CHUYÊN ĐỀ TỐT NGHIỆP CUNG CẤP ĐIỆN NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP

Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
1






CHUYÊN ĐỀ TỐ NGHIỆP
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM
THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
2
MỤC LỤC
CHUYÊN ĐỀ TỐ NGHIỆP 1
NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ BÀN THỬ NGHIỆM 1
THIẾT BỊ ĐÓNG CẮT HẠ ÁP CÔNG NGHIỆP 1
MỤC LỤC 2
I.Tìm hiểu về đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp 3
1.Cầu chì hạ áp. 3
2.Áptômát: 4
3.Khởi động từ: 6
4.Rơle dòng điện. 7
5.Mục đích của bài thử nghiệm: 10
II.Sơ đồ thử nghiệm. 11
1.Phác thảo sơ đồ mạch thử nghiệm. 11
2.Mô tả ý nghĩa các phần tử trong sơ đồ thử nghiệm. 12
3.Lựa chọn các phần tử sử dụng trong sơ đồ thử nghiệm. 14
III.Các bài thử nghiệm 18

III.1.Bài thử nghiệm số 1 : Thử nghiệm cầu chì hạ áp. 18
III.2.Bài thử nghiệm số 2: Thử nghiệm Áptômát 21
III.3.Bài thử nghiệm số 3:Thử nghiệm Rơle nhiệt của khởi động từ. 24
III.4.Bài thử nghiệm số 4 : Thử nghiệm Rơle dòng điện có đặc tính phụ thuộc. 26
IV.Nội dung báo cáo thử nghiệm. 30
PHẦN 1.Lý thuyết 30
PHẦN 2. Thử nghiệm lấy đặc tuyến I = f (t) 30
PHẦN 3. Vẽ đồ thị và đánh giá kết quả 30

Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
3
I.Tìm hiểu về đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp
1.Cầu chì hạ áp.
a.Chức năng:
- Cầu chì là loại khí cụ điện bảo vệ mạch điện sơ cấp.Nó tự động cắt mạch điện khi có sự cố
quá tải , ngắn mạch.Cầu chì có đặc điểm là đơn giản , kích thước nhỏ , khả năng cắt lớn và
giá thành hạ nên ngày nay nó được sử dụng rộng rãi.
- Các phần tử cơ bản của cầu chì là dây chảy dùng để cắt mạch cần bảo vệ, và thiết bị dập
hồ quang để dập tắt hồ quang sau khi dây chảy đứt.
b.Đặc tính bảo vệ:
- Đặc tính cơ bản của cầu chì là sự phụ thuộc của thời gian chảy đứt của dây chảy với dòng
điện chạy qua.(Đặc tính Ampe - Giây).
- Đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì như hình vẽ.
0
I(A)
t(s)
2
1
Idm

Để có tác dụng bảo vệ , đường đặc tính Ampe - giây của cầu chì (đường 1) tại mọi điểm
đều phải thấp hơn đường đặc tính chịu quá tải của thiết bị bảo vệ ( đường 2).
- Trị số dòng điện mà tại đó dây chảy bắt đầu chảy đứt gọi là dòng điện tới hạn (I
th
).Khi biết
được vật liệu và kích thước của dây chảy ta có thể xác định được I
th
bằng cách giải phương
trình nhiệt giữa nhiệt lượng được cung cấp và nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh của
dây chảy.Để đơn giản việc tính toán ta thường dùng công thức kinh nghiệm
I
th
= A
0
.d
3/2

Trong đó :
A
0
- là hệ số kinh nghiệm .Đối với các dây chảy khác nhau thì nó có giá trị khác nhau.
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
4
d - đường kính dây chảy.
- Để dây chảy cầu chì không chảy đứt ở dòng điện định mức , cần đảm bảo điều kiện :
I
đm
< I

th
.Mặt khác để bảo vệ được thiết bị ,dòng điện tới hạn khởi động, tác động phải
không lớn hơn dòng điện định mức nhiều.Theo kinh nghiệm ta có :
I
th
/I
đm
= 1,6 - 2 đối với đồng.
I
th
/I
đm
= 1,25 -1,45 đối với chì.
I
th
/I
đm
= 1,15 đối với hợp kim chì thiếc.
- Dòng điện định mức của cầu chì được lựa chọn sao cho khi chạy liên tục qua dây chảy ,
chỗ phát nóng lớn nhất của dây chảy không làm cho kim loại bị oxy hóa quá mức và biến
đổi đặc tính bảo vệ, đồng thời nhiệt phát ra ở bộ phận bên ngoài cầu chì cũng không vượt
quá trị số ổn định.
2.Áptômát:
a.Chức năng:
- Áptômát là khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện có tải và tự động cắt mạch điện khi có
sự cố : quá tải , ngắn mạch,điện áp thấp,công suất ngược …Trong các mạch điện hạ áp có
điện áp định mức đến 660V xoay chiều và 330V điện một chiều,có dòng điện định mức tới
6000A.
b.Đặc tính bảo vệ:
- Trong các áptômát thường được trang bị Rơle quá dòng có thể thay đổi được.Hơn nữa để

áptômát thích ứng với đặc tính của mạch bảo vệ và để tránh sự vượt quá kích cỡ cần thiết
cho dây cáp , các Rơle tác động thường phải hiệu chỉnh được.Dòng hiệu chỉnh I
r
là giá trị
dòng ngưỡng tác động của Áptômát .Đó cũng là dòng cực đại áptômát có thể chịu được mà
không dẫn đến sự nhả tiếp điểm.
- Ngoài ra trong Áptômát còn có các Rơle bảo vệ ngắn mạch .Nhiệm vụ của các Rơle này
là đảm bảo sự cắt nhanh khi có dòng sự cố lớn.Ngưỡng tác động I
m
là :
+ hoặc cố định theo tiêu chuẩn của IEC
+ hoặc do nhà thiết kế quy định.
- Ta có sơ đồ nguyên lý của áptômát như sau:
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
5
RI
RN
s¬ ®å nguyªn lý

Để thực hiện các chức năng bảo vệ của mình , áptômát có các kết cấu chính gồm:
+ tiếp điểm và buồng dập hồ quang. + rơle điện từ
+ lò xo nén + vỏ
+ rơle nhiệt
- Đặc tính bảo vệ của áptômát như sau:
t(s)
I(A)Ikdn(A) Ikddt(A)

Trong đó ta có:
I

kđn
- là dòng khởi động nhiệt
I
kđđt
- là dòng khởi động điện từ
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
6
3.Khởi động từ:
a.Chức năng:
- Khởi động từ là khí cụ điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng , cắt , đảo chiều quay và
bảo vệ quá tải cho các mạch điện động lực.
- Cấu tạo của khởi động từ gồm công tắc tơ điện xoay chiều ,rơle nhiệt lắp trong cùng
một hộp.
+Khởi động từ có 1 công tắc tơ được gọi là khởi động từ đơn, thường dùng để điều
khiển đóng cắt động cơ điện.
+Khởi động từ có 2 công tắc tơ gọi là khởi động từ kép , dùng để điều khiển đảo
chiều quay động cơ điện.
b.Đặc tính bảo vệ:
- Rơ le nhiệt trong khởi động từ có tác dụng bảo vệ quá tải cho động cơ điện .Đặc tính cơ
bản của Rơle nhiệt là quan hệ giữa thời gian tác động và dòng điện phụ tải chạy qua được
gọi là đặc tính thời gian - dòng điện ( đặc tính Ampe - giây).Và đặc tính này của Rơle nhiệt
trong khởi động từ có dạng như hình vẽ sau:
t(s)
I(A)
§Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt trong K§T
1 2 3 4 5 6 70
10
100
1000

10000
1
2
3


- Để đảm bảo yêu cầu giữ được tuổi thọ lâu dài cho động cơ thì đường đặc tính Ampe - giây
của Rơle ( đường 2) phải thấp hơn một ít so với đặc tính Ampe - giây của động cơ (đường 1)
Chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất động cơ điện , chọn cáo quá sẽ giảm tuổi
thọ của động cơ bảo vệ.
- Trong thực tế sử dụng , cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của Rơle nhiệt
bằng dòng định mức của động cơ cần bảo vệ và dòng tác động của Rơle.
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
7
I
tđ
= (1,2 - 1,3).I
đm
(đường 3)
- Có hai loại Rơle nhiệt : loại Rơle nhiệt không có máy biến dòng điện và loại Rơle nhiệt có
máy biến dòng điện.Đường đặc tính Ampe - giây của hai loại Rơle này như sau:
0
§Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt lo¹i kh«ng cã BI trong K§T
I(A)
t(s)
2 4 6 8 10
2
10
20

60
2
60
20
10
gi©y phót
phótgi©y
10
20
60
2
60
20
10
2
108642
t(s)
§Æc tÝnh A-S cña R¬le nhiÖt lo¹i cã BI trong K§T
0 1

4.Rơle dòng điện.
a.Khái quát chung về Rơle dòng điện:
- Rơle dòng điện kiểu điện từ , có đại lượng vào là trị số dòng điện của mạch tải (mạch
động lực) : I
t
.Rơle tác động (hút) khi dòng điện qua cuộn dây rơle đạt đến trị số dòng tác
động I
tđ
.Khi đó các tiếp điểm của Rơle sẽ đóng nếu là tiếp điểm thường mở ( hoặc mở nếu
là tiếp điểm thường đóng).Như vậy cuộn dây của Rơle được mắc nối tiếp trong mạch

tải.Sức từ động do cuộn dây Rơle sinh ra trong mạch từ nam châm điện : F = I.W phụ
thuộc vào dòng điện mạch tải.
- Rơle dòng điện được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ bảo vệ quá dòng ( do quá tải ,
ngắn mạch…) và tự động điều khiển (mở máy động cơ điện,chuyển đổi mạch
điện…)trong hệ thống điện và truyền động điện.
- Rơle dòng điện bao gồm các loại sau:
+ Rơle dòng điện cực đại điện từ:
+ Rơle dòng điện điều khiển truyền động điện:
+ Rơle bảo vệ truyền động điện
+ Rơle dòng điện khởi động động cơ không đồng bộ một pha.


Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
8
b.Nghiên cứu về đặc tính bảo vệ của Rơle dòng điện có thời gian phụ thuộc.
*khái niệm:
-Bảo vệ quá dòng có đặc tính thời gian phụ thuộc là loại bảo vệ có thời gian tác động
phụ thuộc vào dòng điện đi qua Rơle.Cơ cấu tạo thời gian của các Rơle này đều chịu tác
động của dòng điện đi qua chỗ đặt bảo vệ.Dòng điện càng lớn thời gian tác động càng
nhanh.
*Đặc tính thời gian tác động của Rơle:
t
cR
= f(I
R
/I
cR
)
Trong đó ta có :

+t
cR
: là thời gian tác động của Rơle
+I
R
: là dòng điện đi qua Rơle
+I
cR
: là dòng điện chỉnh định của Rơle
8
6
4
2
0 54321
I(A)
t(s)


- Đặc tính này có dạng đường cong hypebol và được gọi là đặc tính nghịch thời gian.
Đặc tính nghịch thời gian có các dạng phổ biến sau:
+ Nghịch thời gian tiêu chuẩn ( đường 1)
+ Nghịch thờigian dài ( đường 2, đến 40s)
+ Nghịch thời gian ngắn ( đường 3,đến 15s)
+ Nghịch thời gian vừa ( đường 4,đến 20s)
+ Nghịch thời gian dốc ( đường 5)
+ Nghịch thời gian rất dốc ( đường 6)



Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
9

t(s)
I(A)
60
0,05
10 20 50
0,1
0,3
0,6
3
10
30
60
100
2
4
1
5
3
6
§Æc tÝnh nghÞch thêi gian

- Mỗi Rơle có nhiều giá trị dòng chỉnh định I
cR
khác nhau và do đó có nhiều đặc tính thời
gian.Tập hợp các đặc tính thời gian của Rơle hợp thành họ đặc tính thời gian.
- Đặc tính nghịch thời gian điển hình biểu diễn bởi các phương trình sau:
+ Nghịch thời gian tiêu chuẩn :

t = 0,14/(I
0,02
- 1)
+ Nghịch thời gian dốc:
t = 13,5/(I - 1)
+ Nghịch thời gian rất dốc:
t = 80/(I
2
- 1)
+ Nghịch thời gian tiêu chuẩn dài chống ngắn mạch với đất:
t = 120/(I - 1)
Trong đó :
t: thời gian tác động
I: dòng điện đi qua Rơle ( nhân với hệ số đặt)






Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
10
5.Mục đích của bài thử nghiệm:
Mục đích của bài thử nghiệm thiết bị điện đóng cắt hạ áp công nghiệp là:
5.1.Giúp cho các sinh viên phân biệt được rõ ràng giữa thử nghiệm và thí nghiệm.
Từ đó thấy được việc thử nghiệm các thiết bị là một việc rất gần gũi với thực tế
và mang tính công nghiệp .
5.2.Giúp cho các sinh viên làm quen với các loại thử nghiệm trong ngành điện.
Để cho một thiết bị được sản xuất ra và được đưa vào hoạt động tốt trong thực tế thì

cần rất nhiều các quá trình thử nghiệm khác nhau và chúng được quy định trong các
quy trình quy phạm.Ở đây ta có một số loại thử nghiệm chính hay được sử dụng là:
a.Thử nghiệm xuất sưởng để kiểm tra các thông số kỹ thuật của nhà thiết kế.
b.Thử nghiệm trước lắp đặt để kiểm tra thiết kế của nhà sản xuất.
c.Thử nghiệm sau lắp đặt để kiểm tra sự lắp đặt
d.Thử nghiệm trước đóng điện để kiểm tra sự tồn tại của thiết bị và công trình.
5.3.Kiểm tra đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp.
Các thiết bị điện nói chung và các thiết bị đóng cắt , bảo vệ hạ áp nói riêng , trước
khi đưa vào vận hành cần phải được thử nghiệm theo các hạng mục nhất định để đảm
bảo cho các thiết bị điện này làm việc trong lưới đựợc an toàn và có khả năng làm việc
lâu dài không bị hư hỏng .Riêng đối với thiết bị điện làm nhiệm vụ đóng cắt và bảo vệ
lưới điện , ngoài các thử nghiệm theo tiêu chuẩn về sự làm việc lâu dài trong lưới còn
phải thử nghiệm hiệu chỉnh lại các giá trị tác động và đặc tính của chúng theo các giá
trị và đại lượng được tính toán thiết kế định trước.Thực tế có rất nhiều các đặc tính
cần thử nghiệm nhưng trong nội dung bài thử nghiệm này ta chỉ tiến hành thử nghiệm
đặc tính bảo vệ của các thiết bị đóng cắt hạ áp công nghiệm mà cụ thể là đặc tính thời
gian tác động (t(s)) theo dòng điện qua thiết bị (I(A))



Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
11
II.Sơ đồ thử nghiệm.
1.Phác thảo sơ đồ mạch thử nghiệm.
Timer
KĐT
ATM
CC
AT

THT
~ U1
A2
V1
A1
1BI
A3
RI
1RG
A4
4BI
3BI
C
RI>
2BI
2RG
Đ
CD
K
S¬ ®å m¹ch thÝ nghiÖm chi tiÕt
1
2



K
CC
KĐT
ATM
RI

Timer
K
4BI
A4
RI
A3
CC
ATM
KĐT
AT
THT
~ U1
A2
V1
CD
S¬ ®å m¹ch thÝ nghiÖm trªn mÆt ®øng
140cm
180cm
18cm
18cm
12cm
4cm
8cm
8cm
9cm
14cm
13cm
23cm
16cm
16cm

16cm
16cm16cm16cm
16cm
16cm
A
30
20
10
A4V1
100
200
400
V
A
30
20
10
A2 A3
100
150
250
A
0
2
1



Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh

12
Trong đó ta có :
+ U1 : là ký hiệu của nguồn điện xoay chiều
+ CD : là ký hiệu của cầu dao điện
+ V1 : là ký hiệu của vôn kế
+ A1, A2, A3, A4 : là ký hiệu của các ampe kế.
+ AT : là ký hiệu của máy biến áp tự ngẫu.
+ THT : là ký hiệu của máy biến áp tải.
+ K : là ký hiệu của khóa nối
+ 1BI, 2BI, 3BI, 4BI : là ký hiệu của các máy biến dòng điện.
+ RI : là ký hiệu của rơle dòng điện.
+ RI> : là ký hiệu của rơle quá dòng
+ 1RG, 2RG : là ký hiệu của các rơle trung gian.
+ CC : là ký hiệu của cầu chì.
+ ATM : là ký hiệu của áptômát
+ KĐT : là ký hiệu của khởi động từ.
+ Đ, C : là ký hiệu của còi và đèn.
+ Timer : là ký hiệu của bộ định thời ( bộ đếm thời gian ).
2.Mô tả ý nghĩa các phần tử trong sơ đồ thử nghiệm.
Trong bài thử nghiệm này ta cần sử dụng các phần tử như trong sơ đồ mạch.Ý nghĩa của
các phần tử trong sơ đồ mạch trên như sau:
2.1.Cầu dao CD.
Dùng để đóng ,cắt, đưa nguồn điện vào sơ đồ thử nghiệm .
2.2.Vol mét V1.
Dùng để đo điện áp của lưới điện đầu vào trước khi đưa vào máy biến áp tự ngẫu AT
2.3.Ampe mét A1.
Dùng để đo dòng điện đầu vào của máy biến áp tự ngẫu AT
2.4.Máy biến áp tự ngẫu AT.
Dùng để điều chỉnh trơn điện áp.Do trong bài thử nghiệm ta cần phải tiến hành thử
nghiệm với nhiều điểm điện áp cũng như dòng điện nên ta cần phải sử dụng đến máy biến áp

tự ngẫu AT để tạo ra nhiều điểm thử nghiệm .
2.5.Ampe mét A2.
Dùng để đo và khống chế dòng điện đầu vào của máy biến áp tải THT


Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
13
2.6.Máy biến áp tải THT.
Do khi thử nghiệm với các thiết bị như cầu chì, áptômát và khởi động từ thì ta cần phải
có dòng điện lớn trong khi đó thì dòng điện đầu ra của máy biến áp tự ngẫu lại nhỏ nên
không thể đáp ứng được do đó ta cần dùng máy biến áp tải THT dùng để tải ra nguồn dòng
lớn ( tới vài trăm ampe) .
2.7.Khóa nối K.
Dùng để xác định phần tử mang thử nghiệm .
+)Khi khóa nối K không nối với tiếp điểm 2 thì lúc đó ta tiến hành thử nghiệm với
mạch nhất thứ tức là thử nghiệm với cầu chì , áptômát, khởi động từ hạ áp.
+)Khi khóa nối K nối với tiếp điểm 2 thì lúc đó ta tiến hành thử nghiệm với mạch nhị
thứ tức là thử nghiệm với Rơle dòng điện.
2.8.Máy biến dòng 1BI.
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT đưa vào thử nghiệm mạch
nhất thứ.
2.9.Ampe mét A3.
Dùng để đo dòng điện đầu ra của 1BI cũng chính là dòng điện đưa vào thử nghiệm
mạch nhất thứ .
2.10.Rơle trung gian 1RG.
Dùng để điều khiển mạch đo thời gian của bộ định thời timer.Rơle này có tiếp điểm
thường đóng và được cấp nguồn bởi rơle dòng RI và nguồn điện U1.Khi phần tử thử nghiệm
là Rơle dòng điện RI chưa tác động thì tiếp điểm của 1RG vẫn đóng do đó bộ định thời timer
vẫn tiếp tục được cấp nguồn và do đó nó sẽ vẫn chạy còn khi RI tác động thì tiếp điểm của

rơle trung gian 1TG mở nên bộ timer sẽ không được cấp nguồn và do đó nó sẽ ngừng hoạt
động Khi đó ta sẽ xác định được thời gian tác động của phần tử thử nghiệm
2.11.Máy biến dòng 2BI.
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT và cung cấp tín hiệu cho role trung
gian 2RG
2.12.Rơle trung gian 2RG.
Dùng để điều khiển đo thời gian của bộ định thời timer. Nó có tiếp điểm thường đóng và
nhận tín hiệu từ 2BI.Khi phần tử thử nghiệm trong mạch nhất thứ chưa tác động thì 2RG vẫn
có tín hiệu nên nó vẫn cấp nguồn cho bộ timer để bộ timer hoạt động , còn khi các phần tử
thử nghiệm trong mạch nhất thứ tác động thì rơle trung gian RG2 sẽ không có tín hiệu và do
đó nó sẽ không cấp nguồn cho bộ định thời timer và bộ timer sẽ bị ngắt.Khi đó ta sẽ xác định
được thời gian tác động của phần tử thử nghiệm

Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
14
2.13.Máy biến dòng 3BI.
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT , đưa tín hiệu vào rơle quá dòng
RI> để cấp tín hiệu cho bộ phận cảnh báo .
2.14.Rơle quá dòng RI>.
Để điều khiển tín hiệu cho mạch cảnh báo.Khi dòng điện trong mạch nhất thứ tăng cao thì
rơle quá dòng RI> sẽ điều khiển cấp nguồn cho mạch cảnh báo gồm còi và đèn hoạt động để
báo tín hiệu cho người thử nghiệm biết.
2.15.Còi C.
Dùng để tạo tín hiệu âm thanh khi dòng đi qua mạch nhất thứ là lớn để cho người thử
nghiệm biết .
2.16.Đèn tín hiệu Đ.
Dùng để tạo tín hiệu ánh sáng khi dòng đi qua mạch nhất thứ là lớn để cho người thử
nghiệm biết .
2.17.Bộ định thời Timer.

Dùng để đo thời gian tác động của các phần tử thử nghiệm .Nó được cấp tín hiệu bởi
nguồn U
2~
qua các rơle trung gian 1RG và 2RG. Khi bất kỳ một rơle trung gian nào cấp tín
hiệu cho bộ định thời timer thì nó đều hoạt động.
2.18.Máy biến dòng 4BI.
Dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT khi thử nghiệm với rơle dòng điện
và cấp tín hiệu cho ampe mét A4.
2.19.Ampe mét A4.
Dùng để đo dòng điện trong mạch thử nghiệm nhị thứ.
3.Lựa chọn các phần tử sử dụng trong sơ đồ thử nghiệm.
3.1.Lựa chọn đối tượng thử nghiệm
a.Rơle dòng điện.
Ta chọn loại Rơle dòng điện như sau:
- Loại rơle điện cơ
- Mã hiệu : TИП PT-85/1-T ; Nơi sản xuất : nước Nga
- Dòng điện làm việc: do RI đấu với đầu ra của 4BI có dòng là 5A nên ta chọn dòng điện
làm việc lớn nhất của RI là 10A. tần số là 50Hz
- Đặc tính bảo vệ thiết kế như hình vẽ:
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
15
I(A)
t(s)
0
5
10
15
20
1 4 7 10

§Æc tÝnh b¶o vÖ cña R¬le dßng ®iÖn

b.Áptômát.
Ta chọn loại áptômát như sau:
- Loại NF50 -CS ; mã hiệu : A9108 LN 318N637-1
- Nơi sản xuất : Nhật Bản; hãng sản xuất : MITSUBISHI
- Dòng điện định mức: 50A ;điện áp định mức :440V
- Dòng điện cắt ngắn mạch : 5kA
c.Khởi động từ.
Ta chọn loại khởi động từ như sau:
- Loại khởi động từ đơn.;mã hiệu : KSC4504
- Nơi sản xuất : Nhật Bản; hãng sản xuất : LG
- Dòng điện định mức: 20A ; điện áp định mức : 440V
d.Cầu chì.
Ta chọn loại cầu chì hạ áp có dòng chảy của dây chảy là I
dc
= 10A
3.2.Lựa chọn các thiết bị khác trên bàn thử nghiệm .
Ta cần lựa chọn các thiết bị còn lại trên bàn thử nghiệm sao cho nó phải phù hợp để thử
nghiệm các đối tượng thử nghiệm đã chọn ở trên.
3.2.1.Lựa chọn máy biến áp tự ngẫu AT.
Ta chọn loại máy biến áp tự ngẫu loại RTF SPORSTELLTRAFA LSS020 có:
- Dòng điện định mức : I
đm
= 20 A , điện áp định mức :220V
- Dải điều chỉnh: I = 20A, U = 2

250V

Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
16
3.2.2.Lựa chọn máy biến áp tải THT.
Do dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT phải bao được giá trị lớn nhất xuất hiện
trong các phần tử thử nghiệm ở mạch nhất thứ mà ở đây ta có dòng điện ở mạch nhất thứ lớn
nhất khi ta tiến hành thử nghiệm áptômát và giá trị này vào khoảng 250A nên ta chọn dòng
điện đầu ra lớn nhất của máy biến áp tải THT là 300A; còn dòng điện đầu vào của THT
chính là dòng điện đầu ra của máy biến áp tự ngẫu nên ta chọn dòng điện đầu vào lớn nhất
của THT là 20A.
3.2.3.Lựa chọn các Ampe kế.
- Ampe kế A1.
Ampe kế A1 dùng để đo dòng điện đầu vào của máy biến áp tự ngẫu AT nên ta chọn
ampe kế A1 như sau:
+Dòng điện định mức: I
đm
= 20A
+Thang đo : 0

20A với số vạch là 20
+Cấp chính xác :0,5
- Ampe kế A2.
Ampe kế A2 dùng để đo dòng điện đầu ra của máy biến áp tự ngẫu AT cũng chính là
dòng điện đầu vào của máy biến áp tải THT.Do ở trên ta đã chọn máy biến áp tự ngẫu AT
có dòng điện đầu ra lớn nhất là I
max
= 20A nên ở đây Ampe kế A2 phải có thang đo bao
được giá trị 20A.Vậy ta chọn ampe kế như sau:
+Dòng điện định mức: I
đm

= 30A
+Thang đo : 0

30A với số vạch là 30
+Cấp chính xác :0,5
- Ampe kế A3.
Ampe kế A3 dùng để chỉ dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT cũng chính là dòng
điện trong mạch nhất thứ .Tuy nhiên ở đây A3 đã được đặt sau máy biến dòng 1BI nên ta
chọn ampe kế A3 như sau:
+Dòng điện định mức: I
đm
= 15A
+Thang đo : 0

15A với số vạch là 300.
+Cấp chính xác :0,5
- Ampe kế A4.
Ampe kế A4 dùng để chỉ dòng điện đầu ra của máy biến áp tải THT khi thử nghiệm rơle
dòng điện trong mạch nhị thứ .Tuy nhiên ở đây A4 đã được đặt sau máy biến dòng 4BI
nên ta chọn ampe kế A4 như sau:
+Dòng điện định mức: I
đm
= 15A
+Thang đo : 0

15 A với số vạch là 15.
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
17
+Cấp chính xác : 0,5

3.2.4.Lựa chọn máy biến dòng BI.
Các BI trong sơ đồ được sử dụng để biến dòng điện đầu ra của máy biến áp tải thành
dòng nhị thứ có giá trị bé hơn để dùng khi thí nghiệm với rơle dòng và dùng trong các
mạch có rơle trung gian cũng như có các ampe kế.
Trong sơ đồ này ta chọn sử dụng các BI loại BD37 do công ty thiết bị đo điện chế tạo có
thông số như sau:
Loại BI
I
sc
[A]
I
tc
[A]
Số vòng dây
sơ cấp
Cấp chính xác
Dung lượng
[VA]
BD37
300
5
1
0,5
10

3.2.5.Lựa chọn Vôn kế V1.
Vôn kế V1 dùng để đo điện áp đầu vào của máy biến áp tự ngẫu nên ở đây ta chọn vôn kế
V1 như sau:
+ Thang đo : 0


400 V
+ Cấp chính xác : 0,5
3.2.6.Lựa chọn Rơle trung gian.
Các rơle trung gian 1RG và 2RG dùng để điều khiển việc cung cấp nguồn cho bộ định thời
Timer hoạt động.Ta chọn các rơle này như sau:
+ Phần cảm của Rơle là xoay chiều 1

5A
+ Phần tác động (phần biến ) :có áp là nguồn xoay chiều 220V.
+ Có 1 cặp tiếp điểm
3.2.7.Dây dẫn.
Các dây dẫn trong sơ đồ mạch thử nghiệm được lựa chọn theo dòng điện lớn nhất trong
mạch thử nghiệm.Do ta có dòng lớn nhất trong mạch thử nghiệm là dòng thử nghiệm
áptômát và dòng này vào khảng 250A nên ở đây ta chọn loại cáp sử dụng như sau:
+chọn cáp 1 lõi cách điện PVC do hãng CADIVI chế tạo.
+Có thiết diện là F = 95mm
2
với dòng điện cho phép là I
cp
=283A.


Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
18
III.Các bài thử nghiệm
III.1.Bài thử nghiệm số 1 : Thử nghiệm cầu chì hạ áp.
1.Lý thuyết chung.
Cầu chì khi đặt mới phải kiểm tra theo các hạng mục sau :
a) Sự sạch sẽ bên ngoài, làm sạch và kiểm tra mối tiếp xúc.

b) Kiểm tra sự chọn đúng dây chảy.
c) Kiểm tra tính chọn lọc của các dây chảy được mắc nối tiếp.
d) Lấy đặc tính t = f(I).
Dòng định mức của dây chảy phải gần với phụ tải lâu dài cho phép của phần tử được
bảo vệ có xét tới điều kiện lắp đặt và không được vượt quá 3 lần dòng điện làm việc
lâu dài cho phép của phần tử được bảo vệ.
Dòng điện định mức của dây chảy phải lớn hơn khi xét tới điều kiện khởi động của
động cơ. Dòng điện định mức của dây chảy được chọn theo các điều kiện sau :
- Điều kiện làm việc lâu dài :
I
đmdc
= k
at
.I
lvmax
(1)
Trong đó :
I
lvmax
: Dòng điện làm việc lâu dài cực đại của phần tử được bảo vệ
k
at
: Hệ số an toàn,
+ Khi phụ tải không đổi, k
at
= 1,1 - 1,2
+ Khi phụ tải thay đổi (ví dụ động cơ điện), k
at
= 2 - 2,5
- Điều kiện làm việc quá tải :

k
I
I
qt
qt
đmdc

(2)
Trong đó :
I
qt
: Dòng điện quá tải
k
qt
: Hệ số quá tải,
+ Khi quá tải trong thời gian 2 - 3gy (quá tải nhẹ), k
qt
= 2,5
+ Khi quá tải trong thời gian 10gy (quá tải nặng),
k
qt
= 1,5 - 2 (đối với động cơ khởi động nhẹ)
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
19
k
qt
= 2,5 - 3 (đối với động cơ khởi động nặng)
k

qt
= 1,6 - 3,75 (tùy theo quá tính nhiệt của vật liệu làm dây cháy)
- Để bảo vệ cho các đường dây cấp điện cho các nhà ở
I
đmđc
= 0,8 . I
cp
(3)
Trong đó : I
cp
- Dòng phụ tải lâu dài cho phép của dây dẫn.
- Khi mắc cầu chì nối tiếp với khởi động từ

2520
I
I
N
đmdc


(4)
- Khi không có khởi động từ

10
I
I
N
đmdc

(5)

Trong đó : I
N
- Dòng điện ngắn mạch chạy qua dây chảy.
Thời gian thử nghiệm để cho phép cầu chì làm việc lâu dài như sau :
Bảng 1 : Thời gian đặt dòng thử nghiệm vào cầu chì
Điện áp
I
đmđc
(A)
Thời gian thử
(giờ)
Dòng điện thử
Cận dưới
Cận trên


Hạ áp
6 - 10
1
1,5 . I
đm

2,1 . I
đm

15 - 20 - 25
1
1,4 . I
đm

1,75 . I
đm

35 - 350
1
1,3 . I
đm

1,6 . I
đm

430 - 1000
2
1,3 . I
đm

1,6 . I
đm

Cao áp
tới 200
1
1,3 . I
đm

2,0 . I
đm


Khi dùng dây đồng làm dây chảy, dòng điện chảy của dây đồng tính theo công thức

d
.80I
3

(6)
Trong đó : d - đường kính dây đồng.





Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
20
2.Trình tự thử nghiệm.
+)Bước 1:
Kiểm tra khóa nối K phải ở vị trí hở không nối vào tiếp điểm 2 để đưa cầu chì vào mạch
thử nghiệm.Ta tiến hành mắc cầu chì vào mạch nhất thứ để tiến hành thử nghiệm.
+)Bước 2:
Đóng cầu dao CD đưa điện vào sơ đồ thí nghiệm.
+)Bước 3:
Điều chỉnh máy biến áp tự ngẫu AT , quan sát các ampe mét A1,A2,A3 để khống chế
không cho máy biến áp tự ngẫu AT và máy biến áp tải THT bị phát nóng quá giới hạn
.Tiếp tục điều chỉnh AT để nâng dòng điện đưa vào phần tử thử nghiệm bằng dòng điện
tính toán hoặc dòng điện tiêu chuẩn thử nghiệm.
+)Bước 4:
Cắt mạch cầu dao CD và giữ nguyên vị trí điều chỉnh của AT để cho mạch dòng của
phần tử nguội tới nhiệt độ của môi trường để không gây sai lệch giá trị thử nghiệm theo
phát nóng.Quan sát và Reset lại bộ timer.

+)Bước 5:
Đóng lại cầu dao CD để tiến hành thử nghiệm cầu chì.Quan sát và ghi giá trị số
đo của A3 và theo dõi mạch tín hiệu (gồm còi và đèn) ; cùng bộ timer.
- Khi dòng điện qua cầu chì lớn thì rơle quá dòng RI> sẽ tác động cấp nguồn cho mạch
tín hiệu. Khi đó còi sẽ kêu và đèn sẽ sáng.
- Khi phần tử thí nghiệm tác động thì rơle trung gian 2RG sẽ không có nguồn tín hiệu
do đó sẽ không có nguồn cung cấp cho bộ định thời timer và bộ timer sẽ ngừng đếm.
Ta cần ghi lại giá trị của bộ định thời timer để xác định thời gian tác động của phần tử
thử nghiệm.
+)Bước 6:
Ngắt cầu dao CD , đợi cho phần tử thí nghiệm nguội thì gỡ ra khỏi mạch thử nghiệm.
3.Lấy số liệu.
Ta lần lượt tiến hành thử nghiệm theo các bước ở trên với các giá trị dòng điện I đưa
vào thử khác nhau.Đối với mỗi dòng điện I đưa vào thử ta tiến hành lần lượt theo các
bước như trên và ta cần thực hiện 3 lần đối với mỗi dòng điện đó.Mỗi lần thử nghiệm ta
cần quan sát các trị số trên A3 và bộ timer để xác định được giá trị của dòng điện I và thời
gian tác động (t).Kết quả thử nghiệm được tổng hợp trong bảng sau:


Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
21
Bảng 2:Kết quả thử nghiệm cầu chì
Giá trị dòng điện I (A)
đưa vào thử
Số thứ tự lần thử n (lần)
Thời gian tác động t (s)
I
1

1

2

3

TB

I
2

1

2

3

TB

…………….
……………………………
………………………
I
n

1

2

3

TB


III.2.Bài thử nghiệm số 2: Thử nghiệm Áptômát
1.Lý thuyết chung.
Các áp tô mát được thử nghiệm theo các hạng mục sau :
a) Đo điện trở cách điện ở trạng thái nguội cách điện giữa kết cấu vỏ với các cực
không được dưới 10M và ở nhiệt độ làm việc không được dưới 5M.
b) Đặt điện áp xoay chiều nâng cao tới 2kV trong thời gian 1 phút
c) Khi làm việc nhiệt độ không được vượt quá 80
o
C.
d) Thử nghiệm để cho áp tô mát làm việc lâu dài lấy
I
thử
= 1,1 . I
đmmc
(7)
Trong đó : I
đmmc
- Dòng điện ngắn mạch của cơ cấu mở chốt.
e) Thử nghiệm lấy đặc tính I = f (t)


Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
22
Bảng 3 : Thời gian thử và thời gian nguội của các phần tử nhiệt đặt trong áp tô mát

Kiểu
áp tô mát
Thời gian tác động (giờ)

Thời gian để phần tử
nhiệt không tác động
(I
thử
/I
đm
= 1,1), giờ


Thời gian nguội

3,1
I
I
dm
thu



45,1
I
I
dm
thu


A 3110
2
-
2
1
A 3120
2
-
2
3,5
A 3130
-
1
3
15
A 3140
-
1
4
4
A 3150
-
-
-
1

Bảng 4 : Các số liệu về điều chỉnh áp tô mát
Phần tử điều chỉnh
Kiểu áp tô mát

A3120
A3130
Độ mở (mm)
20
12
Chỗ lõm (mm)
2,5 - 3
2 - 3
Lực ép (kg)
1,8 - 3
4 - 6

Khi chỗ lõm của tiếp điểm giảm chỉ còn tới 0,5mm thì áp tô mát không dùng được để làm
việc lâu dài.
2.Trình tự thử nghiệm.
+)Bước 1:
Kiểm tra khóa nối K phải ở vị trí hở không nối vào tiếp điểm 2 để đưa áptômát vào mạch
thử nghiệm.Ta tiến hành mắc áptômát vào mạch nhất thứ để tiến hành thử nghiệm.
+)Bước 2:
Đóng cầu dao CD đưa điện vào sơ đồ thí nghiệm.
+)Bước 3:
Điều chỉnh máy biến áp tự ngẫu AT , quan sát các ampe mét A1,A2,A3 để khống chế
không cho máy biến áp tự ngẫu AT và máy biến áp tải THT bị phát nóng quá giới hạn
.Tiếp tục điều chỉnh AT để nâng dòng điện đưa vào phần tử thử nghiệm bằng dòng điện
tính toán hoặc dòng điện tiêu chuẩn thử nghiệm.
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
23
+)Bước 4:
Cắt mạch dao CD và giữ nguyên vị trí điều chỉnh của AT để cho mạch dòng của phần

tử nguội tới nhiệt độ của môi trường để không gây sai lệch giá trị thử nghiệm theo phát
nóng.Quan sát và Reset lại bộ timer.
+)Bước 5:
Đóng lại cầu dao CD để tiến hành thử nghiệm áptômát.Quan sát và ghi giá trị số
đo của A3 và theo dõi mạch tín hiệu (gồm còi và đèn) ; cùng bộ timer.
- Khi dòng điện qua áptômát lớn thì rơle quá dòng RI> sẽ tác động cấp nguồn cho
mạch tín hiệu. Khi đó còi sẽ kêu và đèn sẽ sáng.
- Khi áptômát tác động thì rơle trung gian 2RG sẽ không có nguồn tín hiệu do đó
sẽ không có nguồn cung cấp cho bộ định thời timer và bộ timer sẽ ngừng đếm.Ta cần
ghi lại giá trị của bộ định thời timer để xác định thời gian tác động của áptômát
+)Bước 6:
Ngắt cầu dao CD , tiến hành gỡ áptômát ra khỏi mạch thí nghiệm.
3.Lấy số liệu.
Ta lần lượt tiến hành thử nghiệm theo các bước ở trên với các giá trị dòng điện I đưa vào
thử khác nhau.Đối với mỗi dòng điện I đưa vào thử ta tiến hành lần lượt theo các bước như
trên và ta cần thực hiện 3 lần đối với mỗi dòng điện đó.Mỗi lần thử nghiệm ta cần quan sát
các trị số trên A3 và bộ timer để xác định được giá trị của dòng điện I và thời gian tác động
(t).Kết quả thí nghiệm được tổng hợp trong bảng sau:











Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp

Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
24
Bảng 5:Kết quả thử nghiệm áptômát.
Giá trị dòng điện I (A)
đưa vào thử
Số thứ tự lần thử n (lần)
Thời gian tác động t (s)
I
1

1

2

3

TB

I
2

1

2

3

TB

…………….

……………………………
………………………
I
n

1

2

3

TB


III.3.Bài thử nghiệm số 3:Thử nghiệm Rơle nhiệt của khởi động từ.
1.Lý thuyết chung.
Rơ-le nhiệt dùng để bảo vệ động cơ điện tránh quá tải lâu dài. Rơ-le nhiệt của Liên
Xô có các kiểu PT1 - PT4.
Các rơ-le nhiệt đặt trong khởi động từ cần phải thử với dòng điện quá tải 20% cần
phải tác động tới 20 phút.
Đầu tiên phải cho dòng định mức chạy qua rơ-le nhiệt trong 2 giờ rồi sau đó mới
nâng tới 1,2 I
đm
. Kiểm tra thời gian tác động của rơ-le.
Nếu sau 20 phút rơ-le nhiệt không tác động phải gạt nấc đặt về vị trí thấp hơn. Nếu
trong lần thử đầu mà rơ-le tác động dưới 10 phút thì phải giảm dòng điện xuống bằng
định mức và vặn nấc đIều chỉnh về phía phải.
Nếu khi đó rơ-le nhiệt không kịp tác động trong thời gian chuẩn (20 phút) thì phải thay
rơ-le.
Để rút ngắn thời gian hiệu chỉnh có thể nâng dòng thử lên tới 2I

đm
hoặc 3I
đm
.
Để rơ-le nhiệt chịu dòng định mức trong thời gian khoảng 12 phút rồi mới nâng dòng
Trường ĐHBK Hà Nội Đồ án tốt nghiệp
Sinh viên thực hiện : Phùng Thế Anh
25
điện tới 1,2I
đm
và vặn từ từ nấc điều chỉnh về vị trí làm việc. Với dòng điện bằng 2I
đm
không được để lâu quá 4 phút vì khi đó phần tử nhiệt sẽ bị nâng quá giới hạn.
Trong thời gian hiệu chỉnh phải chú ý tới nhiệt độ của môi trường và đưa ra các hệ số
hiệu chỉnh theo giá trị dòng phụ tải (thêm bới  6% đối với  10
o
C tăng giảm so với
nhiệt độ môi trường chuẩn là 25
o
C). Trong mọi trường hợp, phần tử nhiệt của rơ-le
không được vượt quá 150
o
C vì khi đó gây ra biến dạng phá vỡ sự làm việc ổn định
của rơ-le.
2.Trình tự thử nghiệm.
+)Bước 1:
Kiểm tra khóa nối K phải ở vị trí hở không nối vào tiếp điểm 2 để đưa áptômát vào mạch
thử nghiệm.Ta tiến hành mắc khởi động từ vào mạch nhất thứ để tiến hành thử nghiệm.
+)Bước 2:
Đóng cầu dao CD đưa điện vào sơ đồ thử nghiệm.

+)Bước 3:
Điều chỉnh máy biến áp tự ngẫu AT , quan sát các ampe mét A1,A2,A3 để khống chế
không cho máy biến áp tự ngẫu AT và máy biến áp tải THT bị phát nóng quá giới hạn
.Tiếp tục điều chỉnh AT để nâng dòng điện đưa vào phần tử thử nghiệm bằng dòng điện
tính toán hoặc dòng điện tiêu chuẩn thử nghiệm.
+)Bước 4:
Cắt mạch cầu dao CD và giữ nguyên vị trí điều chỉnh của AT để cho mạch dòng của
phần tử thử nghiệm nguội tới nhiệt độ của môi trường để không gây sai lệch giá trị thử
nghiệm theo phát nóng.Quan sát và Reset lại bộ timer.
+)Bước 5:
Đóng lại cầu dao CD để tiến hành thử nghiệm áptômát.Quan sát và ghi giá trị số
đo của A3 và theo dõi mạch tín hiệu (gồm còi và đèn) ; cùng bộ timer.
- Khi dòng điện qua áptômát lớn thì rơle quá dòng RI> sẽ tác động cấp nguồn cho
mạch tín hiệu. Khi đó còi sẽ kêu và đèn sẽ sáng.
- Khi áptômát tác động thì rơle trung gian 2RG sẽ không có nguồn tín hiệu do đó
sẽ không có nguồn cung cấp cho bộ định thời timer và bộ timer sẽ ngừng đếm.Ta cần
ghi lại giá trị của bộ định thời timer để xác định thời gian tác động của áptômát
+)Bước 6:
Ngắt cầu dao CD , tiến hành gỡ khởi động từ ra khỏi mạch thí nghiệm.