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

1. Công tơ điện

a. Chức năng

- Là thiết bị dùng để xác định lượng điện năng được sử dụng trong hệ thống điện.

- Trong sinh hoạt, hệ thống điện thường vận hành bằng dòng điện một pha.

=> Công tơ điện cũng thường là loại một pha.

b. Thông số kĩ thuật

* Điện áp và dòng điện định mức là các giá trị thiết kế để công tơ hoạt động ổn định.

* Công tơ có thể chịu quá tải trong giới hạn mà vẫn đo chính xác.

* Cấp chính xác là mức sai số khi đo điện năng tiêu thụ.

- 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

- Thiết bị dùng để ngắt hoặc nối mạch điện thủ công.

- Thường kết hợp với cầu chì nhằm bảo vệ mạch và thiết bị khi xảy ra quá tải hoặc chập mạch.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức:

+ Giá trị điện áp tối đa cầu dao chịu được.

- Dòng điện định mức:

+ Dòng điện tối đa cầu dao hoạt động ổn định (thường 6A - 60A).

→ Nếu dòng vượt quá mức: dây trong cầu dao nóng chảy, gây ngắt mạch.

3. Aptomat

a. Chức năng

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

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức:

+ Mức điện áp thiết kế để aptomat vận hành ổn định.

- Dòng điện định mức:

+ Cường độ dòng điện tối đa aptomat chịu được khi hoạt động bình thường.

- Dòng ngắn mạch:

+ Dòng lớn nhất mà aptomat có thể ngắt trong 1 giây mà không hỏng.

4. Ổ cắm cố định và ổ cắm kéo dài

 a. Chức năng

- Ổ cắm cố định:

+ Thiết bị cung cấp điện cho các thiết bị sử dụng.

+ Được lắp cố định theo vị trí thiết kế.

- Ổ cắm kéo dài:

+ Thiết bị nối với ổ cắm cố định.

=> Giúp đưa nguồn điện đến vị trí thuận tiện cho thiết bị sử dụng.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức:

+ Mức điện áp lớn nhất ổ cắm chịu được.

+ Thường bằng hoặc cao hơn điện áp của thiết bị sử dụng.

- Dòng điện định mức:

+ Cường độ dòng điện tối đa ổ cắm có thể chịu an toàn.

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 định mức: mức điện áp cao nhất công tắc chịu được.

- Dòng điện định mức: dòng điện lớn nhất công tắc có thể chịu an toàn.

6. Dây dẫn điện

a. Chức năng

- Dùng để truyền điện từ nguồn đến thiết bị sử dụng và kết nối các phần trong mạng điện.

b. Thông số kĩ thuật

- Điện áp định mức:

+ Là mức điện áp thiết kế để dây dẫn hoạt động an toàn, ổn định.

+ Trong gia đình thường là 220V.

- Tiết diện dây dẫn:

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

+ Tiết diện lớn thì cho phép dòng điện lớn hơn.

+ Có thể tra bảng để biết dòng điện tương ứng với từng tiết diện.

II. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

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

* Mục tiêu: Xác định lượng điện năng mà hệ thống sử dụng.

* 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.

* Hệ số công suất tải thường có giá trị là 0,8, đối với tải khác giá trị hệ số công suất là 1,0.

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.

* Chọn mật độ dòng điện cao:

- Có thể làm giảm tuổi thọ dây dẫn.

- Gây tăng tổn thất công suất trên dây.

* Sau khi tính tiết diện S nên chọn loại dây có tiết diện thực tế lớn hơn trị số đã tính để đảm bảo an toàn.

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

* Để sử dụng thiết bị bảo vệ hiệu quả cần 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.