Nội dung chính Công nghệ 12 Điện - điện tử Kết nối bài 9: Thiết bị điện trong hệ thống điện gia đình

BÀI 9: THIẾT BỊ ĐIỆN TRONG HỆ THỐNG ĐIỆN GIA ĐÌNH 

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

1. Công tơ điện 

a) Chức năng của công tơ điện

Công tơ điện là dụng cụ đo lường điện năng tiêu thụ của mạng điện. 

b) Thông số kĩ thuật của công tơ điện

- Điện áp định mức là giá trị điện áp theo thiết kế để công tơ hoạt động tin cậy. 

- Dòng điện định mức là giá trị dòng điện theo thiết kế để công tơ điện hoạt động tin cậy.

- Dòng điện quá tải cho phép là dòng quá tải có thể 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 năng tiêu thụ của tải. Công tơ điện sử dụng trong hệ thống điện gia đình có ba cấp chính xác là cấp 2 sai số 2%, cấp 1 sai số 1% và cấp 0,5 sai số 0,5%.

2. Cầu dao điện 

a) Chức năng của cầu dao điện

Cầu dao điện là thiết bị có chức năng đóng - cắt điện bằng tay. Trong thực tế, người ta thường mắc thêm cầu chì để bảo vệ mạch điện và các thiết bị khi quá tải, ngắn mạch. 

b) Thông số kĩ thuật của cầu dao điện

- 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, thường có giá trị từ 6 A đến 60 A. 

3. Aptomat

a) Chức năng của aptomat

Aptomat là thiết bị có chức năng đóng - cắt điện và tự động cắt điện để bảo vệ quá tải, ngắn mạch cho mạch điện.

b) Thông số kĩ thuật của aptomat

- Điện áp định mức là giá trị điện áp để aptomat có thể hoạt động bình thường.

- 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 huỷ.

4. Ổ cắm cố định và ổ cắm kéo dài 

a) Chức năng của ổ cắm cố định và ổ cắm kéo dài

- Ô cắm cố định là thiết bị lấy điện, có chức năng kết nối nguồn điện với các thiết bị tiêu thụ điện. Ô cắm điện cố định được gắn cố định tại một vị trí theo thiết kế.

- Ô cắm nối 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 của ổ cắm cố định và ổ cắm kéo dài

- 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 của công tắc điện

Công tắc điện có chức năng đóng - cắt điện cho các đồ dùng điện, thiết bị điện công suất nhỏ.

b) Thông số kĩ thuật của công tắc điện

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

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

6. Dây dẫn điện 

a) Chức năng của dây dẫn điện

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 của dây dẫn điện

- Điện áp định mức là điện áp mà dây dẫn điện được thiết kế để hoạt động tin cậy, ổn định, không gây nguy hiểm đến tuổi thọ của dây dẫn. Điện áp định mức của dây dẫn điện trong gia đình có giá trị 220 V.

- 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. Người dùng có thể tra cứu bảng tiết diện dây và dòng điện để xác định dòng điện định mức ứng với mỗi tiết diện dây.

II. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 

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

- Các yếu tố cần xét khi tính toán công suất

+ Khả năng phát triển thêm nhu cầu sử dụng điện trong gia đình. Ví dụ, sau này lắp thêm điều hoà, bình nóng lạnh,...

+ 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 như sau:

Trong đó:  

• P_i là công suất tiêu thụ của tải thành phần trong hệ thống điện

• n là số lượng tải trong hệ thống điện.

Từ công thức:

Ta tính được dòng điện đi qua dây dẫn như sau:

Tong đó:

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

• P là công suất tiêu thụ của hệ thống điện (được tính ở trên).

• là hệ số công suất.

Hệ số công suất của tải có động cơ thường có giá trị là 0,8; đối với tải khác ta chọn 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 cảu dây dẫn được tính như sau: 

Trong đó: 

• S là tiết diện của dây dẫn, tính bằng mm2

• I là dòng điện chạy qua dây dẫn 

• J là mật độ dòng điện cho phép 

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

- Hiện nay, trong hệ thống điện gia đình, aptomat là thiết bị đóng, cắt, bảo vệ được sử dụng phổ biến. 

- Để sử dụng thiết bị bảo vệ có hiệu quả, phải chọn đúng loại thoả mãn các yêu cầu sau:

+ Thiết bị bảo vệ phải có tác động khi có sự cố ngắn mạch.

+ Thiết bị bảo vệ phải có tính “chọn lọc", tức là tác động nhanh, kịp thời, tách phần mạch điện bị sự cố mà không làm ảnh hưởng tới mạng điện chung.

- Thông số kĩ thuật cần xác định cho aptomat là dòng điện định mức. Dòng điện định mức của aptomat cho tải được tính theo công thức: 

I_đm = I x h_at

Trong đó:

• I là dòng điện chạy qua dây dẫn được tính ở phần trên.

• h_at là hệ số an toàn. Hệ số an toàn đối với tải không có 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.