Giáo trình môn Khí cụ điện

Giáo trình Khí cụ điệnCHƯƠNG I lý thuyết cơ sở Khí cụ điện 1.1 Khái niệm chung 1.1.1 Định nghĩa Khí cụ điện là những thiết bị điện dùng để đóng cắt, điều khiển, điều chỉnh, và bảo vệ các lưới điện, máy điện và máy móc sản xuất ngoài ra nó còn được dùng để kiểm tra, điều chỉnh và biến đổi đo lườngnhiều quá trình không điện khác. Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi ở các nhà máy phát điện, hệ thống truyền tải điện và các trạm biến áp, trong các xí nghiệp, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông và quốc phòng…. 1.1.2 Phân loại Khí cụ điện thường được phân loại như sau: a. Phân loại theo chức năng Khí cụ điện dùng để đóng cắt (tự động hoặc bằng tay) lưới điện mạch điện ( VD : cầu dao, áptômát, máy ngắt ...) Khí cụ điện dùng để mở máy, điều khiển (VD: công tắc tơ, khởi động từ, bộ khống chế, biến trở điện trở.) Khí cụ điện dùng để duy trì ổn định các tham số điện (như ổn áp bộ tự động điều chỉnh điện áp máy phát, dòng điện, tần số, nhiệt độ ...) Khí cụ điện dùng để bảo vệ lưới điên, máy điện (động cơ, máy phát …như quá tải, ngắn mạch, sụt áp như (rơle, cầu chì, máy ngắt). Khí cụ điện làm nhiêm vụ đo lường (VD: máy biến dòng, máy biến áp đo lường). Khí cụ điện nhằm hạn chế dòng ngắn mạch (như điện trở phụ, cuộn kháng phụ) b. Phân loại theo nguyên lý làm việc Khí cụ điện được chia theo các nhóm với nguyên lý: điện từ, từ điện, điện động, cảm ứng, nhiệt, có tiếp điểm và không có tiếp điểm. c. Phân loại theo nguồn điện Khí cụ điện dùng trong mạch một chiều. Khí cụ điện dùng trong mạch xoay chiều. Khí cụ điện cao thế: được chế tạo để dùng ở điện áp định mức 1000V trở lên. Khí cụ điện hạ thế được chế tạo để dùng ở điện áp định mức dưới 1000V d. Theo điều kiện làm việc: Khí cụ điên làm việc ở trong nhà, ngoài trời, vùng nhiệt đới, vùng nhiều rung động, có loại dùng ở vùng mỏ có khí nổ, ở môi trường ăn mòn hoá học … 1.2 Lực điện động 1.2.1 Định nghĩa Lực điện động là lực sinh ra khi một vật dẫn mang dòng điện đặt trong từ trường, lực này có xu hướng làm biến dạng hoặc chuyển dời vật dẫn để từ thông qua mạch vòng vật dẫn có giá trị lớn nhất. 1.2.2 Phương pháp tính lực điện động dựa trên định luật tác dụng tương hỗ giữa dây dẫn mang dòng điện và từ trường. Một dây dẫn thẳng dài l mang dòng điện i đặt trong từ trường có cảm ứng từ B chịu tác dụng một lực cơ học có giá trị được tính bởi biểu thức sau: (1-1) b: góc hợp bởi chiều véc tơ cảm ứng từ B và chiều dòng điện chạy trong dây dẫn Một hệ thống gồm hai dây dẫn 1 và 2 đặt tuỳ ý có các dòng điện i1 và i2 chạy qua. Trong trường hợp này dây dẫn 1 mang dòng điện i1 được coi là đặt trong từ trường của dòng điện i2 chạy trong dây dẫn 2 khi đó lực điện động tác dụng giữa hai dây dẫn mang dòng điện i1 và i2 xác định: (1-2) m0: là độ từ thẩm của không khí m0 = 4p.10-7H/m C: là hằng số, phụ thuộc vào khích thước hình học của hai dây dẫn, còn gọi hệ số mạch vòng Nếu thay m0 vào (1-2)Þ F = 10-7 i1.i2.C [N] (1-3) 1.2.3 Phương pháp cân bằng năng lượng Xét một dây dẫn có dòng điện chạy qua như hình 1-1. B Khi dây dẫn dịch chuyển theo hướng x một đoạn dx thì lực điện động được xác định bởi: (1-4) Trong đó : i dw- độ biến thiên năng lượng từ trường của F vật mang dòng điện khi di chuyển một đoạn dx. x- phương chuyển dời của dây dẫn dưới tác dụng Hình 1-1: Lực tác dụng vào thanh dẫn của lực F. Chiều trùng với chiều dx Hình 1-2: Lực giữa hai vòng dây Xét hệ hai vật dẫn mang hai dòng điện i1, i2 như hình 1-2, đặt song song cách nhau một khoảng x. Năng lượng từ của hệ là: Và lực tác dụng là: Ta có lực tác dụng riêng rẽ là : Hình 1-2: Lực giữa hai vòng dây (J/cm) (J/cm) M: Hỗ cảm của dòng điện i1 và dòng i2 sinh ra: (1-5) 1.2.4 Lực điện động của một số dạng dây dẫn a. Đối với hai dây dẫn song song có tiết diện tròn mang dòng điện i1, i2 1 y 2 l i1 i2 a a1 a2 dx r a Một hệ thống gồm hai dây dẫn song song có tiết diện tròn 1 và 2 đặt cách nhau a mang các dòng điện i1 và i2 hình 1-3. Tính lực điện động theo phương pháp thứ nhất như đã nêu ở trên. Hình 1-3: Xác định lực điện động giữa hai dây dẫn song song áp dụng công thức (1-3) với chú ý sin b = 1 vì hai dây dẫn trong cùng 1 mặt phẳng véc tơ cảm ứng từ vuông góc với mặt phẳng, ta có : F = 10-7 i1 i2 .C Với hệ số mạch vòng (1-6) Nếu coi dây dẫn 2 là vô hạn tức là trong khoảng (-¥,+¥) và lấy tích phân thứ hai trước, ta được (1-7) Nếu dây dẫn thứ nhất dài vô hạn thì C®¥ Nếu coi dây dẫn thư nhất (l1)có chiều dài hữu hạn l thì (1-8) Khi đó lực điện động (N) (1-9) Chú ý: 1N=0.102 kG Nếu cả hai dây dẫn đều có chiều dài hữu hạn: (N) (1-10) Trong thực tế do đó có thể bỏ qua, công thức (1-10) có thể viết thành: (N) (1-11) l1 l2 l3 l3 a Trong thực tế thường gặp hai dây dẫn có chiều dài không bằng nhau l1,l2chạy qua biểu diễn trên hình 1-4. Hình 1-4: Hai dây dẫn có chiều dài khác nhau Từ giả thiết kéo dài dây dẫn l2 thêm một đoạn l3 để bằng l1, dây 1 có thể coi gồm hai đoạn l2 và l3 khi đó có thể coi lực tác dụng tương hỗ giữa hai dây dẫn cùng chiều dài là l1 và l2 (1-12) Tương tự : (1-13) Cộng hai phương trình (1-12 )và (1-13) ta được: (1-14) b. Tính lực điện động giữa hai dây dẫn song song có tiết diện chữ nhật . Trong các khí cụ điện, lưới điện người ta sử dụng rộng rãi dây kẽm có tiết diện hình chữ nhật (thanh góp )ở đây chỉ nêu ra kết quả tính toán lực điện động Nếu l >>a thì lực điện động xác định bằng công thức : (1-15) ở đây Kh hệ số hình dáng phụ thuộc vào khích thước hình học của dây dẫn và khoảng cách giữa chúng khi cho trên đường cong ở hình 1-5. 1.2.5 Cộng hưởng cơ khí Hình1-5: Quan hệ giữa hệ số Kh với các kích thước của dây Khi có dòng điện xoay chiều đi qua thanh dẫn, lực điện động sẽ gây chấn động và có thể phát sinh cộng hưởng cơ khí, nếu tần số của lực điện động bằng tần số riêng của thanh dẫn, cộng hưởng sẽ gây ra phá hỏng khí cụ điện. Do đó muốn tránh hiện tượng này thì tần số riêngcủa thanh dẫn phải bé hơn tần số tác động của lực điện động thông thường khi thiết kế người ta chỉ cần thay đổi khoảng cách giá đỗ thanh dẫn và chú ý đến sóng hài cơ bản. Thanh dẫn dẹt bằng đồng: v1=215.104 Thanh dẫn tròn bằng đồng: v1=186.104 Trong đó: b,h- Chiều rộng, chiều dày của thanh (m) d- Đường kính thanh tròn (m) l- Khoảng cách giữa hai giá đỡ cách điện (m) Khi biết v1 ta xác định được tần số sóng hài cơ bản dao động riêng của thanh dẫn(f1=) từ đó so sánh f1 với 2fi, nếu f1<2fi là thỏa mãn. 1.2.6 ổn định lực điện động ổn định lực điện động của khí cụ điện là khả năng chịu đựng tác động cơ khí do lực điện động khi ngắn mạch nguy hiểm nhất gây ra và phải tính toán trên cơ sở ngắn mạch ba pha đối với dòng điện xoay chiều ba pha. Nhìn chung để đảm bảo an toàn, khí cụ điện khi lắp đặt phải có điều kiện sau: im > ixk im - Dòng điện cho phép lớn nhất của khí cụ điện ixk- Dòng điện xung kích tính toán khi ngắn mạch ba pha nguy hiểm nhất. Ngoài ra có thể dùng hệ số km là bội số dòng điện cho phép lớn nhất để kiểm tra ổn định lực điện động. Iđm- Dòng điện định mức 1.3 Sự phát nóng của khí cụ điện 1.3.1 Khái niệm chung Dòng điện chạy trong vật dẫn làm khí cụ điện nóng lên, nếu nhiệt độ vượt qúa giá trị cho phép khí cụ điện chóng hỏng, vật liệu cách địên chóng già hoá và độ bền cơ khí của kim loại giảm đi nhanh chóng. Sự phát nóng do tổn hao nhiệt quyết định, đối với khí cụ điện một chiều đó là tổn hao đồng, khí cụ điện xoay chiều là tổn hao đồng và sắt. Ngoài ra còn có tổn hao phụ, nguồn phát nóng chính ở khí cụ điện là dây dẫn có dòng điện chạy qua, lõi thép có từ thông biến thiên theo thời gian. Do có tổn hao nên nhiệt độ của thiết bị tăng, nhiệt độ này gây cháy, già hóa cách điện, gây biến dạng. Song song với quá trình phát nóng là quá trình nguội lạnh(tỏa nhiệt), có 3 hình thức tỏa nhiệt: Truyền nhiệt, bức xạ và đối lưu. Theo Niutơn có: P = Kt.S.t; W (1-16) Trong đó: P- Công suất tỏa nhiệt Kt- Hệ số tỏa nhiệt(W/m2 0C) S- Diện tích tỏa nhiệt m2 t- Độ chênh nhiệt 1.3.2 Sự phát nóng của vât thể đồng chất ở chế độ làm việc dài hạn. Chế độ làm việc dài hạn là chế độ khí cụ điện làm việc trong thời gian dài t > t1 (t1 là thời gian phát nóng của khí cụ điện từ nhiệt độ môi trường xung quanh đến nhiệt độ ổn định). Khi có dòng điện I chạy trong vật dẫn sẽ gây ra một tổn hao về công suất P trong thời gian dt sẽ gây ra một nhiệt lượng: P.dt = C.M.dt + a.S.t.dt (1-17) Nhiệt lượng này hao tổn này bao gồm 2 phần: - Đốt nóng vật dẫn: C.M.dt - Toả ra môi trường xung quanh: a.S.t.dt Trong đó: C - Tỷ nhiệt vật dẫn, (ws/kgoc) M - Khối lượng vật dẫn, (kg) t - Độ chênh nhiệt độ so với môi trường xung quanh, oC - Hệ số toả nhiệt, W/m2 oC Từ đó giải ra ta được: t =to+(tođ -to)(1-) (1-18) to- Độ tăng nhiệt độ so với nhiệt độ môi trường ở thời điểm đầu của quá trình tođ - Độ tăng nhiệt độ ở quá trình ổn nhiệt. Trong đóT hằng số thời gian phát nóng: T = * Quá trình nguội lạnh Khi ngắt dòng điện, lúc đó nhiệt lượng sinh ra không còn nữa. Nhiệt lượng tích lũy trong khí cụ điện sẽ toả ra môi trường xung quanh. Từ phương trình (1-17) suy ra: - C.M.dt = a.S.t.dt (1-19) Giải ra ta được: 1.3.3 Chế độ làm việc ngắn hạn của vật thể đồng chất ở chế độ làm việc ngắn hạn độ chênh lệnh nhiệt của thiết bị điện sau thời gian làm việc chưa đạt trị số ổn định thì thiết bị đã ngừng làm việc, nhiệt độ phát nóng ở chế độ này là nhỏ nhất. Khi ngừng làm việc (I = 0) quá trình nguội lạnh lại bắt đầu. Nếu làm việc dài hạn thì đường phát nóng sẽ là đường 1, lúc đó phụ tải là Pcp ứng với (- Độ chênh nhiệt cho phép) nhưng nếu sau khoảng thời gian làm việc tlv chỉ đạt đến < mà đã ngắt điện để bắt đầu quá trình nguội lạnh thì chưa lợi dụng hết khả năng chịu nhiệt. q cp tlv 2 1 0 h t Hỡnh 1-6: Đường đặc tính phát nóng theo thời gian ở chế độ ngắn hạn q max Do đó, ta có thể nâng phụ tải lên để cũng chỉ ứng với thời gian làm việc tlv khí cụ vừa đạt đến. Vậy phụ tải lúc này là phụ tải ngắn hạn Pnh , Pnh>Pcp 1.4 Hồ quang điện Đối với khí cụ điện, cầu dao, rơ le, cầu chì, công tắc vv… Khi đóng và cắt mạch điện, hồ quang phát sinh trên tiếp điểm. Nếu hồ quang cháy lâu khí cụ điện và hệ thống sẽ hư hỏng do đó phải nhanh chóng dập tắt hồ quang. Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện với mật độ dòng điện lớn( tới khoảng 104 ữ 105 A/cm2 ) có nhiệt độ rất cao (tới khoảng 500046000oC) và điện áp rơi trên cực âm bé khoảng (10ữ 20V) và thường kèm theo hiện tượng phát sáng. 1.4.1 Quá trình phát sinh và dập tắt hồ quang a. Quá trình phát sinh hồ quang. Là do môi trường giữa các điện cực (hoặc giữa các cặp tiếp điểm) bị ion hoá ion có thể xảy ra bằng các con đường khác nhau dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường mạnh… Trong thực tế quá trình phát sinh hồ quang có dạng Ion hoá sau: + Quá trình phát xạ điện tử. + Quá trình tự phát xạ nhiệt điện tử. + Quá trình ion hoá do va chạm . + Quá trình ion hoá do nhiệt. b. Quá trình dập tắt hồ quang. Hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi môi trường giữa các điện cực không còn dẫn điện, hay nói cách khác hồ quang điện sẽ bị dập tắt khi quá trình phản ion hoá xảy ra mạnh hơn quá trình ion hoá. Quá trình phản ion hoá gồm hai hiện tượng sau: + Hiện tượng tái hợp + Hiện tượng khuếch tán 1.4.2 Hồ quang điện một chiều. Uo R rhq L - + U(V) I(A) B A Uo UR Uhq 1 3 2 Khảo sát quá trình xuất hiện hồ quang giũa hai điện cực trong một mạch điện một chiều. Hình 1-7: Hồ quang điện 1 chiều U0 : Điện áp nguồn R : Điện trở của mạch L : Điện cảm của mạch Rhq: Đặc trưng của điện trở hồ quang Uhq: Điện áp trên hồ quang Theo định luật kiêchôp II ta có phương trình cân bằng điện áp trong mạch khi mở tiếp điểm và hồ quang bắt đầu cháy như sau: (1-20) Khi hồ quang cháy ổn định thì dòng điện không đổi i =I và có Phương trình cân bằng điện áp sẽ là: (1-21) Các thành phần điện áp trong phương trình(1-20) được thể hiện trên hình (1-7) Đường 1: Điện áp nguồn Đường 2: Điện áp rơi trên điện trở Đường 3: Đặc tính U(i) của hồ quang Theo đồ thị các đường 2 và 3 giao nhau ở hai điểm A và B, tại hai điểm này phương trình (1-21) được thỏa mãn, các điểm A,B được gọi là hai điểm cháy của hồ quang. * Xét tại A: Nếu i< IA thì nên dòng điện trong mạch giảm đến i= 0 và hồ quang tắt. Nếu i> IA thì nên dòng điện trong mạch tiếp tục tăng đến IB và hồ quang cháy ổn định tại B. Vậy điểm A là điểm hồ quang cháy không ổn định. * Xét tại B: Nếu i> IB thì nên dòng điện trong mạch giảm đến IB. Nếu i< IB thì nên dòng điện trong mạch tiếp tục tăng đến IB. Vậy điểm B là điểm hồ quang cháy ổn định. 1.4.2 Hồ quang điện xoay chiều Đặc điểm của mạch điện xoay chiều là trong một chu kỳ biến thiên dòng điện có hai lần qua trị số i =0. Nếu chọn thời điểm dòng đi qua 0 để dập hồ quang là thời điểm tốt nhất. Hình 1-8: Hồ quang điện xoay chiều u(v) u(v) Dòng điện có dạng sóng gần giống hình sin còn điện áp thì trong một chu kỳ có hai đỉnh nhọn tương ứng với 2 giá trị điện áp cháy(Uch) và điện áp tắt(Ut) của hồ quang điện. Đặc tính Vôn-Ampe của hồ quang điện xoay chiều được trình bày trên hình(1-8) uch uCH uT uT wT i c. Các nguyên tắc cơ bản để dập tắt hồ quang . + Kéo dài ngọn lửa hồ quang. + Dùng năng lượng hồ quang sinh ra để tự dập. + Dùng năng lượng nguồn ngoài để dập. + Chia hồ quang thành nhiều phần ngắn. + Mắc thêm điện trở song song để dập. * Trong các thiết bị hạ áp thường dùng các biện pháp: Kéo dài hồ quang bằng cơ khí . Dùng cuộn dây thổi từ kết hợp vớ buồng dập tắt hồ quang. Dùng buồng dập tắt hồ quang có khe hở quanh co. Phân chia hồ quang ra làm nhiều hồ quang ngắn. Tăng tốc độ chuyển động của tiếp điểm. Kết cấu tiếp điểm bằng bắc cầu. * Các biện pháp và trang bị dập hồ quang ở thiết bị trung và cao áp: 1. Dập hồ quang trong dầu biến áp kết hợp phân chia hồ quang 2. Dập hồ quang bằng khí nén 3. Dập hồ quang bằng vật liệu tự sinh khí 4. Dập hồ quang trong chân không 5. Dập hồ quang trong khí áp suất cao. Hình1-7: Các biện pháp nhân tạo dập tắt hồ quang thường dùng 1.5 Tiếp xúc điện 1.5.1 Khái niệm -phân loại a. Khái niệm : Chỗ tiếp giáp giữa hai vật dẫn điện để cho dòng điện chạy từ vật này sang vật khác gọi là tiếp xúc điện. Bề mặt chỗ tiếp xúc của vật dẫn gọi là bề mặt tiếp xúc điện b. Phân loại Tiếp xúc điện được chia ra làm ba loại : - Tiếp xúc cố định: Hai vật tiếp xúc không rời nhau, bằng bu lông, đinh tán - Tiếp xúc đóng mở: Là tiếp xúc mà có thể làm cho dòng điện chạy hoặc ngừng chạy từ vật này sang vật khác như tiếp điểm của các khí cụ điện. - Tiếp xúc trượt: Là vật dẫn điện này có thể trượt trên bề mặt vật dẫn điện kia (chổi than trượt trên vành góp của máy điện ). Ba dạng tiếp xúc trên đều có thể tiến hành dưới ba hình thức: - Tiếp xúc điểm: Là hai vật tiếp xúc nhau chỉ ở một điểm hoặc trên bề mặt diện tích với đường kính rất nhỏ (tiếp xúc hình cầu với nhau, hình cầu và mặt phẳng) - Tiếp xúc đường: Hai vật tiếp xúc nhau theo một đường thẳng hoặc trên bề mặt rất hẹp (như hình trụ với hình trụ). - Tiếp xúc mặt: Là hai vật tiếp xúc nhau trên bề mặt rộng (ví dụ: mặt phẳng -măt phẳng) i i Hình1-8: Tiếp xúc điện c. Yêu cầu. - Thực hiện chỗ tiếp xúc chắc chắn, đảm bảo. - Sức bền cơ khí cao. - Không phát nóng quá trị số cho phép dòng điên định mức. - ổn định nhiệt và điện động khi có dòng ngắn mạch đi qua. 1.5.2 Điện trở tiếp xúc Xét khi hai vật tiễp xúc nhau như hình 1-8 a l Hình1-8: Dịên tích tiếp xúc Ta có điện trở tiếp xúc : Sbk= a.l (1-22) Diện tích tiếp xúc thực ở một điểm(như mặt cầu tiếp xúc với mặt phẳng) xác định bởi công thức : (1-23) Trong đó: F : Lực ép lên tiếp điểm(Kg) dd : ứng suất chống dập nát của vật liệu làm tiếp điểm(Kg/cm2) Bảng 1-1 : ứng suất của một số vật liệu Kim loại ứng Suấtdd (N/cm2) Bạc 30.400 Đồng mềm 38.200 Đồng cứng(hợp kim) 51.000 Nhôm 88.300 . (1-24) Với K - Hệ số phụ thuộc vào vật liệu và tình trạng bề mặt tiếp xúc m – Hệ số phụ thuộc số điểm tiếp xúc và kiểu tiếp xúc m = 0,5 tiếp xúc điểm m = 1 tiếp xúc mặt m= 0,7 tiếp xúc đường Bảng 1-2 : Trị số K của vật liệu làm tiếp điểm Kim loại tiếp xúc Trị số K (W.N) Đồng- Đồng (0,08¸0,14)10-2 Bạc- Bạc 0,06.10-2 Nhôm- Nhôm 0,127.10-2 Sắt- Đồng 3,1.10-2 Nhôm- Đồng 0,38.10-2 1.5.3 Các yếu tố ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc RTX a. Vật liệu làm tiếp điểm Nếu dd càng bé thì Rtx càng bé. Vì vậy đứng về mặt yêu cầu cần có Rtx bé nên dùng các vật liệu mềm để làm tiếp điểm. b. Lực ép nên tiếp điểm Từ công thức(1-23) nếu lực ép càng lớn thì Rtx càng nhỏ. c. Hình dạng của tiếp điểm. Hình dạng của tiếp điểm cũng ảnh hưởng đến điện trở tiếp xúc. Có cùng một lực nhưng kiểu tiếp xúc khác nhau thì Rtx cũng khác nhau. d. Nhiệt độ của tiếp điểm. Nhiệt độ của tiếp điểm thay đổi dẫn đến Rtx thay đổi. Theo kết quả thí nghiệm với nhiệt độ nhỏ hơn 2000C có thể tính điện trở tiếp xúc theo công thức: (1-25) Trong đó: Rtx(0): Điện trở tiếp xúc tại 00C. Rtx(q): Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm tại nhiệt độ đang xét a: Hệ số nhiệt điên trở(1/0C) e. Tình trạng bề mặt tiếp xúc Bề mặt tiếp xúc bị bẩn hoặc khi bị oxi hóa có Rtx lớn hơn nhiều so với Rtx của tiếp điểm sạch. Khi bị oxi hóa càng nhiều thì nhiệt độ phát nóng trên bế mặt tiếp xúc càng cao. f. Mật độ dòng điện. Diện tích tiếp xúc được xác định tùy theo mật độ dòng điện cho phép. Theo kinh nghiệm với thanh dẫn bằng đồng cho tiếp xúc với nhau khi nguồn có tần số f = 50Hz thì mật độ dòng điện cho phếp là: (A/mm2) (1-26) Trong đó: I: Là gía trị hiệu dụng của dòng điện S = Sbk: Diện tích tiếp xúc biểu kiến. Biểu thức trên ong khoảng chỉ đúng với dòng điện biến thiên khoảng từ 200A đến 2000A. Nếu ngoài trị số đó thì có thể lấy: I<200A lấy Jcp=0.31(A/mm2) I>2000A lấy Jcp=0.12(A/mm2). Chuơng 2 Các khí cụ điện khiển bằng tay 2.1 Cầu dao tay 2.1.1 Khái quát và công dụng Cầu dao là một loại khí cụ điện đóng, cắt bằng tay đơn giản nhất được sử dụng trong các mạch điện có điện áp nguồn cung cấp đến 220V địên một chiều, 380V điện xoay chiều. Cầu dao thường dùng để đóng ngắt mạch điện có công suất nhỏ và khi làm việc không cần thao tác nhiều lần. Nếu điện áp cao hơn hoặc mạch điện có công suất trung bình và lớn thì cầu dao làm nhiệm vụ đóng ngắt không tải. Vì trong trường hợp nếu có tải khi ngắt sẽ sinh ra hồ quang lớn, tiếp xúc sẽ bị phá huỷ trong thời gian ngắn. Cầu dao cần đảm bảo ngắt điện tin cậy các thiết bị dùng điện ra khỏi nguồn điện áp. Do đó khoảng cách giữa tiếp xúc điện đến và đi, tức chiều dài của lưỡi dao 2.1.2 Phân loại và cấu tạo a. Phân loại Theo kết cấu : cầu dao 1 cực, cầu dao 2cực, 3 cực hoặc 4 cực loại có tay nắm ở giữa, hay tay nắm ở bên ngoài và có cầu dao một ngả, hai ngả. Theo điện áp định mức: 250 V và 500 V Theo dòng điện định mức: 15, 25, 30, 40, 60, 75, 100, 150, 200, 300, 350, 600, 1000 A Theo vật liệu cách điện: Loại đế sứ, đế nhựa, đế đá, đế bakênít. Theo điều kiện bảo vệ có: Loại không có hộp , loại có hộp che chắn Theo yêu cầu sử dụng: Chế tạo loai có cầu chì bảo vệ, loại không có cầu chì bảo vệ. b. Cấu tạo Trên hình 2.1 cho kết cấu của cầu dao có lưỡi dao phụ lắp ở trên đế cách điện Hình 2-1: Cầu dao có lưỡi dao phụ 4 3 2 1 Cấu tạo: 1. Lưỡi dao chính 3. Lưỡi dao phụ 2. Má kép 4. Lò xo Khi ngắt cầu dao thường xẩy ra hồ quang mạnh. Để dập tắt hồ quang nhanh cần phải kéo lưỡi dao ra khỏi má kẹp nhanh. Tốc độ kéo bằng tay không thể nhanh vì vậy người ta làm thêm lưỡi dao phụ, lưỡi dao phụ và lưỡi dao chính kẹp trong má kẹp lúc dẫn điện. Khi ngắt lưỡi dao chính ra trước còn lưỡi dao phụ vẫn nằm trong má kẹp. Lò xo bị kéo ra căng và tới một mức nào đó sẽ bật nhanh, kéo lưỡi dao phụ khỏi má kẹp và hồ quang dập tắt nhanh chóng. Bịên pháp dập tắt hồ quang trên đây là tăng vận tốc của tiếp điểm. 2.2 Công tắc 2.2.1 Khái quát và công dụng Công tắc là một loại khí cụ điện đóng ngắt dòng điện bằng tay kiểu hộp dùng để đóng ngắt dòng điện có công suất bé có điện áp một chiều đến 440V và điện áp xoay chiều đến 500V Công tắc hộp thường