Xem mẫu
- Luận Văn
ĐỀ TÀI: Thiết kế công tắc tơ
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Môc lôc
Lêi nãi ®Çu ..................................................................................................... 4
Ch¬ng I Chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé ............................................... 5
I. Kh¸i niÖm chung ..................................................................................... 5
1. T¸c dông vµ cÊu t¹o cña c«ng t¾c t¬ .......................................................... 5
2. Nguyªn lý ho¹t ®éng................................................................................. 5
II. Chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé ............................................................... 6
1. HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn................................................................... 6
2. HÖ thèng dËp hå quang ............................................................................. 6
3. Nam ch©m ®iÖn ......................................................................................... 6
4. HÖ thèng c¸c lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo ho·n xung ..................... 7
5. H×nh d¸ng cña c«ng t¾c t¬ ........................................................................ 7
Ch¬ng II TÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn ............................................ 8
I. Kh¸i niÖm chung ..................................................................................... 8
II. M¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh ..................................................................... 8
1. Thanh dÉn ................................................................................................. 8
2. §Çu nèi ................................................................................................... 12
3. TiÕp ®iÓm ............................................................................................... 13
III. M¹ch vßng dÉn ®iÖn phô ...................................................................... 19
1. Thanh dÉn ............................................................................................... 20
2. TiÕp ®iÓm ............................................................................................... 20
Ch¬ng III TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh c¬ ............................................. 22
I. TÝnh to¸n lß xo ...................................................................................... 22
1. VËt liÖu lµm lß xo ................................................................................... 22
2. Lß xo Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh ........................................................................ 22
3. Lß xo tiÕp ®iÓm phô ................................................................................ 23
4. Lß xo nh¶ ............................................................................................... 24
II. §Æc tÝnh c¬ ............................................................................................ 26
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-1-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
1. LËp s¬ ®å ®éng ....................................................................................... 26
2. TÝnh to¸n c¸c lùc ................................................................................... 27
3. §Æc tÝnh c¬ ............................................................................................ 28
Ch¬ng IV TÝnh to¸n vµ kiÓm nghiÖm nam ch©m ®iÖn................... 29
I. Kh¸i niÖm .............................................................................................. 29
II. TÝnh to¸n thiÕt kÕ nam ch©m ®iÖn ....................................................... 29
1. X¸c ®Þnh Kkc ........................................................................................... 29
2. Chän vËt liÖu dÉn tõ ................................................................................ 29
3. Chän tõ c¶m, hÖ sè tõ rß , hÖ sè tõ c¶m ................................................... 30
4. TÝnh tiÕt diÖn lâi m¹ch tõ ........................................................................ 30
5. X¸c ®Þnh kÝch thíc cuén d©y ................................................................. 31
6. KÝch thíc m¹ch tõ ................................................................................. 33
III. TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm nam ch©m ®iÖn .............................................. 34
1. S¬ ®å thay thÕ m¹ch tõ ............................................................................ 34
2. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ ................................................................. 36
3. TÝnh tõ th«ng .......................................................................................... 39
4. TÝnh sè vßng d©y .................................................................................... 40
5. TÝnh ®êng kÝnh d©y ............................................................................... 40
6. TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch ...................................................................... 40
7. tÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch ....................................................................... 43
8. TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm cuén d©y ............................................................ 44
9. TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc ®iÖn tõ ............................................................ 46
Ch¬ng V TÝnh vµ kiÓm nghiÖm buång dËp hå quang .................... 46
I. VËt liÖu .................................................................................................. 50
1. VËt liÖu lµm vá buång dËp hå quang ....................................................... 50
2. VËt liÖu lµm c¸c tÊm dËp ........................................................................ 50
II. TÝnh to¸n vµ kiÓm nghiÖm.................................................................... 50
Ch¬ng VI Hoµn thiÖn kÕt cÊu ............................................................... 54
I. M¹ch vßng dÉn ®iÖn ............................................................................. 54
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-2-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
1. Mach vßng dÉn ®iÖn chÝnh ...................................................................... 54
2. M¹ch vßng dÉn ®iÖn phô ......................................................................... 55
II. Lß xo tiÕp ®iÓm, lß xo nh¶ .................................................................... 55
1. Lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh ............................................................................ 55
2. Lß xo tiÕp ®iÓm phô ............................................................................... 55
3. Lß xo nh¶............................................................................................... 55
III. Nam ch©m ®iÖn ..................................................................................... 56
1. M¹ch tõ.................................................................................................. 56
2. KÝch thíc cuén d©y .............................................................................. 56
3. vßng ng¾n m¹ch ...................................................................................... 56
4. Buång dËp hå quang ............................................................................... 56
IV. Vá vµ c¸c chi tiÕt kh¸c .......................................................................... 57
Ch¬ng VII VÝ dô minh häa øng dông c«ng t¾c t¬ trªn .................. 57
I. S¬ ®å nguyªn lý ..................................................................................... 57
II. Nguyªn t¾c ho¹t ®éng .......................................................................... 58
1. M¹ch chÝnh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ .............................................................. 58
2. M¹ch kiÓm tra......................................................................................... 58
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-3-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Lêi nãi ®Çu
§Êt níc ®ang cµng ngµy cµng ph¸t triÓn, qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i
ho¸ ®ang diÔn ra m¹nh mÏ. §Ó thùc hiÖn ®îc th× ph¶i cã nguån n¨ng l¬ng, mµ
®iÖn n¨ng chiÕm mét vai trß rÊt quan träng. §iÖn n¨ng cung cÊp cho mäi ngµnh,
mäi lÜnh vùc, mäi ®èi tîng. Tuy nhiªn, trong qu¸ tr×nh sö dông ®iÖn th× kh«ng
thÓ tr¸nh khái nh÷ng sù cè, rñi ro x¶y ra nh hiÖn tîng qu¸ ®iÖn ¸p, qu¸ dßng
®iÖn, hiÖn tîng ng¾n m¹ch... §Ó ®¶m b¶o vÊn ®Ò an toµn tÝnh m¹ng cho con
ngêi, b¶o vÖ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ tr¸nh nh÷ng tæn thÊt kinh tÕ cã thÓ x¶y ra th×
khÝ cô ®iÖn ngµy cµng ®îc ®ßi hái nhiÒu h¬n, chÊt lîng tèt h¬n vµ lu«n ®æi
míi c«ng nghÖ.
Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt th× c¸c lo¹i khÝ cô ®iÖn hiÖn ®¹i
®îc s¶n xuÊt ra lu«n ®¶m b¶o kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cao, trong ®ã c«ng t¾c t¬
còng kh«ng n»m ngoµi môc ®Ých ®ã. ChÝnh v× vËy mµ nghiªn cøu, thiÕt kÕ c«ng
t¾c t¬ lµ ®Æc biÖt quan träng nh»m tr¸nh nh÷ng sù cè ®¸ng tiÕc cã thÓ sÏ x¶y ra.
§îc sù gióp ®ì vµ híng dÉn cña c¸c thÇy c« trong nhãm khÝ cô ®iÖn, thuéc
bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn - §iÖn tö, khoa ®iÖn. §Æc biÖt lµ sù híng dÉn gióp ®ì vµ
®ãng gãp cña thÇy §Æng ChÝ Dòng, em ®· hoµn thµnh ®îc ®å ¸n m«n häc víi
®Ò tµi thiÕt kÕ C«ng t¾c t¬ xoay chiÒu 3 pha.
MÆc dï ®· cã nhiÒu cè g¾ng song do hiÓu biÕt kiÕn thøc cßn cã nhiÒu h¹n
chÕ, thêi gian cã h¹n vµ kinh nghiÖm thùc tÕ cßn Ýt, nªn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ
®å ¸n em cßn m¾c nh÷ng sai sãt nhÊt ®Þnh. V× vËy em rÊt mong cã ®îc sù chØ
b¶o vµ ®ãng gãp ý kiÕn thÇy c« vµ c¸c b¹n sinh viªn.
Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn - ®iÖn tö vµ thÇy §Æng ChÝ
Dòng.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-4-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Ch¬ng I
Chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé
I. Kh¸i niÖm chung
1. T¸c dông vµ cÊu t¹o cña c«ng t¾c t¬
C«ng t¾c t¬ lµ khÝ cô ®iÖn dïng ®Ó ®ãng, c¾t thêng xuyªn c¸c m¹ch ®iÖn
®éng lùc, tõ xa, b»ng tay hay tù ®éng. ViÖc ®ãng c¾t c«ng t¾c t¬ cã tiÕp ®iÓm cã
thÓ thùc hiÖn b»ng nam ch©m ®iÖn, thuû lùc hay khÝ nÐn. Th«ng thêng ta gÆp
lo¹i ®ãng c¾t b»ng nam ch©m ®iÖn. C«ng t¾c t¬ gåm c¸c bé phËn chÝnh sau
- HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn.
- HÖ thèng dËp hå quang.
- HÖ thèng c¸c lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo ho·n xung.
- Nam ch©m ®iÖn.
- Vá vµ c¸c chi tiÕt c¸ch ®iÖn.
2. Nguyªn lý ho¹t ®éng
Khi cho ®iÖn vµo cuén d©y, luång tõ th«ng sÏ ®îc sinh ra trong nam ch©m
®iÖn. Luång tõ th«ng nµy sÏ sinh ra mét lùc ®iÖn tõ. Khi lùc ®iÖn tõ lín h¬n lùc
c¬ th× n¾p m¹ch tõ ®îc hót vÒ phÝa m¹ch tõ tÜnh, trªn m¹ch tõ tÜnh cã g¾n vßng
ng¾n m¹ch ®Ó chèng rung, lµm cho tiÕp ®iÓm ®éng tiÕp xóc víi tiÕp ®iÓm tÜnh.
TiÕp ®iÓm tÜnh ®îc g¾n trªn thanh dÉn, ®Çu kia cña thanh dÉn vÝt b¾t d©y ®iÖn
ra, vµo. C¸c lß xo tiÕp ®iÓm cã t¸c dông duy tr× mét lùc Ðp tiÕp ®iÓm cÇn thiÕt lªn
tiÕp ®iÓm. §ång thêi tiÕp ®iÓm phô còng ®îc ®ãng vµo ®èi víi tiÕp ®iÓm phô
thêng më vµ më ra ®èi víi tiÕp ®iÓm thêng ®ãng. Lß xo nh¶ bÞ nÐn l¹i.
Khi ng¾t ®iÖn vµo cuén d©y, luång tõ th«ng sÏ gi¶m xuèng vÒ kh«ng, ®ång
thêi lùc ®iÖn tõ do nã sinh ra còng gi¶m vÒ kh«ng. Khi ®ã lß xo nh¶ sÏ ®Èy toµn
bé phÇn ®éng cña c«ng t¾c t¬ lªn vµ c¾t dßng ®iÖn t¶i ra. Khi tiÕp ®iÓm ®éng
t¸ch khái tiÕp ®iÓm tÜnh cña m¹ch tõ chÝnh th× hå quang sÏ xuÊt hiÖn gi÷a hai
tiÕp ®iÓm. Nhê c¸c tÊm dËp trong buång dËp hå quang, hå quang sÏ ®îc dËp t¾t.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-5-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
II. Chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé
1. HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn
Thanh dÉn: do thanh dÉn ph¶i dÉn dßng ®iÖn
lµm viÖc vµ cã khi ph¶i chôi dßng ®iÖn ng¾n
m¹ch lín khi x¶y ra sù cè ®ßng thêi ph¶i ®¶m
b¶o cho tiÕp ®iÓm tiÕp xóc tèt nªn ta chän thanh
dÉn b»ng ®ång cã tiÕt diÖn ngang h×nh ch nhËt.
§Çu nèi : chän ®Çu nèi b»ng bu l«ng cã thÓ th¸o rêi ®îc.
TiÕp ®iÓm chÝnh: do dßng ®iÖn lµm viÖc ®Þnh møc cña c«ng t¾c t¬ lµ 25 A
nªn ta chän tiÕp ®iÓm h×nh trô, kiÓu b¾c cÇu, 1 pha 2 chç ng¾t, tiÕp xóc lo¹i
mÆt ph¼ng-mÆt ph¼ng.
TiÕp ®iÓm phô: còng dïng kiÓu tiÕp ®iÓm b¾c cÇu 1 pha 2 chç ng¾t.
2. HÖ thèng dËp hå quang
§èi víi khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p , c¸c trang bÞ dËp hå quang thêng lµ :
- KÐo dµi hå quang ®iÖn b»ng c¬ khÝ.
- Dïng cuén d©y thæi tõ.
- Dïng buång dËp hå quang kiÓu khe hÑp.
- Dïng buång dËp hå quang kiÓu dµn dËp.
Qua ph©n tÝch vµ tham kh¶o thùc tÕ, ®èi víi C«ng t¾c t¬ xoay chiÒu chän
buång dËp hå quang kiÓu dµn dËp .
3. Nam ch©m ®iÖn
C«ng t¾c t¬ cã thÓ ®ãng ng¾t b»ng nam ch©m ®iÖn hót quay hoÆc hót th¼ng.
Nam ch©m ®iÖn hót quay
- ¦u ®iÓm: ®Æc tÝnh c¬ cña nam ch©m ®iÖn hót quay tèt h¬n nam ch©m ®iÖn
hót th¼ng.
- Nhîc ®iÓm: KÕt cÊu phøc t¹p, mét pha cã mét chç ng¾t lµm cho viÖc dËp
hå quang khã kh¨n, ph¶i dïng d©y nèi mÒm.
Nam ch©m ®iÖn hót th¼ng
- ¦u ®iÓm: KÕt cÊu ®¬n gi¶n, KÕt cÊu tiÕp ®iÓm b¾c cÇu mét pha cã hai chç
ng¾t lµm cho viÖc dËp hå quang ®¬n gi¶n h¬n, Hµnh tr×nh chuyÓn ®éng
g¾n liÒn víi chuyÒn ®éng cña n¾p nam ch©m ®iÖn,viÖc bè trÝ buång dËp hå
quang dÔ dµng, Kh«ng dïng d©y nèi mÒm.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-6-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
- Nhîc ®iÓm: ®Æc tÝnh c¬ cña nam ch©m ®iÖn hót th¼ng kh«ng tèt b»ng
nam ch©m hót quay.
Do cã nhiÒu u ®iÓm cho nªn ta sÏ sö dông nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu h×nh
ch÷ E kiÓu hót chËp.
4. HÖ thèng c¸c lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo ho·n
xung
Lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm: ta chän kiÓu lß xo xo¾n h×nh trô do nã Ýt bÞ ¨n
mßn vµ bÒn h¬n lß xo tÊm ph¼ng.
Lß xo ho¨n xung: dïng ®Ó gi¶m bít va ch¹m gi÷a n¾p vµ th©n cùc tõ do ®ã ta
dïng lß xo l¸.
5. H×nh d¸ng cña c«ng t¾c t¬
Sau khi chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé ta ®îc h×nh d¸ng c«ng t¾c t¬ nh sau
1. TiÕp ®iÓm tÜnh. 6. Thanh dÉn tÜnh.
2. TiÕp ®iÓm ®éng. 7. Lß xo nh¶.
3. Lß xo Ðp tiÕp ®iÓm. 8. M¹ch tõ nam ch©m ®iÖn.
4. Thanh dÉn ®éng. 9. Cuén d©y nam ch©m ®iÖn.
5. Dµn dËp hå quang. 10. Vßng ng¾n m¹ch.
11. N¾p m¹ch tõ nam ch©m ®iÖn.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-7-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Ch¬ng II
TÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn
I. Kh¸i niÖm chung
Trong C«ng t¾c t¬, m¹ch vßng dÉn ®iÖn lµ mét bé quan träng, nã cã chøc n¨ng
dÉn dßng, chuyÓn ®æi vµ ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn. M¹ch vßng dÉn ®iÖn do c¸c bé
phËn kh¸c nhau vÒ h×nh d¸ng kÕt cÊu vµ kÝch thíc hîp thµnh. §èi víi C«ng t¾c
t¬, m¹ch vßng dÉn ®iÖn gåm cã c¸c bé phËn chÝnh nh sau:
Thanh dÉn: gåm thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh. Thanh dÉn cã chøc n¨ng
truyÒn t¶i dßng ®iÖn.
D©y dÉn mÒm.
§Çu nèi: gåm vÝt vµ mèi hµn.
HÖ thèng tiÕp ®iÓm: gåm tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh, cã chøc n¨ng
®ãng ng¾t dßng ®iÖn.
Cuén thæi tõ.
II. M¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh
1. Thanh dÉn
a. Thanh dÉn ®éng
Chän vËt liÖu
Thanh dÉn ®éng g¾n víi tiÕp ®iÓm ®éng, v× vËy nã cÇn ph¶i cã lùc Ðp ®ñ
®Ó tiÕp xóc tèt, ®é cøng cao, nhiÖt ®é nãng ch¶y t¬ng ®èi cao... do ®ã ta cã thÓ
chän §ång kÐo nguéi lµm vËt liÖu cho thanh dÉn ®éng.
C¸c th«ng sè cña ®ång kÐo nguéi:
Ký hiÖu ML-TB
8,9 g/cm3
Tû träng ()
10830C
NhiÖt ®é nãng ch¶y (nc)
§iÖn trë suÊt ë 200C (20) 0,0158.10-3 mm
3,9 W/cm 0C
§é dÉn nhiÖt ()
80 120 kG/cm2
§é cøng Briven (HB)
0,0043 1/ 0C
HÖ sè dÉn nhiÖt ®iÖn trë ()
950 C
NhiÖt ®é cho phÐp cÊp A ([cp])
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-8-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
TÝnh to¸n thanh dÉn
Theo phÇn chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé, ta ®· chän thanh dÉn cã tiÕt
diÖn ngang h×nh ch÷ nhËt víi bÒ réng a, bÒ dÇy b
Theo c«ng thøc 2-6 (TL1) :
I 2 .ρ θ .K f
b3 dm
2.n.(n 1).K T .τ od
Trong ®ã :
I®m = 18 A : dßng ®iÖn ®Þnh møc.
a
n: hÖ sè h×nh d¸ng, n = = 5 10, chän n = 7.
b
Kf : hÖ sè tæn hao phô ®Æc trng cho tæn hao bëi hiÖu øng bÒ mÆt vµ
hiÖu øng gÇn.
Kf = Kbm.Kg = 1,03 1,06. Chän Kf = 1,06.
KT : hÖ sè t¶n nhiÖt, KT = (6 12).10-6 (W/ 0 C.mm2) Chän KT=
7,5.10-6.
: ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë nhiÖt ®é æn ®Þnh.
= 20[1+( - 20)]
20 : ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë 20OC.
: hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cña vËt liÖu.
: nhiÖt ®é æn ®Þnh cña ®ång , ë ®©y ta lÊy b»ng nhiÖt ®é
ph¸t nãng cho phÐp = [] = 95 OC.
95 = 0,0158.10 -8[1+4,3.10 -3(95 - 20)] 2,1.10 -8 (.m)
«® : ®é t¨ng nhiÖt æn ®Þnh.
«® = - mt víi mt= 40 OC lµ nhiÖt ®é m«i trêng
«® = 95 - 40 = 55 OC
VËy ta cã
18 2.2,1.10 8.1,06
b3 0,54(mm)
2.7.(7 1).7,5.10 6.55
a = b.n =7. 0,54 = 3,78 (mm)
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
-9-
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
VËy kÝch thíc tèi thiÓu cña thanh dÉn ®éng lµ a = 3,78 mm vµ b = 0,54
mm.
Tuy nhiªn h×nh d¹ng cña thanh dÉn ®éng cßn phô thuéc vµo h×nh d¹ng cña
tiÕp ®iÓm.
Chän tiÕp ®iÓm theo b¶ng 2-15(TL1.T51)
víi I®m = 18 A ta chän ®êng kÝnh tiÕp ®iÓm dt® = 8 mm vµ chiÒu cao tiÕp
®iÓm lµ ht®= 1,5 mm.
Chän l¹i kÝch thíc cña thanh dÉn ®éng: a= 10 mm vµ b= 1,2 mm
KiÓm tra kÝch thíc lµm ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc dµi h¹n
DiÖn tÝch thanh dÉn:
S = a.b =10.1,2 = 12 (mm 2 )
Chu vi thanh dÉn:
P = 2.(a+b) = 2.(10+1,2) = 22,4 (mm)
MËt ®é dßng ®iÖn :
Idm 18
= 1,5 (A/mm2) < [j] =2 4 (A/mm2)
j= =
12
S
tho¶ m·n vÒ kÕt cÊu.
NhiÖt ®é thanh dÉn :
Tõ c«ng thøc 2-4 (TKKC§HA) ta cã
I 2 . .K f I 2 .0 .(1 .od ).K f
S.P
K T .(o mt ) K T .(od mt )
I 2 .0 .K f . S.P.K T .mt
« d td
S.P.K T I 2 .0 .K f .
víi 0 : ®iÖn trë suÊt cña ®ång kÐo nguéi ë 00C
0,0158.103
20
0,015.10 3 (.mm)
0
1 . 1 0,0043.20
mt : nhiÖt ®é m«i trêng, mt = 400C
Thay vµo ta cã :
18 2.0,015.10 3.1,06 12.22,4.7,5.10 6.40
td = 430 C
12.22,4.7,5.10 6 18 2.0,015.10 3.1,06.0,0043
VËy td < [cp] = 950C thanh dÉn tho¶ m·n vÒ nhiÖt ®é ë chÕ ®é
®Þnh møc.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 10 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
KiÓm tra thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch
§Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh ng¾n m¹ch:
Dßng ®iÖn vµ mËt ®é dßng ®iÖn cã trÞ sè rÊt lín.
Thêi gian t¸c ®éng nhá.
Tõ ®Æc ®iÓm trªn râ rµng khi x¶y ra ng¾n m¹ch nhiÖt ®é thanh dÉn t¨ng
lªn rÊt lín cã thÓ lµm thanh dÉn bÞ biÕn d¹ng. Do ®ã cÇn ph¶i kiÓm tra khi cã
ng¾n m¹ch th× mËt ®é dßng ®iÖn thanh dÉn cã nhá h¬n mËt ®é dßng ®iÖn cho
phÐp kh«ng.
Tõ c«ng thøc 6-21 (TL1) :
A nm A d
j nm
t nm
Trong ®ã:
Inm = Ibn : dßng ®iÖn ng¾n m¹ch hay dßng ®iÖn bÒn nhiÖt.
tnm = tbn : thêi gian ng¾n m¹ch hay thêi gian bÒn nhiÖt.
Anm = Abn : h»ng sè tÝch ph©n øng víi ng¾n m¹ch hay bÒn
nhiÖt.
A® : h»ng sè tÝch ph©n øng víi nhiÖt ®é ®Çu.
Tra ®å thÞ h×nh 6-5 (TL1.T313) ta cã:
Víi bn = 3000C cã Abn = 3,65.104 (A2s/mm4)
® = 950C cã A® = 1.6.104 (A2s/mm4)
jnm (A/mm2) [jnm]cp (A/mm2)
tnm (s)
3 87 94
4 75 82
10 47.4 51
VËy mËt ®é dßng ®iÖn cña thanh dÉn khi x¶y ra ng¾n m¹ch nhá h¬n mËt
®é dßng ®iÖn cho phÐp, nªn thanh dÉn cã thÓ chÞu ®îc ng¾n m¹ch.
b. Thanh dÉn tÜnh
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 11 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Thanh dÉn tÜnh ®îc nèi víi tiÕp ®iÓm tÜnh vµ g¾n víi ®Çu nèi. V× vËy thanh
dÉn tÜnh ph¶i cã kÝch thíc lín h¬n thanh dÉn ®éng.
Ta cã thÓ chän kÝch thíc thanh dÉn tÜnh nh sau :
at = 10 mm
bt = 1,5 mm
Do thanh dÉn ®éng tho¶ m·n ë chÕ ®é dµi h¹n vµ ng¾n h¹n mµ thanh dÉn
tÜnh cã tiÕt diÖn vµ chu vi lín h¬n thanh dÉn ®éng cho nªn thanh dÉn tÜnh còng
tho¶ m·n chÕ ®é dµi h¹n vµ ng¾n h¹n.
2. §Çu nèi
§Çu nèi tiÕp xóc lµ phÇn tö quan träng cña khÝ cô ®iÖn, nÕu kh«ng chó ý dÔ
bÞ háng nÆng trong qu¸ tr×nh vËn hµnh nhÊt lµ nh÷ng khÝ cô ®iÖn cã dßng ®iÖn
lín vµ ®iÖn ¸p cao.
C¸c yªu cÇu ®èi víi mèi nèi
NhiÖt ®é c¸c mèi nèi khi lµm viÖc ë dµi h¹n víi dßng ®iÖn ®Þnh møc
kh«ng ®îc t¨ng qu¸ trÞ sè cho phÐp.
Khi tiÕp xóc mèi nèi cÇn cã ®ñ ®é bÒn c¬ vµ ®é bÒn nhiÖt khi cã dßng
ng¾n m¹ch ch¹y qua.
Lùc Ðp ®iÖn trë tiÕp xóc, n¨ng lîng tæn hao vµ nhiÖt ®é ph¶i æn ®Þnh khi
khÝ cô ®iÖn vËn hµnh liªn tôc.
KÕt cÊu cña mèi nèi gåm cã : mèi nèi cã thÓ th¸o rêi ®îc, kh«ng thÓ th¸o
rêi ®îc, mèi nèi kiªm khíp b¶n lÒ cã d©y nèi mÒm hoÆc kh«ng cã d©y nèi
mÒm. ë ®©y ta chon mèi nèi cã thÓ th¸o rêi ®îc vµ b»ng bu l«ng.
Víi dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 18A theo b¶ng 2-9 (TKKC§HA) chän bu l«ng
5 b»ng thÐp kh«ng dÉn ®iÖn vµ trô ®ång 5.
b
a
Stx
Idm
DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc : Stx =
j
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 12 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
§èi víi thanh dÉn vµ chi tiÕt ®ång cã tÇn sè f = 50 Hz vµ dßng ®iÖn ®Þnh møc
I®m < 200A th× cã thÓ lÊy mËt ®é dßng ®iÖn j = 0,31 A/mm2
18
58,1 (mm 2 )
Stx =
0,31
Lùc Ðp tiÕp xóc : Ftx = ftx.Stx
Trong ®ã
ftx lµ lùc Ðp riªng trªn c¸c mèi nèi, ftx = 100 150 kG/cm2
chän ftx=100 kG/cm2 = 100.10-2 kG/mm2
Ftx = 100.10 -2.58,1 = 58,1 (kG)
Theo c«ng thøc 2-25(TL1.T59). §iÖn trë tiÕp xóc lµ:
K tx
R tx
(0,102.Ftx ) m
Trong ®ã
m =1
®ång-®ång tiÕp xóc mÆt Ktx =(0.09 0.14).10-3 chän Ktx = 0,1.10-3
0,1.10 3
1,7.10 5 ()
R tx
0,102.58,1
§iÖn ¸p tiÕp xóc
Utx = I®m.Rtx =18.1,7.10 –5= 0,31 (mV)
VËy ®iÖn ¸p tiÕp xóc nhá h¬n ®iÖn ¸p tiÕp xóc cho phÐp ([Utx]cp =30 mV), nªn
bu l«ng ®· chän tho¶ m·n yªu cÇu.
3. TiÕp ®iÓm
a. NhiÖm vô cña tiÕp ®iÓm
TiÕp ®iÓm thùc hiÖn chøc n¨ng ®ãng ng¾t cña c¸c khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t.
b. Yªu cÇu ®èi víi tiÕp ®iÓm
Khi C«ng t¾c t¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc , nhiÖt ®é bÒ mÆt n¬i kh«ng
tiÕp xóc ph¶i bÐ h¬n nhiÖt ®é cho phÐp. NhiÖt ®é cña vïng tiÕp xóc ph¶i
bÐ h¬n nhiÖt ®é biÕn ®æi tinh thÓ cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm.
Víi dßng ®iÖn lín cho phÐp (dßng khëi ®éng, dßng ng¾n m¹ch) tiÕp ®iÓm
ph¶i chÞu ®îc ®é bÒn nhiÖt vµ ®é bÒn ®iÖn ®éng.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 13 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Khi lµm viÖc víi dßng ®iÖn ®Þnh møc vµ khi ®ãng ng¾t dßng ®iÖn trong
giíi h¹n cho phÐp , tiÕp ®iÓm ph¶i cã ®é mßn ®iÖn vµ c¬ bÐ nhÊt , ®é
rung cña tiÕp ®iÓm kh«ng ®îc lín h¬n trÞ sè cho phÐp.
c. VËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm
VËt liÖu lµm tiÕp cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: ®iÖn trë suÊt vµ ®iÖn trë tiÕp
xóc bÐ, Ýt bÞ ¨n mßn, Ýt bÞ «xy ho¸, khã hµn dÝnh, ®é cøng cao, ®Æc tÝnh c«ng
nghÖ cao, gi¸ thµnh h¹ vµ phï hîp víi dßng ®iÖn I = 18 A.
Tõ b¶ng 2-13 (TL1) ta chän vËt liªu lµ b¹c niken than ch×, víi c¸c th«ng sè
kü thuËt sau:
Ký hiÖu KMK.A32
8,7 g/cm3
Tû träng ()
1300 0C
NhiÖt ®é nãng ch¶y (nc)
§iÖn trë suÊt ë 200C (20) 0,035.10-3 mm
3,25 W/cm 0C
§é dÉn nhiÖt ()
45 65 kG/mm2
§é cøng Briven (HB)
0,0035/ 0C
HÖ sè dÉn nhiÖt ®iÖn trë ()
950 C
NhiÖt ®é cho phÐp cÊp A ([cp])
Nh ®· chän ë phÇn tÝnh thanh dÉn ®éng ta cã kÝch thíc cña tiÕp ®iÓm lµ
d = 8 mm; h=1,5 mm.
d. Lùc Ðp tiÕp ®iÓm
Theo c«ng thøc kinh nghiÖm
Ft® = ft® x I®m
Tra b¶ng 2-17 ta chän ft® = 15 (g/A)
Ft® = 15 x 18 = 270 (g) = 0,270 (kg) = 2,70 (N)
e. §iÖn trë tiÕp ®iÓm
§iÖn trë tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm ®îc tÝnh theo c«ng thøc 2-25(TL1.T159)
K tx
Rtx =
(0,102.Ftd ) m
Trong ®ã :
Ft® = 2,70 (N)
Ktx : hÖ sè kÓ ®Õn sù ¶nh hëng cña vËt liÖu vµ tr¹ng th¸i bÒ mÆt
cña tiÕp ®iÓm. Ktx = (0,2 0,3)10 3 chän Ktx = 0,25.10-3
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 14 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
m: hÖ sè d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc. v× lµ tiÕp xóc mÆt m = ( 0,7 1 )
nªn chän m = 0,8
Thay vµo ta cã:
0,25.10 3
7.104 ()
R tx 0,8
(0,102.2,7)
f. §iÖn ¸p tiÕp xóc
Utx = I®m.Rtx =18.7.10-4 = 0,0126 (V) = 12,6 (mV)
VËy ®iÖn ¸p n¬i tiÕp xóc Utx tho¶ m·n ®iÒu kiÖn nhá h¬n ®iÖn ¸p tiÕp xóc
cho phÐp [Utx] = 2 30 mV.
g. NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm vµ nhiÖt ®é n¬i tiÕp xóc
Theo c«ng thøc 2-11(TL1.T52) nhiÖt ®é ph¸t nãng cña tiÕp ®iÓm
2 2
I dm . I dm .Rtd
td mt
S.P.KT 2. .S .PKT
Trong ®ã:
t® : nhiÖt ®é cña tiÕp diÓm.
: ®iÖn trë suÊt cña vËt iÖu lµm tiÕp ®iÓm ë 95oC
= 95 =20.[1+ (-20)] = 3,5.10-5.(1+0,0035.(95-20)]
= 4,42.10-6 ( Wcm)
mt : nhiÖt ®é m«i trêng, mt =400C
Rt® : ®iÖn trë tiÕp ®iÓm.
h 1,5
4,42.10 5. 1,07.10 6 (W)
Rt®= .
S 63,6
P, S : chu vi, tiÕt diÖn cña thanh dÉn.
P = 2,24 cm ; S = 12.10-2 (cm2)
18 2.4,42.10 6 18 2.1,07.10 6
47,1 0C
td 40
2 4
2,24.12.10 .7,5.10 2 4
2. 3,93.2,24.12.10 .7,5.10
NhiÖt ®é cña ®iÓm tiÕp xóc lµ:
I 2 dm .R 2 tx 18 2.(7.10 4 ) 2
48,24 0 C
tx td 47,1 6
8. . 8.3,93.4,42.10
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 15 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
h. Dßng ®iÖn hµn dÝnh
Khi dßng ®iÖn qua tiÕp ®iÓm lín h¬n dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m (qu¸ t¶i , khëi
®éng , ng¾n m¹ch) , nhiÖt ®é sÏ t¨ng lªn vµ tiÕp ®iÓm bÞ ®Èy do lùc ®iÖn ®éng
dÉn ®Õn kh¶ n¨ng hµn dÝnh . §é æn ®Þnh cña tiÕp ®iÓm chèng ®Èy vµ chèng hµn
dÝnh gäi lµ ®é æn ®Þnh ®iÖn ®éng (®é bÒn ®iÖn ®éng) . §é æn ®Þnh nhiÖt vµ æn
®Þnh ®iÖn ®éng lµ c¸c th«ng sè quan träng ®îc biÓu thÞ qua trÞ sè dßng ®iÖn hµn
dÝnh Ihd , t¹i trÞ sè ®ã sù hµn dÝnh cña tiÕp ®iÓm cã thÓ kh«ng x¶y ra nÕu c¬ cÊu
ng¾t cã ®ñ kh¶ n¨ng ng¾t tiÕp ®iÓm .
TrÞ sè dßng ®iÖn hµn dÝnh x¸c ®Þnh theo quan hÖ lý thuyÕt 2-33 (TL1.T66)
Ihdb® = A fnc . Ftd (A)
Trong ®ã:
1
32 nc (1 nc )
3
A=
2
H B O (1 nc )
3
O
O : ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë 20OC .
Ta cã 20 = O(1+.20)
O
O =
1 .20
3,5.10-8
3,27.10 8 (m)
O =
1 0,0035 .20
: hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu.
= 3,25 W/cm.OC = 325 W/m.OC
nc : nhiÖt ®é nãng ch¶y cña vËt liÖu, nc = 1300 OC
HBo : ®é cøng Britnel .
HBo = 50 kG/mm2 = 50.106 (kg/m)
1
32.3,25.1300.(1 .0,0035.1300)
3 1135,74 (A/Kg1/2 )
A =
2
.50.10 6.3,27.10 8.(1 .0,0035.1300)
3
fnc : hÖ sè ®Æc trng cho sù t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc trong qóa tr×nh
ph¸t nãng, chän fnc = 3.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 16 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Ft® = 0,275 (kG)
Ihd = 1135,74. 3. 0,275 1031,59(A)
TÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm 2-36 (TL1)
Ihd = Khd. Ftd
Trong ®ã:
Khd : hÖ sè hµn dÝnh , chän Khd = 2000 A/kG1/2
Ft® = 0,275 (kG)
Ihd = 2000. 0,275 1048,8(A)
Ta thÊy Ihdb® LT < Ihdbd TN .Chän Ihdbd = Ihdbd TN = 1048,8A
Inm = 10.I®m = 10.18 = 180A
V× Inm < Ihdbd cho nªn tiÕp ®iÓm kh«ng bÞ hµn dÝnh.
i. §é rung vµ thêi gian rung cña tiÕp ®iÓm
Khi tiÕp ®iÓm ®ãng, thêi ®iÓm b¾t ®Çu tiÕp xóc sÏ cã xung lùc va ®Ëp c¬ khÝ
gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh g©y ra hiÖn tîng rung tiÕp ®iÓm. TiÕp
®iÓm ®éng bÞ bËt trë l¹i víi mét biªn ®é nµo ®ã råi l¹i vµ tiÕp tôc va ®Ëp, qu¸
tr×nh nµy x¶y ra trong mét kho¶ng thêi gian råi chuyÓn sang tr¹ng th¸i tiÕp xóc
æn ®Þnh, sù rung kÕt thóc. Qóa tr×nh rung ®îc ®¸nh gi¸ b»ng ®é lín cña biªn ®é
rung Xm vµ thêi gian rung tm
Theo c«ng thøc 2-39(TL1.T72) biªn ®é rung cho 3 tiÕp ®iÓm thêng më lµ :
m đ .v 2 .(1 K V )
do
Xm =
2.Ftdd
Trong ®ã
m® : khèi lîng phÇn ®éng.
m® =K.I®m víi K= 7 (g/A)
m® = 7.18 = 126 (g) =0,126 (kg)
v®o : tèc ®é tiÕp ®iÓm t¹i thêi ®iÓm va ®Ëp .
v®o = 0,1 m/s
KV : hÖ sè va ®Ëp phô thuéc vµo tÝnh ®µn håi cña vËt liÖu.
Kv = 0,85 0,9 chän KV = 0,9.
Ft®® : lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu.
Ft®®= 0,7.Ft® =0,7.0,275 = 0,1975 (kg) =1,975 (N)
0,175.0,12 (1 0,9)
4,4.10 5 (m)
Xm =
2.1,975
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 17 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
Do c«ng t¾c t¬ cã ba tiÕp ®iÓm nªn ®é rung cña 1 tiÕp ®iÓm lµ
X 0,044
X mtd 3m 3 = 0,015 (mm)
Theo c«ng thøc 2-40 (TL1.T72) thêi gian rung cña tiÕp ®iÓm lµ
2.m d .v do 1 K V
tm
F tdd
2.0,175.0,1. 1 0,9
5,6.10 3 (s) = 5,6 (ms)
tm
1,975
Do c«ng t¾c t¬ cã ba tiÕp ®iÓm chÝnh cho nªn thêi gian rung cña mét tiÕp
®iÓm lµ
t m 5,6
t mtd 3 3 = 1,9 (ms)
j. §é mßn cña tiÕp ®iÓm
Sù mßn cña tiÕp ®iÓm x¶y ra trong qu¸ tr×nh ®ãng vµ qu¸ tr×nh ng¾t m¹ch
®iÖn. Nguyªn nh©n g©y ra sù ¨n mßn cña tiÕp ®iÓm lµ ¨n mßn vÒ ho¸ häc, vÒ c¬
vµ vÒ ®iÖn trong ®ã chñ yÕu lµ do qu¸ tr×nh mßn ®iÖn .
Khèi lîng mßn trung b×nh cña mét cÆp tiÕp ®iÓm cho mét lÇn ®ãng ng¾t
lµ:
g® + gng = 10 -9(K®. I 2 + Kng. I 2 )Kk®
ng
d
Trong ®ã :
Kk® : hÖ sè kh«ng ®ång ®Òu, ®¸nh gi¸ ®é mßn kh«ng ®Òu cña
c¸c tiÕp ®iÓm, Kk® =1,1 2,5, chän Kk® =1,5
K®, Kng : hÖ sè mßn khi ®ãng vµ khi ng¾t, tra b¶ng 2-21
(TL1.T79) ta cã
Kng=K® = 0,01 (g/A2)
I® vµ Ing : dßng ®iÖn ®ãng vµ dßng ®iÖn ng¾t.
I® = 5I®m =5.18 = 90 (A)
Ing =3.I®m = 3.18 = 54 (A)
g® vµ gng : khèi lîng mßn riªng cña mçi mét lÇn ®ãng vµ ng¾t.
g® + gng = 10 -9 .(0,01.902 +0,01.542 ).1,5 =1,65.10-7 ( g)
Sau N = 106 lÇn ®ãng ng¾t, khèi lîng mßn lµ :
Gm = N.(g® + gng)
= 106 . 1,65.10-7 = 0,165( g)
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 18 -
- Thiết kế công tắc tơ Đồ án khí cụ điện hạ áp
ThÓ tÝch mßn mét sau mét lÇn ®ãng c¾t lµ
Gm 0,165
0,02(cm3 )
V1lan
8,7
ThÓ tÝch ban ®Çu cña tiÕp ®iÓm lµ
2
2
.8
d
.1,5 75,4(mm 3 )
Vt® = .h
4 4
Lîng mßn cña tiÕp ®iÓm sÏ lµ :
V 20
.100% .100% 26,5%
Vm% =
Vtd 75,4
§é mßn cho phÐp cña tiÕp ®iÓm lµ Vm =70. Cho nªn ®é mßn cña tiÕp
®iÓm mµ ta thiÕt kÕ lµ tho¶ m·n.
k. §é lón, ®é më cña tiÕp ®iÓm
§é më
§é më cña tiÕp ®iÓm lµ kho¶ng c¸ch gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm
tÜnh ë tr¹ng th¸i ng¾t cña c«ng t¾c t¬.
§é më cÇn ph¶i ®ñ lín ®Ó cã thÓ dËp t¾t hå quang nhanh chãng, nÕu ®é
më lín th× viÖc dËp t¾t hå quang sÏ dÔ dµng.Tuy nhiªn kho¶ng c¸ch qu¸ lín sÏ
¶nh hëng tíi kÝch thíc cña c«ng t¾c t¬.
Ta lÊy ®é më cña tiÕp ®iÓm lµ m=5mm.
§é lón
§é lón l cña tiÕp ®iÓm lµ qu·ng ®êng ®i thªm ®îc cña tiÕp ®iÓm ®éng
nÕu kh«ng cã tiÕp ®iÓm tÜnh c¶n l¹i.
ViÖc x¸c ®Þnh ®é lón cña tiÕp ®iÓm lµ cÇn thiÕt v× trong qu¸ tr×nh lµm viÖc
tiÕp ®iÓm sÏ bÞ ¨n mßn. ®Ó ®¶m b¶o tiÕp ®iÓm vÉn tiÕp xóc tèt th× cÇn cã mét ®é
lón hîp lý.
Theo c«nh thøc lÝ thuyÕt l= A+ B.I®m = 1,5 + 0,02.18 = 1,86 2 (mm).
III. M¹ch vßng dÉn ®iÖn phô
ViÖc tÝnh m¹ch vßng dÉn ®iÖn phô t¬ng tù víi c¸ch tÝnh vßng dÉn ®iÖn
chÝnh, víi I®m =10A.
Ngäc V¨n Tó TB§-§T1
- 19 -
nguon tai.lieu . vn
