Bài 9. Thiết bị điện trong hệ thống điện gia đình SVIP

I. CHỨC NĂNG VÀ THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA MỘT SỐ THIẾT BỊ ĐIỆN

Các thiết bị điện được sử dụng phổ biến trong mạng điện gia đình.

1. Công tơ điện

a. Chức năng

- Là dụng cụ đo lường điện năng tiêu thụ của mạng điện.

- Mạng điện gia đình thường sử dụng nguồn điện một pha.

=> Công tơ điện cũng sử dụng loại một pha.

b. Thông số kĩ thuật

* Điện áp định mức và dòng điện định mức lần lượt là giá trị điện áp/dòng điện theo thiết kế để công tơ hoạt động tin cậy.

* Dòng điện quá tải cho phép đi qua công tơ mà vẫn đảm bảo hoạt động chính xác.

* Cấp chính xác là mức sai số của công tơ trong quá trình đo lượng điện tiêu thụ của tải.

- Công tơ điện sử dụng trong hệ thống điện gia đình có ba cấp chính xác:

+ Cấp 2 sai số 2%.

+ Cấp 1 sai số 1%.

+ Cấp 0,5 sai số 0,5%.

2. Cầu dao điện

a. Chức năng

- Là thiết bị có chức năng đóng - cắt điện bằng tay.

- Trong thực tế, thường mắc thêm cầu chì để bảo vệ mạch điện và các thiết bị quá tải, ngắn mạch.

b. Thông số kĩ thuật

* Điện áp định mức là giá trị điện áp tối đa mà cầu dao có thể chịu đựng.

* Dòng điện định mức là giá trị dòng điện tối đa mà cầu dao có thể chịu được trong điều kiện làm việc bình thường.

- Khi dòng điện chạy qua cầu dao lớn hơn dòng điện định mức sẽ:

+ Làm dây chảy trong cầu dao nóng lên và đứt.

+ Gây hở mạch và ngắt điện.

3. Aptomat

a. Chức năng

Là thiết bị đóng - cắt điện và tự động cắt điện để bảo vệ quá tải.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức là giá trị điện áp.

- Dòng điện định mức là giá trị dòng điện.

=> Để aptomat có thể hoạt động bình thường.

- Dòng ngắn mạch:

+ Là giá trị dòng điện ngắn mạch lớn nhất mà aptomat có thể cắt trong một giây mà không bị phá hủy.

4. Ổ cắm cố định và ổ cắm kéo dài

 a. Chức năng

- Ổ cắm cố định:

+ Là thiết bị lấy điện, có chức năng kết nối nguồn điện với các thiết bị tiêu thụ điện.

+ Được gắn cố định tại một vị trí theo thiết kế.

- Ổ cắm kéo dài:

+ Là thiết bị lấy điện, có chức năng kết nối với ổ cắm cố định.

=> Để di chuyển ổ lấy điện tới vị trí thuận lợi cho tải tiêu thụ điện.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức là giá trị điện áp tối đa mà ổ cắm có thể chịu đựng.

+ Thường có giá trị lớn hơn hoặc bằng điện áp định mức của thiết bị tiêu thụ điện.

- Dòng điện định mức là giá trị dòng điện tối đa mà ổ cắm có thể chịu đựng.

5. Công tắc điện

a. Chức năng

Đóng - cắt điện cho các đồ dùng điện, thiết bị điện công suất nhỏ.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp, dòng điện định mức lần lượt là giá trị điện áp, dòng điện tối đa mà công tắc có thể chịu đựng.

6. Dây dẫn điện

a. Chức năng

Cáp điện có chức năng kết nối các thiết bị trong mạng điện và dẫn điện từ nguồn tới tải tiêu thụ.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức:

+ Là điện áp mà dây dẫn điện được thiết kế để hoạt động tin cậy, ổn định.

+ Điện áp định mức của dây dẫn điện trong gia đình có giá trị 220V.

- Tiết diện dây dẫn:

+ Là diện tích mặt cắt ngang của lõi dây điện.

+ Tiết diện dây dẫn càng lớn thì dòng điện cho phép trên dây càng lớn.

+ Có thể tra cứu bảng tiết diện dây và dòng điện để xác định dòng điện định mức tương ứng với mỗi tiết diện dây.

II. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

1. Công suất tiêu thụ của hệ thống điện gia đình

* Xác định được công suất tiêu thụ của hệ thống điện.

* Các yếu tố khi tính toán công suất tiêu thụ:

- Khả năng phát triển thêm nhu cầu sử dụng điện trong gia đình.

- Các tải trong hệ thống điện thường không sử dụng đồng thời.

- Các tải không làm việc hết công suất định mức.

* Công suất tiêu thụ của hệ thống điện:​

\(P=\sum\limits^n_{i=1}P_i\)

- Trong đó: 

+ P_i là công suất tiêu thụ của tải thành phần.

+ n là số lượng tải trong hệ thống điện.

* Công thức: \(P=U\times I\times cos\varphi\)

* Công thức tính dòng điện đi qua dây dẫn:

\(I=\dfrac{P}{U\times cos\varphi}\)

- Trong đó:

+ U là điện áp lưới điện một pha có trị số 220V.

+ P là công suất tiêu thụ của hệ thống điện.

+ cos\(\varphi\) là hệ số công suất.

2. Thông số kĩ thuật của thiết bị điện

a. Thông số kĩ thuật dây dẫn

* Thông số kĩ thuật của dây dẫn cần xác định là tiết diện của dây dẫn.

* Mối liên hệ giữa dòng điện chạy qua dây dẫn và tiết diện có công thức:​

\(S=\dfrac{I}{J}\)

- Trong đó:

+ S là tiết diện của dây dẫn (mm²).

+ I là dòng điện chạy qua dây dẫn.

+ J là mật độ dòng điện cho phép.

* Mật độ dòng điện cho phép phụ thuộc vào vật liệu dẫn điện.

* Hiện nay dây dẫn sử dụng trong gia đình có hai loại:

- Lõi đồng.

- Lõi nhôm.

* Giá trị mật độ dòng điện cho phép từ 4 A/mm² đến 8 A/mm².

* Khi lựa chọn mật độ dòng điện cho phép lớn sẽ:

- Ảnh hưởng đến tuổi thọ của dây dẫn.

- Tổn hao công suất do dây dẫn gây ra.

* Sau khi xác định được tiết diện S, thì ta có thể lựa chọn loại dây dẫn trên thị trường có trị số tiết diện lớn hơn so với giá trị tính toán được.

b. Thông số kĩ thuật của thiết bị đóng, cắt, bảo vệ

* Để sử dụng thiết bị bảo vệ hiệu quả thỏa mãn yêu cầu sau:

- Có tác động khi có sự cố ngắn mạch.

- Có tính "chọn lọc".

* Dòng điện định mức của aptomat tính theo công thức:​

I_đm = I x h_at

- Trong đó:

+ I là dòng điện chạy qua dây dẫn.

+ h_at là hệ số an toàn (đối với tải không động cơ là 1,2 còn đối với tải có động cơ là 2,0 đến 2,5).

=> Lựa chọn aptomat trên thị trường cho các tải thường có giá trị dòng điện định mức lớn hơn giá trị mà ta tính được.