Đề án tốt nghiệp thiết kế ng tắc tơ xoay chiều pha

CÁC YÊU CẦU CHÍNH ĐỐI VỚI CTT 1.Yêu cầu về mặt kỹ thuật

Yêu cầu về công nghệ chế tạo

Để có kết cấu hợp lý và phù hợp với điều kiện công nghệ nước ta hiện nay, việc tham khảo một số mẫu hiện có trên thị trường nước ta để có thể chọn ra được phương án tối ưu, phù hợp là rất cần thiết.

1 Lựa chọn nam châm điện

Do bài toán yêu cầu thiết kế công tắc tơ xoay chiều nên chọn nam châm điện xoay chiều Nam châm điện là bộ phận quan trọng của CTT, dùng để biến điện năng thành cơ năng.

Nam châm điện có hai bộ phận chính: mạch từ và cuộn dây.

Mạch từ của nam châm điện xoay chiều có hai dạng: chữ E nắp hút thẳng hoặc chữ U nắp hút quay Qua thực tế thì người ta thường chọn nam châm điện dạng chữ E nắp hút thẳng, được làm từ thép kĩ thuật điện để giảm tổn hao do từ trễ và dòng xoáy.

Loại kết cấu nam châm điện nắp hút thẳng có nắp và phần động chuyển động tịnh tiến, phương chuyển động trùng với phương tác dụng của lực Đồng thời đặc tính lực hút tương đối lớn, hành trình chuyển động nhanh, thời gian chuyển động ngắn

Tuy nhiên loại này có những nhược điểm: có bội số dòng điện lớn nên không dùng cho chế độ làm việc trung bình và lớn nhỏ, công suất nhỏ.

Loại nam châm điện nắp hút quay dùng cho dòng điện lớn Với dòng điện lớn nếu dùng kiểu hút thẳng thì kích thước sẽ rất lớn nhưng dùng kiểu hút quay kích thước sẽ nhỏ hơn.

Yêu cầu đề tài thiết kế dòng qua tiếp điểm chính là 80A nên ta chọn mạch từ chữ E hút thẳng.

Công tắc tơ dùng để đóng, ngắt với tần số cao nên tuổi thọ của CTT phụ thuộc vào hệ thống tiếp điểm.

CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 1 Lựa chọn nam châm điện

Buồng dập hồ quang

- Thiết bị dập hồ quang phải thỏa mãn những yêu cầu sau:

+ Đảm bảo được khả năng đóng và khả năng cắt, nghĩa là đảm bảo giá trị dòng điện đóng và dòng điện ngắt ở điều kiện cho trước.

+ Có thời gian cháy nhỏ để giảm ăn mòn tiếp điểm và thiết bị dập hồ quang. + Quá điện áp thấp.

+ Kích thước buồng dập hồ quang nhỏ.

- Có 2 phương pháp dập hồ quang phổ biến là:

+ Dùng buồng dập hồ quang kiểu dàn dập: được làm từ những lá thép non ghép lại có khe hở với nhau, khi hồ quang xuất hiện nó được đẩy vào dàn dập do lực điện động, hồ quang được chia nhỏ thành từng đoạn, chạm vào vách ngăn và nhanh chóng bị dập tắt Phương pháp này cho ta khả năng rút ngắn đáng kể chiều dài hồ quang và dập nó trong thể tích nhỏ, do đó phát sáng ít và âm thanh bị hạn chế Phương pháp này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khả năng dập hồ quang cũng rất tốt, phù hợp với CTT xoay chiều.

+ Dùng buồng dập hồ quang kiểu khe hẹp cộng với cuộn thổi từ, dưới tác dụng của từ trường lên dòng điện hồ quang, sinh ra lực điện động hút hồ quang vào buồng dập khe hở hẹp nên hồ quang nhanh chóng được dập tắt. Phương pháp này có khả năng rất tốt xong kết cấu phức tạp, thường dùng ở CTT dòng điện lớn, chế độ làm việc nặngphù hợp với CTT một chiều.

Vậy ta chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập.

Hệ thống phản lực

Từ kiểu dáng và kết cấu nam châm điện mà ta chọn lò xo tiếp điểm loại xoắn trụ làm việc chịu nén.

- Loại lò xo này có độ bền cơ cao và ít bị ăn mòn, tạo được lực ép lớn, làm việc ổn định, không có dòng điện chạy qua nên không bị phát nóng không già hóa Do đó làm việc tin cậy, hiệu quả cao.

- Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.

Qua sự phân tích các mẫu hiện có, trên cơ sở điều kiện nước ta, ta chọn dạng kết cấu CTT như sau:

- Mạch từ chữ E, nắp hút thẳng

- Có buồng dập hồ quang kiểu dàn dập

+ Kiểu bắc cầu một pha hai chỗ ngắt + Tiếp điểm tĩnh hàn cố định với thanh dẫn + Tiếp điểm động chuyển động, thẳng tịnh tiến

- Lò xo tiếp điểm kiểu xoắn trụ, chịu nén. Đối với tiếp điểm chính Iđm = 95 A ta chọn tiếp xúc kiểu trụ cầu - mặt phẳng ( tiếp xúc điểm ) Đối với tiếp điểm phụ dòng điện làm việc Iđm = 5A tiếp xúc kiểu mặt cầu - mặt cầu ( tiếp xúc điểm ).

Sơ đồ kết cấu cơ bản của công tắc tơ ( hình 2 )

1.Lò xo tiếp điểm 2 Tiếp điểm tĩnh

3 Buồng dập hồ quang 4 Lò xo nhả

5 Thân lõi nam châm điện 6Nắp nam châm điện

TÍNH MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN I.Khái niệm chung

TÍNH VÀ DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ I Lập sơ đồ động

Tính toán lò xo

Chọn lò xo xoắn hình trụ chịu nén, loại lò xo này có ưu điểm ít bị ăn mòn bền về cơ, làm việc linh động, không bị phát nóng.

Tra bảng (4- 1) TL1, chọn vật liệu làm lò xo là dây thép Các bon ROCT 8398-60 độ bền vừa có thông số :

- Độ bền giới hạn khi kéo ; 2200 N/mm 2

- Giới hạn mỏi cho phép khi uốn ; 770 N/mm 2

- Giới hạn mỏi cho phép khi xoắn ;   x 480 N/mm 2

Các thông số của lò xo:

Hình 3.3 Các thông số của lò xo.

1 Tính toán lò xo nhả.

Lò xo nhả có đặc điểm là phải thực hiện đẩy nắp NCĐ và hệ thống tiếp điểm động lên vị trí mở khi không có dòng điện qua cuộn hút của NCĐ.Do đó lực ép lo xò nhả ở thời điểm ban đầu là:

+ kdt = 1,2 ÷ 1,3 hệ số dự trữ cơ, chọn k = 1,2

+ Ftđ± : lực ép của tiếp điểm phụ thường đóng.

Vì có 2 cặp tiếp điểm phụ thường đóng, mỗi cặp có 2 tiếp điểm kiểu bắc cầu nên :

Với Ftđ1± = 2 (N) là lực ép của một tiếp điểm phụ thường đóng.

- Lực ép của lò xo nhả cuối

Do ta sử dụng 2 lò xo nhả , nên lực ép ban đầu của mỗi lò xo nhả :

- Lực ép cuối của mỗi lò xo nhả là :

- Theo công thức (4-31) TL1 , đường kính dây lò xo là :

+ C : Chỉ số của lò xo.

D thông thường C 8 16 chọn C = 10 +   x = 480 N/mm 2 , ứng xuất xoắn cho phép.

Vậy chọn đường kính dây lò xo là d = 0,52 mm.

Với khoảng lún xét đến : f = m + l = 8 + 2,3 = 10,3 mm.

- Số vòng kết cấu của lò xo :

- Bước lò xo chịu kéo tk và chịu nén tn, theo công thức (4- 33) TL1 ta có t k =d=0,5 2(mm). t n =d+ f

- Chiều dài tự do của lò xo chịu kéo (không kể vòng móc) lk và lò xo chịu nén ln tính theo công thức (4- 34) TL1 : l k =W O t k (.0 , 52= 14 , 56(mm ) . l n =W O t n +1,5 d (.0 , 88+1,5 0 , 52% , 42( mm)

- Ứng suất xoắn thực tế của lò xo

Vậy  x <    x = 480 (N/ mm 2 ) do đó lò xo chọn thoả mãn yêu cầu.

Vậy lò xo đã thiết kế thoả mãn đảm bảo độ bền cơ.

- Khoảng lún thực tế của lò xo: f = 8 D 3 ΔFF W O

2.Tính toán lò xo tiếp điểm chính.

Vì có 3 cặp tiếp điểm chính thường mở, mà tiếp điểm được sử dụng là dạng bắc cầu 1pha 2 chỗ ngắt nên :

- Tổng lực ép của tiếp điểm chính thường mở lúc cuối :

Với Ftđ1 = 3,8(N) là lực ép của một tiếp điểm chính thường mở.

- Tổng lực ép của tiếp điểm chính thường mở lúc đầu :

- Theo công thức (4- 31) TL1 , đường kính dây lò xo là :

, thông thường C 8 16 chọn C = 10 +   x = 480 N/mm 2 , ứng xuất xoắn cho phép. d=1,6 √ 480 7,6.10 =1,8 (mm )

Vậy chọn đường kính dây lò xo là d = 2 mm.

Với khoảng lún xét đến : f = l = 2,3 mm.

- Bước lò xo chịu kéo tk và chịu nén tn , theo công thức (4-33) TL1 ta có : t k =d=2mm . t n =d+ f

- Chiều dài tự do của lò xo chịu kéo (không kể vòng móc) lk và lò xo chịu nén ln tính theo công thức (4- 34) TL1 : l k =Wo t k 20 (mm ) . l n =Wo t n +1,5 d.2, 15+1,5 25 , 25( mm ).

- Ứng suất xoắn thực tế của lò xo , tính theo công thức (19-1)TL3 : σ x =

- Khoảng lún thực tế của lò xo: f = 8 D 3 ΔFF Wo

3.Tính toán lò xo tiếp điểm phụ.

(+) Lực ép tiếp điểm phụ thường mở

Công tắc tơ thiết kế có 2 tiếp điểm phụ thường mở, tiếp điểm này cũng có dạng

1 pha hai chỗ ngắt nên:

- Tổng lực ép của tiếp điểm phụ thường mở lúc cuối là:

- Tổng lực ép của tiếp điểm phụ thường mở lúc đầu là :

Chọn F Σ ptmd =0,6.F Σ ptmc =0,6.1=0,6(mm) . (+) Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng :

Tương tự như đối với tiếp điểm phụ thường mở, trong đó:

Lực ép tiếp điểm đầu của mỗi lò xo tiếp điểm phụ là :

2 =0,3 ( N ) Lực ép tiếp điểm cuối của mỗi lò xo tiếp điểm chính là :

- Theo công thức (4- 31) TL1 , đường kính dây lò xo là :

, thông thường C = 8 ÷ 16 chọn C = 10 +   x = 480 N/mm 2 , ứng xuất xoắn cho phép.

Vậy chọn đường kính dây lò xo là d = 0,2 mm.

Với khoảng lún xét đến : f = l = 2,57, mm.

- Bước lò xo chịu kéo tk và chịu nén tn ,theo công thức (4_33) TL1 ta có : t k = d=0,2( mm ) t n =d+ f

- Chiều dài tự do của lò xo chịu kéo (không kể vòng móc) lk và lò xo chịu nén ln tính theo công thức (4- 34) TL1 : l k =Wo t k &.0,2=5,2 (mm ) l n =Wo t n +1,5 d& 0 ,52+1,5 0,2 , 18(mm )

- Ứng suất xoắn thực tế của lò xo , tính theo công thức (19-1)TL3 :

- Khoảng lún thực tế của lò xo:vì ta chọn lún chính bằng lún phụ lên f=2,3(mm)

Lực cơ tác dụng bao gồm : a Lực lò xo tiếp điểm chính:

- F Σ tdcd =4 , 56.3 ,68 ( N ) b Lực lò xo tiếp điểm phụ thường mở:

- F Σ ptmd =2.0,6=1,2(N) . c Lực lò xo tiếp điểm phụ thường đóng:

- F  ptdd 2( )N d Lực lò xo nhả:

- F Σ nhd =6,3( N ) e Trọng lượng phần động:

Gđ = 3,2(N). f Lực ma sát ( bỏ qua ).

5 Đồ thị đường đặc tính cơ:

CHƯƠNG V: BUỒNG DẬP HỒ QUANG

Trong các khí cụ điện ( cầu dao, rơ le, công tắc tơ,…) khi đóng hoặc ngắt mạch điện, hồ quang sẽ phát sinh trên tiếp điểm Nếu để hồ quang cháy lâu các khí cụ điện sẽ bị hư hỏng Vì vậy phải nhanh chóng dập tắt hồ quang

Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí vì vậy mật độ dòng điện rất lớn ( 10 4 đến 10 5 A/ cm 2 ) và nhiệt độ rất cao ( từ

5000 đến 6000 0 C ) và điện áp trên katôt bé

Hồ quang phát sinh là do môi trường giữa các cặp tiếp điểm bị iôn hoá bao gồm các dạng:

- quá trình phát xạ điện tử

- quá trình tự phát xạ điện tử

- quá trình ion hoá do va chạm

- quá trình ion hoá do nhiệt.

Song song với quá trình ion hóa là quá trình phản ion hoá

( khuyếch tán và tái hợp ) Nếu quá trình phản ion hoá diễn ra mãnh liệt hơn quá trình ion hoá thì hồ quang sẽ bị dập tắt Như vậy ta có biện pháp dập hồ quang

- Hồ quang tự sinh ra để dập

- Dùng năng lượng ở nguồn ngoài để dập tắt

- Chia hồ quang thành nhiều đoạn để dập tắt

- Mắc điện trở Sun để dập tắt

Mặt khác hồ quang điện xoay chiều có đặc điểm là cứ sau nửa chy kỳ thì dòng điện qua trị số 0 Tại thời điểm i = 0 thì quá trình phản iôn hoá diễn ra mạnh hơn quá trình ion hóa Do dó dễ dập hồ quang hơn.

II Kết cấu buồng dập hồ quang

Yêu cầu đối với hệ thống dập hồ quang

- Đảm bảo khả năng đóng cắt

- Thời gian hồ quang cháy nhỏ

- Hạn chế âm thanh, ánh sáng Đối với khí cụ điện hạ áp có các phương pháp dập hồ quang thường dùng là:

- Kéo dài hồ quang bằng cơ khí

- Dùng cuộn dây thổi từ

- Dùng buồng dập hồ quang kiểu khe hẹp

- Dùng buồng dập hồ quang kiểu dàn dập

Qua việc phân tích và tham khảo thực tế đối với công tắc tơ xoay chiều ba pha chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập

Lò xo tiếp điểm chÝnh

Trong buồng dập hồ quang ở phía trên có đặt nhiều tấm sắt từ Khi hồ quang cháy do lực điện động hồ quang bị đẩy vào giữa các tấm thép và bị chia ra nhiều đoạn ngắn Lực điện động sẽ càng đẩy hồ quàng di sâu vào, đồng thời các tấm sắt non có tác dụng tản nhiệt hồ quang làm hồ quang dễ bị dập tắt.

III.Tính toán và lựa chọn.

- Chọn số lợng các tấm sắt non cho một chỗ ngắt: ntk = 3

- Bề dày một tấm: t = 3 mm

- Khoảng cách giữa các tấm: t = 2 mm

Giả thiết là ta chọn số lợng các tấm ở đặc tính không dao động của điện áp phục hồi Điều kiện xảy ra quá trình không dao động là: fo 

L I ng 2 Trong đó: fo - tần số riêng của mạch ngắt.

Ing - dòng điện ngắt định mức

Giả sử hệ thống dùng để đóng ngắt động cơ có Pđm = 20kW, điện áp định mức của hệ thống là Uđm = 380V và hệ thống không khí. Khi đó có: fo 380

Hệ thống không khí có :

L (Hz) Điện cảm của mạch ngắt đợc xác định theo công thức:

Trong đó : Uđm - điện áp định mức của hệ thống: 380V.

Ing - dòng điện ngắt định mức: 65A.

 - tần số góc của hệ thống.

o - góc lệch pha ban đầu của dòng điện và điện

Chọn coso = 0,8 ( tải điện cảm thờng gặp )

Kết luận: ta chọn số tấm ntk = 3 là chấp nhận đợc Có thể lấy thêm một tấm để dự trữ  ntk = 4.

Chiều dài nhỏ nhất của tấm: lt  1,73 δ t 2 t d √ 3 I ng td – thời gian dập hồ quang: có thể nhỏ bằng 2  3 nửa chu kì hoặc lớn hơn ( nhng không lớn hơn 0,1 s )

- Để đảm bảo hồ quang không ra khỏi buồng dập ta chọn l t =0,9(cm)

TÍNH TOÁN NAM CHÂM ĐIỆN I Tính toán sơ bộ nam châm điện 1 Xác định lực tới hạn

Chọn dạng kết cấu

Nam châm điện là loại cơ cấu điện từ biến đổi năng lượng từ điện năng thành cơ năng Nam châm điện có nhiều dạng kết cấu khác nhau về mạch từ và cuộn dây.

Sự khác nhau về dạng kết cấu dẫn đến sự khác nhau về đặc tính chuyển động trong không gian, đặc tính lực hút điện từ và công nghệ chế tạo.

Qua tham khảo em chọn kiểu dáng kết cấu của nam châm điện là mạch từ chữ E hút thẳng Cuộn dây được đặt ở cực từ giữa và vòng ngắn mạch được đặt ở hai cực từ bên Để xem việc chọn dạng kết cấu của nam châm điện đã tốt hay chưa ta có các bước kiểm tra sau:

Xét trên đặc tính phản lực ta thấy rằng công tắc tơ muốn làm việc được thì khi hút, lực hút điện từ phải lớn hơn đặc tính cơ Fđt > Fcơ và khi nhả Ftđ Fcơ max = 38,1 (N) do đó nắp không bị rung k Tổn hao năng lượng trong vòng ngắn mạch

Theo công thưc (5 - 57)/269- TL1 ta có ω 2 max 2 min

Trong đó: KUmax = 1,1 : hệ số tăng áp

KUmin = 0,85: hệ số sụt áp

6 Xác định kích thước vòng ngắn mạch

Chu vi vòng ngắn mạch pnm = 2 ( b’ +  v + '

17 ) = 46,5 (mm). Chọn vật liệu làm vòng ngắn mạch là đồng cứng tinh khiết

20 = 0,01681 10 -3 (mm): điện trở suất của vật liệu ở 20 0 C.

 = 0,0043 (1/ 0 C): hệ số nhiệt điện trở của vật liệu

Nhiệt độ phát nóng của vòng ngắn mạch là: 200 0 C.

Nên ta có điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ phát nóng

Tiết diện vòng ngắn mạch

Như vậy chiều cao của vòng ngắn mạch: h nm = S nm ΔF nm = 15 , 5

7 Hệ số toả nhiệt của vòng ngắn mạch a.Toả nhiệt trong không khí

Với  = 200 0 C.nhiệt độ phát nóng của vòng ngắn mạch b Toả nhiệt trong lõi thép

= 2,9 10 -3 (1 + 0,0068 200 ) = 6,84 10 -3 (W/cm 2 0 C). c.Diện tích toả nhiệt trong vòng ngắn mạch

= 2 17.7,75 + 2 17 2 + 46,5.7,75 = 692 (mm 2 ). d.Dòng điện đặc trưng cho tổn hao năng lượng trong ngắn mạch

 Dòng điện ngắn mạch quy đổi về dòng điện trong cuộn dây nam châm điện

8 Tổn hao trong lõi thép a Xác định thể tích lõi thép mạch từ

M = V  kc. Trong đó: kc = 0,9 : hệ số ép chặt.

 = 7,65 (g/cm 3 ) trọng lượng riêng của thép.

V = H L b’ - 2hcs C b’ thể tích lõi với H = 58,7 (mm): chiều cao nam châm điện

L = 82 (mm): chiều dài nam châm điện hcs = 40 (mm): chiều cao của sổ mạch từ b’ = 17 (mm): kích thước lõi

C = 20 (mm) chiều rộng của sổ mạch từ

Nên ta có V X,7.82.17-2.40.20.17T628(mm 3 ) = 54,628(cm 3 )

Vậy trọng lượng của lõi thép

M = 54,628 7,65 0,9 = 376,11 g = 0,37611 kg b Suất tổn hao ứng với từ cảm cực đại

Ku max = 1,1: hệ số tăng áp ®k 220

W = 2234 (vòng) : số vòng cuộn dây φ max =√2.1,1.220.0,8

Vậy từ cảm cực đại của lõi thép:

= 1,65 (1,35) 2 = 3 (W/kg) Với p10 = 1,65 (W/kg): suất tổn hao riêng của thép ( theo bảng 5-4 TL1).

C Công suất tổn hao trong sắt

M = 0,8 kg: khối lượng mạch từ

Vậy công suất tổn hao trong thép: PFe = 3 0,8 2 = 4,8 (W).

9 Tính dòng điện trong cuộn dây nam châm điện a Dòng điện trong cuộn dây khi hút

Khi nắp đóng,  rất nhỏ ( = 0,2 mm), dòng điện trong cuộn dây gồm: dòng điện trong cuộn dây, dòng từ hoá khe hở, dòng điện tổn hao trong lõi thép và dòng điện ngắn mạch quy đổi trong vòng ngắn mạch

√ R 2 + X 2 : dòng điện từ hoá ở khe hở không khí

W "34 (vòng ): số vòng cuộn dây

(+) Ith: dòng điện từ hoá trong lõi thép

Theo phương trình từ hoá trong lõi thép ta có :

Trong đó: Hi li = Htb ltb: tổng từ áp trên các phân đoạn mạch từ.

Htb: giá trị trung bình của cường độ từ trường trong lõi thép tính theo giá trị hiệu dụng của Bmax.

Căn cứ vào đường cong từ hoá của thép ∃ 31 hình ( 5-6 )/195 TL 1:

Vậy ta có dòng điện từ hoá trong lõi thép

: dòng điện tổn hao trong lõi thép Trong đó: PFe = 4,8 (W): công suất tổn hao trên lõi thép

Uđk = 220 (V): điện áp định mức của cuộn dây kumax = 1,1: hệ số tăng áp

Vậy dòng điện trong tổn hao lõi thép

(+) Inmqđ = 0,2(A): dòng điện quy đổi của cuộn dây

Mật độ dòng điện khi hút

Như vậy Jh = 3,43 ( A/mm 2 ) < [Jcp] = 4 (A/mm 2 ) là phù hợp b Dòng điện trong cuộn dây khi nhả  = 11,4 (mm)

Khi nhả trong cuộn dây chủ yếu là dòng điện từ hoá khe hở không khí, dòng điện từ hoá lõi thép và tổn hao rất lớn Do vậy dòng điện trong cuộn dây được tính gần đúng theo biểu thức trong tài liệu 2 trang 153 ω Σ ® max

Trong đó: G = G + Grqđ = 42.10 -9 + 58,66.10 -9 = 1,0096.10 -7 (H). kumax = 1,1: hệ số tăng áp W= 2234 (vòng )

Hệ số tăng dòng diện

Vậy KI = 6,65 nằm trong giới hạn cho phép [KI] = ( 415 ).

10 Tính toán nhiệt dây quấn nam châm điện a Tính điện trở dây quấn

Theo công thức (1-45) TL2 : R= ρ 0 l tb W q

Trong đó: ltb: độ dài trung bình của một vòng dây ltb = 4 ( a + bcd + 2)

Với: bcd = 10 (mm): bề dày cuộn dây a = 17 (mm): bề rộng cực từ giữa

W = 2234 (vòng) : số vòng cuộn dây q = 0,067 (mm 2 ): tiết diện dây quấn

: điện trở suất của dây quấn ở nhiệt độ cho phép của cấp cách điện E

Nên điện trở dây quấn R=0,024.10 −3 128.2234

0,067 2,4(). b tổn hao năng lượng trong dây quấn

Theo công thức trang 40 TL2 :

Trong đó Ih = 0,23(A) : dòng điện khi hút c Độ tăng nhiệt bề mặt cuộn dây

Theo công thức (1-46)/39 quyển 3 về sự làm nóng cuộn dây của nam châm điện ta có τ dq

Trong đó: KT: hệ số toả nhiệt của cuộn dây

Stn: diện tích toả nhiệt của cuộn dây

Với P: chu vi ngoài cuộn dây

4 2 b cd h cd : một phần diện tích đáy

4 2 10 30 = 450 (mm 2 ) = 0,45 10 -3 (m 2 ) Nên diện tích toả nhiệt : Stn = 4,44 10 -3 + 0,45 10 -3 = 4,89 10 -3 (m 2 ).

Nhiệt độ phát nóng cuộn dây:  = mt +  = 40 + 62 = 102 ( 0 C).

Như vậy nhiệt độ phát nóng cuộn dây  = 102 0 C < [cp] = 135 0 C là hoàn toàn phù hợp.

11 Tính và dựng đặc tính lực hút

: Trong đó: k = 0,25 : hệ số xét tới thứ nguyên lực

tb: từ thông trung bình của lõi thép

 W f ku: hệ số đánh giá sự thay đổi diện áp nguồn. kir = 0,8:

Mà ta biết Gr = const  dG r dδ =0

Uđk = 220 (V): điện áp cuộn dây

Vậy lực hút điện từ tb δ

Thay đổi các hệ số kU ku = 0,85  tb 0,85.220.0,8

4,44 2234.50=3,9.10 −4 (Wb). Để dựng được đặc tính lực hút ta thay đổi từng giá trị của : 0,4 ; 1 ; 1,6 ; 3,4 ; 9,8 ; 11,4 và thay đổi kU tương ứng.

Do đó ta có bảng sau

12.Tính và dựng đặc tính lực nhả

Ta có hệ số nhả là tỷ số giữa dòng điện hoặc điện áp cuộn dây khi phần ứng của cuộn nam châm điện nhả và khi tác động knhI = ® nh t

Trong trường hợp đơn giản ta cũng có thể xác định qua đặc tính lực của nam châm điện knh nh h

Fnh- lực nhả lớn nhất mà nam châm điện hút được Fnh = 13,7 N

Fh- lực hút nhỏ nhất mà nam châm điện hút được Fh = 28,6 N

Xét tại điểm tới hạn δ=2,3 : knh = √ 13 28 ,7 ,6 = 0,69

Vậy ta có giá trị điện áp nhả với kU = 0,85.

Unh = knh Utđ = knh 0,85 Uđm = 0,69 0,85 220 = 129,03(V).

Từ thông trung bình lõi thép khi nhả Φ tbnh = U nh k ỉ

Vậy lực điện từ tương ứng với Unh được xác định theo công thức tbnh δ δ Φ σ δ

Thay đổi các giá trị khe hở không khí  ta xác định được các giá trị của đặc tính nhả như sau:

CHƯƠNG VII THIẾT KẾ KẾT CẤU

Thiết kế kết cấu giúp chúng ta hình dung một cách rõ ràng và chính xác cụ thể kết cấu của công tắc tơ cần thiết kế Để làm được phần này thì ta dựa vào :

- Kết cấu đã chọn ban đầu

- Các số liệu tính toán

- Tham khảo các mẫu trong thực tế.

Nhiệm vụ của công tắc tơ thiết kế kết cấu là : cần xác định hình dạng của vỏ, các chỉ tiêu kỹ thuật, các kích thước của các chi tiết, bộ phận công tắc tơ và thiết kế bản vẽ kỹ thuật của công tắc tơ.

Vỏ của công tắc tơ có nhiệm vụ che chắn, bảo vệ ngăn cách các bộ phận của công tắc tơ với môi trường bên ngoài, bảo vệ trước các tác động của môi trường về mặt hoá học và cơ học đồng thời nó có tác dụng cách điện cho các phần mang điện và phần không mang điện cũng như cả với đất Vì vậy vật liệu làm vỏ phải có độ bền cơ hóa và điện cao đồng thời phải đảm bảo không có tác dụng với môi trường Mặt khác phải đảm bảo thẩm mĩ và thuận tiện trong sử dụng.

Vật liệu làm vỏ : ta chọn loại nhựa K 18- 2, loại này có tính chất sau :

- Có độ bền cơ cao, ít chịu tác dụng hoá học và điện

- Đảm bảo độ bóng bề mặt khi gia công

Kết cấu vỏ chia ba phần ; đế - thân - nắp.

- Phần đế : có tác dụng ôm và đỡ mạch từ của nam châm điện và cuộn dây Ngoài ra còn dùng để nắp công tắc tơ vào các vị trí cần sử dụng, do đó bề dày của phần đế thường được làm việc dày hơn.

- Phần thân : có tác dụng che chắn mạch từ và để gắn các tiếp điểm tĩnh chính và phụ, bề dày của phần thân 3 mm.

- Phần nắp : có tác dụng bao bọc phần phía trên của cơ cấu truyền động, hệ thống tiếp điểm, buồng dâp hồ quang Kết cấu của phần nắp đảm bảo cách điện giữa các pha và thuận tiện cho việc đấu nối công tắc tơ vào mạch điện

Bề mặt vỏ phải nhẵn, sạch và trên vỏ phải ghi đầy đủ các thông số kỹ thuật của công tắc tơ.

II Hệ thống tiếp điểm

1 Hệ thống tiếp điểm chính a Thanh dẫn động

- Vật liệu thanh dẫn : đồng kéo nguội MI – TB có các thông số kỹ thuật sau :

Nhiệt độ nóng chảy :  nc  1083 o C

Hệ số nhiệt điện trở :  = 0,0043(1/ o C).

Hệ số dẫn nhiệt :  = 393 W/ cm 0 C Điện trở suất ở 20 0 C:  20 = 0,01741.10  3 (  mm ).

Nhiệt độ cho phép : [  cp ] = 95 0

- Kích thước thanh dẫn: a = 12 mm, b = 1,6 mm b Thanh dẫn tĩnh

- Vật liệu thanh dẫn: đồng kéo nguội MI – TB

- Kích thước: a = 16 mm, b = 1,6 mm c Đầu nối

- Vật liệu đầu nối: đồng M1

- Vật liệu bu lông : thép ít cacbon CT3

- Số lượng: đầu nối : 6, bulông: 6

- Kích thước: sử dụng vít có ren tháo rời M515 d Tiếp điểm

- Vật liệu tiếp điểm: bạc – niken – than chì ( kim loại gốm )

Nhiệt độ nóng chảy  nc  1300 0 C Điện trở suất ở 20 0 C 20  0,032.10 -3  mm Độ dẫn nhiệt    3,25 W/ cm 0 C Độ cứng Briven H B  60  80 Kg/ mm 2

Hệ số dẫn nhiệt điện trở    0,0035 (1/ 0 C)

+ tiếp điểm động : hình trụ cầu d = 12 mm, h = 2 mm

+ tiếp điểm tĩnh: hình chữ nhật a = 24mm, b = 26 mm, h = 2mm. e Lò xo tiếp điểm chính

- Vật liệu: thép cacbon ký hiệu OTC9389-60

+ đường kính dây lò xo: d = 2 mm

+ đường kính lò xo: D = 20 mm

+ số vòng làm việc : W0 = 15 vòng

+ số vòng kết cấu: W = 16 vòng

+ Chiều dài kết cấu: lk = 30mm , ln = 35,25 mm

- Bước lò xo: tk = 2 mm , tn = 2,15 mm.

Kiểu dáng kết cấu của nam châm điện là mạch từ chữ E hút thẳng. Cuộn dây được đặt ở cực từ giữa và vòng ngắn mạch đặt ở cực từ bên.

Mạch từ của nam châm điện xoay chiều được ghép từ lá thép kỹ thuật điện kí hiệu 31.

Từ cảm cực đại tần số f = 50 (Hz) : Bmax = 1,2 (T).

Lực phản kháng : HC = 0,32  0,40 (A/cm)

Từ cảm bão hoà : Bbh = 2 T Độ từ thẩm cơ bản : M = 250 (H/m) Độ từ thẩm cực đại : Mmax = (6  7).1000 (H/m)

Tổn hao từ trễ khi bão hoà : 0,1(mJ/cm 3 cho 1 vòng) Điện trở suất :  = 40.10 -8 (  m)

3 Các thông số và kích thước chủ yếu của nam châm điện

- Kích thước cực từ giữa : a = 17 mm, b ’ = 17mm

- Kích thước cực từ bên : a = 12,5 mm, b ’ = 17 mm

+ Chiều cao cuộn dây hcd = 30 mm

+ Bề dầy cuộn dây : bcd = 10 mm

- Kích thước nam châm điện :

+ bề rộng cửa sổ : C mm

+ chiều cao cửa sổ : hcs = 40 mm

+ chiều cao nam châm điện : H = 58,7 mm

+ chiều cao đáy nam châm điện : hđ = 8,5 mm

+ chiều cao nắp nam châm điện : hn = 10,2 mm

+ chiều dài nam châm điện : L = 82 mm

- Số vòng cuộn dây nam châm điện : W = 2234 vòng

- Tiết diện dây quấn : q = 0,067 mm 2

- Đường kính dây quấn không kể cách điện : d = 0,29 mm

- Đường kính dây quấn kể cả cách điện : d ’ = 0,33 mm

- Kích thước vòng ngắn mạch :

+ vật liệu : đồng cứng tinh khiết

- Trọng lượng lõi thép : M = 0,376 kg

IV Hệ thống mạch từ

Mạch từ tĩnh được đặt lên phần đế nhựa, phía dưới có lò xo hoẵn xung nhằm giảm chấn động mạch từ khi công tắc tơ làm việc.

Vật liệu mạch từ : dùng thép hợp kim cao kí hiệu 31.

Mạch từ động được nâng bởi 2 lò xo nhả có trụ dẫn hướng Trên mạch từ động có gắn giá tiếp điểm động và các tiếp điểm động.

Vật liệu : dùng thép hợp kim cao kí hiệu 31.

+ đường kính dây lò xo: d = 0,518 mm

+ đường kính lò xo: D = 5,2 mm

+ Chiều dài kết cấu: l = 14,56 mm , l = 25,42 mm

- Bước lò xo: tk = 0,52 mm , tn = 0,88 mm.

V Hệ thống dập hồ quang

Kết cấu buồng dập hồ quang của công tắc tơ: buồng dập kiểu dàn dập.

Xác định sức từ động cuộn dây

a Xác định sức từ động của cuộn dây nam châm điện:

Sức từ động của cuộn dây cần thiết cho NCĐ tác động (IW)tđ có thể được chia làm hai thành phần :

- Phần thay đổi ở khe hở không khí làm việc khi phần ứng hở (IW)nh.

- Phần không đổi khi nắp hút (IW)h.

Theo công thức (5 - 18) trang 209- TL 1:

(IW)tđ = (IW)h + (IW)nh. Trong đó:

(IW)h: sức từ động cuộn dây khi phần ứng hút.

(IW)nh : sức từ động khi nắp mở tính  th

- Theo công thức (5 - 20) trang 210 TL1:

Với:0 = 4 10 -7 (H/m): hệ số từ thẩm qua khe hở không khí.

Bth = 0,6 (T): từ cảm khe hở không khí tới hạn.

h : tổng khe hở không khí làm việc khi phần ứng hút.

Theo trang 208 TL 1: h = (0,2  0,7) (mm) chọn h = 0,4 (mm)

Vậy sức từ động khi phần ứng hút:

- Theo công thức (5 - 19)/209 TL 1 ta có:

( IW ) nh = B δth Σ δ nh μ o (A.vòng).

Với: nh : tổng khe hở không khí làm việc ở trạng thái mở ứng với điểm tới hạn:  nh = 2 th = 2 2,3 = 4,6 (mm)

Vậy sức từ động của cuộn dây khi phần ứng nhả:

Vậy sức từ động tác động của cuộn dây nam châm điện :

(IW)tđ (7+ 2197 = 2484(A.vòng). b Tính hệ số bội số của dòng điện

So sánh [KI]= 4,5  15 ta thấyKI = 8,65 là phù hợp

7 Xác định kích thước cuộn dây:

Theo công thức (5 - 24)/211 TL1 ta có tiết diện của cuộn dây: max 2 min

KUmax = 1,1 : hệ số tăng áp.

KUmin = 0,85 : hệ số sụt áp.

Kqt = 1: hệ số quá tải của dòng điện ở chế độ làm việc dài hạn.

J = 2  4 (A/mm 2 ): mật độ dòng điện Chọn J = 2,5 (A/mm 2 ).

Klđ = 0,3  0,7: hệ số lấp đầy cuộn dây Chọn Klđ = 0,5.

KI = 8,65 : hệ số bội số dòng điện.

Vậy tiết diện cuộn dây:

0,85.1.0,5.8,65.2,5)8(mm 2 ) + Xác định chiều cao và bề dày của cuộn dây :

= K hd : hệ số hình dáng, chọn Khd = 3

 hcd = 3 bcd. Nên bề dày cuộn dây : b cd = √ S 3 cd = √ 298 3 = 9 ,966 ( mm )

 Chiều cao cuộn dây : hcd=3.bcd=3.10 = 30(mm)

8 Xác định toàn bộ kích thước mạch từ

+) Bề rộng cửa sổ mạch từ:

1 = (12) mm: bề dày khung quấn dây, chọn 1 = 1,5mm.

2 = (0,51) mm : lớp cách điện phía trong cuộn dây chọn 2 = 0,5 mm.

3 = (0,51) mm :lớp cách điện phía ngoài cuộn dây chọn 3= 0,5 mm.

4 = (510) mm: khoảng cách từ bề mặt ngoài cuộn dây đến thân mạch từ chọn 4 = 7 mm.

6 = 0,5 mm khe hở lắp ráp

Vậy bề rộng cửa sổ: C = 1,5 + 0,5 + 0,5 + 7 + 0,5 + 10 = 20 (mm)

+) Chiều cao cửa sổ mạch từ: hcs = hcd +2 1 + lf Ở đây lf = (5 ÷ 10) mm, chọn lf = 7mm hcd = 30 (mm) : chiều cao cửa sổ cuộn dây.

Vậy chiều cao cửa sổ: hcs = 30 + 2.1,5 + 7 = 40 (mm).

+) Chiều cao nam châm điện:

Trong đó: b`= 17 (mm): bề dày cực từ

Sđ : tiết diện đáy nam châm.

Theo trang 216- TL1 ta có : Sđ = 0,5 S2.

 Chiều cao đáy của nam châm: h d = S d b ' = 144 ,5

Sn: tiết diện nắp nam châm:

 Chiều cao nắp của nam châm: h n = S n b ' = 173 , 4

Vậy chiều cao nam châm điện: H = 8,5 + 40 + 10,2 = 58,7 (mm).

+) Chiều dài nam châm điện:

Như vậy ta chọn sơ bộ kích thước của nam châm điện: a2 = 17 (mm): chiều rộng cực từ giữa. a1= 12,5 (mm): chiều rộng cực từ bên. b’ = 17 (mm): bề dày cực từ giữa.

Gc1 Gt1 Gc2 Gt2 Gc3 Gt3

C = 20 (mm): chiều rộng cửa sổ mạch từ. hcs = 40(mm): chiều cao cửa sổ mạch từ.

H = 58,7 (mm): chiều cao nam châm điện

L = 82 (mm): chiều dài nam châm điện.

B Tính toán kiểm nghiệm nam châm điện.

1 Sơ đồ đẳng trị mạch từ và biến đổi tương đương

Do chọn Bth= 0,6 (T) nên mạch từ không bão hoà ta bỏ qua từ trở sắt từ.

*/Nên ta có sơ đồ đẳng trị mạch như sau:

GC1, GC2, GC3 :từ dẫn chính các khe hở không khí. Gt1, Gt2, Gt3 : từ dẫn tản đặc trưng cho từ thông tản ở các khe hở không khí.

Gr1, Gr2: từ dẫn đặc trưng cho từ thông rò của cực từ giữa 2 cực từ bên.

Ta có sơ đồ tương đương :

*/Để có sơ đồ tương đương:

Do kết cấu của NCĐ ta có G1 = G3 là từ dẫn của khe hở ở 2 cực từ bên.

Nên ta có sơ đồ tương đương :

 Vậy ta có sơ đồ thay thế tương đương :

2 Tính từ dẫn khe hở không khí : Để có kết quả chính xác hơn ta chọn phương pháp phân chia từ trường. Theo phương pháp này từ trường ở khe hở không khí được chia thành các trường thành phần có dạng hình học đơn giản.

+ Tính cho một cực từ :

Theo hình vẽ ta có từ dẫn khe hở không khí:

+ Ta có từ dẫn hình hộp chữ nhật:

G  0: từ dẫn hình hộp chữ nhật (H)

+ Ta có G1 từ dẫn của 1/2 khối trụ đặc, trong đó có đường kính  chiều dài a :

+ Ta có G2 từ dẫn của 1/2 khối trụ đặc, trong đó có đường kính  chiều dài b :

+ Ta có G3 từ dẫn của 1/2 nửa trụ rỗng với đường kính trong , đường kính ngoài ( + 2m); chiều dài a : δ3 0

Với m : bề dày từ thông tản m = (0,1  0,2)  chọn m = 0,1..

+ Ta có G4 từ dẫn của 1/2 nửa trụ rỗng với đường kính trong , đường kính ngoài ( + 2m); chiều dài b : δ4 0

+ Ta có G5 từ dẫn 1 hình 1/4 cầu đặc với đường kính :

G5 = 0,077 0  (H) + Ta có G6 từ dẫn 1 hình 1/4 cầu rỗng với đường kính trong , đường kính ngoài ( + 2.m): δ6 0 ( )

Vậy từ dẫn khe hở không khí cực từ sẽ là:

       (H) a Tính từ dẫn khe hở không khí cực từ bên :

Theo kết cấu thiết kế của nam châm thì từ dẫn của khe hở không khí 2 cực từ bên:

V ới kích thước cực từ bên: a1 = 12,5(mm) = 12,5.10 -3 (m) b ’ = 17 (mm) = 17 10 -3 ( m ).

Với δ =δ th =2,3 10 −3 ( m) thì G 1 = 14 , 48.10 −8 H / m b Tính từ dẫn khe hở không khí cực từ giữa:

Khi tính từ dẫn khe hở không khí cực từ giữa ta cũng dùng phương pháp phân chia từ trường.

Vậy ta có từ dẫn cực của cực từ giữa của nam châm điện:

Với kích thước của cực từ giữa: a2 = 17.10 -3 (m) b ’ = 17.10 -3 (m).

Tại δ =δ th =2,3 10 −3 ( m) thì G 2 ,67 10 −8 H /m c Tính từ dẫn tổng khe hở không khí:

2.14 , 24 10 −8 +18 , 67 10 −8 ,35 10 −8 H / m d Đạo hàm từ dẫn khe hở không khí :

|G 1 ' |R,1.10 −6 , |G 2 ' |h,13.10 −6 dG δ dδ = 41 ,18 10 −6 e Tính từ dẫn rò:

Theo bảng (5 - 6)/ 227-231- quyển 1 vì ta chọn nam châm điện có dạng chữ ỉ từ dẫn rò có thể biểu diễn như sau:

Ta có từ dẫn rò: Gr1= Gr2= Gra + 2 Grb+ 2 Grc.

+Theo bảng (5-6)/227-231- TL 1: theo mục 5 ta có:

+ ) Gra : từ dẫn rò giữa 2 cực.

(H) Với: hcs = 40 (mm): chiều cao cửa sổ mạch từ.

C = 20 (mm): chiều rộng cửa sổ mạch từ b ’ = 17 (mm): bề dày cực từ.

+ ) Grb: từ dẫn rò 1 nửa trụ đặc.

Theo bảng (5 -4)/223- quyển 1: theo mục 7 ta có:

Với lr = hcs = 40 10 -3 (m) : chiều dài phần rò.

+) G :từ dẫn 1 nửa trụ rỗng

Với: a2 = 17 10 -3 (m): chiều rộng cực từ giữa. lr = hcs = 40 10 -3 (m): chiều dài phần rò.

    (H/m): hệ số từ thẩm qua khe hở không khí.

C = 20 10 -3 (m): chiều rộng cửa sổ mạch từ.

Vậy ta có từ dẫn rò:

Gr1 = Gr2 = Gra + 2Grb + 2Grc.

= 4,27.10 -8 + 2.1,3.10 -8 + 2.0,96.10 -8 =8,79.10 -8 (H) f Tính suất từ dẫn rò

- Theo mục 6 bảng 5 - 6, trang 227- 231 ta có suất từ dẫn rò g= 2.G r 1 l r = 2.8 , 79 10 −8

40.10 −3 = 4,4.10 −6 Trong đó : Gr1 = 8,79.10 -8 (H). lr = hcs = 40.10 -3 (m).

+ Tính từ dẫn rò quy đổi

Theo trang 242 - TL 1 ta có:

Trong đó : g = 4,3.10 -6 (H/m): suất từ dẫn rò lr = hcs = 40.10 -3 (m).

+ Tính từ dẫn tổng: G = G + Grqđ. Đạo hàm hai vế ta có: δ Σ δ δ δ ® d G rq d G d G d  d  d

Vì từ dẫn rò quy đổi không phụ thuộc vào  nên : d G rq ® dδ =0

3 Xác định hệ số từ rò tại δ =δ th : δ r = Φ δ th +Φ r Φ δ th

Vậy tại δ=δ th =2,3 10 −3 : ta tính được σ r =1,5 so với σ r =1,5 ban đầu nên việc chọn lúc đầu là hợp lý.

- Xác định từ thông , từ tản tại   th :

+ Theo công thức 5- 50 trang 263 TL1 :

K = 0,25. Φ th từ thông khe hở không khí tại điểm tới hạn

Vậy tại δ =δ th ta tính được B δ

TH =0,6 so với B  th 0,6 đã chọn ban đầu là hợp lý.

 Xác định hệ số từ rò với các trị số  khác nhau δ r δ δ δ σ r 0 1 G rq ®

0 : từ thông chính trong mạch từ

: từ thông khe hở không khí

Với các giá trị khe hở không khí  ta xây dựng được bảng sau

4 Xác định số vòng dây

Số vòng dây của nam châm điện tính theo công thức trang 284- TL 1: min ®

Trong đó: KUmin = 0,85: hệ số sụt áp kir = (0,60,9): hế số tính đến tổn thất điện áp trên đường dây chọn kir = 0,7 f = 50 (Hz) tần số

Uđk = 220 (V): điện áp điều khiển

Vậy số vòng dây nam châm điện

(vòng ) a Tiết diện dây quấn ®

Trong đó: W = 2286 (vòng) số vòng cuộn dây. bcd = 10 (mm): bề dầy cuộn dây

Với klđ = (0,30,7).Chọn klđ = 0,5: hệ số lấp đầy cuộn dây hcd = 30 (mm): chiều cao cuộn dây

Vậy tiết diện nam châm điện q=0,5 10.30

2234 =0 , 067 (mm 2 ) b Đường kính dây quấn của cuộn dây Đường kính dây quấn không có cách điện d=√ 4 Π q = √ 4 0 Π , 067 = 0 , 29 (mm)

Theo bảng (5-8)/276-277- quyển 1 ta chọn vật liệu dây quấn là dây quấn đồng kí hiệu  ∏ ¿¿

Tra bảng chọn đường kính dây quấn d = 0,29 (mm) : không có cách điện

Ta có đường kính dây quấn kể cách điện : d = 0,33(mm).

Nên ta có hệ số lấp đầy cuộn dây : k lđ = W Π d ' 2

So sánh với klđ = (0,30,7) ta thấy klđ = 0,65 là hợp lý

Ta có tiết diện dây quấn với kld = 0,63 : q ' =0 , 65 10.30

5 Tính toán vòng ngắn mạch chống rung: a Xác định trí số trung bình của lực điện từ ở khe hở làm việc khi không có vòng ngắn mạch ở trạng thái hút của phần ứng

Theo công thức (5 - 52)/267- TL 1 ta có lực hút điện từ trung bình khi phần ứng bị hút δh

Stn : tổng diện tích trong và ngoài vòng ngắn mạch

Stn = S1 - 2.b’.v: bề rộng vòng ngắn mạch

S1 = 212,5 (mm 2 ): tiết diện cực từ bên b’ = 17 (mm): bề rộng cực từ

tb: từ thông trung bình qua khe hở không khí khi phần ứng hút φ δtb = φ tb

Vậy lực hút trung bình khi hút

144 , 5.10 −6 ! ,5 ( N ) b Tính tỉ số f 1 của lực điện từ bé nhất và trị số trung bình của lực điện từ khi không vòng ngắn mạch

Theo công thức( 5-53 ) trang 267 ta có min dt cq th ® l tbh tbh

F k F f  F  F kđt = 1,1 ÷ 1,2 , hệ số dự trữ

Fcqđh - lực cơ quy đổi ở cực từ có vòng ngắn mạch

21,5 =0,5 c Tỷ số diện tích cực từ ngoài và trong vòng ngắn mạch

Str = 72,25.10 -6 m 2 d Điện trở vòng ngắn mạch

Theo công thức (5 - 54)/267- TL 1 ta có điện trở vòng ngắn mạch

= 0,2 10 -3 (m): khe hở khi nắp hút

Stn = 144,5 10 -6 (m 2 ). f l = 0,5Vậy điện trở vòng ngắn mạch r nm = 100 Π 4 Π 10 −7 144 , 5.10 −6 4.0,5

0,2.10 −3 ( 3.0,5+ 2 ) 2 √ 4−(0,5) 2 =0,9.10 −4 () e.Góc lệch pha giữa φ t và φ n khi số vòng ngắn mạch W nm =1.

Theo công thức (5 - 55)/268- TL1 ta có φ t nm tg G r

Nên góc lệch pha sẽ là: tg ϕ= 100Π 4 Π 10 −7 72 ,25.10 −6

Vậy ta thấy  = 58 0 là phù hợp với  =( 50 0  80 0 ) g.Xác định từ thông trong và ngoài vòng ngắn mạch

Theo công thức ( 5- 56 )/268- TL1 ta có từ thông trong vòng ngắn mạch δh t 1 c 2 2 .cosc φ

Từ thông ngoài vòng ngắn mạch

n = c.t = 1.0,73.10 -4 = 0,73.10 -4 (Wb) h Từ cảm khe hở vùng ngoài vòng ngắn mạch

So sánh Bn = 0,968 T) < [Bn]= 1,6 (T) là hợp lý. e Xác định các lực từ

Theo công thức trang 268- TL 1 ta có giá trị lớn nhất của lực điện từ là: φ

2 2 max tbt tbn 2 tbt tbn cos2

 Giá trị trung bình của lực điện từ

Vậy giá trị nhỏ nhất của lực điệntừ

Fmin = Ftb - Fmax = 29,36 – 15,55 = 13,81 (N). Đây là Fmincủa một cực từ bên do đó Fđtmin do NCĐ sinh ra là

Ta thấy Fđtmin > Fcơ max = 38,1 (N) do đó nắp không bị rung k Tổn hao năng lượng trong vòng ngắn mạch