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

PHẦN I. CÁC CÂU HỎI TRONG SGK

KHỞI ĐỘNG

CH: Quan sát Hình 9.1 và cho biết thiết bị nào có trong hệ thống điện gia đình

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

CH: Khi lắp đặt và sử dụng các thiết bị tiêu tụ điện có công suất lớn (như bếp từ, bình nóng lạnh, điều hoà nhiệt độ) trong mạng điện gia đình, chúng ta cần quan tâm những vấn đề gì?

LUYỆN TẬP

CH1: Quan sát hình 9.2 và cho biết ý nghĩa các giá trị thông số kĩ thuật cơ bản của công tơ.

CH2: Quan sát hình 9.3 và cho biết ý nghĩa giá trị các thông số kĩ thuật ghi trên cầu dao.

CH3: Quan sát hình 9.4 và cho biết ý nghĩa các giá trị thông số kĩ thuật ghi trên aptomat.

CH4: Quan sát Hình 9.5, cho biết chức năng và ý nghĩa các thông số kĩ thuật ghi trên đó.

CH5: Hãy so sánh chức năng của công tắc điện và cầu dao điện.

LUYỆN TẬP 2

CH1: Trên vỏ một dây dẫn điện có ghi: Cu – 220 V -1,0 mm². Em hãy cho biết ý nghĩa thông tin đó.

CH2: Một công tơ điện có thông số kĩ thuật 220 V, 10(40) A, cấp 2. Hãy cho biết ý nghĩa thông số đó.

CH3: So sánh chức năng của cầu dao và aptomat. Hiện nay thiết bị nào được sử dụng nhiều hơn?

VẬN DỤNG

CH: Hãy tìm hiểu các thông số kĩ thuật của một số thiết bị điện trong gia đình em.

II. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

CH: Quan sát hình 9.7 và cho biết loại aptomat nào thường được sử dụng trong hệ thống điện gia đình.

LUYỆN TẬP

CH1: Hãy xác định tiết diện của dây dẫn và thiết bị bảo vệ cho bếp từ có công suất 2 000 W. Biết mật độ dòng J = 6 A/mm².

CH2: Hãy xác định tiết diện của dây dẫn dùng cho ổ cắm trong gia đình có công suất tối đa là 3 500 W. Biết mật độ dòng J = 4 A/mm²

VẬN DỤNG

CH: Hãy kiểm tra dây dẫn và thiết bị đóng cắt cho các tải trong hệ thống điện của gia đình đã phù hợp chưa? Nếu chưa, em hãy nêu phương án thay thế.

PHẦN II. 5 PHÚT GIẢI BÀI

KHỞI ĐỘNG

CH: Tất cả cà thiết bị trên đều có trong hệ thống điện gia đình

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

CH: Khi lắp đặt và sử dụng các thiết bị tiêu tụ điện có công suất lớn trong mạng điện gia đình, chúng ta cần quan tâm đến một số vấn đề quan trọng sau:

1. Tải cân bằng: Cần đảm bảo rằng hệ thống điện gia đình được phân phối công bằng cho tất cả các thiết bị. Việc sử dụng nhiều thiết bị có công suất lớn có thể gây ra tải không cân bằng, dẫn đến quá tải một số phần của hệ thống.

2. Dây dẫn điện và bảo vệ: Cần sử dụng dây dẫn điện có đủ cỡ và chất lượng để chịu được công suất lớn từ các thiết bị tiêu tụ điện như bếp từ, bình nóng lạnh và điều hòa. Đồng thời, cần cài đặt các thiết bị bảo vệ như cầu dao, máy chống quá tải, máy chống giật điện để đảm bảo an toàn cho hệ thống.

3. Hiệu suất năng lượng: Cần lựa chọn các thiết bị có hiệu suất năng lượng cao để giảm chi phí vận hành và tiết kiệm năng lượng. Đặc biệt, việc sử dụng các thiết bị tiêu thụ điện có công suất lớn đòi hỏi hiệu suất cao để giảm tiêu thụ năng lượng và chi phí điện.

4. Hệ thống điện thông minh: Có thể cân nhắc sử dụng các giải pháp hệ thống điện thông minh để quản lý và điều khiển các thiết bị tiêu tụ điện có công suất lớn. Hệ thống này giúp tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và giảm thiểu lãng phí.

5. Kiểm tra định kỳ: Cần thực hiện kiểm tra và bảo dưỡng định kỳ cho hệ thống điện và các thiết bị tiêu tụ điện để đảm bảo hoạt động ổn định và an toàn.

6. Đảm bảo thông gió: Các thiết bị tiêu tụ điện như bếp từ, bình nóng lạnh và điều hòa thường phát ra nhiệt độ cao. Việc đảm bảo hệ thống thông gió tốt giúp làm mát các thiết bị và giảm nguy cơ quá nhiệt.

LUYỆN TẬP

CH: Điện áp định mức: 220V

• Dòng điện định mức: 15A

• Dòng điện quá tải: 45A

CH2: Điện áp định mức: 600 V

- Dòng điện định mức: 20A

CH3: Điện áp định mức: 230V

- Dòng điện định mức: 25A

- Dòng ngắn mạch: 1000A

CH4: Điện áp định mức là giá trị điện áp tối đa mà ổ cắm có thể chịu đứng: 220V

- Dòng điện định mức là giá trị dòng điện tối đa mà ổ cắm có thể chịu đựng: 10A

CH5: Cả công tắc điện và cầu dao điện đều là các thiết bị điều khiển trong hệ thống điện, nhưng chúng có các chức năng và ứng dụng khác nhau:

1. Công tắc điện:

- Chức năng: Công tắc điện được sử dụng để mở hoặc đóng mạch điện, cho phép hoặc ngăn chặn dòng điện từ các nguồn cung cấp đến thiết bị hoặc hệ thống điện.

- Ứng dụng: Công tắc điện thường được sử dụng để kiểm soát ánh sáng, quạt, ổ cắm và các thiết bị điện khác trong gia đình hoặc trong môi trường công nghiệp.

- Hoạt động: Khi bật công tắc, nó tạo ra một đường dẫn cho dòng điện chạy qua mạch và kích hoạt hoạt động của thiết bị điện. Khi tắt công tắc, nó ngắt mạch và cắt nguồn điện.

2. Cầu dao điện (Cầu chì):

- Chức năng: Cầu dao điện là một thiết bị bảo vệ được sử dụng để bảo vệ các thiết bị điện và hệ thống điện khỏi quá tải hoặc ngắn mạch bằng cách ngắt mạch khi dòng điện vượt quá mức cho phép.

- Ứng dụng: Cầu dao điện thường được sử dụng trong hệ thống điện gia đình, công nghiệp và thương mại để bảo vệ các thiết bị như máy biến áp, máy nén khí, máy nước nóng và các thiết bị khác.

- Hoạt động: Khi dòng điện vượt quá mức cho phép, cầu dao điện sẽ tự động ngắt mạch để ngăn chặn nguy cơ gây cháy nổ hoặc hỏng hóc của thiết bị và hệ thống điện.

LUYỆN TẬP 2

CH: 1. Cu: Đây là ký hiệu cho chất liệu của lõi dây dẫn, trong trường hợp này là đồng (Copper - Cu). Đồng là một chất liệu dẫn điện tốt và thường được sử dụng trong việc sản xuất dây dẫn điện.

2. 220 V: Đây là điện áp tiêu chuẩn mà dây dẫn này được thiết kế để hoạt động. Điện áp 220 V thường được sử dụng trong các hệ thống điện gia đình và công nghiệp.

3. 1,0 mm²: Đây là diện tích tiết diện của lõi dây dẫn, được đo bằng đơn vị mm² (milimet vuông). Diện tích tiết diện là một tham số quan trọng xác định khả năng dẫn điện của dây và cũng ảnh hưởng đến khả năng chịu tải của nó. Trong trường hợp này, diện tích tiết diện là 1,0 mm².

CH2: 220 V: Đây là điện áp tiêu chuẩn mà công tơ điện được thiết kế để hoạt động. Điện áp 220 V thường được sử dụng trong các hệ thống điện gia đình và công nghiệp.

10(40) A: Đây là dòng điện tiêu chuẩn mà công tơ có thể đo lường. Trong trường hợp này, công tơ có khả năng đo lường dòng điện tối đa là 40 A và dòng điện tiêu chuẩn là 10 A. Thông số "10(40) A" thường được hiểu là công tơ có thể đo lường dòng điện từ 10 A đến 40 A.

Cấp 2: Thường ám chỉ cấp độ chính xác của công tơ điện. Cấp 2 thường đề cập đến cấp độ chính xác cao hơn so với cấp 1, tức là công tơ có khả năng đo lường chính xác hơn và ít sai số hơn. Cấp 2 thường được sử dụng trong các ứng dụng cần độ chính xác cao như thanh toán tiền điện.

CH3: So sánh:

- Cả cầu dao và aptomat đều có chức năng bảo vệ hệ thống điện khỏi quá tải và ngắn mạch.

- Cầu dao sử dụng cực chì để ngắt mạch, trong khi aptomat sử dụng cơ chế cắt mạch tự động bằng điện từ.

- Hiện nay, aptomat được sử dụng nhiều hơn trong các hệ thống điện hiện đại do tính năng tự động và độ chính xác cao hơn của nó.

VẬN DỤNG

CH: 1. Đèn Compact Fluorescent Lamp (CFL):

- Công suất: Thường từ 5W đến 30W

- Điện áp: Thường là 220-240V

- Tuổi thọ: Thường từ 6.000 đến 15.000 giờ

- Nhiệt độ màu: Thường từ 2700K đến 6500K (tùy thuộc vào loại đèn)

2. Bóng đèn LED:

- Công suất: Thường từ 3W đến 20W

- Điện áp: Thường là 220-240V

- Tuổi thọ: Thường từ 15.000 đến 50.000 giờ

- Nhiệt độ màu: Thường từ 2700K đến 6500K (tùy thuộc vào loại đèn)

3. Bếp Điện: Công suất: Thường từ 1000W đến 3000W cho mỗi bếp

- Điện áp: Thường là 220-240V

- Chức năng: Có thể có nhiều cấp độ nhiệt độ điều chỉnh

- Chức năng bảo vệ: Có thể có chức năng tự động ngắt mạch khi quá tải hoặc quá nhiệt

4. Máy Giặt: Công suất: Thường từ 300W đến 2000W

- Điện áp: Thường là 220-240V

- Dung tích: Thường từ 5kg đến 10kg (tùy thuộc vào loại máy)

- Chức năng: Có nhiều chương trình giặt và chức năng bảo vệ

5. Tủ Lạnh: Công suất: Thường từ 100W đến 300W

- Điện áp: Thường là 220-240V

- Dung tích: Thường từ 100L đến 500L (tùy thuộc vào loại tủ)

- Chức năng: Bảo quản thực phẩm và làm lạnh

6. Điều Hòa Nhiệt Độ:

- Công suất: Thường từ 1000W đến 5000W (tùy thuộc vào dung tích phòng)

- Điện áp: Thường là 220-240V

- Dung tích phòng: Thường từ 10m² đến 50m² (tùy thuộc vào công suất)

II. XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ CHO CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN

CH: Aptomat MCB(bên trái) là loại aptomat phổ biến nhất trong hệ thống điện gia đình. Chúng được sử dụng để bảo vệ các mạch điện khỏi quá tải và ngắn mạch. Aptomat MCB có nhiều kích cỡ khác nhau, được đánh giá dựa trên cường độ dòng điện tối đa mà chúng có thể chịu được.

LUYỆN TẬP

CH1: 1. Tiết diện của dây dẫn:

   Sử dụng công suất và điện áp để tính dòng điện:

   P = V.I 

   Với  P = 2,000 W (công suất), V = 220  V (điện áp), ta có:

   Tiếp theo, tính tiết diện của dây dẫn bằng công thức:

   Trong đó:

   - I = 9.09  A (dòng điện)

   -  J = 6 A/mm² (mật độ dòng)

   Vậy, tiết diện của dây dẫn cần khoảng 1.515  mm². Điều này có thể được chọn là 1.5  mm² hoặc  2.0 mm², tùy theo sẵn có và tiêu chuẩn kỹ thuật.

2. Thiết bị bảo vệ:

   Để bảo vệ mạch điện của bếp từ, chúng ta cần sử dụng aptomat hoặc RCBO có dòng điện phù hợp với dòng tải của bếp từ (khoảng 9-10 A trong trường hợp này). Trong trường hợp này, có thể sử dụng aptomat có dòng định mức là 10 A.

CH2: 1. Tính dòng điện:

   Sử dụng công suất và điện áp để tính dòng điện:

P = V. I

   Trong đó:

   - P = 3,500  W (công suất)

   - V = 220  V (điện áp)

   Tính dòng điện I :

2. Tính tiết diện của dây dẫn:

   Sử dụng công thức:

   Trong đó:

   -  I = 15.91 A (dòng điện)

   - J = 4  A mm² (mật độ dòng)

   Tính tiết diện  S :

Vậy, tiết diện của dây dẫn cần khoảng 3.98 mm². Điều này có thể được chọn là 4 mm², tùy theo sẵn có và tiêu chuẩn kỹ thuật.

VẬN DỤNG

CH: Để kiểm tra xem dây dẫn và thiết bị đóng cắt cho các tải trong hệ thống điện gia đình đã phù hợp hay chưa, chúng ta cần so sánh thông số kỹ thuật của chúng với yêu cầu của các thiết bị được kết nối.

1. Dây dẫn:

   - Cần kiểm tra tiết diện của dây dẫn để đảm bảo đủ để chịu tải dòng điện tối đa của các thiết bị được kết nối.

   - Tiết diện của dây dẫn cần phải lớn hơn hoặc bằng tiết diện được tính toán từ công suất và dòng điện của các thiết bị.

   - Nếu tiết diện của dây dẫn nhỏ hơn tiết diện cần thiết, có thể xảy ra hiện tượng quá tải dây dẫn, gây ra nhiệt độ tăng cao và nguy cơ cháy nổ.

2. Thiết bị đóng cắt (Aptomat hoặc MCB):

   - Cần kiểm tra dòng định mức của thiết bị đóng cắt để đảm bảo đủ để bảo vệ tải tối đa của hệ thống.

   - Dòng định mức của aptomat hoặc MCB cần phải lớn hơn hoặc bằng tổng dòng điện của các thiết bị được kết nối.

   - Nếu dòng định mức của thiết bị đóng cắt nhỏ hơn dòng tải thực tế, có thể xảy ra tình trạng ngắt mạch không mong muốn hoặc không bảo vệ được tải.

Nếu sau khi kiểm tra, dây dẫn hoặc thiết bị đóng cắt không phù hợp, phương án thay thế có thể bao gồm:

1. Thay thế dây dẫn: Chọn dây dẫn có tiết diện lớn hơn để đảm bảo đủ cho dòng điện tối đa của các thiết bị. Việc này đòi hỏi sự tính toán cẩn thận để đảm bảo rằng hệ thống điện vẫn đáp ứng được các yêu cầu về an toàn và hiệu suất.

2. Thay thế thiết bị đóng cắt: Lắp đặt aptomat hoặc MCB có dòng định mức lớn hơn để đảm bảo bảo vệ cho tải tối đa của hệ thống điện. Thiết bị mới cần phải phù hợp với yêu cầu của hệ thống và được lắp đặt đúng cách.