ÷ 1,2)I
tải
Tùy theo dạng tải, chọn loại với dòng cắt từ B, C, hoặc D.
Phạm vi ứng dụng:
- Trong dân dụng: vô cùng phong phú như bảo vệ máy tính, nồi cơm điện,
lò viba, điện chiếu sáng….
- Trong công nghiệp: bảo vệ hệ thống máy điện, động cơ…
Ưu nhược điếm so với các thiết bị đóng cắt khác
Aptomat dùng thay cho cầu chì do độ tin cậy lớn hơn và thao tác đóng mạch
trở lại dễ hơn, an toàn cho người hơn và nhanh hơn. Aptomat bình thường
không tự đóng mạch được, phải dùng tay, đấy cũng là do yêu cầu bảo vệ.
Câu 5:Định nghĩa, cấu tạo, sơ đồ ứng dụng của rơle nhiệt bảo vệ?

• Định nghĩa:
Role nhiệt là loại khí cụ điện tự động đóng cắt tiếp điểm nhờ sự co giãn vì
nhiệt của các thanh kim loại. Role nhiệt dùng để bảo vệ động cơ điện có
chế độ làm việc liên tục hoặc làm việc gián đoạn nhưng khoảng cách không
nhỏ hơn 30phut, với mục đích bảo vệ khỏi quá nhiệt nguy hiểm khi động cơ
quá tải kéo dài. Thường role nhiệt chế tạo thành role riêng biệt và đặt cùng
với công tắc tơ thành một khí cụ điện thống nhất gọi là khởi động từ.
• Cấu tạo:
1. Đòn bẩy
2. Tiếp điểm thường đóng
3. Tiếp điểm thường mở
4. Vít chỉnh dòng điện tác động
5. Thanh lưỡng kim
6. Dây đốt nóng
7. Cần gạt
8. Nút phục hồi
sơ đồ ứng dụng của rơle nhiệt bảo vệ trong aptomat
Role nhiệt bảo vệ theo dõi nhiệt độ của đối tượng và phát tín hiệu cho mạch
bảo vệ khi nhiệt độ đối tượng vượt quá nhiệt độ cho phép . Phần tử nhạy
cảm nhiệt là tấm kim loại kép còn gọi là lưỡng kim hoặc bimetan.
Role nhiệt bảo vệ được dùng để bảo vệ quá dòng trong aptomat định hình
và phần bảo vệ nhiệt để bảo vệ quá tải cho động cơ điện trong khởi động từ.
Câu 6: Định nghĩa, cấu tạo,nguyên lý hoạt động của rơle điện từ; ký
hiệu trong mạch điện?
Định nghĩa:
Rơle điện từ: Dựa trên tác dụng của lực từ trường do dòng điện chạy trong
cuộn dây sinh ra lên phần ứng (nắp mạch từ) làm nắp dịch chuyển.

Cấu

tạo:

Gồm 3 bộ phận
+ Bộ phận tiếp thu là nam châm điện gồm cuộn dây và mạch từ, biến đổi nă
ng
lượng điện đầu vào (dưới dạng dòng điện hay điện áp đặt vào cuộn dây) th
ành năng
lượng điện từ và thành năng lượng cơ (dưới dạng lực hút điện từ làm nắp t
ừ chuyển
động).
+ Bộ phận trung gian là lò xo nhả của nam châm điện: nếu lực hút điện từ l
ớn
hơn lực kéo của lò xo thì nắp từ được hút và chuyển động về phía mạch từ
của nam
châm điện.
+ Bộ phận chấp hành là hệ thống tiếp điểm: nắp mạch từ chuyển động hút h
oặc
nhả sẽ làm tiếp điểm đóng hoặc ngắt mạch điện nối sau rơle.
Nguyên

lý

làm

việc
Rơle

điện từ làm việc dựa trên nguyên lý

điện từ: Nếu đặt một vật bằng

vật
liệu

sắt

từ

(gọi

là

phần

ứng

hay nắp

từ)

trong

từ

trường

do

cuộn

dây có

dòng

điện
chạy qua sinh ra. Từ trường này sẽ tác dụng lên nắp từ một lực (hoặc mo
men) làm
nắp chuyển động.
Nguyên lý cấu tạo của rơle điện từ như hình 2.3.
Hình 3.4. Nguyên lý cấu tạo của rơle điện từ
1. Cuộn dây; 2. Mạch từ; 3. Lò xo nhả; 4. Hệ thống tiếp điểm.
Nguyên lý hoạt động:
Cho dòng điện i đi vào cuộn dây nam châm điện, cuộn dây sinh ra từ trườ
ng
chạy trong mạch từ chính, và tạo ra một lực hút điện từ làm cho nắp mạch t
ừ đóng lại
và làm cho hệ thống tiếp điểm thường mở sẽ đóng lại, tiếp điểm thường đó
ng sẽ mở
ra, truyền tín hiệu cho mạch điều khiển.
Cụ thể:
Bộ phận thu của rơle là nam châm điện gồm cuộn dây đặt trên lõi thép đứ
ng
yên và nắp mạch từ chuyển động.
Khi cho dòng điện đi vào cuộn dây của nam châm điện, trên cuộn dây sẽ tạo
ra
từ

trường

Φ chạy

trong

mạch

từ

chính,

trong

nắp

từ

và

khe

hở

không

khí

δ .

Từ
trường

tại

khe

hở

không

khí

là

Φ
δ
tạo

ra

lực

hút

điện

từ

F
đt
làm

nắp

từ

bị

hút

về

phía
mạch

từ

chính,

có

xu

hướng

làm giảm

δ ,

do

đó

giảm từ

trở

toàn

bộ

mạ
ch

từ

nam
châm điện.

Chiều

chuyển

động

của

nắp

từ

không

thay đổi

khi

đổi

chiều

dòng

điện
trong cuộn dây, tức đổi chiều từ thông trong mạch từ. Cho nên tín hiệu vào
rơle điện
từ có thể là đại lượng điện xoay chiều hoặc điện một chiều.
Bộ

phận

trung

gian

là

lò

xo

nhả,

tạo

ra

trên

nắp

mạch

từ

lực

nhả

Fnh

ng
ược
chiều với lực hút điện từ Fđt. Lực Fđt được so sánh với lực Fnh,
+ Nếu

Fđt > Fnh thì nắp được hút
+ Nếu

Fđt < Fnh thì nắp nhả
Chuyển

động

của

hút

hay

nhả

của

nắp

sẽ

làm

các

tiếp

điểm

(bộ

phận

c
hấp
hành) đóng hoặc ngắt mạch điện bảo vệ, điều khiển nối với các tiếp điểm nà

y.
Ký

hiệu

rơle

trên

sơ

đồ

mạch

điện
Gồm có cuộn dây và tiếp điểm
- Cuộn dây:
- Tiếp điểm
+tiếp điểm thường mở
+ tiếp điểm thường đóng