›
›

Cơ sở khí cụ điện - Chương 4: Tiếp xúc điện

pdf 70 trang vanle 2510
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Cơ sở khí cụ điện - Chương 4: Tiếp xúc điện", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfco_so_khi_cu_dien_chuong_4_tiep_xuc_dien.pdf

Nội dung text: Cơ sở khí cụ điện - Chương 4: Tiếp xúc điện

  1. CHƯƠNG 4 TIẾP XÚC ĐIỆN
  2. CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN Hình chụp bằng máy ảnh hồng ngoại cho thấy điểm tiếp xúc bị nóng đỏ do quả tải.
  3. CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN Sự nóng lên của tiếp xúc điện
  4. CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN. 4.1.1. Khái niệm 4.1.2. phân loại tiếp xúc điện 4.1.3. Điện trở tiếp xúc. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc. 4.1.5. Một số biện pháp làm giảm điện trở tiếp xúc. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm. 4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng tiếp điểm. 4.2.4. Biện pháp khắc phục 4.2.5. Các chế độ làm việc của tiếp điểm.
  5. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.1. Khái niệm: Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật dẫn này sang vật dẫn kia gọi là tiếp xúc điện. Bề mặt chỗ tiếp giáp của các vật dẫn điện gọi là bề mặt tiếp xúc điện.
  6. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: Dựa vào mối liên kết tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra các dạng sau : 1. Tiếp xúc cố định: là loại tiếp xúc không tháo lắp giữa 2 vật dẫn, được liên kết bằng bulông, đinh vit, đinh rivê, Ví dụ: chỗ nối hai dây dẫn, chỗ nối của dây dẫn với thiết bị,
  7. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: a) Yêu cầu:  Ở chế độ làm việc bình thường không bị phát nóng quá nhiệt độ cho phép lâu dài.  Ổn định nhiệt và lực điện động khi có dòng điện ngắn mạch đi qua. b) Một số dạng tiếp xúc cố định của thanh dẫn thẳng:
  8. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: Hình: Một vài tiếp xúc cố định.
  9. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:
  10. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: 2. Tiếp xúc trượt: là vật dẫn điện này có thể trượt trên bề mặt của vật dẫn điện kia. ví dụ: như chổi than trượt trên vành góp máy điện.
  11. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: 3. Tiếp xúc đóng cắt: là tiếp xúc mà có thể làm cho dòng điện chạy hoặc ngừng chạy từ vật này sang vật khác. Ví dụ: như các tiếp điểm trong thiết bị đóng cắt.
  12. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: Một vài dạng tiếp xúc đóng cắt.
  13. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện:  Yêu cầu tiếp xúc đóng cắt: 1) Chịu đựng được hồ quang 2) Có khả năng đóng cắt mạch điện một cách chắc chắn lúc ngắn mạch mà tđiểm không bị dính lại. 3) Các tiếp xúc đóng cắt phải chịu được một số lần thao tác nhất định mà không bị hư hỏng về cơ học 4) Tiếp xúc phải có tính đàn hồi tốt để chịu được sức đập cơ học lúc đóng. 5) Khi có dòng điện làm việc lớn (>1000A) thì có hai hệ thống tiếp điểm.
  14. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.2. Phân loại tiếp xúc điện: Dựa vào hình dạng chỗ tiếp xúc, ta chia tiếp xúc điện ra các dạng sau :  Tiếp xúc điểm: là hai vật tiếp xúc với nhau chỉ ở một điểm hoặc trên bề mặt diện tích với đường kính rất nhỏ (như tiếp xúc hai hình cầu với nhau, hình cầu với mặt phẳng, hình nón với mặt phẳng, )  Tiếp xúc đường: là hai vật dẫn tiếp xúc với nhau theo một đường thẳng hoặc trên bề mặt rất hẹp (như tiếp xúc hình trụ với mặt phẳng, hình trụ với trụ, )  Tiếp xúc mặt: là hai vật dẫn điện tiếp xúc với nhau trên bề mặt rộng (ví dụ tiếp xúc mặt phẳng với mặt phẳng, ).
  15. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN Nói chung, các yêu cầu đối với tiếp xúc điện tùy thuộc ở công dụng, điều kiện làm việc, tuổi thọ yêu cầu của thiết bị và các yếu tố khác. Một yếu tố chủ yếu ảnh hưởng tới độ tin cậy làm việc và nhiệt độ phát nóng của tiếp xúc điện là điện trở tiếp xúc Rtx.
  16. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Xét khi đặt hai vật dẫn tiếp xúc nhau, ta sẽ có diện tích bề mặt tiếp xúc : Sbk= a . l. 2 1 a 2 l 1 Hình 4.1: Tiếp xúc của hai vật dẫn
  17. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Nhưng trên thực tế diện tích bề mặt tiếp xúc thực nhỏ hơn nhiều a.l vì giữa hai bề mặt tiếp xúc dù gia công thế nào thì vẫn có độ nhấp nhô, khi cho tiếp xúc hai vật với nhau thì chỉ có một số điểm trên tiếp giáp tiếp xúc. Do đó diện tích tiếp xúc thực nhỏ hơn nhiều diện tích tiếp xúc biểu kiến Sbk= a.l.
  18. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Diện tích tiếp xúc còn phụ thuộc vào lực ép lên trên tiếp điểm và vật liệu làm tiếp điểm, lực ép càng lớn thì diện tích tiếp xúc càng lớn. Diện tích tiếp xúc thực ở một điểm (như mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng) xác định bởi: (4.1) Trong đó: F là lực ép vào tiếp điểm [kg]. d là ứng suất chống dập nát của vật liệu làm tiếp điểm [kg/cm2].
  19. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Nếu tiếp xúc ở n điểm thì diện tích sẽ lớn lên n lần so với biểu thức (4.1). Dòng điện chạy từ vật này sang vật khác chỉ qua những điểm tiếp xúc, như vậy dòng điện ở các chỗ tiếp xúc đó sẽ bị thắt hẹp lại, dẫn tới điện trở ở những chỗ này tăng lên.
  20. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm kiểu bất kì tính theo công thức: (4.2) K: hệ số phụ thuộc vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp điểm ( theo bảng tra). m: hệ số phụ thuộc số điểm tiếp xúc và kiểu tiếp xúc với :  Tiếp xúc mặt m = 1  Tiếp xúc đường m = 0,7  Tiếp xúc điểm m = 0,5
  21. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Ngoài công thức (4.2) là công thức kinh nghiệm, người ta còn dùng phương pháp giải tích để dẫn giải rút ra công thức tính điện trở tiếp xúc điểm: r R = ((24.3.3)) tx F.n d p 2 d . Trong đó : : điện trở suất của vật dẫn [.cm]. n: số điểm tiếp xúc. F: lực nén [kg].
  22. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Do vậy rõ ràng điện trở tiếp xúc của tiếp điểm ảnh hưởng đến chất lượng của thiết bị điện, điện trở tiếp xúc lớn làm cho tiếp điểm phát nóng. Nếu phát nóng quá mức cho phép thì tiếp điểm sẽ bị nóng chảy, thậm chí bị hàn dính. Trong các tiếp điểm thiết bị điện mong muốn điện trở tiếp xúc có giá trị càng nhỏ càng tốt, nhưng do thực tế có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến Rtx nên không thể giảm Rtx cực nhỏ được như mong muốn.
  23. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.3. Điện trở tiếp xúc: Điện trở tiếp xúc tăng quá trị số cho phép
  24. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx:  Vật liệu làm tiếp điểm  Lực ép tiếp điểm  Dạng của tiếp xúc  Nhiệt độ của tiếp điểm  Tình trạng bề mặt tiếp xúc  Mật độ dòng điện
  25. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: a) Vật liệu làm tiếp điểm  Thông số đặc trưng cho Vliệu tđiểm là: ρ (điện trở suất) và δ (ứng suất chống dập nát).  Để Rtx giảm: (theo 4.3) thì ρ nhỏ và δ nhỏ. - Do đó phải chọn vliệu dẫn nhiệt, dẫn điện tốt, không bị oxy hóa, độ bền cơ cao và dễ gia công chế tạo. → khó có vliệu đáp ứng những yêu cầu này mà tùy theo điều kiện cụ thể mà lựa chọn. - δ nhỏ là liệu mềm, với vliệu này thì cùng 1 lực ép thì diện tích tiếp xúc lớn hơn nên điện trở tiếp xúc nhỏ. Nên đối với tiếp xúc cố định, có dòng điện lớn thì phủ 1 lớp vliệu mềm có độ dẫn điện tốt lên bề mặt tiếp xúc. Còn với tiếp xúc đóng cắt thì không sử dụng vật liệu mềm. - Các vliệu làm tiếp điểm: Cu, HKim Cu, Cu mạ Ag, kim loại gốm, Pt, Au, .
  26. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: b) Lực ép tiếp điểm R [106 Ω]  Cũng từ CT (4-2) và (4-3) lực ép tx F càng lớn thì Rtx càng nhỏ (h4.2) đường 1 biểu diễn Rtx 400 giảm theo chiều tăng của F, nếu 1 300 giảm lực nén lên tiếp điểm thì 2 Rtx thay đổi theo đường 2, ta có 200 thể gỉai thích là vì khi tăng lực nén lên bề mặt tiếp xúc thì 100 không những bề mặt tiếp xúc bị biến dạng đàn hồi mà còn bị phá 0 5 10 15 20 25 F [kg] hủy cục bộ. Khi ta giảm lực ép thì một số điểm tiếp xúc vẫn còn H- 4.2: Điện trở tiếp xúc khi lực nén tăng giữ nguyên như khi lực ép lớn tác dụng.  Tăng lực ép chỉ có tác dụng giảm Rtx ở giai đoạn đầu điện trở lớn và trung bình. Khi lực ép đủ lớn thì dù có tăng lực ép lên nữa thì Rtx vẫn không thay đổi.
  27. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: c) Dạng của tiếp xúc - Điện trở txúc phụ thuộc vào dạng Rtx txúc: Txúc điểm, Txúc đường hay Txúc mặt Txúc mặt. Txúc đường - Quan hệ: lực ép tiếp điểm và điện Txúc điểm trở Txúc của các loại tđiểm khác nhau ở H.4.3 - Khi lực ép tđiểm bé, Txúc điểm có đtrở Txúc bé hơn, còn Txúc đường, Txúc mặt có đtrở lớn hơn. Khi lực Hình 4.3 F lớn thì quan hệ ngược lại. - Vì vậy Txúc mặt chỉ dùng cho dòng điện lớn, còn Txúc điểm cho dòng điện bé.
  28. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: d) Nhiệt độ của tiếp điểm  Nhiệt độ của tiếp điểm thay đổi sẽ làm Rtx thay đổi.  Theo kết quả thí nghiệm với nhiệt độ nhỏ hơn 200 ºC. Khi nhiệt độ tăng, Rtx cũng tăng theo quan hệ: 2 R = R (1 . . )[] (4.4) tx ( ) tx (0 ) 3 Trong đó: Rtx(0) : điện trở tiếp xúc ở 0ºC , α: hệ số nhiệt điện trở của vật liệu [1/ºC] θ: nhiệt độ của tiếp điểm [ºC]
  29. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: e) Tình trạng bề mặt tiếp xúc  Bề mặt tiếp xúc khi bị bẩn hoặc khi bị oxit hóa có Rtx lớn hơn nhiều Rtx của tiếp điểm sạch (do có nhiều điểm không được tiếp xúc trực tiếp bằng vật liệu làm tiếp điểm).  Khi bị oxy hóa càng nhiều thì nhiệt độ phát nóng trên bề mặt tiếp xúc càng cao. Tiếp điểm bị oxy hóa có điện trở tiếp xúc tăng hàng chục lần (vì oxit của phần lớn kim loại dẫn điện kém hơn nhiều kim loại nguyên chất).  Nếu hai tđiểm làm bằng 2 kloại khác nhau, khả năng oxy hóa lớn hơn nhiều lần s/v 2 kloại làm từ 1 kloại. KL: Để khắc phục các ảnh hưởng này, ngta sử dụng các biện pháp như: phủ các lớp kloại đặc biệt để chống tác động của môi trường, che chắn tđiểm, .
  30. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: f) Mật độ dòng điện  Diện tích tiếp xúc được xác định tùy theo mật độ dòng điện cho phép. Theo kinh nghiệm đối với thanh dẫn bằng đồng cho tiếp xúc nhau khi nguồn ở tần số 50Hz thì mật độ dòng điện cho phép là: I J = [(0,31 1,05.10 4 (I 200)][A/ mm 2 ] (4.5) cp S Trong đó: I là giá trị dòng điện hiệu dụng; S=Sbk diện tích tiếp xúc biểu kiến.  Biểu thức (4-5) trên chỉ đúng khi dòng điện biến thiên trong khoảng từ 200 đến 2000A. Nếu ngoài trị số đó thì có thể lấy: I 2000 A lấy Jcp = 0,12 [A/mm2]
  31. 4.1.4. Các yếu tố ảnh hưởng đến đttx: f) Mật độ dòng điện  Khi vật dẫn tiếp xúc không phải là đồng thì mật độ dòng cho phép đối với vật liệu ấy có thể lấy theo công thức sau: Rtx( r )dong J cp.vatlieu.X = J cp.dong (4.6) R(r )vatlieu.X
  32. 4.1. ĐẠI CƯƠNG VỀ TIẾP XÚC ĐIỆN 4.1.5. Biện pháp làm giảm đtrở txúc:  Bôi mỡ chống rỉ.  Chọn vật liệu có điện thế hóa học giống nhau.  Sử dụng vật liệu ít bị oxy hóa.  Mạ điện các tiếp điểm.  Tăng lực ép của tiếp điểm.  Cải tiến các thiết bị dập hồ quang điện.  Làm đúng quy trình khi tạo tiếp xúc điện.  Kiểm tra và bảo trì định kỳ,
  33. CHƯƠNG 4: TIẾP XÚC ĐIỆN 4.2 TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN
  34. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: Để thỏa mãn tốt các điều kiện làm việc khác nhau của tiếp điểm thiết bị điện thì vật liệu làm tiếp điểm phải có được những yêu cầu cơ bản sau:  Có độ dẫn điện cao (giảm Rtx và chính điện trở của tiếp điểm).  Dẫn nhiệt tốt (giảm phát nóng cục bộ của những điểm tiếp xúc).  Không bị oxy hóa (giảm Rtx để tăng độ ổn định của tiếp điểm).
  35. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm:  Có độ kết tinh và nóng chảy cao (giảm độ mài mòn về điện và giảm sự nóng chảy hàn dính tiếp điểm đồng thời tăng tuổi thọ tiếp điểm).  Có độ bền cơ cao (giảm độ mài mòn cơ khí giữ nguyên dạng bề mặt tiếp xúc và tăng tuổi thọ của tiếp điểm).  Có đủ độ dẻo (để giảm điện trở tiếp xúc).  Dễ gia công khi chế tạo và giá thành rẻ.
  36. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: Thực tế ít vật liệu nào đáp ứng được đầy đủ các yêu cầu trên. Trong thiết kế sử dụng tùy từng điều kiện cụ thể mà trọng nhiều đến yêu cầu này hay yêu cầu khác. a. Đồng kiî thuật điện: đồng nguyên chất thu được bằng điện phân. Nó đáp ứng hầu hết các yêu cầu trên. Nhược điểm chính của đồng kiî thuật điện là rất dễ bị oxit hóa. b. Đồng cađimi: đồng kiî thuật điện pha thêm cađimi có tính chất cơ cao chống mài mòn tốt, khả năng chịu được hồ quang tốt hơn đồng kiî thuật điện thông thường.
  37. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: c. Bạc: là vật liệu làm tiếp điểm rất tốt do có độ dẫn điện cao và có điện trở tiếp xúc ổn định. Nhược điểm chủ yếu là chịu hồ quang kém nên sử dụng bị hạn chế. d. Đồng thau: hợp kim đồng với kẽm được sử dụng làm tiếp điểm dập hồ quang e. Các hợp kim đồng khác: hợp kim đồng với nhôm, đồng với mangan, đồng với niken, đồng với silic và các hợp kim đồng khác được sử dụng làm tiếp điểm, đồng thời làm lò xo ép (ví dụ tiếp điểm tĩnh của cầu chì). Những tiếp điểm như vậy khi bị đốt nóng dễ bị mất tính đàn hồi.
  38. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: f. Thép có điện trở suất lớn: thép thường bị oxy hóa cao nhưng là vật liệu rẻ nên vẫn được sử dụng làm tiếp xúc cố định để dẫn dòng điện lớn, trong các thiết bị thép thường được mạ. g. Nhôm: có độ dẫn điện cao, rẻ nhưng rất dễ bị oxy hóa làm tăng điện trở suất. Nhược điểm nữa là hàn nhôm rất phức tạp, độ bền cơ lại kém.
  39. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: h. Vonfram và hợp kim vonfram: có độ mài mòn về điện tốt và chịu được hồ quang tốt nhưng có điện trở tiếp xúc rất lớn. Hợp kim vonfram với vàng sử dụng cho tiếp điểm có dòng nhỏ. Hợp kim với molipđen dùng làm tiếp điểm cho những thiết bị điện thường xuyên đóng mở, khi dòng điện lớn thì vonfram và hợp kim vonfram sử dụng để làm tiếp điểm dập hồ quang.
  40. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: i.Vàng và platin: không bị oxy hóa do đó có điện trở tiếp xúc nhỏ và ổn định, được sử dụng làm tiếp điểm trong thiết bịû điện hạ áp có dòng điện bé và quan trọng. Vàng nguyên chất và platin nguyên chất có độ bền cơ thấp nên thường được sử dụng dạng hợp kim với môlipđen hoặc với iriđi để tăng độ bền cơ. k.Than và graphit: có điện trở tiếp xúc và điện trở suất lớn nhưng chịu được hồ quang rất tốt. Thường dùng làm các tiếp điểm mà khi làm việc phải chịu tia lửa điện, đôi khi làm tiếp điểm dập hồ quamg.
  41. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: l. Hợp kim gốm: hỗn hợp về mặt cơ học của hai vật liệu không nấu chảy mà thu được bằng phương pháp thiêu kết hỗn hợp bột hoặc bằng cách tẩm vật liệu này lên vật liệu kia. Thường vật liệu thứ nhấït có tính chất kỹ thuật điện tốt, điện trở suất và điện trở tiếp xúc nhỏ, ít bị oxy hóa.Vật liệu thứ hai có tính chất cơ cao và chịu được hồ quang. Như vậy, chất lượng kim loại gốm là do tính chất của hỗn hợp quyết định.
  42. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.1. Vật liệu làm tiếp điểm: Kim loại gốm sử dụng rộng rãi nhất thường có gốc bạc như: bạc-niken, bạc-oxit cađimi, bạc-vonfram, bạc- môlipđen. Ngoài ra, còn sử dụng kim loại gốm có gốc đồng như: đồng-vonfram, đồng-môlipđen, đồng cađimi làm tiếp điểm chính và tiếp điểm dập hồ quang.
  43. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. MỘT SỐ KẾT CẤU TIẾP ĐIỂM THƯỜNG DÙNG
  44. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 1) Tiếp điểm lò xo lá. 2) Tiếp điểm kiểu cầu. 3) Tiếp điểm kiểu ngón. 4) Tiếp điểm kiểu dao. 5) Tiếp điểm kiểu nêm. 6) Tiếp điểm kiểu đối. 7) Tiếp điểm kiểu hoa huệ.
  45. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 1) Tiếp điểm lò xo lá: Thường Hình 4.4 dùng cho dòng điện bé (đến 5A) tải nhẹ. Dạng tiếp xúc điểm không có lò xo tiếp điểm riêng mà lợi dụng tính đàn hồi của thanh dẫn để tạo lực ép lên tiếp điểm. Dùng ở các rơle trung gian, độ mở tiếp điểm cỡ 1 – 3 mm (U=220V) và không có buồng dập hồ quang.
  46. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 2) Tiếp điểm kiểu cầu: Hình -4.5
  47. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 2) Tiếp điểm kiểu cầu:  Đặc điểm 1 pha có hai chỗ cắt nên hồ quang bị phân đoạn. Tiếp điểm động chuyển động thẳng. Loại này không có dây dẫn mềm, kết cấu đơn giản.  Sử dụng: Công tắc tơ, khởi động từ điều khiển động cơ điện (có dòng điện định mức vài chục đến vài trăm Ampe).
  48. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 3) Tiếp điểm kiểu ngón: Hình -4.6
  49. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 3) Tiếp điểm kiểu ngón:  Đặc điểm 1 pha có 1 chỗ cắt nên phần động chuyển động quay, nên dùng dây dẫn mềm để nối tiếp điểm động.  Sử dụng: Máy cắt hạ áp (aptomat), và các thiết bị đóng cắt làm việc ở chế độ nặng nề.
  50. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 4) Tiếp điểm kiểu dao: Hình-4.7
  51. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 4) Tiếp điểm kiểu dao: Thường dùng cho cầu dao (vài chục A). Lực ép tiếp điểm là nhờ tính đàn hồi của đồng lá tiếp điểm tĩnh. Với dòng điện lớn, người ta dùng tấm thép lò xo để tạo lực ép tốt hơn. Với kết cấu này khi bị ngắn mạch lực điện động sẽ cùng chiều với lực ép tiếp điểm nên bảo đảm tiếp xúc tốt hơn. Sử dụng: đóng cắt không điện hoặc dòng thấp (dòng không tải) như: cầu dao; dao cách ly.
  52. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 5) Tiếp điểm kiểu nêm: Hình -4.8
  53. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 5) Tiếp điểm kiểu nêm:  Kết cấu này cho phép dòng điện định mức lớn đi qua, nhưng dập hồ quang không lợi, vì dễ làm hỏng bề mặt tiếp xúc điện.  Sử dụng: Dao cách ly điện áp cao.
  54. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 6) Tiếp điểm kiểu đối:  Tiếp điểm động 1 có dạng hình trụ rỗng (tiện thổi hồ quang), tiếp điểm tĩnh 2 có dây dẫn mềm 4, lò xo 3.  Sử dụng: Máy cắt cao áp dùng khí nén hay dầu, Hình -4.9
  55. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.2. Một số kết cấu tiếp điểm: 7) Tiếp điểm kiểu hoa huệ: Hình 4.10  Tiếp điểm động 2 (dạng hình trụ đặc); Tiếp điểm tĩnh 3 (có các cánh); lò xo tiếp điểm 4. Vì các cánh tiếp điểm tĩnh song song với nhau từng đôi một nên khi có dòng điện ngắn mạch, lực điện động sẽ tăng lực ép tiếp điểm, tạo điện trở tiếp xúc bé. Kết cấu này, vùng hồ quang cháy và vùng tiếp xúc làm việc khác nhau nên bề mặt tiếp xúc không bị hồ quang phá hủy.  Sử dụng: Máy cắt dòng điện hàng ngàn Ampe.
  56. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.3. NGUYÊN NHÂN HƯ HỎNG
  57. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng: 1) Ăn mòn kim loại: Trong thực tế chế tạo dù gia công thế nào thì bề mặt tiếp xúc tđiểm vẫn còn những lỗ nhỏ li ti. Trong vận hành hơi nước và các chất có hoạt tính hóa học cao thấm vào và đọng lại trong những lỗ nhỏ đó sẽ gây ra các phản ứng hóa học tạo ra một lớp màng mỏng rất giòn. Khi va chạm trong quá trình đóng lớp màng này dễ bị bong ra. Do đó bề mặt tiếp xúc sẽ bị mòn dần, hiện tượng này gọi là htượng ăn mòn kim loại.
  58. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng: 2) Oxy hóa: Môi trường xung quanh làm bề mặt tiếp xúc bị oxy hóa tạo thành lớp oxit mỏng trên bề mặt tiếp xúc, điện trở suất của lớp oxit rất lớn nên làm tăng Rtx dẫn đến gây phát nóng tiếp điểm. Mức độ gia tăng Rtx do bề mặt tiếp xúc bị oxy hóa còn tùy nhiệt độ. Ở 20-30oC có lớp oxít dày khoảng 25.10- 6mm.
  59. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng: Mỗi chất có một điện thế hóa học nhất định. Lấy H làm gốc có điện thế âm (-) thì ta có bảng một số kim loại có điện thế hóa học như bảng sau:
  60. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng:  Hai kim loại có điện thế hóa học khác nhau khi tiếp xúc sẽ tạo nên một cặp hiệu điện thế hóa học, giữa chúng có một hiệu điện thế.  Nếu bề mặt tiếp xúc có nước xâm nhập sẽ có dòng điện chạy qua, và kim loại có điện thế học âm hơn sẽ bị ăn mòn trước làm nhanh hỏng tiếp điểm.
  61. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.3. Nguyên nhân hư hỏng: 4) Hư hỏng do điện: Thiết bị điện vận hành lâu ngày hoặc không được bảo quản tốt lò xo tiếp điểm bị rỉ yếu đi sẽ không đủ lực ép vào tiếp điểm. Khi có dòng điện chạy qua, tiếp điểm dễ bị phát nóng gây nóng chảy, thậm chí hàn dính vào nhau. Nếu lực ép tiếp điểm quá yếu có thể phát sinh tia lửa làm cháy tiếp điểm. Ngoài ra, tiếp điểm bị bẩn, rỉ sẽ tăng điện trở tiếp xúc, gây phát nóng dẫn đến hao mòn nhanh tiếp điểm.
  62. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.4. Biện pháp khắc phục:  Đối với những tiếp xúc cố định : nên bôi một lớp mỡ chống rỉ hoặc quét sơn chống ẩm.  Khi thiết kế ta nên chọn những vật liệu : có điện thế hóa học giống nhau hoặc gần bằng nhau cho từng cặp.  Nên sử dụng các vật liệu không bị oxy hóa làm tiếp điểm.  Mạ điện các tiếp điểm: với tiếp điểm đồng, đồng thau thường được mạ thiếc, mạ bạc, mạ kẽm còn tiếp điểm thép thường được mạ cađini, kẽm,
  63. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.4. Biện pháp khắc phục:  Thay lò xo tiếp điểm: những lò xo đã rỉ, đã yếu làm giảm lực ép sẽ làm tăng điện trở tiếp xúc, cần lau sạch tiếp điểm bằng vải mềm và thay thế lò xo nén khi lực nén còn quá yếu.  Kiểm tra sửa chữa cải tiến: cải tiến thiết bị dập hồ quang để rút ngắn thời gian dập hồ quang nếu điều kiện cho phép.
  64. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.5. Các chế độ lviệc của tiếp điểm:  Tiếp điểm có 4 chế độ làm việc: đóng, cắt, quá độ đóng và quá độ cắt.  Chế độ đóng: • ở chế độ đóng ổn định, Rtx tương đối bé, nếu dđiện đi qua tđiểm là dòng định mức, nđộ tđiểm bé, thường vượt quá nđộ của thanh dẫn từ 5 đến 10 độ và đây là chế độ lviệc dài hạn của tđiểm, không có hiện tượng gì phức tạp xảy ra. • Nếu trong cđộ đóng, mạch điện bị ngắn mạch, dđiện nmạch rất lớn đi qua tđiểm gây ra các htượng sau: Điện áp rơi trên tđiểm lớn, nhiệt độ tđiểm tăng cao. Nếu LĐĐ do dòng ngắn mạch gây ra ngược chiều với lực ép tiếp điểm thì Rtx tăng, nhiệt lượng toả ra ở tđiểm lớn, có thể làm cho tđiểm bị nóng chảy và gây ra htượng bị hàn dính tđiểm, muốn khắc phục htượng này cần có Rtx bé ngay cả khi ngắn mạch.
  65. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.5. Các chế độ lviệc của tiếp điểm:  Chế độ cắt: • ở chế độ cắt ổn định, dòng điện không đi qua tiếp điểm, khoảng cách giữa hai tiếp điểm ở trạng thái cắt (tiếp điểm thường mở). • gọi m: là độ mở của tiếp điểm, phải đảm bảo khoảng cách không phóng điện an toàn và dập hồ quang đủ nhanh. Nếu độ mở tiếp điểm lớn, an toàn hơn cho cách điện và dập hồ quang, song lại dẫn đến tăng kích thước thiết bị. Việc xác định độ mở tiếp điểm tối ưu phải dựa vào khoảng cách cách điện và điều kiện dập hồ quang.
  66. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.5. Các chế độ lviệc của tiếp điểm:  Quá độ đóng: • Đây là hiện tượng vật lý khá phức tạp, tđiểm chuyển động về phía tđiểm tĩnh với vận tốc tăng dần, đồng thời khoảng cách giữa hai tđiểm cũng giảm dần. Khi cường độ điện trường giữa hai tđiểm đủ lớn sẽ xảy ra htượng phóng điện. Dđiện càng lớn, thời gian phóng điện càng dài thì tđiểm bị ăn mòn do điện tích gây ra càng lớn. • Khi tđiểm động đập vào tđiểm tĩnh, phản lực của tđiểm tĩnh sẽ đẩy tđiểm động bật trở lại với biên độ xm và thời gian tm. Hiện tượng này gọi là htượng rung của tđiểm trong quá trình đóng và thường kéo dài vài chu kỳ. • Biên độ xm và thời gian tm có thể được xác định bằng công thức 2 x mv gần đúng như sau: mv t = m = xm = m v 2F0 2F0
  67. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.5. Các chế độ lviệc của tiếp điểm:  Qu¸ ®é ®ãng: • Trong ®ã: - m : lµ khèi lîng phÇn ®éng cña thiÕt bÞ. - v: VËn tèc cña t®iÓm ®éng t¹i thêi ®iÓm hai t®iÓm va ch¹m nhau. - F0 Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ban ®Çu. • Trong qu¸ tr×nh rung, nÕu biªn ®é rung lín h¬n ®é lón cña t®iÓm, nghÜa lµ t®iÓm ®éng l¹i ®îc t¸ch khái t®iÓm tÜnh, th× hå quang ph¸t sinh, nhiÖt ®é t®iÓm t¨ng cao. MÆt kh¸c Rtx trong thêi gian rung bÞ biÕn ®éng, thêng lín h¬n so víi Rtx ë tr¹ng th¸i ®ãng æn ®Þnh, nªn nhiÖt ®é t®iÓm lín. NÕu d®iÖn trong qu¸ tr×nh ®ãng lín, thêi gian qu¸ ®é cña t¶i kÐo dµi th× t®iÓm rÊt dÔ bÞ hµn dÝnh.
  68. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.5. Các chế độ lviệc của tiếp điểm:  Quá độ cắt: • Đây là qtrình ngược với qtrình đóng của tđiểm. Bắt đầu qtrình cắt, tđiểm động chuyển động theo chiều tách khỏi tđiểm tĩnh nên Rtx tăng dần. Khi giữa hai tđiểm có khe hở, hồ quang phát sinh và sau một khoảng tgian nhất định, hồ quang bị dập tắt. Dưới tác dụng của hồ quang, kim loại tđiểm bị nóng chảy, bay hơi nên tđiểm bị mòn nhiều và bề mặt tđiểm bị rỗ. • Độ mòn của tđiểm trong qtrình cắt phụ thuộc vào trị số dòng điện cắt, thời gian cháy của hồ quang và vật liệu làm tđiểm. • Cho nên trong qtrình này ngta phải tính tuổi thọ của tđiểm chính là N, là số lần cắt cho phép của tiếp điểm.
  69. 4.2. TIẾP ĐIỂM THIẾT BỊ ĐIỆN 4.2.5. Các chế độ lviệc của tiếp điểm:  Quá độ cắt: • Với các thiết bị điện làm việc ở chế độ cắt nặng như dòng cắt lớn, điện áp cao, tải dạng điện cảm thì tiếp điểm bị mòn nhiều, nhất là khi cắt dòng ngắn mạch.  KL: Để tăng tuổi thọ của tiếp điểm, giảm độ mòn khi cắt, người ta thường dùng các giải pháp về vật liệu, kết cấu tiếp điểm, trang bị dập hồ quang và nối thêm vào các phần tử phụ vào mạch cắt.
  70. HẾT CHƯƠNG 4