Thiế kế công tắc điện từ xoay chiều 3 pha

Lời nói đầu Hiện với phát triển khơng ngừng nghành công nghiệp - nông nghiệp, việc sử dụng sản phẩm khoa học kĩ thuật quan trọng Chính nhờ ứng dụng mà thúc đẩy kinh tế cho quốc gia tồn giới, đồng thời chúng góp phần không nhỏ vào việc tăng xuất lao động, phục vụ đời sống, sinh hoạt hàng ngày người, khơng chúng cịn thay làm việc mơi trường khơng có lợi cho người làm việc với tính xác cao Để đảm bảo an tồn cho tính mạng người, bảo vệ thiết bị điện tránh tổn thất kinh tế, cộng với phát triển mạnh mẽ công nghiệp khí cụ điện ngày địi hỏi nhiều hơn, chất lượng theo phát triển cơng nghệ Ngày khí cụ điện đại sản suất phải đảm bảo tính an tồn tự động hóa cao, cơng tắc tơ khơng nằm ngồi khả an tồn tự động hóa, điều khiển quy trình sản suất Chính vai trị cần thiết nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ đặc biệt quan trọng nhằm nâng cao tính tự động hóa an tồn vận hành tuổi thọ chúng không ngừng cải thiện Được giúp đỡ hướng dẫn thầy Nguyễn Văn Đức khoảng thời gian học kì 2, em hồn thành đề án thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha Do kiến thức, kinh nghiệm thực tế thời gian hạn chế nên đồ án không tránh khỏi sai sót định Vì em mong bảo góp ý c thầy Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội 18/6/2007 Sinh viên: PHẠM THẾ VINH Mục lục Chương Những vấn đề chung Khái quát công dụng .3 Yêu cầu chung công tắc tơ xoay chiều 3 Nguyên lý làm việc kết cấu trung công tắc tơ xoay chiều 4.Lựa chọn sơ nam châm điện 5.Lựa chọn hệ thống tiếp điểm hệ thống tiếp điểm phụ Lựa chọn sơ hệ thống dập hồ quang .5 Chương Mạch vòng dẫn điện 2.1 Khái niệm mạch vòng dẫn điện 2.2 Yêu cần mạch vòng dẫn điện .6 2.3 Tính tốn lựa chọn dẫn 2.3.1.Xác định kích thước cho dẫn chế độ làm việc dài hạn 2.3.2.Kiểm nghiệm kích thước dẫn 2.3.3.Xác định kích thước dẫn tĩnh 11 2.4 Tính tốn phần đầu nối 11 a Khái niệm .11 b Nhiệm vụ 11 c Yêu cầu 11 d Chọn dạng kết cấu đầu nối 12 e Xác định kích thước số lượng bulơng ốc vít 12 2.5 Tính tốn tiếp điểm 13 2.5.1.Yêu cầu tiếp điểm 13 2.5.2.Chọn dạng kết cấu tiếp điểm .15 2.5.3.Độ mở, độ lún 15 2.5.4.Chọn vật liệu kích thước tiếp điểm .16 2.5.5.Xác định nhiệt độ, điện trở tiếp xúc, lực ép tiếp điểm điện áp tiếp xúc làm việc dài hạn .17 2.5.6.Tính dịng hàn dính 20 2.5.7.Sự rung tiếp điểm 20 2.5.8.Sự mòn tiếp điểm biện pháp khắc phục 21 Chương Kết cấu khí cụ điện 23 Đặc điểm cấu, yêu cầu số liệu ban đầu 23 Lập sơ đồ động kết cấu .23 Lực tác dụng phản lực tác dụng cấu, quy đổi lực 24 Dựng đặc tính lực tác dụng phản lực tác dụng .25 Khái niệm chung .27 Chọn kiểu lò xo vật liệu làm lò xo .27 Tính tốn lị xo 28 Chương Nam Châm Điện 31 Khái niệm chung .31 Nhiệm vụ thiết kế 31 Chọn dạng kết cấu 31 Mạch từ nam châm điện 32 Chọn từ cảm B, r, t chọn th 32 Lập sơ đồ thay mạch từ .36 Chương Thiết kế buồng dập hồ quang .51 Khái niệm hồ quang điện 51 Đặc điểm hồ quang điện xoay chiều 51 Yêu cầu hệ thống dập hồ quang .51 Giá trị dịng điện ngắt tính tốn hệ thống dập hồ quang .52 Vật liệu kết cấu buồng dập hồ quang 52 Kết cấu kiểu buồng dập 53 Chương Những vấn đề chung Khái quát công dụng Công tắc tơ xoay chiều loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa nút ấn mạch điện lực có phụ tải Cơng tắc tơ xoay chiều dùng để đổi nối mạch điện xoay chiều, nam châm điện nam châm điện xoay chiều, có trường hợp nam châm điện nam châm điện chiều Theo ngun tắc truyền động, ta có cơng tắc tơ kiểu ép, kiểu thủy lực phần lớn khí cụ điện hay cơng tắc tơ thường chế tạo theo kiểu điện từ Cơng tắc tơ xoay chiều có phận sau:  Mạch vịng dẫn điện (gồm đầu nối, dẫn tiếp điểm) chi tiết dẫn điện từ lưới đến phụ tải từ thiết bị đến thiết bị khác  Hệ thống dập hồ quang  Các cấu trung gian Truyền biến đổi lượng  Nam châm điện Cơ cấu điện từ biến đổi điện thành năng, tạo lực điện từ dùng để đóng mở cơng tắc tơ  Các chi tiết cụm cách điện  Các chi tiết kết cấu vỏ Yêu cầu chung công tắc tơ xoay chiều a.Yêu cầu kĩ thuật Đảm bảo độ bền nhiệt chi tiết, phận làm việc chế độ cố định mức  < []; nm < [nm] jnm < [jnm] Đảm bảo độ bền cách điện chi tiết phận cách điện khoảng cách cách điện làm việc với điện áp cực đại, kéo dài điều kiện môi trường xung quanh ( mưa, bụi ), có điện áp nội điện áp khí gây Độ bền tính chịu mài mịn phận KCĐ thời gian giới hạn số lần thao tác thiết kế, thời hạn làm việc chế độ định mức cố Đảm bảo khả đóng ngắt chế độ định mức chế độ cố, độ bền điện chi tiết, phận b.Yêu cầu vận hành Có độ tin cậy cao Có tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài Đơn giản chế tạo, dễ thao tác, thay sửa chữa Phí tổn cho vận hành, tiêu tốn lượng c.Yêu cầu kinh tế xã hội Giá thành hạ Tạo điều kiện để dễ dàng thuận tiện cho người vận hành Đảm bảo an toàn lắp giáp sửa chữa Có hình dánh kết cấu phù hợp , đẹp Vốn đầu tư cho chế tạo lắp giáp Nguyên lý làm việc kết cấu trung công tắc tơ xoay chiều Cơ cấu điện từ gồm hai phận: cuộn dây mạch từ phân thành nhiều loại công tắc tơ kiểu điện từ hút chập, công tắc tơ kiểu điện từ kiểu hút ống dây công tắc tơ kiểu hút ống thẳng Tất công tắc tơ làm việc theo nguyên lý điện từ gồm mạch từ dùng để dẫn từ thép kĩ thuật điện dập thành chữ E chữ U ghép lại với Mạch từ chia làm hai phần: phần kẹp chặt cố định, phần lại nắp nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn.Cuộn dây hút có điện trở điện kháng bé Khi ta đặt điện áp vào hai đầu cuộn dây nam châm điện có dịng điện chạy cuộn dây, cuộn dây sinh từ thông khép mạch qua lõi sắt khe hở khơng khí  tạo lực hút điện từ kéo nắp (phần ứng) phía lõi Khi cắt điện áp (dòng điện ) cuộn dây lực hút điện từ khơng cịn nắp bị nhả 4.Lựa chọn sơ nam châm điện Dựa vào số lần thao tác ta phân biệt chế độ làm việc công tắc tơ điện xoay chiều ba pha nói trên, làm việc chế độ làm việc nhẹ Công tắc tơ xoay chiều dùng nam châm điện có mạc từ hình chữ E chữ U có nắp quay quanh trụ chuyển động tịnh tiến theo kiểu hút ống dây, chuyển động kiểu hút thẳng, kiểu quay cạnh có phần ứng nằm ngồi cuộn dây, phấn ứng chuyển động lòng ống dây phần ống dây Qua phân tích ưu nhược điểm loại NCĐ có sẵn Ta chọn NCĐ hình chữ E, kiểu hút thẳng có phần ứng chuyển động phần lịng ống dây Loại kết cấu có nắp phần động chuyển động tịnh tiến, phương chuyển động trùng với phương tác dụng lực Đồng thời cho đặc tính lực hút tương đối lớn, hành trình chuyển động nhanh, thời gian chuyển động ngắn Từ thơng rị khơng sinh lực từ phụ Tuy nhiên với ưu điểm NCĐ có kết cấu cịn có mặt hạn chế là: Có bội số dòng điện lớn so với mạch từ khác nên dùng chế độ làm việc nặng trung bình Lực lị xo nhỏ, cơng suất nhỏ Việc dùng kết cấu NCĐ hình chữ E, kiểu hút thẳng, có phần ứng chuyển động phần lịng ống dây hồn tồn phù hợp với cơng tắc tơ xoay chiều pha kiểu điện từ có chế độ làm việc nhẹ 5.Lựa chọn hệ thống tiếp điểm hệ thống tiếp điểm phụ Với yêu cầu thiết kế cơng tắc tơ xoay chiều pha có tần số đóng cắt = 105 lần Nên tiếp điểm phải đảm bảo độ mài mòn điện Qua phân tích khảo sát loại tiếp điểm (như tiếp điểm kiểu ngón, tiếp điểm lưỡi, tiếp điểm kiểu phẳng ) chọn tiếp điểm kiểu cầu, tiếp xúc mặt phù hợp với NCĐ kiểu hút thẳng với dịng điện qua tiếp điểm Iđm = 200Tiếp điểm phụ kiểu cầu, tiếp xúc điểm ứng với dòng làm việc nhỏ I =5A Tiếp điểm cầu có hai chỗ ngắt có ưu điểm khả ngắt lớn khơng cần dây nối mềm, có khả làm nơi tiếp xúc, chiếm khơng gian Ngồi việc dập hồ quang đảm bảo Lựa chọn sơ hệ thống dập hồ quang Do công tắc tơ làm việc công tắc tơ xoay chiều (làm việc với dòng xoay chiều) nên chọn kiểu dập hồ quang kiểu dàn dập, chi tiết tiếp điểm có buồng dập hồ quang riêng 7 Ngồi cịn có chi tiết khác lò xo, dẫn chi tiết khác Những chi tiết tính tốn chi tiết, cụ thể phần sau Chương Mạch vòng dẫn điện 2.1 Khái niệm mạch vòng dẫn điện Mạch vịng dẫn điện khí cụ điện nói chung CTT nói riêng phận khác hình dáng, kết cấu kích thước hợp thành Mạch vòng dẫn điện gồm dẫn (động, tĩnh), dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm (giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh), cuộn dây dịng điện (có thể có cuộn thổi từ dập hồ quang) Ngồi mạch vịng dẫn điện cịn có mạch vịng dẫn điện phụ tính tốn mạch vịng dẫn điện 2.2 u cần mạch vòng dẫn điện   hậu)   Điện trở suất nhỏ, chịu nhiệt độ cao, dẫn điện tốt Bền môi trường (chịu tác dụng độ ẩm, nhiệt độ, khí Tổn hao nhỏ Kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt sửa chữa 2.3 Tính tốn lựa chọn dẫn Thanh dẫn CTT gồm có dẫn động dẫn tĩnh Để tính tốn thiết kế hai loại dẫn ta cần tính tốn thiết kế cho dẫn động Khi tính tốn xong kích thước cho dẫn động ta có kích thước dẫn tĩnh (thường kích thước dẫn tĩnh lớn kích thước dẫn động dẫn tĩnh cịn có phần đầu nối), hai dẫn chịu dòng điện làm việc (Iđm) Yêu cầu dẫn: + Điện trở suất nhỏ, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt + Độ bền cao + Chịu ăn mị hố học, bị ơxy hố + Độ mài mòn nhỏ va đập + Kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt thay thế, sửa chữa + Giá thành thấp tốt Kích thước cho dẫn tính theo bước: + Xác định kích thước cho dẫn chế độ làm việc dài hạn + Kiểm nghiệm kích thước dẫn chế độ làm việc dài hạn + Kiểm nghiệm kích thước dẫn chế độ ngắn hạn 2.3.1.Xác định kích thước cho dẫn chế độ làm việc dài hạn a Chọn vật liệu dẫn Để thoả mãn yêu cầu dẫn ta chọn vật liệu dẫn đồng kéo nguội có số liệu bảng (theo