Trng CNCN Thanh Húa

Mó mụn hc
MHCN 0500

Giỏo trỡnh: KH C IN

Tờn mụn hc

KH C IN

Thi gian (gi)
LT TH KT T/ S
30
15
03
45

I. Vị trí tính chất của môn học:
Môn học này học sau các môn học: An toàn lao động; Mạch điện, có thể học song song
với môn Vật liệu điện.

II. Mục tiêu môn học:
Sau khi hoàn tất môn học này, học viên có kh nng:
-

Nhn dng v phõn loi khớ c in.

-

Trỡnh by cu to v nguyờn lý hot ng ca cỏc loi khớ c in.

+ VOM, M, Tera, Ampare kỡm.
+ T sy iu khin c nhit .
+ B mụ hỡnh dn tri cỏc loi khớ c in hot ng c (dựng cho hc v cu to
v nguyờn lý hot ng).
GV: Lng Xuõn Hũa

-1-


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

+ Các loại khí cụ điện như trên (vật thực, hoạt động được):
- Nguồn lực khác:
+ PC, phần mềm chuyên dùng.
+ Projector, overhead.
IV. Phương pháp và nội dung đánh giá:
Có thể áp dụng hình thức kiểm tra viết hoặc kiểm tra trắc nghiệm. Các nội dung
trọng tâm cần kiểm tra là:
- Công dụng, cấu tạo, nguyên lý, phạm vi sử dụng của các loại khí cụ điện.
- Tính chọn khí cụ điện theo yêu cầu kỹ thuật cụ thể.
- Phân tích, so sánh về tính năng của từng loại khí cụ điện.
- Lắp đặt, sử dụng các khí cụ điện.
- Tháo lắp, kiểm tra thông số của các khí cụ điện.
- Xác định các hư hỏng, nguyên nhân gây ra hư hỏng...
V. Hướng dẫn chương trình:
1. Phạm vi áp dụng chương trình:
Chương trình môn học này được sử dụng để giảng dạy cho trình độ Trung cấp nghề
và Cao đẳng nghề.

03

Mục tiêu:
- Nhận dạng, phân loại được các loại khí cụ điện thường dùng trong sản xuất,
trong

thiết bị.

- Giải thích tính năng, tác dụng của khí cụ điện trong mạch điện, thiết bị điện.
Nội dung:
Để thực hiện mục tiêu bài học này, nội dung bao gồm:
* Khái niệm về khí cụ điện.
* Phân loại khí cụ điện.
* Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện.
* Sự phát nóng của khí cụ điện.
1. Khái quát về khí cụ điện.
1.1. Định nghĩa
Khí cụ điện (KCĐ) là thiết bị dùng để đóng cắt, điều khiển, khống chế bảo vệ… các
máy móc, thiết bị điện, mạch điện, mạng điện…Ngoài ra chúng còn được dùng để
kiểm tra hay điều chỉnh các quá trình không điện khác.
1.2. Phạm vi ứng dụng
Được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện, mạng điện, các nhà máy điện, các trạm
biến áp…Trong các nhà máy, xí nghiệp, trong sinh hoạt, trong công nghiệp, nông
nghiệp, giao thông, thủy lợi, an ninh, quốc phòng…
Ở nước ta khí cụ điện hầu hết được nhập từ nhiều nước khác nhau nên quy cách
không thống nhất, việc bảo quản và sử dụng có nhiều thiếu sót dẫn đến hư hỏng, gây
thiệt hại khá nhiều về kinh tế. Do đó việc nâng cao hiệu quả sử dụng, bổ túc kiến thức
bảo dưỡng, bảo quản và kỹ thuật sửa chữa khí cụ điện phù hợp điều kiện khí hậu nhiệt
đới của ta là nhiệm vụ quan trọng cần thiết đối với học sinh - sinh viên chuyên ngành
điện hiện nay.

* KCĐ dòng một chiều: Công tắc tơ 1 chiều…
* KCĐ dòng xoay chiều: Công tắc tơ xoay chiều…
2.4. Phân loại theo nguyên lý làm việc

GV: Lương Xuân Hòa

-4-


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

Theo cảm ứng điện từ, từ điện, điện động, theo nhiệt độ, có tiếp điểm, không có
tiếp điểm....
2.5. Phân loại theo điều kiện làm việc và dạng bảo vệ
* KCĐ làm việc ở các dạng môi trường: nóng, bụi, ẩm, môi trường có chất ăn mòn hóa
học, ở vùng tĩnh, vùng dung động …
* KCĐ được để hở, được bọc kín…
3. Các yêu cầu cơ bản đối với khí cụ điện
KCĐ nói chung phải thỏa mản các yêu cầu cơ bản sau:
3.1. KCĐ phải đảm bảo sử dụng lâu dài với các thông số kỹ thuật ở chế độ định
mức.
Nếu các thông số tác động vào KCĐ ở giá trị định mức thì KCĐ làm việc ổn định,
lâu dài. Nếu các thông số tác động vào KCĐ khác với giá trị định mức thì tuổi thọ của
KCĐ sẽ giảm xuống.
3.2. KCĐ phải đảm bảo ổn định nhiệt và ổn định lực điện động.
Vật liệu dẫn điện phải chịu được nóng tốt, độ bền cơ khí cao để khi xãy ra quá tải
hay ngắn mạch KCĐ không bị hư hỏng hay biến dạng.
3.3. Vật liệu cách điện của KCĐ phải tốt để khi xãy ra quá điện áp trong phạm vi

Bảng 1-1: Bảng nhiệt độ cho phép của các vật liệu cách điện
Cấp cách Nhiệt độ cho
điện

Y

Các vật liệu cách điện chủ yếu

0

phép ( C)
110

Vật liệu không bọc cách điện hay để xa vật cách điện.

75

Dây nối tiếp xúc cố định.

75

Tiếp xúc hình ngón của đồng và hợp kim đồng.

110

Tiếp xúc trượt của đồng và hợp kim đồng.

120

Tiếp xúc mạ bạc.

130

Nhựa polieste, amiăng, mica, thủy tinh có chất độn. Sơn
cách điện có dầu làm khô, dùng ở các bộ phận không tiếp
xúc với không khí. Sơn cách điện alkit, sơn cách điện từ
nhựa phenol. Các loại sản phẩm mica (micanit, mica
màng mỏng). Nhựa phênol-phurol có chất độn khoáng.
Nhựa eboxi, sợi thủy tinh, nhựa melamin focmandehit,

GV: Lương Xuân Hòa

-6-


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

amiăng, mica hoặc thủy tinh có chất độn.
F

155

Sợi amiăng, sợi thủy tinh không có chất kết dính

H

180

Xilicon, sợi thủy tinh, mica có chất kết dính

4.2.3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại: là chế độ làm việc của KCĐ mà thời gian
làm việc t của KCĐ chưa làm cho KCĐ phát nóng tới giá trị ổn định t 1 ( t < t1), quá
trình làm việc của KCĐ được lặp lại khi nhiệt độ trên KCĐ chưa trở về giá trị ban đầu.

GV: Lương Xuân Hòa

-7-


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

Hình 1.4: Đường đặc tính phát nóng theo thời gian
của khí cụ điện ở chế độ ngắn hạn lặp lại.
5. Các trạng thái làm việc của khí cụ điện
5.1. Trạng thái làm việc bình thường
Là trạng thái làm việc mà các thông số trên KCĐ như I, U, f… không vượt quá giá
trị định mức(giá trị đm là giá trị đảm bảo cho KCĐ làm việc ổn định lâu dài). Đại
lượng định mức là những trị số của các thông số mà thiết bị điện được sử dụng hết khả
năng của chúng, đồng thời đảm bảo làm việc lâu dài.
5.2. Trạng thái làm việc không bình thường
Là trạng thái làm việc mà một trong các thông số trên KCĐ: I, U, f… vượt quá giá
trị định mức.
Ví dụ: Quá dòng điện: dòng điện vượt quá trị số định mức như: quá tải, ngắn mạch,
khi đó các tổn hao trong dây quấn và lõi thép vượt quá mức bình thường làm nhiệt độ
tăng cao gây hư hỏng KCĐ.
Quá điện áp: điện áp vượt quá trị số định mức như trong trường hợp quá điện áp do
sét. Khi đó, điện trường trong vật liệu cách điện tăng cao có thể xãy ra phóng điện, gây
hư hỏng cách điện.

- Tiếp xúc trượt: vật dẫn điện này trượt trên vật dẫn điện kia (chổi than trượt trên cổ
góp của máy điện).
* Theo bề mặt tiếp xúc có ba dạng:
- Tiếp xúc điểm (giữa hai mặt cầu, mặt cầu - mặt phẳng, hình nón - mặt phẳng).
- Tiếp xúc đường (giữa hình trụ - mặt phẳng).
- Tiếp xúc mặt (mặt phẳng - mặt phẳng).
Bề mặt tiếp xúc theo dạng nào cũng có mặt phẳng lồi lõm rất nhỏ mà mắt thường
không thể thấy được. Tiếp xúc giữa hai vật dẫn không thực hiện được trên toàn bộ bề
mặt mà chỉ có một vài điểm tiếp xúc thôi. Đó chính là các đỉnh có bề mặt cực bé để
dẫn dòng điện đi qua.
Muốn tiếp xúc tốt phải làm sạch mối tiếp xúc. Sau một thời gian nhất định, bất kỳ
một bề mặt nào đã được làm sạch trong không khí cũng đều bị phủ một lớp ụxýt. ở
những mối tiếp xúc bằng vàng hay bằng bạc, lớp oxyt này chậm phát triển.
Thông thường, bề mặt tiếp xúc được làm sạch bằng giấy nhám mịn và sau đó lau lại
bằng vải. Nếu bề mặt tiếp điểm có dính mỡ hoặc dầu phải làm sạch bằng axêtôn.

GV: Lương Xuân Hòa

-9-


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

Hình 1.5: Hình dạng của một số tiếp xúc cố định
6.4. Các nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm và biện pháp khắc phục
6.4.1. Nguyên nhân gây hư hỏng tiếp điểm
- Do bị oxy hóa kim loại: do trên mặt tiếp xúc có những lỗ chống nhỏ gây đọng lại hơi
nước hay các bụi bẩn, các chất này gây ra các phản ứng hóa học tạo thành màng gỉ


d


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

Trong khí cụ điện, hồ quang thường xảy ra ở các tiếp điểm khi cắt dòng điện.
Trước đó khi các tiếp điểm đóng điện trong mạch có dòng điện, điện áp trên phụ tải là
U còn điện áp trên 2 tiếp điểm A, B bằng 0. Khi cắt điện 2 tiếp điểm A, B rời nhau
(H2) lúc này dòng điện giảm nhỏ. Toàn bộ điện áp U đặt lên 2 cực A, B do khoảng
cách d giữa 2 tiếp điểm rất nhỏ nên điện trường giữa chúng rất lớn (Vì điện trường
U/d).
Do nhiệt độ và điện trường ở các tiếp điểm lớn nên trong khoảng không khí giữa 2
tiếp điểm bị ion hóa rất mạnh nên khối khí trở thành dẫn điện (Gọi là plasma) sẽ xuất
hiện phóng điện hồ quang có mật độ dòng điện lớn (104 - 105 A /cm 2), nhiệt độ rất cao
(4000 - 50000C). Điện áp càng cao dòng điện càng lớn thì hồ quang càng mãnh liệt.
Khi đóng, cắt thiết bị (đặc biệt khi cắt), nhiệt độ và điện trường ở giữa các tiếp
điểm tiếp xúc lớn nên không khí trong môi trường này bị ion hóa rất mạnh (xuất hiện
các hạt dẫn điện) và hình thành sự phóng hồ quang điện.
7.2. Tác hại của hồ quang
- Kéo dài thời gian đóng cắt: do có hồ quang nên sau khi các tiếp điểm rời nhau
nhưng dòng điện vẫn còn tồn tại. Chỉ khi hồ quang được dập tắt hẳn mạch điện mới
được cắt.
- Làm hỏng các mặt tiếp xúc: nhiệt độ hồ quang rất cao nên làm cháy, làm rỗ bề mặt
tiếp xúc, làm tăng điện trở tiếp xúc.
- Gây ngắn mạch giữa các pha: do hồ quang xuất hiện nên vùng khí giữa các tiếp điểm
trở thành dẫn điện, vùng khí này có thể lan rộng ra làm phóng điện giữa các pha.
- Hồ quang có thể gây cháy và gây tai nạn khác

Thiết bị, dụng cụ

1

- Vật liệu:

SL
01 bộ

+ Bảng gắn các loại khí cụ điện.
+ Dây dẫn điện.
+ Đầu cốt các cỡ.
+ Các trạm nối dây.
+ Giấy, ghen cách điện, sứ, thuỷ tinh... cách điện các
loại.
+ Chì hàn, nhựa thông, giấy nhám các loại...
Hóa chất dùng để tẩm sấy máy biến áp (chất keo đóng
2

rắn, vẹc-ni cách điện)
- Dụng cụ và trang thiết bị:

01 bộ

+ Bộ đồ nghề điện, cơ khí cầm tay.
+ Máy cắt bê-tông, máy mài cầm tay, máy mài
hai đá, khoan điện để bàn, khoan điện cầm tay, máy
nén khí.
+ VOM, MΩ, TeraΩ, Ampare kìm.
+ Tủ sấy điều khiển được nhiệt độ.

Câu hỏi trắc nghiệm lựa chọn
Đọc kỹ các câu hỏi, chọn ý trả lời đúng nhất và tô đen vào ô thích hợp ở các cột bên :
TT

Nội dung câu hỏi

1.1. Khí cụ điện phân loại theo công dụng gồm có các loại sau:

a

b

C

D

□

□

□

□

□

□

□




Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

d. Cả a và b đúng
1.4. Để thuận tiện cho nghiên cứu, sử dụng, KCĐ được phân ra □

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

□

động khi có dòng ngắn mạch
b. Không phát nóng quá giá trị cho phép đối với dòng
điện định mức, sức bền cơ khí cao
c. Chịu được tác dụng của môi trường, ở nhiệt độ cao
không bị ôxy hoá
d. Cả a, b và c đều đúng

GV: Lương Xuân Hòa

- 14 -


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

1.8. Các tiếp điểm bị hư hỏng là do:

□

□

□

□

□

□


1.9. Hồ quang điện có tác hại
a. Làm hỏng bề mặt tiếp xúc, có thể gây cháy và gây
tai nạn khác
b. Gây ngắn mạch giữa các pha, kéo dài thời gian cắt
c. Kéo dài hồ quang, tăng nhanh thời gian đóng, cắt
d. Câu a và b đúng
1.10. Các phương pháp dập tắt hồ quang gồm có:
a. Kéo dài hồ quang, phân chia hồ quang ra nhiều
đoạn ngắn
b. Dùng cuộn dây thổi từ kết hợp với buồng dập hồ
quang
c. Dập hồ quang trong dầu, thổi bằng cách sinh khí
d. Cả a, b và c đều đúng
áp cao thường là:
a. Đồng, thép.
b. Bạc - vonfram, bạc - niken, đồng - vonfram.
c. Đồng - vonfram , Platin (bạch kim)
d. Bạc, đồng, platin, vonfram, niken
1.12. Đối với mật độ dòng điện đã cho trước, muốn giảm phát □
nóng tiếp điểm thì vật liệu phải:
a. Phải có độ mềm dẻo
b. Có điện trở suất nhỏ, khả năng tỏa nhiệt cao
c. Có bề mặt xù xì (vật đúc)
d. Cả a, b và c đều đúng

GV: Lương Xuân Hòa

- 15 -




□

□

□

□

□

□

□

a. Các khí cụ điện làm việc với dòng điện định mức.
b. Các khí cụ điện làm việc với điện áp định mức
c. Các thông số kỹ thuật không vượt quá trị số định
mức.

thứ tự như sau:
a. A,Y, E , F , H, C, B.
c. Y, E , F , H, C, B, A.
b. Y, A , E , B , F, H , C.
d. H, C, B, A,Y, E , F
1.15. Tiếp xúc hình ngón của đồng và hợp kim đồng có nhiệt độ □
cho phép là:
a. 110(0C).
b.120(0C)
c. 75(0C)

Thi lng (gi)
lt
th
KT
07
10
01

Mục tiêu:
- Trình bày cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các loại khí cụ điện đóng cắt th ờng

dùng trong công nghiệp và dân dụng.

- Sử dụng thành thạo các loại khí cụ điện đóng cắt nói trên, đảm bảo an toàn cho
ngời

và các thiết bị theo TCVN.

- Tính chọn đợc các loại khí cụ điện đóng cắt thông dụng theo yêu cầu kỹ thuật
cụ

thể.
- Tháo lắp, phán đoán và sửa chữa h hỏng các loại khí cụ điện đóng cắt đạt các

thông

số kỹ thuật và đảm bảo an toàn.

Nội dung:
Để thực hiện mục tiêu bài học này, nội dung bao gồm:

- Đế cách điện
- Nắp cầu dao
- Lò xo bật nhanh
- Cực đấu dây…

Hình 2.2 : Các bộ phận của cầu dao

GV: Lương Xuân Hòa

- 18 -


Trng CNCN Thanh Húa

Giỏo trỡnh: KH C IN

Trong cu dao thỡ cỏc b phn tip xỳc l rt quan trng. Theo cỏch hiu thụng
thng, ch tip xỳc in l ni gp g chung hai hay nhiu vt dn dũng in i t
vt dn ny sang vt dn khỏc. Mt tip xỳc gia cỏc vt gi l b mt tip xỳc.
Tip xỳc cu dao l dng tip xỳc úng m, tip im l tip im kp (cm).
Li dao c gn c nh mt u, u kia c gn vo tay nm ca cu dao. Vt
liu ch to cho cỏc vt dn, im tip xỳc thng lm bng bc, ng, platin,
vonfram, niken v hu hn mi dựng vng. Bc cú tớnh dn in v truyn nhit tt,
platin (bch kim) khụng cú lp ụxyt, in tr tip xỳc bộ, vofram cú nhit núng
chy cao v chng bo mũn tt ng thi cú cng ln.
Trong ú ng v ng thau cựng vi nhng kim loi hoc hp kim cú nhit
núng chy cao l c s dng rng rói nht.
Bu lụng, vớt c lm bng thộp, dựng ghộp cỏc vt tip xỳc c nh vi nhau.
Mi mt cc ca cu dao cú bu lụng hoc l u ni dõy vo.
Tay nm c lm bng vt liu cỏch in tt cú th l bng s, phớp hoc mi ca.

2. Nút Nhấn (Nút Bấm)

Hình 2.2 : Nút nhấn
2.1. Định nghĩa
Nút nhấn (nút điều khiển) là khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện,
các dụng cụ báo hiệu, chuyển đổi mạch điều khiển …
2.2. Ký hiệu và phân loại
2.2.1. Ký hiệu
Nút nhấn thường mở

* Nút nhấn đơn

Nút nhấn thường đóng

* Nút nhấn liên động
Nút nhấn liên động

2.2.2. Phân loại
Có nhiều cách phân loại khác nhau.
a. Phân loại theo kiểu dáng bên ngồi
- Kiểu hở: ví dụ nút nhấn sử dụng trên cửa tủ điện...
- Kiểu kín: được đặt trong hộp nhựa, hộp sắt…
- Kiểu bảo vệ: được đặt trong hộp chống bụi, chống nước, chống nổ...
b. Phân loại theo u cầu điều khiển
- Nút bấm đơn.
- Nút bấm kép.
- Nút bấm tự giữ.
GV: Lương Xn Hòa

- 20 -

trạng thái ban đầu.
2.2.5. Các thông số kỹ thuật
- Dòng điện cho phép đi qua tiếp điểm ≤ 5A
- Điện áp đặt vào tiếp điểm cho phép ≤ 600V
- Số lần thao tác đóng ngắt ở chế độ không tải khoảng 1000000 lần, ở chế độ có tải
khoảng 200000 lần.
- Quy ước màu: màu đỏ là dừng hệ thống, màu xanh là khởi động hệ thống.

GV: Lương Xuân Hòa

- 21 -


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

3. Công Tắc (CT, K, S)

Hình 2.4 : Công tắc

3.1. Định nghĩa
Công tắc là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện, đổi nối mạch điện, khống
chế quá trình hoạt động của những mạch có công suất nhỏ với dòng định mức cho
phép đi qua là ≤ 5A và điện áp đặt vào ≤ 500V.
3.2. Ký hiệu

coâng taéc 2 cöïc

coâng taéc 3 cöïc

- Cụng tc hnh trỡnh: dựng úng ngt mch in iu khin, t ng khng ch
quỏ trỡnh chuyn ng ca h thng
4. Dao Cỏch Ly (DS: disconnecting Switch)

Hỡnh 2.5 : Dao cỏch ly
4.1. inh ngha
Dao cỏch ly l khớ KC dựng úng ct mch in trong mng in ỏp cao khi
khụng ti hay khi cú ti nh. To khong h cỏch in trụng thy c gia b phn
mang in v b phn ct in nhm mc ớch m bo an ton, to tõm lý yờn tõm
cho nhõn viờn sa cha.
4.2. Cu to v nguyờn lý lm vic
4.2.1. Cu to
Dao cách ly gần giống nh cầu dao hạ thế nhng vì dao cách ly làm việc ở điện áp cao
nên các phụ kiện thờng lớn hơn.

GV: Lng Xuõn Hũa

- 23 -


Trường CĐNCN Thanh Hóa

Giáo trình: KHÍ CỤ ĐIỆN

Cấu tạo của dao cách ly gồm các bộ phận chính sau: lưỡi dao, sứ cách điện, ngàm
cố định, cơ cấu truyền động, đầu cực đấu dây…

Hình 2.6: Các bộ phận của dao cách ly
1 – Sứ cách điện



- 24 -


Trng CNCN Thanh Húa

Giỏo trỡnh: KH C IN

- Dũng in n nh nhit trong thi gian: t ụn : todn I

t gh
todn

(Ixk: c sinh ra khi ta ct cỏc ph ti v lm ng dõy dao ng)
4.5. Dao ct ph ti
L khớ c in dựng úng ct dũng in ph ti. Dao ct ph ti cú cu to gn
nh, r, vn hnh n gin. Nú gm hai b phn cu thnh: b phn úng ct iu
khin bng tay v cu chỡ.

Hỡnh 2.7: Dao ct ph ti
Nguyờn tc dp h quang dao ct ph ti l dựng khớ, hi khớ sinh ra trong buồng
dập hồ quang để làm nguội và thổi tắt hồ quang. Dao cắt phụ tải chỉ đóng cắt đợc dòng
điện phụ tải, chứ không cắt đợc dòng điện ngắn mạch. Để cắt đợc dòng điện ngắn
mạch trong dao cắt phụ tải ngời ta dùng cầu chì.
4.6. Dao cách ly nối đất (dao tiếp đất)
Cấu tạo tơng tự dao cách ly, thờng dùng chung với máy cắt nhng phụ kiện tiếp đất
không cần cách điện tốt nên dao cách ly nối đất nhỏ gọn hơn.

GV: Lng Xuõn Hũa