Tài Liệu Kỹ Thuật

Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu dòng điện và điện áp một chiều để có thể hiểu thêm một trong những phát minh lớn nhất trong lịch sử loài người.

Khái niệm cơ bản về dòng điện

Tất cả các nguyên tố đều được cấu tạo lên từ các nguyên tử và mỗi nguyên tử của một chất được cấu tạo bởi hai phần:

– Một hạt nhân ở giữa các hạt mang điện tích dương gọi là Proton và các hạt trung hòa điện gọi là Neutron.

– Các Electron (điện tử ) mang điện tích âm chuyển động xung quanh hạt nhân  .

– Bình thường các nguyên tử có trạng thái trung hòa về điện nghĩa là số Proton hạt nhân bằng số electron ở bên ngoài nhưng khi có tác nhân bên ngoài như áp xuất, nhiệt độ, ma sát tĩnh điện, tác động của từ trường .. thì các điện tử electron ở lớp ngoài cùng có thể tách khỏi quỹ đạo để trở  thành các điện tử tự do.

– Khi một nguyên tử bị mất đi một hay nhiều điện tử, chúng bị thiếu điện tử và trở thành ion dương và ngược lại khi một nguyên tử nhận thêm một hay nhiều điện tử thì chúng trở thành ion âm.

Bản chất dòng điện và chiều dòng điện

Khi các điện tử tập trung với mật độ cao chúng tạo nên hiệu ứng tích điện

– Dòng điện chính là dòng chuyển động của các hạt mang điện như điện tử , ion.

– Chiều dòng điện được quy ước đi từ dương sang âm ( ngược với chiều chuyển động của các điện tử – đi từ âm sang dương ).

Tác dụng của dòng điện :

Khi có một dòng điện chạy qua dây dẫn điện như thí nghiệm sau :

Ta thấy rằng dòng điện đã tạo ra một từ trường xung quanh để làm lệch hướng của nam châm, khi đổi chiều dòng điện thì từ trường cũng đổi hướng =>  làm nam châm lệch theo hướng ngược lại.

– Dòng điện chạy qua bóng đèn làm bóng đèn phát sáng và sinh nhiệt năng

– Dòng điện chạy qua thiết bị điện, động cơ làm quay động cơ quay  sinh ra cơ năng

– Khi ta nạp ác quy các cực của ắc quy bị biến đổi và dòng điện có tác dụng hoá năng..

Như vậy dòng điện có các tác dụng là tác dụng về nhiệt , tác dụng về cơ năng , tác dụng về từ trường và tác dụng về hóa năng.

Dòng điện và điện áp một chiều

1. Cường độ dòng điện :
    Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay đặc trưng cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của vật dẫn trong một đơn vị thời gian –

Ký hiệu là I

– Dòng điện một chiều là dòng chuyển động theo một hướng nhất định từ dương sang âm theo quy ước hay là dòng chuyển động theo một hướng của các điện tử tự do.

Đơn vị của cường độ dòng điện là Ampe

Đơn vị

Kilo Ampe  = 1000 Ampe

Mega Ampe = 1000.000 Ampe

Mili Ampe = 1/1000 Ampe

Micro Ampe = 1/1000.000 Ampe

1. Điện áp :
    Khi mật độ các điện tử tập trung không đều tại hai điểm A và B nếu ta nối một dây dẫn từ A sang B sẽ xuất hiện dòng chuyển động của các điện tích từ nơi có mật độ cao sang nơi có mật độ thấp, như vậy người ta gọi hai điểm A và B có chênh lệch về điện áp và áp chênh lệch chính là hiệu điện thế.
   – Điện áp tại điểm A gọi là UA
   – Điện áp tại điểm B gọi là UB.
   – Chênh lệch điện áp giữa hai điểm A và B gọi là hiệu điện thế UAB
   UAB = UA – UB
   – Đơn vị của điện áp là Vol  ký hiệu là U hoặc E.

Đơn vị điện áp

Kilo Vol ( KV) = 1000 Vol.

Mini Vol (mV) = 1/1000 Vol.

Micro Vol = 1/1000.000 Vol.

Điện áp có thể ví như độ cao của một bình nước, nếu hai bình nước có độ cao khác nhau thì  khi nối một ống dẫn sẽ có dòng nước chảy qua từ bình cao sang bình thấp hơn, khi hai bình nước có độ cao bằng nhau thì không có dòng nước chảy qua ống dẫn. Dòng điện cũng như vậy nếu hai điểm có điện áp chên lệch sẽ sinh ra dòng điện chạy qua dây dẫn  nối với hai điểm đó từ điện áp cao sang điện áp thấp và nếu hai điểm có điện áp bằng nhau thì dòng điện trong dây dẫn sẽ = 0.

Hi vọng qua bài viết này bạn đã biết thêm về dòng điện và điện áp để hỗ trợ cho công việc của mình. Theo dõi chuyên mục của chúng tôi để cập nhật những thông tin và kiến thức về điện khác các bạn nhé!

Hôm nay chúng ta sẽ tìm hiểu Rơ le (relay) trung gian là gì? Cấu tạo và công dụng ra sao đối với đời sống hiện nay khi được lắp đặt trong các hệ thống điện. Có thể nhiều bạn đã quá quen thuộc với cái tên Rơle nhưng không phải ai cũng biết, hiểu rõ và phân loại chúng.

Relay trung gian về cơ bản là một thiết bị rơ le điện từ với kích thước nhỏ, chúng có chức năng chuyển mạch tín hiệu điều khiển hoặc là làm nhiệm vụ khuếch đại. Trong sơ đồ điều khiển, relay trung gian thông thường được lắp đặt ở vị trí trung gian, nó nằm giữa những thiết bị điều khiển công suất nhỏ và các thiết bị điều khiển có công suất lớn hơn.

Các loại rơ le trung gian

Hiện nay tại trên thị trường bạn có thể dễ dàng tìm thấy các loại rơle trung gian sau:

– Rơ le trung gian 12v

– Rơle trung gian 8 chân

– Rơ le trung gian 14 chân

– Rơle trung gian 220v

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của rơ le trung gian

Sau đây, chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về cấu và nguyên lý của những chiếc relay trung gian để sử dụng một cách hợp lý.

– Cấu tạo của rơ le trung gian

Thiết bị nam châm điện này có thiết kế gồm lõi thép động, lõi thép tĩnh và cuộn dây. Cuộn dây bên trong có thể là cuộn cường độ, cuộn điện áp, hoặc cả cuộn điện áp và cuộn cường độ. Lõi thép động được găng bởi lò xo cùng định vị bằng một vít điều chỉnh. Cơ chế tiếp điểm bao gồm tiếp điểm nghịch và tiếp điểm nghịch.

– Nguyên lý hoạt động

+Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.

+Relay có 2 mạch độc lập nhau hoạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.

Công dụng của rơle trung gian

Công dụng của Rơle trung gian là làm nhiệm vụ “trung gian” chuyển tiếp mạch điện cho một thiết bị khác, ví như bộ bảo vệ tủ lạnh chẳng hạn – khi điện yếu thì rơle sẽ ngắt điện không cho tủ làm việc còn khi điện ổn định thì nó lại cấp điện bình thường. Trong bộ nạp ắc quy xe máy, ô tô thì khi máy phát điện đủ khỏe thì rơ le trung gian sẽ đóng mạch nạp cho ắc quy…

Ứng dụng của relay hiện nay

Relay trung gian chất lượng có lượng tiếp điểm là khá nhiều, khoảng 4 cho đến 6 tiếp điểm, có thể vừa mở và đóng, chính vì thế cho nên thiết bị này thường được sử dụng nhằm truyền tín hiệu khi relay chính không đảm bảo về khả năng ngắt, đóng và số lượng tiếp điểm hay là dùng để chia tín hiệu đến nhiều bộ phận khác từ một relay chính trong hệ thống sơ đồ mạch điện điều khiển.

Ngoài ra, đối với những bảng mạch điều khiển sử dụng linh kiện điện tử, thiết bị điện rơle trung gian cũng hay được sử dụng để truyền tín hiệu cho bộ phận mạch phía sau bằng cách làm phần tử đầu ra, mặt khác chúng cũng có thể cách ly được điện áp khác nhau giữa phần chấp hành thường là điện xoay chiều, điện áp lớn (220V – 380V) với phần điều khiển (thông thường là điện áp một chiều , điện áp thấp từ 9V đến 24V).

Tới đây chắc bạn đã có câu trả lời cho câu hỏi Rơle trung gian là gì? Cũng như cấu tạo và công dụng của nó ra sao

Công tắc tơ (contactor) là một trong những thiết bị điện đặc biệt quan trọng trong hệ thống điện. Nhiệm vụ dễ thấy nhất của nó chính là một thiết bị đóng cắt điện áp thấp dùng để khống chế tự động và điều khiển xa các thiết bị điện một chiều cũng như xoay chiều có điện áp lên tới 500V.

Khái niệm công tắc tơ (contactor) là gì?

Công tắc tơ là một khí cụ điện dùng để đóng ngắt các tiếp điểm, tạo liên lạc trong mạch điện bằng nút nhấn. Như vậy khi sử dụng Contactor ta có thể điều khiển mạch điện từ xa có phụ tải với điện áp đến 500V và dòng là 600A (vị trí điều khiển, trạng thái hoạt động của Contactor rất xa vị trí các tiếp điểm đóng ngắt mạch điện).

Phân loại Contactor tùy theo các đặc điểm sau:

– Theo nguyên lý truyền động: ta có Contactor kiểu điện từ (truyền điện bằng lực hút điện từ), kiểu hơi ép, kiểu thủy lực. Thông thường sử dụng contactor kiểu điện từ.

– Theo dạng dòng điện: Công tắc tơ một chiều và Công tắc tơ xoay chiều (Công tắc tơ 1 pha và 3 pha).

Cấu tạo của Contactor

1. Nam châm điện:

Nam châm điện là thành phần đầu tiên trong contactor gồm 4 thành phần: Cuộn dây dùng tạo ra lực hút nam châm,  Lõi sắt, Lò xo tác dụng đẩy phần nắp trở về vị trí ban đầu

2. Hệ thống dập hồ quang:

Khi chuyển mạch, hồ quang điện sẽ xuất hiện làm các tiếp điểm bị cháy và mòn dần, vì vậy cần hệ thống dập hồ quang.

3. Hệ thống tiếp điểm:

Hệ thống tiếp điểm của contactor trong tủ điện liên hệ với phần lõi từ di động qua bộ phận liên động về cơ. Tùy theo khả năng tải dẫn qua các tiếp điểm, ta có thể chia các tiếp điểm thành hai loại:

• Tiếp điểm chính: Có khả năng cho dòng điện lớn đi qua (từ 10A đến vài nghìn A, thí dụ khoảng 1600A hay 2250A). Tiếp điểm chính là tiếp điểm thường hở đóng lại khi cấp nguồn vào mạch từ của contactor trong tủ điện làm mạch từ hút lại.
• Tiếp điểm phụ: Có khả năng cho dòng điện đi qua các tiếp điểm nhỏ hơn 5A. Tiếp điểm phụ có hai trạng thái: Thường đóng và thường hở.

Tiếp điểm thường đóng là loại tiếp điểm ở trạng thái đóng (có liên lạc với nhau giữa hai tiếp điểm) khi cuộn dây nam châm trong contactor ở trạng thái nghỉ (không được cung cấp điện). Tiếp điểm này hở ra khi contactor ở trạng thái hoạt động. Ngược lại là tiếp điểm thường hở.

Như vậy, hệ thống tiếp điểm chính tủ điện điều khiển thường được lắp trong mạch điện động lực, còn các tiếp điểm phụ sẽ lắp trong hệ thống mạch điều khiển của Contactor.

Nguyên lý hoạt động của Contactor

Khi cấp nguồn điện bằng giá trị điện áp định mức của Công tắc tơ vào hai đầu của cuộn dây quấn trên phần lõi từ cố định thì lực từ tạo ra hút phần lõi từ di động hình thành mạch từ kín (lực từ lớn hơn phản lực của lò xo), contactor ở trạng thái hoạt động. Lúc này nhờ vào bộ phận liên động về cơ giữa lõi từ di động và hệ thống tiếp điểm làm cho tiếp điểm chính đóng lại, tiếp điểm phụ chuyển đổi trạng thái (thường đóng sẽ mở ra, thường hở sẽ đóng lại) và duy trì trạng thái này.

Khi ngưng cấp nguồn cho cuộn dây thì công tắc tơ ở trạng thái nghỉ, các tiếp điểm trở về trạng thái ban đầu.

Các ký hiệu dùng để biểu diễn cho cuộn dây (nam châm điện) trong Contactor và các loại tiếp điểm.Có nhiều tiêu chuẩn của các quốc gia khác nhau, dùng để biểu diễn cho cuộn dây và tiếp điểm của công tắc tơ.

Ưu nhược điểm của contactor

Kích thước nhỏ gọn có thể tận dụng khoảng không gian hẹp để lắp đặt và thao tác mà cầu dao không thực hiện được. Điều khiển đóng cắt từ xa có vỏ ngăn hồ quang phóng ra bên ngoài nên an toàn tuyệt đối cho người thao tác với hệ thống điện, thời gian đóng cắt nhanh, vì những ưu điểm trên công tác tơ được sử dụng rộng rãi điều khiển đóng cắt trong mạch điện hạ áp đặc biệt sử dụng nhiều trong các nhà máy công nghiệp.

Tuổi thọ công tắc to được tính bằng số lần đóng cắt, sau số lần đóng cắt ấy, contactor sẽ không dùng tiếp được nữa.

Đây được xem là một thiết bị rất quan trọng trong hệ thống điện giúp con người có thể dễ dàng nâng cao được độ an toàn điện trong quá trình sử dụng.

Có thể nói máy biến dòng là một thiết bị không thể thiếu với việc sử dụng một hệ thống điện vừa và lớn. Càng ngày máy biến dòng càng được cải tiến hơn, tuy nhiên nhìn chung thì chức năng cơ bản của chúng vẫn khác mấy so với các thế hệ máy biến dòng truyền thống. Hôm nay chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về thiết bị điện này.

Máy biến dòng là thiết bị gì?

Máy biến dòng (kí hiệu CT), là một loại “công cụ đo lường điện áp” được thiết kế nhằm mục đích tạo ra một dòng điện xoay chiều có cường độ tỷ lệ với cường độ dòng điện ban đầu.

Máy biến dòng, hay còn có tên gọi khác là máy biến điện áp, có chức năng làm giảm tải một dòng điện ở cường độ cao xuống cường độ thấp tiêu chuẩn hơn, đồng thời tạo ra chiều đối lưu an toàn nhằm kiểm soát cường độ dòng điện thực tế chạy trong đường dây dẫn, thông qua vai trò của một ampe kế tiêu chuẩn.

Đặc điểm của máy biến dòng

Không giống như máy đo hiệu điện thế hay máy biến áp nguồn truyền thống, máy biến dòng hiện thời chỉ cấu tạo gồm một hoặc một số ít vòng dây so với số vòng dây trong các thiết kế cũ .

Những vòng dây truyền thống được thiết kế có thể ở dạng một đoạn dây dẫn dẹt quấn thành một vòng, hoặc một cuộn dây dẫn quấn nhiều vòng quanh lõi rỗng hoặc được nối thẳng đến chỗ cần nối mạch thông qua thiết bị có lỗ hổng trung tâm như đã minh họa trên hình.

Và cũng do cách thiết kế này mà máy biến dòng thời trước thường được coi là một “chuỗi biến áp” có chức năng giống như một cuộn thứ cấp – thứ cũng có số vòng dây bao giờ cũng lớn hơn 1 và cũng hiếm có trường hợp mà chỉ có 1 vòng dây – cùng truyền tải cường độ dòng điện trong dây dẫn.

Cuộn thứ cấp có thể có một lượng lớn các cuộn cảm quấn quanh lõi thép lá nhằm giảm tối thiểu mức hao tốn lưỡng cực từ ( từ tính trong vật liệu) của phần có tiết diện ( diện tích mặt cắt ngang), vì thế, độ cảm ứng từ được sử dụng ở mức thấp hơn tiết diện của dây dẫn, dĩ nhiên, điều này cũng tùy thuộc vào độ lớn mà cường độ dòng điện cần được giảm xuống. Cuộn thứ cấp thường được mặc định ở mức 1 Ampere cho cường độ nhỏ hoặc ở mức 5 Ampere cho cường cường độ lớn.

Phân loại máy biến dòng đang có trên thị trường

Máy biến dòng ( máy biến điện áp) hiện nay có 3 loại cơ bản: “ dạng dây quấn”, “dạng vòng” và “thanh khối”.

Máy biến dòng dạng dây quấn

Cuộn sơ cấp của máy biến dòng loại này sẽ được kết nối trực tiếp với các dây dẫn, có nhiệm vụ đo cường độ dòng điện chạy trong mạch. Cường độ dòng điện trong cuộn thứ cấp phụ thuộc vào tỷ số vòng dây quấn của máy biến dòng

Máy biến dòng dạng vòng

“Vòng” sẽ không được cấu tạo ở cuộn sơ cấp. Thay vào đó, cường độ dòng điện chạy trong mạch sẽ được truyền và chạy thẳng qua khe cửa hay lỗ hổng của “vòng” trong máy biến dòng. Một số máy biến dòng dạng vòng hiện nay đã được cấu tạo thêm chi tiết “chốt chẻ”, có tác dụng cho lỗ hổng hay khe cửa của máy biến dòng có thể mở ra, cài đặt và đóng lại, mà không cần phải ngắt mạch cố định.

Máy biến dòng dạng khối

Đây là một trong các loại của máy biến dòng hiện nay được ứng dụng trong các loại dây cáp, thanh cái của mạch điện chính, gần giống như cuộn sơ cấp, nhưng chỉ có một vòng dây duy nhất. Chúng hoàn toàn tách biệt với nguồn điện áp cao vận hành trong hệ mạch và luôn được kết nối với cường độ dòng điện tải trong thiết bị điện.

Máy biến dòng có thể dễ dàng giảm áp hoặc “thu phục” ngay dòng điện có cường độ cao từ hàng ngàn ampe xuống một mức độ tiêu chuẩn, thông thường, mức độ này dao động trong tỷ lệ là từ 1 đến 5 ampe, nhằm giúp hệ mạch vẫn được vận hành bình thường. Như vậy,những thiết bị điện nhỏ, thiết bị chuyên đo lường và các vi điều khiển có thể sử dụng kèm CT một cách bình thường, bởi vì chúng được cách ly hoàn toàn khỏi tác động của những dòng điện cao áp. Hiện nay có hàng loạt các thiết bị ứng dụng đo lường và sử dụng máy biến dòng, ví dụ tiêu biểu như thiết bị oát kế, máy đo hệ số công suất, đồng hồ đo chỉ số điện, rơ-le bảo vệ hoặc ví dụ như cuộn nhả trong bộ phận ngắt mạch từ.

Nói chung máy biến áp hiện tại và ampe kế được sử dụng với nhau như một cặp song đôi, trong đó, thiết kế của máy biến dòng hiện nay nhằm cung cấp một dòng điện thứ cấp tiêu chuẩn, khi mà dù cường độ dòng điện này dù có đạt tới mức tối đa thì cũng không lệch khỏi phạm vi cường độ cho phép của ampe kế. Một máy biến dòng tốt sẽ giúp hệ thống điện của bạn luôn hoạt động ổn định giúp tăng cao năng xuất làm việc.