Thiết kế thi công mạch đo dòng dãi rộng ma 400a trong tn rcd báo cáo tổng kết đề tài khoa học cấp trường

BỘ CƠNG THƯƠNG
ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC
KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI
NGHIÊN CỨU KHOA HỌCCẤP TRƯỜNG

Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mạch đo dịng dãi rộng mA – 400A trong
TN RCD
Mã số đề tài: <182.Đ06>
Chủ nhiệm đề tài: SV. Trần Tuấn Tú
Đơn vị thực hiện: Khoa Công Nghệ Điện

Tp. Hồ Chí Minh, ........…


LỜI CÁM ƠN
Em xin chân thành cảm ơn đến Quý Thầy Cô khoa Công nghệ Điện trường Đại
học Công Nghiệp TPHCM đã truyền đạt vốn kiến thức quý báu và kinh nghiệm thực tế
cho em trong suốt thời gian thực hiện đề tài này.
Em xin gửi lời cảm ơn đến thầy Bạch Thanh Quý người trực tiếp hướng dẫn, cố
vấn cho em thực hiện đề tài. Chính sự chỉ bảo tận tình của thầy đã giúp em kịp thời
khắc phục những sai lầm cơ bản và phát triển đề tài theo hướng đúng đắn, hiểu rõ
những việc nên làm để hồn thiện đề tài, điều đó là vơ cùng quan trọng đối với em, là
niềm tin to lớn để em kiên trì thực hiện để góp phần hồn thiện hơn.
Bên cạnh đó em cũng chân thành cảm ơn ban lãnh đạo Khoa đã ưu ái em thực
hiện đề tài trên mơ hình của nhà trường, đây là cơ hội để em tiếp cận và xử lý những
vấn đề thực tế.
Em xin chân thành cảm ơn!

1

PHẦN I. THƠNG TIN CHUNG
I. Thơng tin tổng qt
1.1. Tên đề tài: Thiết kế thi cơng mạch đo dịng dãi rộng mA – 400A trong TN RCD
1.2. Mã số: 182.Đ06
1.3. Danh sách chủ trì, thành viên tham gia thực hiện đề tài
TT

Họ và tên
(học hàm, học vị)

Đơn vị công tác

Vai trò thực hiện đề tài

1

SV. Trần Tuấn Tú

Khoa Điện

Chủ nhiệm

2

TS. Bạch Thanh Quý

Khoa Điện

Cố vấn

1.4. Đơn vị chủ trì: Khoa Công nghệ Điện
1.5. Thời gian thực hiện:
1.5.1. Theo hợp đồng: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 7 năm 2018
1.5.2. Gia hạn (nếu có): đến tháng….. năm…..
1.5.3. Thực hiện thực tế: từ tháng 01 năm 2018 đến tháng 11 năm 2018
1.6. Những thay đổi so với thuyết minh ban đầu (nếu có):
(Về mục tiêu, nội dung, phương pháp, kết quả nghiên cứu và tổ chức thực hiện;
Nguyên nhân; Ý kiến của Cơ quan quản lý)
1.7. Tổng kinh phí được phê duyệt của đề tài: Năm triệu đồng.
II. Kết quả nghiên cứu
1. Đặt vấn đề
Phịng Thí nghiệm (TN) Khí cụ điện tại Khoa Cơng nghệ Điện (V5.4) có các
bài TN đo độ tin cậy trong đóng cắt của thiết bị chống dòng rò (RCD), tuy nhiên trong
các TN này hiện đang thí nghiệm sự tác động đóng cắt của RCD nhưng khơng đo được
dịng rị tại thời điểm đóng cắt, vì thiết bị đo cần tầm đo rất nhỏ - khoảng đo vài mili
Ampere, và khi RCD tác động ngắt cần dừng lại giá trị đo mA này để biết chính xác
dòng rò tác động của RCD là bao nhiêu, tuy nhiên trên thị trường thiết bị do dòng tầm
mA thường dùng là thiết bị do dòng điện một chiều (DC), khơng sử dụng được cho
việc đo dịng điện rị xoay chiều (AC), trong khi đó, các thiết bị đo tầm mA xoay chiều
thường khơng có sẵn trên thị trường, phải đặt hàng các hãng chuyên biệt nên gây khó
khăn khi thực hiện các bài thí nghiệm này. Vì giá trị dịng điện liên quan đến tính an

2


tồn, do đó biết giá trị chính xác có ý nghĩa rất quan trọng trong đo kiểm độ tin cậy
làm việc của thiết bị.
Căn cứ trên thực trạng tồn tại được trình bày như trên, em kính đề nghị Bộ môn

và Khoa cho em thực hiện giải quyết vấn đề xác định chính xác dịng rị tác động của
RCD, phục vụ cho bài TN trong phịng TN khí cụ điện, thông qua đề tài với tiêu đề:
“Thiết kế thi công mạch đo dòng dãi rộng mA – 400A trong TN RCD”
2. Mục tiêu
Thực thi bộ đo dòng rò cho RCD ở tầm đo rộng mA – 400A, hiển thị bằng màn
hình LCD
3. Phương pháp nghiên cứu
Khảo sát bằng cách đo đạt và thực hiện các bài thí nghiệm.
Phân tích kết quả thí nghiệm và các tồn tại.
Thiết kế bộ đo trên sơ đồ ngun lý và tính tốn các thơng số thiết bị.
Chế tạo, thử nghiệm và báo cáo
4. Tổng kết về kết quả nghiên cứu
Đã giải quyết các vấn đề còn tồn tại trong khi đặt vấn đề cho đề tài, thiết kế
được mạch do đòng rò với mức đo nhỏ nhất là 8mA và cao nhất là 320mA, thiết kế
mạch bơm dòng với giá trị dòng điện lên đến 420A. Thực hiện bộ đo và đã đo thành
công, giá trị đo cho kết quả tương đồng với các thiết bị đo thông dụng trên thị trường.
Đã chuyển giao mơ hình đo vật lý cho Khoa Điện.
5. Đánh giá các kết quả đã đạt được và kết luận
Kết quả đề tài đã thông qua hội đồng nghiệm thu cấp Khoa, được đánh giá cao
về tính ứng dụng, thẩm mỹ và độ chính xác đo được có thể tin cậy đưa vào triển khai
cho mơ hình đo dịng tại phịng TN.
6. Tóm tắt kết quả
Tóm tắt:
Trong đề tài này, để thực hiện, trước tiên em đã tiến hành đọc, phân tích và thí
nghiệm 3 bài thí nghiệm khí cụ điện đang được triển khai tại phịng TN Khí cụ điện
gồm: Bài TN contactor - rờ le nhiệt, bài TN MCCB và bài TN RCD. Từ kết quả thí
nghiệm và phân tích thí nghiệm, em nhận thấy những tồn tại của mơ hình thí nghiệm,
đó là bộ đo thời gian chưa chính xác, giá trị dịng đo trong thí nghiệm chỉ có thể đo
được với tín hiệu dịng điện lớn, đối với các giá trị dòng điện nhỏ ở mức độ vài mA
khơng thể thực hiện trên mơ hình.

3


Trên cơ sở những tồn tại, nhóm chúng em đề xuất thiết kế thi cơng mới một bộ
đo dịng điện dãi rộng từ vài mA đến 400A, với bộ điều chỉnh dãi rộng này có thể tích
hợp triển khai và bổ sung cho các mơ hình thí nghiệm hiện đang thực hiện giảng dạy
tại phịng V5.4, phịng TN khí cụ điện.
Từ nhu cầu thực tế, nhóm chúng em đã tiến hành lựa chọn những thiết bị tương
thích và tiến hành lắp đặt thử nghiệm, các kết quả thử nghiệm chạy tốt, không chạm
chập cháy nổ, và đã tiến hành bàn giao lại cho Khoa để thực hiện lắp đặt lên các mơ
hình thực tế tại phịng TN V5.4
Abstract:
In the subject, the first, I conducted reading, analyzing and testing three
experiment tests such as: Contactor and Over Load Relay Equipment test, Circuit
Breaker Equipment test and Residual Current Device test. Based on experimental
results, I noticed the existence of the experimental model, which is an inaccurate time
meter, the measured current value of the test can only be measured with the current
signal. Large, for small current values of a few mili Ampere cannot be performed on
the model.
Based on the problems, I proposes a new construction design with a current
measuring range ranging from a few mA to 400A, with this wide range of regulators
that can integrate deployment and complementary models The experiment is currently
conducting teaching at the Lab V5.4.
From the actual demand, I conducted the selection of compatible devices and
carried out the test installation, the test results ran well, did not touch the fire and
explosion, and proceeded to hand over to the Department. to implement installation on
actual models at the laboratory V5.4.

4

III. Sản phẩm đề tài, công bố và kết quả đào tạo
3.1. Kết quả nghiên cứu ( sản phẩm dạng 1)

TT

Tên sản phẩm

Yêu cầu khoa học hoặc/và chỉ tiêu
kinh tế - kỹ thuật
Đăng ký

Đạt được

Bộ thí nghiệm đo dịng Hoạt động tốt, an
Hoạt động tốt, an toàn,
dãi rộng từ mA đến
tồn, kích thước nhỏ gọn nhẹ dạng vali kéo
400A
(hxlxw:250x600x450mm)
3.2. Kết quả đào tạo
Thời gian
Tên đề tài
Tên chuyên đề nếu là NCS
TT Họ và tên
thực hiện đề tài
Đã bảo vệ
Tên luận văn nếu là Cao học
Nghiên cứu sinh

1

Học viên cao học
Sinh viên Đại học
IV. Tình hình sử dụng kinh phí
T
T
A
1
2
3
4
5
6
7
8
B
1
2

Nội dung chi
Chi phí trực tiếp
Th khốn chun mơn
Ngun, nhiên vật liệu, cây con..
Thiết bị, dụng cụ
Cơng tác phí
Dịch vụ th ngồi
Hội nghị, hội thảo,thù lao nghiệm thu giữa kỳ
In ấn, Văn phịng phẩm
Chi phí khác

Chi phí gián tiếp
Quản lý phí
Chi phí điện, nước
Tổng số

Kinh phí
được duyệt
(triệu đồng)
5.000.000
500.000
4.500.000

Kinh phí
thực hiện
(triệu đồng)
5.000.000
500.000
4.500.000

0

0

5.000.000

5.000.000

Ghi
chú

V. Kiến nghị ( về phát triển các kết quả nghiên cứu của đề tài)
Kết quả nghiên cứu của đề tài có thể sử dụng phát triển cho mơ hình đo độ tin
cậy trong đóng cắt của thiết bị điện tại phịng TN đo các trường ĐH, mơ hình đo tại
các trong tâm thí nghiệm đo lường và các doanh nghiệp kiểm định sản phẩm đóng cắt.

5


VI. Phụ lục ( liệt kê minh chứng các sản phẩm nêu ở Phần III)
1. Biên bản bàn giao sản phẩm: Bộ TN đo dòng mA đến 400A (photo)

Chủ nhiệm đề tài

Trần Tuấn Tú

Tp. HCM, ngày ........ tháng........ năm .......
Phòng QLKH&HTQT
Khoa Công nghệ Điện
Trưởng (đơn vị)
(Họ tên, chữ ký)
PGS.TS Đàm Sao mai

Phạm Trung Kiên

6


PHẦN II. BÁO CÁO CHI TIẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC
(báo cáo tổng kết sau khi nghiệm thu, đã bao gồm nội dung góp ý của hội đồng
nghiệm thu)

Mục lục
MỤC LỤC ..............................................................................................................7
DANH MỤC HÌNH ẢNH, BẢNG BIỂU .............................................................8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN .................................................................................9
I. ĐẶT VẤN ĐỀ ............................................................................................................................ 9
II.
PHÂN TÍCH CÁC BÀI THÍ NGHIỆM ........................................................................................... 9
III.
CÁC TỒN TẠI..................................................................................................................... 22

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CHI TIẾT...................................................................23
I. YÊU CẦU THIẾT KẾ ................................................................................................................. 23
II.
SƠ ĐỒ THIẾT KẾ................................................................................................................. 23

CHƯƠNG 3 LỰA CHỌN THIẾT BỊ .................................................................27
I. DANH MỤC THIẾT BỊ ............................................................................................................... 27
II.
LỰA CHỌN THIẾT BỊ ........................................................................................................... 28
III.
THIẾT KẾ MƠ HÌNH ............................................................................................................ 32
IV.
THỰC HIỆN CHẾ TẠO MƠ HÌNH. ............................................................................................ 33
V.
KẾT QUẢ SẢN PHẨM........................................................................................................... 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................37

7

Danh Mục Hình Ảnh, Bảng Biểu
HÌNH 1. 1 ĐẶC TUYẾN A-S CỦA CB ................................................................................10
HÌNH 1. 2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH CỦA CB HÃNG MERLIN GERIN .........................................10
HÌNH 1. 3 SƠ ĐỒ THÍ NGHIỆM MCB ............................................................................... 11
HÌNH 1. 4 THÍ NGHIỆM ĐO ĐIỆN ÁP HÚT NHẢ CONTACTOR .............................................12
HÌNH 1. 5 THÍ NGHIỆM KHẢ NĂNG CẮT CỦA CONTACTOR...............................................13
HÌNH 1. 6 ĐÂY LÀ MỘT DẠNG RỜ LE NHIỆT CỦA HÃNG MERLIN GERIN .........................14
HÌNH 1. 7 MƠ TẢ ĐẶC TÍNH A - S CỦA RỜ LE NHIỆT ........................................................16
HÌNH 1. 8 ẢNH MINH HOẠ SAU ĐÂY CHO THẤY CÔNG DỤNG CỦA RCD .........................17
HÌNH 1. 9 GIỚI THIỆU RCD 1 PHA VÀ 3 PHA ...................................................................18
HÌNH 1. 10 CÁC THƠNG SỐ CỦA RCD ............................................................................18
HÌNH 1. 11 THÍ NGHIỆM RCD .........................................................................................19
HÌNH 1. 12 CÁC MẠNG ĐIỆN DÙNG TRONG THÍ NGHIỆM .................................................20
HÌNH 2. 1 SƠ ĐỒ CHỌN LỰA TÍNH NĂNG THÍ NGHIỆM .....................................................23
HÌNH 2. 2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ THÍ NGHIỆM RCD.............................................................24
HÌNH 2. 3 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH TẠO DÒNG RÒ MA..................................................24
HÌNH 2. 4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH QUÁ DÒNG 400A ...................................................26
HÌNH 3. 1 MCB NGUỒN ĐIỆN ÁP CẤP 220V AC/ 50 HZ ..................................................28
HÌNH 3. 2 ĐẾ CẦU CHỈ ỐNG ............................................................................................28
HÌNH 3. 3 ĐÈN BÁO PHA .................................................................................................28
HÌNH 3. 4 ĐỒNG HỒ ĐO DÒNG MA12 .............................................................................29
HÌNH 3. 5 RELAY BẢO VỆ Q DỊNG 900 ELR ..............................................................29
HÌNH 3. 6 CBCT DÙNG CHO RELAY 900 ELR ..............................................................30
HÌNH 3. 7 BIẾN DÒNG ĐO LƯỜNG MCT..........................................................................30
HÌNH 3. 8 TIMER ĐẾM THỜI GIAN HANYOUNG LT1-F .....................................................31
HÌNH 3. 9 BẢN VẼ TỔNG THỂ THIẾT KẾ BỘ THÍ NGHIỆM..................................................32
HÌNH 3. 10 MẶT TRÊN CỦA BỘ THÍ NGHIỆM ...................................................................32
HÌNH 3. 11 TẠO DỊNG QUÁ TẢI ......................................................................................33

HÌNH 3. 12 BỘ TẠO DỊNG RỊ MA...................................................................................33
HÌNH 3. 13 SƠ ĐỒ THIẾT BỊ ĐO DÒNG .............................................................................34
HÌNH 3. 14 DỊNG RỊ NHỎ HƠN 30MA ............................................................................34
HÌNH 3. 15 DONG RO TỪ 30MA – 300MA .......................................................................35
HÌNH 3. 16 VARIAC VÀ CT TẠO DỊNG 400A ..................................................................35
BẢNG 3. 1 DANH MỤC THIẾT BỊ VẬT TƯ .........................................................................27

8


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
I.

Đặt vấn đề

Trong giáo trình thí nghiệm khí cụ điện tại phịng TN Khí cụ điện – phịng V5.4
có bài TN đo độ tin cậy trong đóng cắt của thiết bị chống dòng rò (RCD), tuy nhiên
trong TN này, việc thí nghiệm sự tác động đóng cắt của RCD nhưng khơng đo được
dịng rị tại thời điểm đóng cắt, vì thiết bị đo cần tầm đo rất nhỏ - khoảng vài mA và
khi tác động cần dừng lại giá trị đo mA này để biết chính xác dòng rò tác động của
RCD là bao nhiêu. Trên thị trường thiết bị do dòng tầm vài mA thường dùng là DC,
không sử dụng được cho AC, các thiết bị đo tầm miliampere cho dịng điện AC thường
khơng có sẵn trên thị trường. Vì giá trị dịng điện liên quan đến tính an tồn, do đó biết
được giá trị chính xác có ý nghĩa rất quan trọng trong việc đo kiểm độ tin cậy làm việc
của thiết bị. Do vậy em kính đề nghị Bộ mơn và Khoa cho em thực hiện giải quyết vấn
đề xác định chính xác dịng rò tác động của RCD, phục vụ cho bài TN trong phịng TN
khí cụ điện, đó là lý do để em chọn đề tài thực hiện tạo ra bộ đo dòng rò mA đến vài
trăm A để phục vụ các bài thí nghiệm.
Trong phịng thí nghiệm cịn có nhu cầu tạo ra các dòng điện lớn hơn để bơm
dòng cho các thiết bị đóng cắt như MCCB hay MCB. Do các thiết bị thí nghiệm chủ

yếu có dịng định mức tầm 63A, do đó khi thực hiện bộ tạo dịng có thể sử dụng dịng
tối đa 6 lần dịng định mức, 400A có thể đáp ứng tốt yêu cầu này.

II.

Phân tích các bài thí nghiệm

1) Bài TN: Contactor và MCB [1]
Mục tiêu bài học:
Sinh viên cần biết các đặc tính, thơng số kỹ thuật của các loại khí cụ điện điều
khiển, đóng cắt như contactor và MCB, MCCB. Yêu cầu sinh viên thao tác, xác định
các thông số, và xây dựng các đặc tuyến cần thiết của các loại khí cụ điện này. Tiến
hành so sánh các đặc tuyến do thực nghiệm có được và các đặc tuyến đưa ra từ nhà sản
xuất. Ứng dụng các đặc tuyến trong tính tốn, chọn lựa và bảo dưỡng khí cụ điện vào
các yêu cầu thực tế.
Tóm Lược Lý Thuyết.
Theo kết cấu, người ta chia CB ra ba loại: Một cực, hai cực, ba cực và bốn cực.
Theo thời gian thao tác, người ta chia CB ra loại tác động không tức thời và loại
tác động tức thời (nhanh). Sau đây là dạng đặc tuyến A -s (đặc tuyến ampere giây) của
một CB.

9


Hình 1. 1 Đặc tuyến A-s của CB
Với một số loại MCCB, giá trị Ir và Im là có thể điều chỉnh được. Theo đặc
tuyến A -s, Im = nIđm người ta phân ra các loại B, C, D, Z và tuỳ theo giá trị n như sau:
Loại B có giá trị n = 3,2 – 4,8
Loại C có giá trị n = 4 – 7
Loại D có giá trị n = 7 – 10

Loại Z có giá trị n  10
Hình ảnh sau đây giới thiệu một vài loại MCCB tiêu biểu của hãng Merlin
Gerin

Hình 1. 2 Một số hình ảnh của CB hãng Merlin Gerin [2]
10


Tiến hành thực nghiệm
Chuẩn bị vật tư, thiết bị :
Xe thí nghiệm Contactor, xe thí nghiệm MCCB.
Bộ đồ nghề ngành điện, VOM, Ampere kìm, dây nối.
Giáo trình hướng dẫn thí nghiệm.
Xây dựng đặc tuyến A- s MCCB và MCB
Timer

CB

F

P
220V
MCCB
B

N

Variac 1KVA

A

CT 1KVA 1/100

B

Amrpere kìm

Hình 1. 3 Sơ đồ thí nghiệm MCB
Các bước tiến hành:
Chỉnh Variac về mức 0V.
Lắp mạch điện như hình vẽ ở hình 1.3
Đóng CB cấp nguồn cho mạch điện. (Timer hiển thị thời gian, tuy nhiên thời
gian này khơng được tính).
Điều chỉnh nhanh Variac để được giá trị dòng điện qua MCCB hiển thị trên
Ampere kềm (Isc), Cắt nguồn cung cấp cho mạch điện, không chỉnh variac, timer trở
về trạng thái 0.
Đóng nguồn lại cho dịng điện qua MCCB, tại lúc MCCB ngắt.
Tháo mạch, ngắt nguồn điện, kết thúc thí nghiệm.

11


2) Đo điện áp hút nhả contactor
Sơ đồ thí nghiệm như hình vẽ:
Voltmeter

CB

F

P

Contactor coil

220V

Variac 1KVA

Hình 1. 4 Thí nghiệm đo điện áp hút nhả contactor
Các bước tiến hành:
Chỉnh variac về mức 0V.
Lắp mạch như sơ đồ hình vẽ hình 1.4
Cấp nguồn điện cho mạch thí nghiệm.
Chỉnh variac để thay đổi điện áp đặt lên hai đầu cuộn dây contactor.
Chỉnh Variac lên đến giá trị định mức contactor, hạ dần variac để giảm điện áp
trên hai đầu cuộn dây contactor.
Ngắt nguồn cung cấp cho mạch điện, tháo mạch, kết thúc thí nghiệm.

12


TN khả năng cắt của contactor:
Sơ đồ thí nghiệm:
Contactor
CB

F

P

220V

Contactor

N
Variac
1KVA

A
B

CT 1KVA 1/100

Ampère kềm

Hình 1. 5 Thí nghiệm khả năng cắt của contactor
Tiến hành thí nghiệm:
Chỉnh variac về múc 0V.
Lắp mạch điện như sơ đồ hình vẽ ở hình 1.5
Cấp nguồn điện cho mạch.
Chỉnh nhanh variac để dòng điện đi qua các tiếp điểm chính contactor
(contactor đã hút lại) theo các mức như: 2IBđm, 3IBđm, 4IBđm, 5IBđm, 6IBđm, 7IBđm, 8IBđm,
9IBđm, 10IBđm

13


3) Thí nghiệm relay nhiệt – cầu chì
Mục tiêu:
Trong bài thí nghiệm này, sinh viên xây dựng đặc tính A - s của hai loại khí cụ
bảo vệ là rờ le nhiệt và cầu chì.

Tóm Lược Lý Thuyết.
Rơ-le nhiệt là một loại khí cụ để bảo vệ động cơ và mạch điện khi có sự cố quá
tải. Rờ le nhiệt khơng tác động tức thời theo trị số dịng điện vì nó có qn tính nhiệt
lớn, phải có thời gian phát nóng, do đó nó làm việc có thời gian từ vài giây đến vài
phút.[3]
Đầu vào 3 tiếp điểm chính

Chỉnh dòng của rờ le nhiệt

Nút reset ở hai chế độ A/H

Bộ tiếp điểm phụ NO và NC
Đầu ra 3 tiếp điểm chính
Ký hiệu

Phiến lưỡng kim nhiệt

Ký hiệu
OL
Hoặc
OL

OL

N
Tiếp điểm chính

Tiếp điểm phụ

O

Hình 1. 6 Đây là một dạng rờ le nhiệt của hãng Merlin Gerin

14


Nguyên lý hoạt động
Nguyên lý chung của rờ le nhiệt là dựa trên cơ sở tác dụng nhiệt của dòng điện làm
giản nở phiến lưỡng kim. Phiến lưỡng kim gồm hai lá kim loại có hệ số giản nở khác nhau
(hệ số giản nở hơn kém nhau 20 lần) ghép chặt với nhau thành một phiến bằng phương pháp
cán nóng hoặc hàn ghép. Khi có dịng điện q tải lớn đi qua, phiến lưỡng kim được đốt
nóng, uốn cong về phía kim loại có hệ số giản nở bé, đẩy cần gạt làm lò xo co lại và chuyển
đổi hệ thống tiếp điểm phụ. Để rờ le nhiệt làm việc trở lại, phải đợi phiến kim loại nguội và
kéo cần reset của rờ le nhiệt.
Phân loại rờ le nhiệt
Phân loại rờ le nhiệt theo phương thức đốt nóng:
+ Đốt nóng trực tiếp: Dòng điện đi qua trực tiếp tấm kim loại kép. Loại này có cấu
tạo đơn giản, nhưng khi thay đổi dòng điện định mức phải thay đổi tấm kim loại kép, loại
này khơng tiện dụng.
+ Đốt nóng gián tiếp: Dịng điện đi qua phần tử đốt nóng độc lập, nhiệt lượng toả ra
gián tiếp đốt nóng tấm kim loại. Loại này có ưu điểm là muốn thay đổi dòng điện định mức
ta chỉ cần thay đổi phần tử đốt nóng. Khuyết điểm của loại này là khi có quá tải lớn, phần tử
đốt nóng có thể đạt đến nhiệt độ khá cao nhưng vì khơng khí truyền nhiệt kém, nên tấm kim
loại chưa kịp tác động mà phần tử đốt nóng đã bị cháy đứt.
+ Đốt nóng hỗn hợp: Loại này tương đối tốt vì vừa đốt nóng trực tiếp vừa đốt nóng
gián tiếp. Có tính ổn định nhiệt tương đối cao và có thể làm việc ở bội số quá tải lớn.
Chọn lựa rơ-le nhiệt
Đặc tính cơ bản của rờ le nhiệt là quan hệ giữa dòng điện phụ tải chạy qua và thời
gian tác động của nó (gọi là đặc tính thời gian - dịng điện). Mặt khác, để đảm bảo yêu cầu
giữ được tuổi thọ lâu dài của thiết bị theo đúng số liệu kỹ thuật đưa ra của nhà sản xuất, các

đối tượng bảo vệ cũng cần đặc tính thời gian - dịng điện.
Lựa chọn đúng rờ le nhiệt là sao cho đường đặc tính A-s của rờ le gần sát đường đặc
tính A-s của đối tượng cần bảo vệ. Nếu chọn thấp quá sẽ không tận dụng được công suất
của động cơ điện, chọn cao quá sẽ làm giảm tuổi thọ của thiết bị cần bảo vệ.
Trong thực tế, cách lựa chọn phù hợp là chọn dòng điện định mức của rờ le nhiệt
bằng dòng điện định mức của động cơ điện cần bảo vệ, rờ le nhiệt sẽ tác động ở giá trị (1,2
– 1,3)Iđm của nó. Ngồi ra, chế độ làm việc của phụ tải và nhiệt độ môi trường xung quanh
cũng cần được xem xét sau.

15


t
Đặc tính A-s của đối tượng cần bảo vệ

10000

Đặc tính A-s tác động của relay ((1,21,3)Iđm

1
0
0
0

Đặc tính A-s của Relay nhiệt
1

00
1
0

0
1,

2

3

4

5

6

7

Hình 1. 7 Mơ tả đặc tính A - s của rờ le nhiệt

16


4) Thí nghiệm RCD
Mục Tiêu
Đo các thơng số, kiểm định khí cụ bảo vệ có đủ độ an tồn. Đối với từng loại sơ đồ
nối đất an toàn, kiểm tra điện áp chạm võ trên từng sơ đồ.
Tóm lược lý thuyết:
Trong phần này, chúng ta tham khảo vấn đề liên quan đến các khí cụ điện, RCD Residual Current Device Thiết bị bảo vệ dịng điện rị.

Hình 1. 8 Ảnh minh hoạ sau đây cho thấy công dụng của RCD
Công Dụng
RCD là khí cụ điện bảo vệ khi có sự cố rò điện xãy ra trên các thiết bị tiêu thụ điện

trong trường hợp cách điện của thiết bị hư hỏng. Dùng RCD để bảo vệ chống điện giật cho
người vận hành khi tiếp xúc với điện áp trên vỏ thiết bị điện.
Các Chủng Loại RCD
RCCB : Residual Current Circuit Breaker - CB chống dòng rò.
RCBO : Residual Current Breaker Overcurrent - CB chống dòng rò và chống quá
dòng.
CBR : Circuit Breaker Residual - CB có chứa chức năng chống dòng rò.
ELCB : Earth Leakage Circuit Breaker - CB chống dòng rò.
Phân loại RCD theo số cực : RCD 2 cực, RCD 3 cực và RCD 4 cực.
Phân loại RCD theo chức năng : RCD 1 pha và RCD 3 pha.

17


Hình 1. 9 Giới thiệu RCD 1 pha và 3 pha [4]

Inc = 10000 A
Un = 230 V ~
A

In = 40
In = 0.03 A
1492 - RCD2

Inc = 10000
Un = 230/400 V ~
In = 40
A I n = 0.03 A

A

1492 – RCD4

Hình 1. 10 Các thơng số của RCD
Các Thơng Số RCD
18


Khả năng cắt (Inc): khả năng cắt dòng điện lớn nhất có thể.
Điện áp định mức (Un): Điện áp đặt lên hai cực của RCD mà không gây ra hiện
tượng phóng điện chọc thủng cách điện.
Dịng điện định mức (In): Khả năng chịu dòng làm việc lâu dài đi qua các tiếp điểm.
Dòng điện rò danh định (IΔn): Dòng rò lớn nhất mà RCD có thể tham gia tác động
cắt.
Thực Nghiệm
Chuẩn bị vật tư, thiết bị :
Xe thí nghiệm RCD, bảng thử nghiệm Uch.
Bộ đồ nghề, VOM.
Bộ dây nối.
Thử nghiệm sự tác động tin cậy của RCD khi có dịng điện rị tăng dần.
N

P

CB

S1

S2
RCD

A

VR

Hình 1. 11 Thí nghiệm RCD
VR

: Biến trở dùng để điều chỉnh dòng rò qua RCD.

A

: Mili Ampere kế, đo dòng rò thực tế qua RCD.

Tiến Hành Thí Nghiệm
19


Lắp mạch theo sơ đồ hình 1.11 ( Khơng sử dụng công tắc S2).
Điều chỉnh biến trở VR về giá trị lớn nhất.
Đóng CB, đóng RCD, đóng cơng tắc S1.
Điều chỉnh biến trở VR, để tăng dần dòng rò, khi RCD tác động.
Thử nghiệm sự tác động tin cậy của RCD khi có dịng điện rị đột ngột.
Sử dụng sơ đồ thí nghiệm hình 1.11
Tiến hành thí nghiệm:
Lắp mạch theo sơ đồ hình 1.11 - có sử dụng cơng tắc S2.
Điều chỉnh biến trở VR về giá trị lớn nhất.
Đóng CB, đóng RCD, đóng cơng tắc S1, đóng cơng tắc S2.
Điều chỉnh biến trở VR, để tăng dần dòng
Thử nghiệm sự phân bố điện áp trên vỏ động cơ điện 1 pha (Điện áp Uch) phụ thuộc
vào giá trị dòng điện rị.

Tóm lược: Trong an tồn điện, điện áp chạm vỏ trên thiết bị Uch = 42V [5], được coi
là an toàn. Đối với các loại sơ đồ nối đất IT, TT, TN-C,TN -S, khi thiết bị chạm điện, dòng
điện rị có ảnh hưởng điện áp chạm hay khơng? Từng loại sơ đồ nối đất điện áp chạm có
khác nhau hay không? Chế độ làm việc của tải (Đầy tải, non tải, khơng tải) có ảnh hưởng
đến điện áp chạm hay không? Điện áp chạm phụ thuộc chủ yếu vào thông số nào? Đây là
các vần đề đặt ra để tìm câu trả lời hợp lý thơng qua thí nghiệm.
L

L

N

N

CB

CB

V1
A1

V1

A2

A1

A2

S

S
V2

V2

VR
M

VR
M

Hình 1. 12 Các mạng điện dùng trong thí nghiệm
20


Trình tự thí nghiệm
Lắp mạch điện theo sơ đồ hình 1.12
Đóng CB khởi động động cơ, điều chỉnh phanh hãm để thay đổi tải của động cơ, theo
các mức đầy tải, non tải và không tải – Tương ứng hệ số tải β = 1, β = 0,5 và β =0 [6], giá trị
dòng điện theo hệ số tải được thể hiện bằng giá trị dòng điện trên Ampere kế A1, giá trị này
phải được giữ ổn định trong suốt q trình thí nghiệm.
Điều chỉnh VR về giá trị lớn nhất, đóng S điều chỉnh giá trị dịng điện rị, giá trị dịng
điện được thể hiện trên Ampere kế A2.
Tính điện áp chạm tương ứng với từng giá trị dòng rị thử nghiệm theo cơng thức U1 U2 .
Kết thúc các phần thí nghiệm.

21

III.

Các tồn tại

Trong q trình thực hiện các bài thí nghiệm trên, ngoài các kiến thức lý thuyết được
củng cố vững chắc, nhóm tác giả phân tích một số tồn tại đáng chú ý như sau:
 Bộ thí nghiệm CB, khi tiến hành thí nghiệm sự tác động của MCB và MCCB,
khi các thiết bị đóng cắt, thời gian đóng cắt khơng dừng lại do đó người tiến
hành thí nghiệm phải quan sát và chú ý liên tục, có thể sai số khi đo đặc tính
A-s của CB (Tồn tại này tương tự cho bài thí nghiệm relay và cầu chì).
 Dịng q tải của bộ thí nghiệm phải đo bằng Ampere kìm rời, rất khơng tiện
dụng.
 Dịng rị có giá trị mA rất nhỏ, không tiến hành xác định được.
 Hai bộ tạo dòng quá tải và dòng rò trên hai bộ thí nghiệm riêng biệt và kích
thước của từng bộ là rất lớn nên khó di chuyển và hồn tồn chưa tối ưu hóa
diện tích phịng thí nghiệm.
Từ các tồn tại trên, nhóm sinh viên chúng em mạnh dạn xin thầy giáo hướng dẫn tiến
hành thiết kế và thi cơng lại bộ thí nghiệm tích hợp dịng q tải và dòng rò. Đồng thời khắc
phục các điểm còn tồn tại trên.

22


CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ CHI TIẾT
I.

Yêu cầu thiết kế
 Bộ thí nghiệm phải tạo ra được dịng điện lớn đến 400A để dùng cho các thí nghiệm
cần dịng điện lớn như: MCB, MCCB, Relay nhiệt, cầu chì…
 Bộ thí nghiệm phải tạo ra được dòng rò nhỏ 0 - 100mA, 0 - 30mA dùng để thí

nghiệm độ tin cậy bảo vệ của các RCD có tầm bảo về từ 0 - 30mA và 0 - 100mA.
 Dòng rò hiển thị đúng giá trị thực tế trên màn hình LCD.
 Dịng điện qua tải được hiển thị trên đồng hồ đo Ampere.
 Các thiết bị thí nghiệm được tháo lắp dễ dàng, đảm bảo tin cậy, sai số ở mức công
nghiệp là 5% .
 Khi các MCB, cầu chì tác động, giá trị thời gian phải dừng lại để nhân viên thí
nghiệm ghi lại được thời gian tác động, khi tiến hành thí nghiệm khác thì reset lại
thời gian từ đầu.
 Bộ thí nghiệm được thiết kế tích hợp, nhỏ gọn, linh hoạt ở dạng mạch điện hoặc hộp
nhỏ để có thế gắn vào các xe thí nghiệm hay các vali thí nghiệm có thể di chuyển
được.
 Đảm bảo độ an tồn trong thí nghiệm.

II.

Sơ đồ thiết kế

Thiết kế nguồn cung cấp: Nguồn cung cấp cần bảo vệ 2 cấp với hai loại thiết bị bảo
vệ là cầu chì và MCB. Nguồn cung cấp được chia làm hai nhánh chọn lựa, có thể dùng cho
việc chọn lựa dịng nhỏ mA và dịng lớn là A. Sơ đồ ngun lý được trình bày như hình vẽ
2.1 sau:

Hình 2. 1 Sơ đồ chọn lựa tính năng thí nghiệm
Trong hình 2.1, nguồn cung cấp được lấy từ nguồn ổ cắm điện áp xoay chiều
220VAC, tần số công nghiệp, ổ cắm cố định, dây cắm và phích cắm có thể tháo ráp, trong
sơ đồ ngun lý, phía sau cơng tắc đảo mạch switch là các thiết bị khác và dây trung tính N
khép mạch.

23

Cầu chì trong mạch điện 2.1 được chọn là cầu chì sứ, dịng định mức 10A. MCB chịu
dịng 25A, cơng tắc chuyển mạch được chọn là loại có dịng định mức 10A. switch 1 là lựa
chọn cho mạch điện tạo dòng rò nhỏ, switch 2 là lựa chọn cho mạch bơm dịng lớn.
(1) Thí nghiệm dịng rị (Switch 01)

Hình 2. 2 Sơ đồ ngun lý thí nghiệm RCD
Dịng rị I∆ được tính tốn như sơ đồ ngun lý như sau:

P2

IΔ2

VR2
R2

P1
IΔ1

VR1
R1

mA
0V

Hình 2. 3 Sơ đồ nguyên lý mạch tạo dòng rò mA
Từ sơ đồ nguyên lý mạch tạo dòng rò mA ở hình 2.3. Tiến hành tính tốn các thơng
số trên mạch với số liệu ban đầu có được như sau:
Điểm P1 và P2 là hai điểm riêng biệt được thao tác thí nghiệm khơng đồng thời, khi
có sự cố chạm vỏ, điện áp trên hai điểm cực này có giá trị là điện áp pha 220V.

Hai biến trở VR1 và VR2 dùng cho việc điều chỉnh dòng rò IΔ1 và IΔ2 tương ứng,
trong đó IΔ1 = 35mA ÷ 100mA, và IΔ2 = 10mA ÷ 35mA.
24