Tìm hiểu về máy biến dòng, biến điện áp và thiết bị chống giật

<span class="text_page_counter">Trang 1</span><div class="page_container" data-page="1">

<b>TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI</b>

<b>Giảng viên hướng dẫn:</b> TS. Hồng Anh

<b>Bộ mơn:</b> Thiết bị điện – điện tử

<small>Chữ ký của GVHD</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 2</span><div class="page_container" data-page="2">

<b>Viện:</b> Điện

<b>CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN ĐIỆN ÁPI.Máy biến điện áp là gì ?</b>

 Là một thiết bị có tác dụng cách ly phần sơ cấp và thứ cấp

<i>1. Ký hiệu </i>

 Máy biến điện áp được ký hiệu là VT (voltage transformer) hoặc PT (potential transformer). Một số tài liệu ký hiệu là TU, BU…

<i>2. Mục đích ý nghĩa</i>

 Biến đổi điện áp hệ thống (điện áp phía sơ cấp) từ trị số cao xuống trị số an toàn (tiêu chuẩn 100V hoặc 110V) để cấp nguồn cho các đồng hồ và relay công suất thấp

 Do công suất của tải máy biến điện áp rất bé (vài chục đến vài trăm VA), đồng thời tổng trở mạch ngoài rất lớn, nên ta có thể xem máy biến điện áp thường xuyên làm việc không tải

<i>3. Nguyên lý hoạt động</i>

 Điện áp hệ thống được đặt lên các đầu cuộn dây phía sơ cấp của VT và theo nguyên lý cảm ứng điện từ, điện áp xuất hiện trên các cuộn dây phía thứ cấp. Một VT lý tưởng, khi mắc các phụ tải (mắc song song) định mức vào phía thứ cấp, tỷ số điện áp phía sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với tỷ số vòng dây. Nhưng trên thực tế, do tổn hao mạch từ, dây dẫn…dẫn đến sai số tỷ số về biên độ và góc pha. Sai số này được thể hiện trên sơ đồ vecto sau:

 Khác với máy biến dòng điện, VT làm việc ở chế độ hở mạch. Với VT có Usc ≤ 66kV thường được bảo vệ bằng cầu chì. Tuy nhiên ở cấp điện áp cao cầu chì khơng đảm bảo được dung lượng cắt ngắn mạch, vì vậy VT được nối trực tiếp vào điện áp sơ cấp. Phía thứ cấp của VT thường được bảo vệ

</div><span class="text_page_counter">Trang 3</span><div class="page_container" data-page="3">

bằng cầu chì hoặc aptomat ở ngay đầu ra. Bởi vì khi ngắn mạch phía thứ cấp, dịng ngắn mạch có thể vượt gấp nhiều lần dịng định mức.

<i>4. Phân loại máy biến điện áp</i>

 VT khô, VT dầu, VT 1 pha, VT 3 pha,…

- VT khô : thường được sử dụng ở cấp điện áp 35kV trở xuống. - VT dầu : Sử dụng cho mọi yêu cầu .

 Với cấp điện áp cao người ta chế tạo theo kiểu phân cấp , phân áp .

- Phân cấp bằng cuộn dây: Gồm nhiều tầng lõi từ, cuộn dây sơ cấp được chia đều trên các lõi, cuộn thứ cấp chỉ được cuốn trên lõi cuối cùng .

- Phân áp bằng tụ: Dùng bộ phân áp bằng tụ lấy một phần điện áp cao đưa vào cuộn sơ cấp

</div><span class="text_page_counter">Trang 4</span><div class="page_container" data-page="4">

<b>CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ MÁY BIẾN DỊNGI.Khái niệm</b>

 Máy biến dịng đo lường là một loại thiết bị quan trọng được thiết kế để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây thứ cấp và có tỉ lệ với cường độ dịng điện sơ cấp của chính nó. Máy biến dịng giảm từ điện áp cao xuống điện áp thấp và cung cấp, giám sát dòng điện trong đường dây dẫn một cách thuận tiện và an toàn với việc sử dụng 1 ampe kế tiêu chuẩn. Về cơ bản thì hoạt động của máy biến dịng đo lường khơng khác quá nhiều so với các loại máy biến áp thông thường khác.

<b>II.Phân loại</b>

 Hiện nay có ba loại máy biến dịng cơ bản đó là: máy biến dịng cuộn - các máy biến áp cuộn sơ cấp sẽ được kết nối theo quy luật tự nhiên với các loại dây dẫn đo được dòng điện chạy trong mạch.

Thứ hai là máy biến dịng hình xuyến, loại này khơng có cuộn dây sơ cấp mà thay vào đó, đường dây mang dịng điện chạy trong mạch được ln qua một khoảng hở hoặc lỗ trống trong máy biến dịng. Một số máy biến dịng hình xuyến hiện đang có biến dịng hở cho phép nó được mở ra, cài đặt và đóng lại mà khơng cần phải thực hiện thao tác ngắt mạch.

Thứ ba là máy biến dòng kiểu thanh, loại này sử dụng cáp hoặc thanh dây của mày chính là cuộn sơ cấp. Nó được trách nhiệm hồn tồn từ các hoạt động của hệ thống điện áp cao và được bắt vít vào trực tiếp các thiết bị có dịng điện.

<b>III.Cơng dụng</b>

 Máy biến dịng đo lường có khả năng và mất điện thế xuống từ hàng ngàn ampe Xuống đến một tiêu chuẩn nhất định là 5 A hoặc 1 A. Do đó, các dụng cụ nhỏ hoặc các thiết bị điều khiển có thể sử dụng được với máy biến dịng vì nó cách nhiệt với bất kỳ một đường dây cao áp nào. Trên đây là những thông tin cơ bản về máy biến dịng đo lường mà chúng tơi muốn giới thiệu đến với các bạn, mong rằng những thông tin này hữu ích và giúp cho các bạn hiểu rõ hơn về thiết bị vô cùng cần thiết trong cuộc sống hằng ngày và sản xuất công nghiệp này.

</div><span class="text_page_counter">Trang 5</span><div class="page_container" data-page="5">

<b>IV.</b> Cấu Tạo máy biến dòng

<b>Cấu tạo máy biến dòng</b>

- Primary Current: Dòng điện sơ cấp - Secondary Winding: cuộn dây thứ cấp - Hollow Core: lõi rỗng

- Ammeter : Đồng hồ đo dòng

<b>2.2. Nguyên lý hoạt động máy biến dòng</b>

</div><span class="text_page_counter">Trang 6</span><div class="page_container" data-page="6">

<b>Nguyên lý hoạt động máy biến dòng</b>

<b> Dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Khi dòng điện xoay chiều chạy qua</b>

1 dây dẫn, xung quanh nó sẽ xuất hiện một điện trường, điện trường này cảm ứng lên cuộn dây và sẽ xuất hiện một dịng điện trong đó. Tỷ lệ dòng điện này được căn cứ vào số vòng dây được cuốn trong cuộn dây biến dịng.

<b>CHƯƠNG 3: TÌM HIỂU VỀ THIẾT BỊ CHỐNG GIẬTI.Aptomat chống giật là gì ?</b>

 Aptomat chống giật là một thiết bị điện có chức năng phát hiện và ngắt điện khi có dịng điện rị xuống đất hay có người bị giật. CB hay <small>còn được gọi là Áp to mat, là thiết bị được nghiên cứu và chế tạo nhằm mang lại cho người thiết bị có khả năng kiểm sốt, rà sốt những dịng điện q tải hoặc ngắn mạch, qua đó đưa ra quyết định đóng ngắt dịng điện hợp lý, bảo vệ dòng điện cũng như mang điện và thiết bị tải.</small>

<b>II.Chức năng của Aptomat chống giật</b>

 Aptomat chống giật 1 pha: nó so sánh dịng điện chạy qua 2 dây mát và lửa, nếu dòng điện này khác nhau quá một ngưỡng rò nhất định thì nó sẽ ngắt điện khỏi tải, khơng cho tải làm việc nữa. Nhà sản xuất thường thiết kế các ngưỡng rò 15mA, 30mA, 100mA, 200mA, 300mA, 500mA.

 Aptomat chống giật 3 pha: nó so sánh dịng điện chạy qua 3 dây pha và dây trung tính, nếu dòng điện này khác nhau quá một ngưỡng rò nhất định thì nó ngắt.

<b>III.Một số loại Aptomat chống giật</b>

<small></small> Aptomat chống giật dạng tép RCCB (Residual Current Circuit Breaker) RCCB là loại cầu dao được nghiên cứu và chế tạo để chống dò ròng gây <small>nguy hiểm cho người sử dụng nguồn điện. Dòng sản phẩm này có chức năng phịng tránh, ngăn chặn những nguy hiểm đến với chủ sở hữu như: hỏa hoạn, sự cố rò ròng và đặc biệt bảo vệ người sử dụng khỏi những nguy hiểm điện giật.</small>

</div><span class="text_page_counter">Trang 7</span><div class="page_container" data-page="7">

<small></small> - Aptomat chống giật dạng tép có bảo vệ quá tải RCBO (Residual Circuit Breaker with Overcurrent protection) Được chế tạo với chức năng <small>kiểm soát, rà soát và bảo vệ nguồn điện cũng như an toàn cho con người. RCBO là thiết bị được chế tạo để giúp mang lại cho con người trải nghiệm tuyệt vời khi sử dụng điện.</small>

 - Aptomat chống giật dạng khối có bảo vệ quá tải ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) Để tránh các hiện tượng như dòng rò, dòng rị <small>xuống đất cũng như các hiện tượng phóng điện do sự cố gây ra, thì ELCB đã được chế tạo và cho ra đời. Dòng thiết bị này có khả năng phát hiện sự cố ngắn mạch, ngay lập tức tự động ngắt nguồn điện tự động khi có sự cố xảy ra. Dịng sản phẩmnày có thể bảo vệ quá tải vừa bảo vệ dòng rò.</small>

<small></small> <i><b> ELCB = RCCB + MCB(MCCB)</b></i>

<b>IV.Cấu tạo và nguyên lý hoạt động </b>

- Aptomat chống giật dùng cho 1 pha: người ta cho 2 dây mát và lửa đi qua 1 biến dịng có lõi sắt hình xuyến, đây là 1 cái biến thế lõi xuyến thông thường với cuộn sơ cấp 1 vịng dây (chính là 2 dây mát và lửa đi qua tâm biến thế) và cuộn thứ cấp vài chục vòng dây, biến thế này bằng khoảng cái nhẫn cưới. Như chúng ta biết: dịng điện đi ra ở dây nóng về ở dây mát (và ngược lại: ra dây mát về dây nóng) là ngược chiều nhau, có nghĩa là từ trường biến thiên chúng sinh ra trong lõi sắt của biến dòng là ngược chiều nhau. Nếu 2 dòng điện này bằng nhau, 2 từ trường biến thiên sẽ triệt tiêu nhau làm điện áp ra của cuộn thứ cấp biến dòng = 0. Nếu điện áp qua 2 dây bị rò, dòng điện trên 2 dây khác nhau, hai từ trường biến thiên sinh ra trong lõi sắt khác nhau làm xuất hiện dòng điện cảm ứng trên cuộn thứ cấp của biến dòng,

</div><span class="text_page_counter">Trang 8</span><div class="page_container" data-page="8">

dòng điện này được đưa vào IC để kiểm tra xem có lớn hơn dịng rị an tồn khơng? Nếu lớn hơn ví dụ là 15mA thì IC sẽ cấp điện cho Triac cấp điện cho cuộn hút của Aptomat. Để phát hiện dòng rò lớn vài trăm mA thì khơng cần dùng đến IC (vì mạch điện IC phức tạp và chi phí cao) mà dùng ngay lực điện từ tạo ra khi có dịng điện chạy trong cuộn dây để đóng ngắt aptomat.

- Aptomat chống giật dùng cho điện 3 pha 3 dây: tương tự như trên với 3 dây pha đi qua tâm biến dòng.

- Aptomat chống giật dùng cho điện 3 pha 4 dây: tương tự như trên với 3 dây pha và dây trung tính đi qua tâm biến dịng.

<b>V.Các thơng số cơ bản</b>

 Aptomat chống giật chia ra 2 loại cơ bản là loại chỉ có chức năng chống giật (RCCB) và loại có cả chức năng bảo vệ quá tải (RCBO, ELCB). Tùy theo từng loại có thể có đầy đủ hoặc một số thông số kỹ thuật như sau:

<b>- In: Dịng điện định mức. Ví dụ: Aptomat chống giật dạng khối của </b>

Mitsubishi NV125-SV 3P 100A 25kA 30mA có In = 100A. Khi dịng điện lớn hơn 100A aptomat sẽ tác động.

<b>- Ue: Điện áp làm việc định mức.</b>

<b>- Icu: Dòng cắt ngắn mạch là khả năng chịu đựng dòng điện lớn nhất</b>

của tiếp điểm trong 1 giây.

<b>- Icw: Khả năng chịu dòng ngắn mạch trong 1 đơn vị thời gian.- Ics: khả năng cắt thực tế khi xảy ra sự cố của thiết bị. Khả năng này</b>

phụ thuộc vào từng nhà sản xuất do công nghệ chế tạo khác nhau. Ví dụ cùng một hãng sản xuất nhưng có 2 loại ELCB là Ics = 50% Icu và Ics = 100% Icu. Aptomat chống giật EBN103c 3P 100A 18kA 100/200/500mA có Ics = 100%Icu.

<b>- AT: Ampe Trip (dòng điện tác động).</b>

<b>- AF: Ampe Frame (dịng điện khung). Ví dụ NV250-SV 3P 200A </b>

36kA 30mA và NV250-SV 3P 250A 36kA 30mA đều có AF = 250A nhưng một cái sẽ tác động khi dòng vượt quá AT = 200A, một cái sẽ tác động khi dịng vượt q AT = 250A. Thơng số AT/AF cho biết độ bền của tiếp điểm đóng cắt. Ví dụ Aptomat chống giật ELCB 250AT/400AF sẽ có độ bền cao hơn Aptomat 250AT/250AF, kích thước aptomat chống giật 400AF cũng lớn hơn, giá thành cao hơn.

<b>- Mechanical/electrical endurace: Số lần đóng cắt cơ khí cho phép/ </b>

số lần đóng cắt điện cho phép.

<b>VI.Chọn lựa Aptomat chống giật</b>

- Khi lựa chọn Aptomat chống giật cần lưu ý một số vấn đề sau để tránh chọn nhầm không thể sử dụng được:

- Chọn loại aptomat: Aptomat chống giật có chức năng bảo vệ quá tải (RCBO, ELCB) có thể dùng thay thế aptomat thường nhưng vì cấu tạo phức tạp hơn nên loại này thường có dịng cắt ngắn mạch thấp. Sử dụng

</div><span class="text_page_counter">Trang 9</span><div class="page_container" data-page="9">

RCBO, ELCB sau aptomat thường sẽ bảo vệ hệ thống điện tốt hơn. Đối với Aptomat chỉ có chức năng chống giật (RCCB) bắt buộc phải lắp sau

aptomat thường.

- Chọn số pha / số cực: Sai lầm thường thấy nhất là chọn Aptomat chống giật 3 pha (3 cực) lắp cho hệ thống 3 pha tải hỗn hợp (tải 1 pha, 3 pha, sử dụng trung tính) dẫn tới át chống giật bị nhảy. Đối với tải 3 pha hỗn hợp phải sử dụng Át chống giật 4 pha (hay còn gọi là 3 pha 4 cực, 3P + N). Đối với điện 1 pha (1 dây pha + 1 dây trung tính) phải sử dụng aptomat 2 pha (1 pha 2 cực, 1P + N). Át chống giật 3 pha 3 cực chỉ dùng được cho tải 3 pha 3 dây khơng có trung tính như động cơ 3 pha.

- Chọn dòng định mức: Đối với RCBO, ELCB chọn dòng định mức căn cứ vào công suất sử dụng tương tự như chọn Át thường. Đối với át chống giật khơng bảo vệ q tải RCCB thì chọn dịng định mức bằng hoặc lớn hơn dòng định mức át thường lắp cùng RCCB.

- Chọn dòng rò: Át chống giật thường có 3 loại theo dịng rị 15mA, 30mA, 100/200/500mA. Thông thường các hệ thống nhỏ, các khu vực dân dụng dùng át chống rò 30mA. Các khu vực sản xuất công suất lớn thường dùng át chống rò 100/200/500mA.

</div>