Giáo trình môn học Khí cụ điện

 5 
LỜI NÓI ĐẦU 
 Đất nước Việt Nam trong công cuộc công nghiệp hoá - hiện đại hoá, nền 
kinh tế đang trên đà phát triển, việc sử dụng các thiết bị điện, khí cụ điện vào trong 
xây lắp các khu công nghiệp, khu chế xuất – liên doanh, khu nhà cao tầng ngày 
càng nhiều. Vì vậy việc tìm hiểu đặc tính, kết cấu, tính toán lựa chọn sử dụng rất 
cần thiết cho sinh viên học ngành Điện. Ngoài ra cần phải cập nhật thêm những 
công nghệ mới đang không ngừng cải tiến và nâng cao các thiết bị điện. 
 Với một vai trò quan trọng như vậy và xuất phát từ yêu cầu, kế hoạch đào 
tạo, chương trình môn học của Trường Cao Đẳng Ngoại ngữ - Công nghệ Việt 
Nhật. Chúng tôi đã biên soạn cuốn giáo trình Khí cụ điện gồm 4 phần với những 
nội dung cơ bản sau: 
- Phần 1: Lý thuyết cơ bản của khí cụ điện. 
- Phần 2: Tìm hiểu đặc tính, kết cấu, lựa chọn sử dụng khí cụ điện hạ áp. 
- Phần 3: Giới thiệu đặc tính, kết cấu khí cụ điện cao áp. 
- Phần 4: Một số sơ đồ căn bản về nguyên lý điều khiển, vận hành. 
 Giáo trình Khí cụ điện được biến soạn phục vụ cho công tác giảng dạy của 
giáo viên và là tài liệu học tập của học sinh. 
Do chuyên môn và thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiết sót, 
vậy rất mong nhận được ý kiến đóng góp của đồng nghiệp và bạn đọc để cuốn sách 
đạt chất lượng cao hơn. 
 TÁC GIẢ 
 6 
PHẦN I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 
Chương I: PHÁT NÓNG KHÍ CỤ ĐIỆN 
I. KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 
1. Khái niệm 
 Khí cụ điện là thiết bị dùng để đóng cắt, bảo vệ, điều khiển, điều chỉnh các 
lưới điện, mạch điện, các loại máy điện và các máy trong quá trình sản xuất. 
Khí cụ điện làm việc lâu dài trong các mạch dẫn điện, nhiệt độ của khí cụ 
điện tăng lên gây tổn thất điện năng dưới dạng nhiệt năng và đốt nóng các bộ phận 
dẫn điện và cách điện của khí cụ. Vì vậy khí cụ điện làm việc được trong mọi chế 
độ khi nhiệt độ của các bộ phận phải không quá những giá trị cho phép làm việc an 
toàn lâu dài. 
2. Phân loại, các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 
a) Phân loại 
 Khí cụ điện được phân ra các loại sau: 
- Khí cụ điện dùng để đóng cắt các mạch điện: Cầu dao, Máy cắt, 
Aptômat 
- Khí cụ điện dùng mở máy: Công tắc tơ, Khởi động từ, Bộ khống chế chỉ 
huy 
- Dùng để bảo vệ ngắn mạch của lưới điện: Cầu chì, Aptômat, Các loại 
máy cắt, Rơle nhiệt 
b) Các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 
 Để đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện và đảm bảo độ tin cậy của Khí cụ 
điện thì Khí cụ điện đảm bảo một số yêu cầu: 
- Khí cụ điện đảm vảo làm việc lâu dài với các thông số kỹ thuật ở trạng 
thái làm việc định mức: Uđm, Iđm. 
- Ổn định nhiệt, điện động, có cường độ cơ khí cao khi quá tải, khi ngắn 
mạch, Vật liệu cách điện tốt, không bị chọc thủng khi quá dòng. 
- Khí cụ điện làm việc chắc chắn, an toàn khi làm việc. 
II. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN 
 Tổn thất điện năng trong khí cụ điện được tính theo: 
 7 
∫=
t
0
2
.R.tIQ 
 Trong đó: Q: Điện năng tổn thất. 
 i: dòng điện trong mạch. 
 R: Điện trở của khí cụ. 
 t: Thời gian có dòng điện chạy qua. 
Tuỳ theo khí cụ điện tạo nên từ các vật liệu khách quan, kích thước khác 
nhau, hình dạng khác nhau sẽ phát sinh tổn thất khác nhau. 
III. CÁC CHẾ ĐỘ PHÁT NÓNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 
Sau đây là bảng nhiệt độ cho phép của một số vật liệu: 
Vật liệu làm khí cụ điện Nhiệt độ cho phép (0C) 
Vật liệu không bọc cách điện hoặc để xa 
nhất cách điện. 
110 
Dây nối ở dạng tiếp xúc cố định. 75 
Vật liệu có tiếp xúc dạng hình ngón 75 
Tiếp xúc trượt của Đồng vầ hợp kim Đồng 110 
Tiếp xúc má bạc. 120 
Vật không dẫn điện và không bọc cách điện. 110 
Vật liệu cách điện Cấp cách nhiệt 
Nhiệt độ cho 
phép (0C) 
Vải sợi, giấy không tẩm cách điện. Y 90 
Vải sợi, giấy có tẩm cách điện. A 105 
Hợp chất tổng hợp E 120 
Mica, sợi thuỷ tinh B 130 
Mica, sợi thuỷ tinh có tẩm cách điện F 155 
Chất tổng hợp Silic H 180 
Sứ cách điện. C >180 
 8 
Tuỳ theo chế độ làm việc khác nhau, mỗi khí cụ điện sẽ có sự phát nóng 
khác nhau: 
1. Chế độ làm việc lâu dài của khí cụ điện 
Khí cụ điện làm việc lâu dài, nhiệt độ trong khí cụ điện bắt đầu tăng và đến 
nhiệt độ ổn định thì không tăng nũa, lúc này sẽ toả nhiệt ra môi trường xung 
quanh. 
2. Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện 
Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện là chế độ khi đóng điện nhiệt độ 
của nó không đạt tới nhiệt độ ổn định, sau khi phát nóng ngắn hạn, khí cụ được 
ngắt nhiệt độ của nó sụt xuống tới mức không so sánh được với môi trường xung 
quanh. 
3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của khí cụ điện 
Nhiệt độ của khí cụ điện tăng lên trong khoảng thời gian khí cụ làm việc, 
nhiệt độ giảm xuống trong khoảng thời gian khí cụ nghỉ, nhiệt độ giảm chưa đạt 
đến giá trị ban đầu thì khí cụ điện làm việc lặp lại. Sau khoảng thời gian, nhiệt độ 
tăng lên lớn nhất gần bằng nhiệt độ giảm nhỏ nhất thì khí cụ điện đạt được chế độ 
dừng. 
Ổn định 
Bắt đầu t(s) 
Ổn định 
Bắt đầu t(s) 
Phát nóng 
 9 
CÂU HỎI CHƯƠNG 1 
1. Nêu khái niệm, phân loại và các yêu cầu của khí cụ điện. 
2. Trình bày các chế độ phát nóng của khí cụ điện. 
 Chương 2: TIẾP XÚC ĐIỆN - HỒ QUANG 
I. TIẾP XÚC ĐIỆN 
1. Khái niệm 
Tiếp xúc điện là nơi mà dòng điện đi từ vật dẫn này sang vật dẫn khác. Bề 
mặt tiếp xúc của hai vật dẫn được gọi là tiếp xúc điện. 
Các yêu cầu cơ bản của tiếp xúc điện: 
- Nơi tiếp xúc điện phải chắc chắn, đảm bảo. 
- Mối nơi tiếp xúc phải có độ bền cơ khí cao. 
- Mối nối không được phát nóng quá gía trị cho phép. 
- Ổn định nhiệt và ổn định động khi có dòng điện cực đại đi qua. 
- Chịu được tác đông của môi trường (nhiệt độ, chất hoá học...) 
Để đảm bảo các yêu cầu trên, vật liều dùng làm tiếp điểm có các yêu cầu: 
- Điện dẫn và nhiệt dẫn cao. 
- Độ bền chổng rỉ trong không khí và trong các khí khác. 
- Độ bền chống tạo lớp màng có điện trở suất cao. 
- Độ cứng bé để giảm lực nén. 
- Độ cứng cao để giảm hao mòn ở các bộ phận đóng ngắt. 
- Độ bền chịu hồ quang cao (nhiệt độ nóng chảy). 
- Đơn giản gia công, giá thành hạ. 
 10 
Một số vật liều dùng làm tiếp điểm: Đồng, Bạc, Nhôm, Vonfram... 
2. Phân loại tiếp xúc điện 
Dựa vào kết cấu tiếp điểm, có các loại tiếp xúc điện sau: 
a) Tiếp xúc cố định 
Các tiếp điể được nối cố định với các chi tiết dẫn dòng điện như là: thanh 
cái, cáp điện, chỗ nối khí cụ vào mạch. Trong quá trình sử dụng, cả hai tiếp điểm 
được gắn chặt vào nhau nhờ các bu – lông, hàn nóng hay nguội. 
b) Tiếp xúc đóng mở 
Là tiếp xúc để đóng ngắt mạch điện. Trong trườnghợp này ơhát sinh hồ 
quang điện, cần xác định khoảng cách giữa tiếp điểm tĩnh và động dựa vào dòng 
điện định mức, điện áp định mức và chế độ làm việc của khí cụ điện. 
c) Tiếp xúc trượt 
Là tiếp xúc ở cổ góp và vành trượt, tiếp xúc này cũng dễ sinh ra hồ quang 
điện. 
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc 
- Vật liệu làm tiếp điểm: vật liệu mềm tiếp xúc tốt. 
- Kim loại làm tiếp điểm không bị ôxy hóa. 
- Lực ép tiếp điểm càng lớn thì sẽ tạo nên nhiều tiếp điểm tiếp xúc. 
- Nhiệt độ tiếp điểm càng cao thì điện trở tiếp xúc càng lớn. 
- Diện tích tiếp xúc. 
Thông thường dùng hợp kim để làm tiếp điểm. 
II. HỒ QUANG ĐIỆN 
1. Khái niệm 
Trong các khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện (cầu dao, contactor, 
rơle...) khi chuyển mạch sẽ phát sinh hiện tượng phóng điện. Nếu dòng điện ngắt 
dưới 0,1A và điện áp tại các tiếp điểm khoảng 250 – 300V thì các tiếp điểm sẽ 
phóng điện âm ỉ. Trường hợp dòng điện và điện áp cao hơn trị số trong bảng sau sẽ 
sinh ra hồ quang điện. 
Vật liệu làm tiếp điểm U(V) I(A) 
Platin 17 0,9 
 11 
Vàng 15 0,38 
Bạc 12 0,4 
Vonfram 17 0,9 
Đồng 12,3 0,43 
Than 18 – 22 0,03 
2. Tính chất cơ bản của phóng điện hồ quang 
- Phóng điện hồ quang chỉ xảy ra khi các dòng điện có trị số lớn. 
- Nhiệt độ trung tâm hồ quang rất lớn và trong các khí cụ có thể đến 
6000÷80000K. 
- Mật độ dòng điện tại Catốt lớn (104 ÷ 105)A/cm2. 
- Sụt áp ở Catốt bằng 10 ÷ 20V và thực tế không phụ thuộc vào dòng điện. 
3. Quá trình phát sinh và dập hồ quang 
a) Quá trình phát sinh hồ quang điện: 
Đối với tiếp điểm có dòng điện bé, ban đầu khoảng cách giữa chúng nhỏ 
tỏng khi điện áp đặt có trị số nhất định, vì vậy trong khoảng không gian này sẽ sinh 
ra điện trường có cường độ rất lớn (3.107V/cm) có thể làm bật điện tử từ Catôt gọi 
là phát xạ tự động điện tử (gọi là phát xạ nguội điện tử). Số điện tử càng nhiều, 
chuyển động dưới tác dụng của điện trường làm ion hoá không khí gây hồ quang 
điện. 
Đối với tiếp điểm có dòng điện lớn, quá trình phát sinh hồ quang phức tạp 
hơn. Lúc đầu mở tiếp điểm, lực ép giữa chúng có trị số nhỏ nên số tiếp điểm tiếp 
xúc để dòng điện di qua ít. Mật độ dòng điện tăng đáng kể đến hàng chục nghìn 
A/cm2, do đó tại các tiếp điểm sự phát nóng sẽ tăng đến mức làm cho ở nhau, giọt 
kim loại được kéo căng ra trở thành cầu chất lỏng và nối liền hai tiếp điểm này, 
nhiệt độ của cầu chất lỏng tiếp tục tăng, lúc đó cầu chất lỏng bôc hới và trong 
không gian giữa hai tiếp điểm xuất hiện hồ quang điện. Vì quá trình phát nóng của 
cầu thực hiện rất nhanh nên sự bốc hới mang tính chất nổ. Khi cầu chất lỏng cắt 
kéo theo sự mài mòn tiếp điểm, điều này rất quan trọng khi ngắt dòng điện quá lớn 
hay quá trình đóng mở xảy ra thường xuyên. 
b) Quá trình dập tắt hồ quang điện 
 12 
Điều kiện dập tắt hồ quang là quá trình ngượi lại với quá trình phát sinh hồ 
quang: 
- Hạ nhiệt độ hồ quang. 
- Kéo dài hồ quang. 
- Chia hồ quang thành nhiều đoạn nhỏ. 
- Dùng năng lượng bên ngoài hoặc chính nó để thổi tắt hồ quang. 
- Mắc điện trở Shunt để tiêu thụ năng lượng hồ quang 
Thiết bị để dập tắt hồ quang. 
- Hạ nhiệt độ hồ quang bằng cách dùng hơi khí hoặc dầu làm nguội, 
dùng vách ngăn để hồ quang cọ xát. 
- Chia hồ quang thành nhiều cột nhỏ và kéo dài hồ quang bằng cách 
dùng vách ngăn chia thành nhiều phần nhỏ và thổi khí dập tắt. 
- Dùng năng lương bên ngoài hoặc chính nó để thổi tắt hồ quang, 
năng lượng của nó tạo áp suất để thổi tắt hồ quang. 
- Mắc điện trở Shunt để tiêu thụ năng lượng hồ quang (dùng điện trở 
mắc song song với hai tiếp điểm sinh hồ quang). 
CÂU HỎI CHƯƠNG 2 
1. Nêu khái niệm, phân loại tiếp xúc điện. 
2. Nêu khái niệm, tính chất cơ bản của phóng điện hồ quang 
PHẦN II: TÌM HIỂU ĐẶC TÍNH, KẾT CẤU, TÍNH TOÁN 
LỰA CHỌN SỬ DỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP. 
Chương 3: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG NGẮT - BẢO VỆ 
MẠCH ĐIỆN 
A – CB (CIRCUIT BREAKER) 
I. KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU. 
CB (CB được viết tắt từ danh từ Circuit Breaker), CB là khí cụ điện dùng 
đóng ngắt mạch điện (một pha, ba pha); có công dụng bảo vệ quá tải, ngắn mạch, 
sụt áp... mạch điện. 
Chọn CB phải thoả mãn ba yêu cầu sau: 
 13 
- Chế độ làm việc ở định mức của CB thải là chế độ làm việc dài hạn, nghĩa 
là trị số dòng điện định mức chạy qua CB lâu tuỳ ý. Mặt khác, mạch dòng điện của 
CB phải chịu được dòng điện lớn (khi có ngắn mạch) lúc các tiếp điểm của nó đã 
đóng hay đang đóng. 
- CB phải ngắt được trị số dòng điện ngắn mạch lớn, có thể vài chục KA. 
Sau khi ngắt dòng điện ngắn mạch, CB đảm bảo vẫn làm việc tốt ở trị số dòng điện 
định mức. 
- Để nâng cao tính ổn định nhiệt và điện động của các thiết bị điện, hạn chế 
sự phá hoại do dòng điện ngắn mạch gây ra, CB phải có thời gian cắt bé. Muốn vậy 
thường phải kết hợp lực thao tác cơ học với thiết bị dập hồ quang bên trong CB. 
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 
1. Cấu tạo 
a) Tiếp điểm 
CB thường được chế tạo có hai cấp tiếp điểm (tiếp điểm chính và hồ quang), 
hoặc ba cấp tiếp điểm (chính, phụ, hồ quang). 
Khi đóng mạch, tiếp điểm hồ quang đóng trước, tiếp theo là tiếp điểm phụ, 
sau cùng là tiếp điểm chính. Khi cắt mạch thì ngược lại, tiếp điểm chính mở trước, 
sau đến tiếp điểm phụ, cuối cùng là tiếp điểm hồ quang. Như vậy hồ quang chỉ 
cháy trên tiếp điểm điểm hồ quang, do đo bảo vệ được tiếp điểm chính để dẫn điện. 
Dùng thêm tiếp điểm phụ để tránh hồ quang cháy lan vào làm hư hại tiếp điểm 
chính. 
b) Hộp dập hồ quang 
Để CB dập được hồ quang trong tất cả các chế độ làm việc của lưới điện, 
người ta thường dùng hai kiểu thiết bị dập hồ quang là: Kiểu nửa kín và kiểu hở. 
Kiểu nửa kín được dặt trong vỏ kín của CB và có lỗ thoát khí. Kiểu này có 
dòng điện giới hạn cắt không quá 50KA. Kiểu hở được dùng khi giới hạn dòng 
điện cắt lớn hơn 50KA hoặc điện áp lớn 1000V (cao áp). 
Trong buồng dập hồ quang thông dụng, người ta dùng những tấm thép xếo 
thành lưới ngăn, để phân chia hồ quang thành nhiều đoạn ngắn thuận lợi cho việc 
dập tắt hồ quang. 
c) Cơ cấu truyền động cắt CB 
Truyền động cắt thường có hai cách: Bằng tay và bằng cơ điện (điện từ, động 
cơ điện). 
 14 
Điều kiển bằng tay được thực hiện với các CB có dòng điện định mức không 
lớn hơn 600A. Điều khiển bằng điện từ (nam châm điện) được ứng dụng ở các CB 
có dòng điện lớn hơn (đến 1000A). 
Để tăng lực điều khiển bằng tay người ta dùng một tay dài phụ theo nguyên 
lý đòn bẩy. Ngoài ra còn có cách điều khiển bằng động cơ điện hoặc bằng khí nén. 
d) Móc bảo vệ 
CB tự động cắt nhờ các phần tử bảo vệ - gọi là móc bảo vệ, sẽ tác động khi 
mạch điện có sự cố quá dòng điện (quá tải hay ngắn mạch) và sụt áp. 
Móc bảo vệ quá dòng điện (còn gọi là bảo vệ dòng điện cực đại) để bảo vệ 
thiết bị điện khong bị quá tải và ngắn mạch, đường thời gian – dòng điện của móc 
bảo vệ phải nằm dưới đường đặc tính của đối tượng cần bảo vệ. Người ta thường 
dùng hệ thống điện tử và rơle nhiệt làm móc bảo vệ, đặt bên trong CB. 
Móc kiểu điện từ có cuộn dây mắc nối tiếp với mạch chính, cuộn dây này 
được quấn tiết diện lớn chịu dòng tải và ít vòng. Khi dòng điện vượt quá trị số cho 
phứp thì phần ứng bị hút và nóc sẽ dập vào khớp rơi tự do, làm tiếp điểm của CB 
mở ra. Điều chỉnh vít để thay đôi lực kháng lò xo, ta có thể điều chỉnh được trị số 
dòng điện tức động. Để giữ thời gian trong boả vệ quá tỉ kiểu điện từ, người ta 
thêm một cơ cấu giữ thời gian. 
Móc kiểu rơle nhiệt đơn giản hơn cả, có kết cấu tương tự như rơle nhiẹt có 
phần tử phát nóng đấu nối tiếp với mạch điện chính, tấm kim loại kép dãn nở làm 
nhả khớp rơi tự do để mở tiếp điểm của CB khi có quá tải. Kiểu này có nhược 
điểm là quán tính nhiệt lớn nên không ngắt nhanh được dòng điện tăng vọt khi có 
ngắn mạch, do đó chỉ bảo vệ được dòng điện quá tải. 
Vì vậy người ta thường sử dụng tổng hợp cả móc kiểu điện từ và móc kiểu 
rơle nhiệt trong một CB. Loại này được dung ở CB có dòng điện đính mức đến 
600A. 
Móc bảo vệ sụt áp (còn gọi là bảo vệ điện áp thấp) cũng thường dung kiểu 
điện từ. Cuộn dây mắc song song với mnạch điện chính, cuộn dây này được quấn ít 
vòng với dây tiết diện nhỏ chịu điện áp nguồn. 
2. Nguyên lý hoạt động 
a) Sơ đồ nguyên lý của CB dòng điện cực đại (hình vẽ 1.1) 
 15 
Hình 1.1 Sơ đồ CB dòng điện cực đại 
Ở trạng thái bình thường sau khi đóng điện, CB được giữ ở trạng thái đóng 
tiếp điểm nhờ móc 2 khớp với móc 3 cùng một cụm với tiếp điểm động. 
Bật CB ở trạng thái ON, với dòng điện định mức nam châm điện 5 và phần 
ứng 4 không hút . 
Khi mạch điện quá tải hay ngắn mạ ... ới trục thẳng đứng 50), 
không cho phép bôi mỡ vào các tiếp điểm và các bộ phận động. Sauk hi lắp đặt 
khởi động từ và trước khi vận hành, phải kiểm tra: 
- Cho các bộ phận chuyển động bằng tay không bị kẹt, vướng. 
- Điện áp điều khiển phải phù hợp điện áp định mức của cuộn dây. 
- Các tiếp điểm phải tiếp xúc đều và tốt. 
- Các dây đấu điện phải theo đúng sơ đồ điều khiển. 
- Rơle nhiệt phải đặt khởi động từ cần đặt kẻm theo cầu chì bảo vệ. 
 50 
CÂU HỎI CHƯƠNG 5 PHẦN C 
1. Nêu khái quát, công dụng và các yêu cầu kỹ thuật của khởi động từ. 
2. Nêu cách phân loại, nguyên lý làm việc của khởi động từ . 
Phần 3: GIỚI THIỆU ĐẶC TÍNH, KẾT CẤU KHÍ CỤ 
ĐIỆN CAO ÁP 
Chương 6: KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 
I. KHÁI QUÁT 
 Trong điều kiện vận hành, các khí cụ điện có thể làm ở việc các chế độ sau: 
- Chế độ làm việc lâu dài: Trong chế độ này các khí cụ điện sẽ làm việc tin 
cậy nếu chúng được chọn đúng điện áp và dòng điện định mức. 
- Chế độ làm việc quá tải: Trong chế độ này dòng điện qua khí cụ điện sẽ 
lớn hơn dòng điện định mức, chúng chỉ làm việc tin cậy khi thời gian dòng điện 
tăng cao chayu qua chúng không quá thời gian cho phép của từng thiết bị. 
- Chế độ làm việc ngắn mạch: Khí cụ sẽ đảm bảo sự làm việc tin cậy nếu 
trong quá trình lựa chọn chú ý các điều kiện ổn định nhiệt và ổn định động. 
II. MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP (1000V) 
1. Máy cắt 
a) Khái niệm 
 Máy cắt điện áp cao là thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt mạch điện 
xoay chiều ở tất cả các chế độ vận hành có thể có: Đóng ngắt dòng điện định mức, 
dòng điện ngắn mạch, dòng điện không tải Máy cắt là loại thiết bị đóng cắt làm 
việctin cậy song gía thành cao nên máy cắt chỉ đượcdùng ở những nơi quan trọng. 
b) Phân loại máy cắt 
 Thông thường máy cắt được phân loại theo phương pháp dập tắt hồ quang, 
theo dạng cách điện của phần dẫn điện, theo kết cấu của buồng dập hồ quang. 
 Dựa vào dạng cách điện của các phần dẫn điện, máy cắt được phân thành: 
- Máy cắt nhiều dầu: Giữa các thành phần dẫn điện được cách điện bằng 
dầu máy biến áp và hồ quang sinh ra khi cắt máy cắt cũng được dập tắt bằng dầu 
biến áp. 
- Máy cắt ít dầu: Giữa các thành phần dẫn điện được cách điện bằng cách 
điện rắn và hồ quang sinh ra khi cắt máy cắt cũng được dập tắt bằng dầu biến áp. 
 51 
- Máy cắt không khí. 
- Máy cắt điện tử. 
- Máy cắt chân không. 
c) Các thông số cơ bản của máy cắt 
- Dòng điện cắt định mức: Là dòng điện lớn nhất mà máy cắt có thể cắt 
một cách tin cậy ở điện áp phục hồi giữa hai tiếp điểm của máy cắt bằng điện áp 
định mức của mạch điện. 
- Công suất cắt định mức của máy cắt ba pha: Sđm = 3 UđmIcđm (VA) 
 Trong đó: Uđm là điện áp định mức của hệ thống (V) 
 Icđm là dòng điện cắt định mức (A) 
 Khái niệm công suất này là tương đối khi dòng điện qua máy cắt Icđm thì điện 
áp trên hai dầu của nó trên thực tế bằng điện áp hồ quang và chỉ bằng vài % so với 
điện áp của mạch điện. Sau khi hồ quang bị dập tắt, trên các tiếp điểm của máy cắt 
bắt đầu phục hồi điện áp nhưng trong thời gian này dòng điện bằng 0. 
- Thời gian cắt của máy cắt: Thời gian này được tính từ thời điểm đưa tín 
hiệu cắt máy cắt đến thời điểm hồ quang được dập tắt ở tất cả các cực. Nó bao gồm 
thời gian cắt riêng của máy cắt và thời gian cháy hồ quang. 
- Dòng điện đóng định mức: Đây là giá trị xung kích lớn nhất của dòng 
điện ngắn mạch mà máy cắt có thể đóng một cách thành công mà tiếp điểm của nó 
không bị hành dính và không bị các hư hỏng khác trong trường hợp đóng lặp lại. 
Dòng điện này được xác định bằng giá trị hiệu dụng của dòng điện xung kích khi 
xảy ra ngắn mạch. 
- Thời gian đóng máy cắt: Là thời gian khi đưa tín hiệu đóng máy cắt cho 
tới khi hoàn tât động tác đóng máy cắt. 
d) Lựa chọn và kiểm tra máy cắt điện cao áp (1000V) 
 Máy cắt điện được chọn theo điện áp định mức, loại máy cắt kiểm tra ổn 
định động, ổn định nhiệt và khả năng cắt trong tình trạng ngắn mạch. 
2. Dao cách ly 
a) Khái niệm 
 Dao cách ly là một loại khí cụ điện dùng để chế tạo một khoảng hở cách 
điện được trông thấy giữa bộ phận đang mang dòng điện và bộ phận cắt điện nhằm 
mục đích đảm bảo an toàn, khiến cho nhân viên sửa chữa thiết bị điện an tâm khi 
làm việc. 
 52 
 Dao cách ly không có bộ phận dập tắt hồ quang nên không thể cắt được 
dòng điện lớn. 
b) Phân loại 
 Theo yêu cầu sử dụng, dao cách ly có hai loại: 
- Dao cách ly một pha. 
- Dao cách ly ba pha. 
 Theo vị trí sử dụng. dao cách ly có hai loại: 
- Dao cách ly đặt trong nhà. 
- Dao cách ly đặt ngoài trời. 
c) Lựa chọn và kiểm tra dao cách ly 
 Dao cách ly được chọn theo điều kiện định mức, chúng được kiểm tra theo 
điều kiện ổn định lực điện động và ổn định nhiệt. 
3. Cầu chì cao áp 
a) Khái niệm 
Cầu chì là một khí cụ điện dùng để bảo vệ mạch điện khi quá tải hay ngắn 
mạch. Thời gian cắt mạch của cầu hcì phụ thuộc nhiều vào vật liệu làm dây chảy. 
Dây chảy của cầu chì làm bằng chì, hợp kim với thiếc có nhiệt độ nóng chảy tương 
đối thấp, điện trở suất tương đối lớn. Do vậy loại dây chảy này thường chế tạo có 
tiết diện lớn và thích hợp với điện áp nhỏ hơn 300V đối với điện áp cao hơn 
(1000V) không thể dùng dây chảy có tiết diện lớn được vì lúc nóng chảy, lương 
kim loại toả ra lớn. Khó khăn cho việc dập tắt hồ quang, do đó ở điện áp này 
thường dùng dây chảy bằng đồng, bạc, có điện trở suất bé, nhiệt độ nóng chảy cao. 
b) Dây chảy 
 Thành phần chính của cầu chì là dây chảy. Dây chảy có kích thước và vật 
liệu khác nhau, được xác định bằng đặc tuyến dòng điện - thời gian. Song song với 
dây chảy là một sợi dây căng ra để triệt tiêu sự kéo căng của dây chảy. Để tăng 
cường khả năng dập hồ quang sinh ra khi dây chảy bị đứt và bảo đảm an toàn cho 
người vận hành cũng như các thiết bị khác ở xung quanh trong cầu chì thường 
chèn đầy các thạch anh. Các thạch anh có tác dụng phân chia nhỏ hồ quang. Vỏ 
cầu chi có thể là bằng chất Xenluylô. Nhiệt độ cao của hồ quang sẽ làm cho 
Xenluylô bôc hơi gây áp suất lớn để nhanh chóng dập tắt hồ quang. 
c) Phân loại cầu chì 
 Tuỳ theo chức năng của mỗi loại cầu chì mà ta có thể phân như sau: 
 53 
- Cầu chì tự rơi (Fuse Cut Out: FCO): Hoạt động theo nguyên tắc “rơi” do 
một dây chì được nối liên kết ở hai đầu. Việc dập tắt hồ quang chủ yếu dựa vào 
ống phụ bên ngoài dây chì. Ngoài nhiệm vụ bảo vệ quá tải và ngắn mạch cầu chì tự 
rơi còn có nhiệm vụ cách ly đường dây bị sự cố. 
- Cầu chì chân không: Là loại cầu chì mà dây chảy được đặt trong môi 
trường chân không. Cầu chì chân không có thể được lắp ở bên trên hoặc dưới dầu. 
- Cầu chì hạn dòng: Chức năng chính là hạn chế tác động của dòng điện 
sự cố có thể có đối với những thiết bị được nó bảo vệ. 
d) Lựa chọn và kiểm tra cầu chì 
 Cầu chì được chọn theo điện áp định mức, dòng điện định ức và dòng điện 
cắt định mức (hay công suất cắt định mức). Ngoài ra, cần chú ý vị trí đặt cầu chì 
(trong nhà hay ngoài trời). 
CÂU HỎI CHƯƠNG 6 
1. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn máy cắt? 
2. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn dao cách ly? 
3. Hãy cho biết khái niệm, phân loại và cách lựa chọn cầu chì? 
Phần 4: MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠ BẢN VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU 
KHIỂN, VẬN HÀNH 
Chương 7: MỘT SỐ SƠ ĐỒ CĂN BẢN VỀ NGUYÊN LÝ 
ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH ĐỘNG CƠ. 
I. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG - DỪNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 
a) Nguyên lý: 
 Dùng mạch để khởi động một động cơ KĐB 3 pha, có tiếp điểm duy trì để 
động cơ làm việc, sau đó dừng động cơ. 
b) Sơ đồ mạch (hình 1) 
c) Thứ tự thực hiện: 
- Nhấn nút S2, Contactor K1 có điện, các tiếp điểm chính đóng lại, động cơ 
hoạt động, các tiếp điểm phụ thay đổi trạng thái, tiếp điểm phụ thường đóng hở ra 
làm cho đèn H1 tắt, tiếp điể phụ thường hở đóng lại duy trì nguồn cho Contactor K1 
và đèn H2. 
 54 
Hình 1: Sơ đồ mạch điện khởi động - dừng một động cơ KĐB 3 pha 
II. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG THỨ TỰ HAI ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 
a) Nguyên lý 
 Dùng mạch để khởi động thứ tự hai động cơ KĐB 3 pha. Động cơ 1 (điều 
khiển bởi Contactor K1) chạy trước, sau đó động cơ 2 (điều khiển bởi Contactor 
K2) chạy theo. Nếu có sự tác động nhầm lẫm, mạch điện không hoạt động. Cuối 
cùng dừng cả hai động cơ. 
b) Sơ đồ mạch: (hình 2) 
c) Thứ tự thực hiện: 
- Nhấn S3, động cơ M1 hoạt động, đèn H1 sáng. 
- Nhấn S4, động cơ M2 hoạt động, đèn H2 sáng. 
- Nhấn S2, để dừng động cơ M2, đèn H2 tắt. 
- Nhấn S1, để dừng động cơ M1, dừng toàn bộ mạch điều khiển, đèn H1 tắt. 
 55 
 Hình 2: Sơ đồ mạch khởi động thứ tự hai động cơ KĐB ba pha 
III. MẠCH ĐIỆN ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA 
a) Nguyên lý: 
 56 
 Đảo chiều quay động cơ KĐB ba pha bằng cách đảo hai trong ba dây nguồn 
trước khi đưa nguồn vào động cơ. Mạch điện này dùng điều khiển động cơ KĐB 
ba pha làm việc hai chiều quay, sau đó dừng động cơ. 
b) Sơ đồ mạch: (hình 3) 
c) Thứ tự thực hiện: 
- Nhấn S2, động cơ hoạt động theo chiều thuận, đèn H1 sáng. 
- Nhấn S3, động cơ hoạt động theo chiều nghịch, đèn H1 tắt, đèn H2 sáng. 
- Nhấn S1, để dừng toàn bộ mạch điều khiển, động cơ ngừng hoạt động. 
Hình 3: Sơ đồ mạch đảo chiều động cơ KĐB ba pha 
IV. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA - TỰ ĐỘNG 
DỪNG 
a) Nguyên lý: 
 Dùng mạch để khởi động một động cơ KĐB 3 pha, có tiếp điểm duy trì để 
động cơ làm việc, sau thời gian làm việc đã định trên Timer, tiếp điểm thường 
đóng mở chậm của Timer hở ra, động cơ dừng. 
b) Sơ đồ mạch: ( hình 4) 
c) Thứ tự thực hiện: 
- Nhấn S2, động cơ hoạt động, đèn H1 tắt, đèn H2 sáng. 
 57 
- Rơle thời gian KTON có điện và bắt đầu tính thời gian động cơ làm việc. 
Khi hết khoảng thời gain đã định, tiếp điểm thường đóng KTON hở ra làm ngưng 
cấp điện cho Contactor K1, động cơ ngưng hoạt động đèn H1 sáng, đèn H2 tắt. 
- Nhấn S1 để dừng động cơ khẩn cấp. 
Hinh 4: Sơ đồ mạch điện khởi động - dừng một động cơ KĐB 3 pha 
 58 
V. MẠCH ĐIỆN TỰ ĐỘNG KHỞI ĐỘNG THEO THỨ TỰ CỦA HAI 
ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 
a) Nguyên lý 
 Mạch điện sử dụng TON. 
 Dùng mạch để khởi động thứ tự hai động cơ KĐB 3 pha. Động cơ 1 (điều 
khiển bởi Contactor K1) khởi động trước, sau thởi gian khởi động của động cơ thì 
tiếp điểm thường hở đóng chậm lại của Rơle thời gian TON đóng lại động cơ (điều 
khiển bởi Contactor 2) khởi động. Cuối cùng dừng cả hai động cơ, ta nhấn S1. 
b) Sơ đồ mạch: (hình 5) 
c) Thứ tự thực hiện: 
- Nhấn S1 động cơ M1 hoạt động đèn H1 sáng. 
- Rơle thời gian KTON chuyển trạng thái, động cơ M2 hoạt động, đèn H2 
sáng. 
- Nhấn S1 để dừng cả hai động cơ. 
 59 
Hình 5: Sơ đồ mạch khởi động thứ tự hai động cơ KĐB ba pha 
CÂU HỎI CHƯƠNG 7 
1. Vẽ mạch luân phiên hai động cơ (chỉ có một trong hai động cơ làm việc). 
2. Vẽ mạch luân phiên ba động cơ (chỉ có một trong ba động cơ làm việc). 
3. Vẽ mạch khởi động động cơ KĐB ba pha bằng phương pháp đổi nối sao – 
tam giác (động cơ mở máy ở chế độ sao, là việc ở chế độ tam giác). 
4. Vẽ mạch điều khiển đảo chiều động cơ KĐB ba pha kết hợp đổi nối sao – 
tam giác. 
5. Vẽ mạch điều khiển đảo chiều động cơ KĐB ba pha, mỗi chiều quay làm 
việc ở hai cấp tốc độ. 
 60 
MỤC LỤC 
Trang 
Lời nói đầu 3 
PHẦN I: LÝ THUYẾT CƠ BẢN CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 
CHƯƠNG I: PHÁT NÓNG KHÍ CỤ ĐIỆN 
I. KHÁI NIỆM VỀ KHÍ CỤ ĐIỆN 6 
1. Khái niệm 6 
2. Phân loại, các yêu cầu cơ bản của khí cụ điện 6 
II. TÍNH TOÁN TỔN THẤT ĐIỆN NĂNG TRONG KHÍ CỤ ĐIỆN 6 
III. CÁC CHẾ ĐỘ PHÁT NÓNG CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN 7 
1. Chế độ làm việc lâu dài của khí cụ điện 8 
2. Chế độ làm việc ngắn hạn của khí cụ điện 8 
3. Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của khí cụ điện 8 
CÂU HỎI CHƯƠNG 1 9 
CHƯƠNG 2: TIẾP XÚC ĐIỆN - HỒ QUANG 
I. TIẾP XÚC ĐIỆN 9 
1. Khái niệm 9 
2. Phân loại tiếp xúc điện 10 
3. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc 10 
II. HỒ QUANG ĐIỆN 10 
1. Khái niệm 10 
2. Tính chất cơ bản của phóng điện hồ quang 11 
3. Quá trình phát sinh và dập hồ quang 11 
CÂU HỎI CHƯƠNG 2 12 
PHẦN II: TÌM HIỂU ĐẶC TÍNH, KẾT CẤU, TÍNH TOÁN LỰA CHỌN SỬ 
DỤNG KHÍ CỤ ĐIỆN HẠ ÁP 
CHƯƠNG 3: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐÓNG NGẮT - BẢO VỆ MẠCH ĐIỆN 
A – CB (CIRCUIT BREAKER) 
I. KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU. 12 
 61 
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 13 
1. Cấu tạo 13 
2. Nguyên lý hoạt động 14 
3. Phân loại và cách lựa chọn CB 16 
CÂU HỎI CHƯƠNG 3 PHẦN A 16 
B - CẦU CHÌ 
I. KHÁI NIỆM VÀ YÊU CẦU 16 
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 17 
1. Cấu tạo 17 
2. Nguyên lý hoạt động 17 
3. Phân loại, ký hiệu, công dụng 19 
4. Các đặc tính điện áp của cầu chì 20 
CÂU HỎI CHƯƠNG 3 PHẦN B 20 
C - THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG ĐIỆN RÒ 
I. KHÁI NIỆM 21 
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 21 
1. Cấu tạo 21 
III. SỰ TÁC ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ CHỐNG DÒNG ĐIỆN RÒ 23 
1. Sự tác động tin cậy của RCD 23 
2. Sự tác động có tính chọn lọc của RCD bảo vệ hệ thống điện – sơ đồ điện. 23 
CÂU HỎI CHƯƠNG 3 PHẦN C 24 
CHƯƠNG 4: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN BẰNG TAY 
I. CẦU DAO 25 
1. Khái quát và công dụng 25 
2. Cấu tạo, nguyên lý hoạt động và phân loại 25 
II. CÔNG TẮC 27 
1. Khái quát và công dụng 27 
2. Phân loại và cấu tạo 27 
3. Các thông số định mức của công tắc 28 
4. Các yêu cầu thử của công tắc 28 
III. NÚT NHẤN 28 
 62 
1. Khái quát và công dụng 28 
2. Phân loại và cấu tạo 29 
3. Các thông số kỹ thuật của nút nhấn 30 
IV. PHÍCH CẮM VÀ Ổ CẮM ĐIỆN 30 
V. ĐIỆN TRỞ - BIẾN TRỞ 31 
1. Khái quát – công dụng 31 
2. Cấu tạo 31 
CÂU HỎI CHƯƠNG 4 31 
CHƯƠNG 5: KHÍ CỤ ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN MẠCH ĐIỆN 
A – CONTACTOR 
I. KHÁI NIỆM 32 
II. CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG. 32 
1. Cấu tạo 32 
2. Nguyên lý hoạt động của Contactor 34 
III. CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA CONTACTOR 35 
1. Điện áp định mức 35 
2. Dòng điện định mức 35 
3. Khả năng cắt và khả năng đóng 36 
4. Tuổi thọ của Contactor 36 
5. Tần số thao tác 36 
6. Tính ổn định lực điện động 36 
7. Tính ổn định nhiệt 36 
CÂU HỎI CHƯƠNG 5 PHẦN A 36 
B – RƠLE ĐIỀU KHIỂN VÀ BẢO VỆ 
I. KHÁI QUÁT VÀ PHÂN LOẠI 37 
II. MỘT SỐ LOẠI RƠLE THÔNG DỤNG 38 
1. Rơle trung gian 38 
2. Rơle thời gian 39 
3. Rơle nhiệt (Over Load OL) 41 
4. Rơle dòng điện: 45 
5. Rơle điện áp 45 
 63 
6. Rơle vận tốc 45 
CÂU HỎI CHƯƠNG 5 PHẦN B 46 
C – KHỞI ĐỘNG TỪ 
I. KHÁI QUÁT VÀ CÔNG DỤNG 46 
II. CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT 46 
III. KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 47 
1. Khởi động từ thường được phân chia theo: 47 
2. Nguyên lý làm việc của khởi động từ 47 
IV. LỰA CHỌN VÀ LẮP DÁP KHỞI ĐỘNG TỪ 49 
CÂU HỎI CHƯƠNG 5 PHẦN C 50 
PHẦN 3: GIỚI THIỆU ĐẶC TÍNH, KẾT CẤU KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 
CHƯƠNG 6: KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP 
I. KHÁI QUÁT 50 
II. MỘT SỐ KHÍ CỤ ĐIỆN CAO ÁP (1000V) 50 
1. Máy cắt 50 
2. Dao cách ly 51 
3. Cầu chì cao áp 52 
CÂU HỎI CHƯƠNG 6 53 
PHẦN 4: MỘT SỐ SƠ ĐỒ CƠ BẢN VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN, VẬN HÀNH 
CHƯƠNG 7: MỘT SỐ SƠ ĐỒ CĂN BẢN VỀ NGUYÊN LÝ ĐIỀU KHIỂN, VẬN 
HÀNH ĐỘNG CƠ. 
I. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG - DỪNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 53 
II. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG THỨ TỰ HAI ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA 54 
III. MẠCH ĐIỆN ĐẢO CHIỀU ĐỘNG CƠ KĐB BA PHA 55 
IV. MẠCH ĐIỆN KHỞI ĐỘNG MỘT ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA - TỰ ĐỘNG DỪNG 56 
V. MẠCH ĐIỆN TỰ ĐỘNG KHỞI ĐỘNG THEO THỨ TỰ CỦA HAI ĐỘNG CƠ KĐB 3 PHA
 58 
CÂU HỎI CHƯƠNG 7 59