Thiet ke cong tac to xoay chieu 3 pha 1 29292

Đồ án môn học Khí cụ điện Lời nói đầu Đất nớc ngày phát triển, trình công nghiệp hoá, đại hoá diễn mạnh mẽ Để thực đợc phải có nguồn lơng, mà điện chiếm vai trò quan trọng Điện cung cấp cho ngành, lĩnh vực, đối tợng Tuy nhiên, trình sử dụng điện tránh khỏi cố, rủi ro xảy nh tợng điện áp, dòng điện, tợng ngắn mạch Để đảm bảo vấn đề an toàn tính mạng cho ngời, bảo vệ thiết bị điện tránh tổn thất kinh tế xảy khí cụ điện ngày đợc đòi hỏi nhiều hơn, chất lợng tốt đổi công nghệ Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật loại khí cụ điện đại đợc sản xuất đảm bảo khả tự động hoá cao, công tắc tơ không nằm mục đích Chính mà nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ đặc biệt quan trọng nhằm tránh cố đáng tiết xảy Đợc giúp đỡ hớng dẫn thầy cô nhóm khí cụ điện, thuộc bô môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa điện Đặc biệt hớng dẫn giúp đỡ đóng góp thầy Phạm Văn Chới, thời gian làm đồ án môn học, em đà hoàn thành đợc đồ án môn học với đề tài thiết kế Công tắc tơ xoay chiều pha Mặc dù đà có nhiều cố gắng song hiểu biết kiến thức có nhiều hạn chế, thời gian có hạn kinh nghiệm thực tế ít, nên trình thiết kế đồ án em mắc sai sót định Vì em mong có đợc bảo đóng góp ý kiến thầy cô bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn môn Thiết bị điện - điện tử thầy Phạm Văn Chới Chơng I Giới thiệu chung Công tắc tơ I Giới thiệu chung Khí cụ điện thiết bị, cấu điện dùng để điều khiển trình sản xuất, biến đổi,truyền tải, phân phối lợng điện dạng lợng khác Theo lĩnh vực sử dụng, khí cụ điện đợc chia thành nhóm, nhóm có nhiều chủng loại khác Đồ án môn học Khí cụ điện Công tắc tơ loại khí cụ điện hạ áp, dùng để đóng ngắt trực tiếp dòng điện tải thờng xuyên đợc điều khiển tín hiệu điện Công tắc tơ(CTT) thuộc nhóm khí cụ điện điều khiĨn II Néi dung thiÕt kÕ Chän kÕt cÊu(s¬ ®å ®éng, kiĨu tiÕp ®iĨn ,kiĨu nam ch©m, ®iƯn ) Tính mạch vòng dẫn điện: dẫn, đầu nối, tiÕp ®iĨm Chän bng dËp hå quang TÝnh toán lò xo, nhả lò xo tiếp điểm Tính dung đặc tính Tính toán nam châm điện Tính dựng đặc tính lực hút điện từ Tính toán nhiệt, hệ số nhả, trọng lợng nam châm điện CTT Thiết kế kết cấu 10.Bản vẽ lắp ráp tổng hợp A0 III Yêu cầu chung thiết kế Các loại khí cụ điện nói chung công tắc tơ xoay chiều pha phải thoả mÃn hàng loạt yêu cầu sản phẩm công nghiệp đại Đó yêu cầu kỹ thuật, vận hành, kinh tế, công nghệ xà hội chúng đợc biểu qua quy chuẩn, định mức, tiêu chuẩn chất lợng nhà nớc ngành chúng nằm nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật Các yêu cầu kỹ thuật Yêu cầu kỹ thuật yêu cầu quan trọng định trình thiết kế khí cụ điện Nó bao gồm yêu cầu về: - Độ bền nhiệt chi tiết, phận khí cụ điện làm việc chế độ định mức chế độ cố Do làm việc chi tiết, phận dẫn dòng có tổn hao sinh nhiệt, đặc biệt ngắn mạch hay tải nhiệt độ tăng nhanh Vì cần đảm bảo độ bền nhiệt chi tiết, phận phải nhỏ nhiệt độ cho phép để không làm giảm tính, giảm tuổi thọ - Độ bền cách điện chi tiết phận cách điện khoảng cách cách điện làm việc với điện áp lớn để không xảy phóng điện, điều kiện môi trêng xung quanh ( nh ma, Èm, bôi, tuyÕt ) nh có điện áp nội điện áp khí gây Đồ án môn học Khí cụ điện - Độ bền tính chịu mòn phận khí cụ điện giới hạn số lần thao tác đà thiết kế, thời hạn làm việc chế độ định mức chế độ cố - Khả đóng cắt chế độ định mức chế độ cố, độ bền điện thông qua chi tiết, phận - Tính kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối lợng kích thớc bé - Độ bền với môi trờng : chịu đợc tác động môi trờng bên nh bụi, độ cao, rung động, quán tính, khí hoá chất độc hại Các yêu cầu vận hành Khi vận hành, sử dụng cần ý yêu cầu sau : - ảnh hởng môi trờng xung quanh : độ ẩm, độ cao,nhiệt độ cần phải trách tác động có hại môi trờng lên thiết bị điện - Có độ tin cậy ngời sử dụng, vận hành, thao tác - Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài - Đơn giản, dễ thao tác dễ sửa chữa, thay - Chi phí vận hành ít, tiêu tốn lợng Các yêu cầu kinh tế xà hội Đây yêu cầu định tới vị trí sản phẩm, hiệu kinh tế sản phẩm Vì chúng đòi hỏi số yêu cầu sau: - Khi thiết kế sản phẩm nói chung thiết bị điện nói riêng nhà thiết kế phải ý đến thị trờng, làm để đa thị trờng mặt hàng chiếm đợc u hẳn so với sản phẩm khác chủng loại, có chất lợng kỹ thuật thiết bị điện phải có giá thành hạ, có tính thẩm mỹ kết cấu, vốn đầu t chế tạo lắp ráp nhỏ - Ngoài phải đảm bảo tạo điều kiƯn dƠ dµng thn tiƯn cho ngêi vËn hµnh vỊ mặt tâm sinh lý, thể an toàn lắp ráp vận hành Các yêu cầu công nghệ chế tạo - Tính công nghệ kết cấu : dùng chi tiết, cụm quy chuẩn, tính lắp dẫn - Lu ý đến khả chế tạo : mặt sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả thiết bị Đồ án môn học Khí cụ điện - Lu ý đến khả phát triển chế tạo, lắp ghép vào tổ hợp khác, chế tạo dÃy chơng II cấu tạo - nguyên lý hoạt động Cấu tạo Công tắc tơ xoay chiều pha khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, với dòng điện lớn 15A Công tắc tơ gồm phận sau: - HƯ thèng tiÕp ®iĨm gåm cã tiÕp ®iĨm ®éng vµ tiÕp ®iĨm tÜnh, tiÕp ®iĨm thêng ®ãng vµ tiÕp ®iĨm thêng më - HƯ thèng dÉn : dẫn động dẫn tĩnh - Nam châm ®iƯn xoay chiỊu - Cn d©y nam ch©m ®iƯn xoay chiều - Hệ thống lò xo : lò xo nhả , lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung - Các vít đầu mối dây dẫn mền - Buồng dập hồ quang Nguyên lý hoạt động Khi cho điện vào cuộn dây, luồng từ thông đợc sinh nam châm điện Luồng từ thông sinh lực điện từ Khi lực điện từ lớn lực nắp mạch từ đợc hút phía mạch từ tĩnh, mạch từ tĩnh có gắn vòng ngắn mạch để chống rung,làm chi tiếp ®iĨm ®éng tiÕp xóc víi tiÕp ®iĨm tÜnh TiÕp ®iĨm tĩnh đợc gắn dẫn, đầu dẫn vít bắt dây điện ra, vào Các lò xo tiếp điểm có tác dụng lực ép tiếp điểm cần thiết lên Đồ án môn học Khí cụ điện tiếp điểm Đồng thời tiếp điểm phụ đợc ®ãng vµo ®èi víi tiÕp ®iĨm phơ thêng më vµ mở tiếp điểm thờng đóng Lò xo nhả bị nén lại Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng thông giảm xuống không, đồng thời lực điện từ sinh giảm không Khi lò xo nhả đẩy toàn phần động công tắc tơ lên cắt dòng điện tải Khi tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh mạch từ hồ quang xuất hai tiếp điểm Nhờ vách ngăn buồng dập hồ quang, hồ quang đợc dập tắt Đồ án môn học Khí cụ điện chơng III Mạch vòng dẫn điện A Khái niệm chung Trong Công tắc tơ, mạch vòng dẫn điện quan trọng, có chức dẫn dòng, chuyển đổi đóng cắt mạch điện Mạch vòng dẫn điện phận khác hình dáng kết cấu kích thớc hợp thành Đối với Công tắc tơ, mạch vòng dẫn điện gồm có phận nh sau: - Thanh dẫn : gồm dẫn động dẫn tĩnh Thanh dẫn có chức truyền tải dòng điện - Dây dẫn mềm : - Đầu nối : gåm vÝt vµ mèi hµn - HƯ thèng tiÕp ®iĨm : gåm tiÕp ®iĨm ®éng vµ tiÕp ®iĨm tÜnh, có chức đóng ngắt dòng điện - Cuộn thổi từ Do nhiệm vụ tính toán thiết kế mạch vòng dẫn điện phải xác định kích thớc chi tiết mạch vòng dẫn điện Tiết diện kích thớc chi tiết định cấu mạch vòng nh định kích thớc Công tắc tơ xoay chiều pha Trình tự thiết kế mạch vòng dẫn điện ; B Mạch vòng dẫn điện I Thanh dẫn Các bớc tính toán dẫn : - Xác định tiết diện kích thớc dẫn chế độ làm việc dài hạn chế độ làm việc khác - Sau tính toán kiểm nghiệm lại tiết diện kích thớc chế độ làm việc dài hạn, chế độ ngắn mạch Thanh dẫn ®éng a) Chän vËt liƯu Thanh dÉn ®éng g¾n víi tiếp điểm động, cần phải có lực Ðp ®đ ®Ĩ tiÕp xóc tèt, ®é cøng cao, nhiƯt độ nóng chảy tơng đối cao ta chọn Đồng kéo nguội làm vật liệu cho dẫn động Các thông số đồng kéo nguội : Ký hiệu ML-TB Đồ án môn học Khí cụ ®iƯn Tû träng () 8,9 g/cm3 NhiƯt ®é nãng ch¶y (nc) 10830C §iƯn trë st ë 200C (20) 0,0174.10-3 mm §é dÉn nhiÖt () 3,9 W/cm 0C §é cøng Briven (HB) 80  120 kG/cm2 HƯ sè dÉn nhiƯt ®iƯn trë () 0,0043 1/ 0C NhiƯt ®é cho phÐp cÊp A ([cp]) 950 C b) TÝnh to¸n dÉn - Chän kÕt cÊu dÉn cã tiÕt diƯn ngang h×nh chữ nhật với bề rộng a, bề dầy b l b a b a Theo c«ng thøc 2-6 (TL1) : b= √ I ρθ K f n (n+1 ) K T τ « d : - I = 40 A : dòng điện định mức - n: hệ số hình dáng, n = a/b =  10, chän n = - Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trng cho tổn hao hiệu ứng bề mặt hiệu øng gÇn Kf = Kbm.Kg = 1,03  1,06 Chän Kf = 1,05 - KT : hƯ sè t¶n nhiÖt, KT = (6  12).10-6 (W/ C.mm2) -  : ®iƯn trë st cđa vËt liƯu ë nhiƯt ®é ỉn ®Þnh  = 20[1+( - 20)] 20 : ®iƯn trë st cđa vËt liƯu ë 20OC  : hƯ sè nhiƯt ®iƯn trë cđa vËt liƯu : nhiƯt độ ổn định đồng , ta lấy nhiệt độ phát nóng cho phép = [] = 95 OC  95 = 0,0174.10 -3[1+4,3.10 -3(95 - 20)] 0,023.10 -3 (.mm) - ôđ : độ tăng nhiệt ổn định ôđ = - mt với mt =40 OC nhiệt độ môi trờng ôđ = 95 - 40 = 55 OC Đồ án môn học KhÝ ®iƯn 402 0, 023.10−3 , 03 b= ≈0 65(mm) −6 (9+1).10 10 55 √ VËy ta cã a = b.n =0.65.10 =6.5( mm) Tuy nhiên để đảm bảo cho dẫn động chịu đợc phát nóng a>dtđ (dtđ : đờng kính tiếp điểm) Tra bảng 2-15 với Iđm = 40A dtđ = 12 mm, nên chän dt® = mm Do ®ã ta chän a = 10 mm, b = 1m m c) KiÓm tra kích thớc làm điều kiện làm việc dài hạn - DiÖn tÝch dÉn : S = a.b =10.1 = 10 mm2 - Chu vi dÉn: P = 2.(a+b) = 2.(10+1) = 22 mm - Mật độ dòng ®iÖn : j = I dm 40 = =4 A /mm S 10 < [j] =2  A/mm2 thoả mÃn kết cấu - Nhiệt độ dẫn : Từ công thức 2-4 (TKKCĐHA) ta có I ρθ K f I ρ0 (1+α ÔĐ ) K f S P= = K T (θ« d −θmt ) K T (θ« d −θ mt ) θ« d =θ td = I ρ0 K f +S P K T θmt S P K T −I ρ0 K f α víi 0 : ®iƯn trë st cđa ®ång kÐo ngi ë 00C ρ20 , 0174 10−3 ρ0 = = =0 , 016 10−3 1+α θ 1+0 ,0043 20 mt : nhiÖt độ môi trờng, mt = 400C Thay vào ta có : 402 0, 016 10−3 1, 05+22.10 10−6 40 θtd = 22 10 10−6 −40 , 016 10−3 1, 05 , 0043 = 57.370C .mm Đồ án môn học KhÝ ®iƯn VËy td < [cp] =950C dÉn thoả mÃn nhiệt độ chế độ định mức d) Kiểm tra dẫn chế độ ngắn mạch Đặc điểm trình ngắn mạch - Dòng điện mật độ dòng điện có trị số lớn - Thời gian tác động nhỏ Từ đặc điểm rõ ràng xảy ngắn mạch nhiệt độ dẫn tăng lên lớn làm dẫn bị biến dạng Do cần phải kiểm tra có ngắn mạch mật độ dòng điện dẫn có nhỏ mật độ dòng điện cho phép không Từ công thức 6-21 (TKKCĐHA) : I nm t nm S ⇒ j nm= √ 2 = I bn t bn S = j 2nm t nm = A nm− A d = A bn−A d A nm− A d t nm Trong ®ã : Inm = Ibn : dòng điện ngắn mạch hay dòng điện bền nhiệt tnm = tbn : thời gian ngắn mạch hay thời gian bền nhiệt S : tiết diƯn dÉn ®éng Anm = Abn : h»ng sè tích phân ứng với ngắn mạch hay bền nhiệt Ađ : số tích phân ứng với nhiệt độ đầu Tra đồ thị hình 6-6 ta có : Với bn = 3000C cã Abn = 3,75.104 A2s/mm4 ® = 950C cã A® = 1.6.104 A2s/mm4 tnm jnm (A/mm2) [jnm]cp (A/mm2) 3s 84,6 94 4s 73,3 82 Vậy mật độ dòng điện dẫn xảy ngắn mạch nhỏ mật độ dòng điện cho phép, nên dẫn chịu đợc ngắn mạch 2.Thanh dẫn tĩnh Thanh dẫn tĩnh đợc nối với tiếp điểm tĩnh gắn với đầu nối Vì dẫn tĩnh phải có kích thớc lớn dẫn động Ta chän kÝch thíc dÉn tÜnh nh sau : §å án môn học Khí cụ điện a = 15 mm b = mm II Đầu nối Đầu nối tiếp xúc phần tử quan trọng khí cụ điện, không ý dễ bị hỏng nặng trình vận hành khí cụ điện có dòng điện lớn điện áp cao Có thể chia đầu nối làm hai loại : - Các đầu cực để nối với dây dẫn bên - Mối nối phận bên mạch vòng dẫn điện Các yêu cầu mối nối - Nhiệt độ mối nối làm việc dài hạn với dòng điện định mức không đợc tăng trị số cho phép, mối nối phải có kích thớc lùc Ðp tiÕp xóc Ftx ®đ ®Ĩ ®iƯn trë tiÕp xóc Rtx kh«ng lín, Ýt tỉn hao c«ng st - Khi tiếp xúc mối nối cần có đủ độ bền độ bền nhiệt có dòng ngắn mạch chạy qua - Lực ép điện trở tiếp xúc, lợng tổn hao nhiệt độ phải ổn định khí cụ điện vận hành liên tục Kết cấu mèi nèi gåm cã : mèi nèi cã thĨ th¸o rời đợc, tháo rời đợc, mối nối kiêm khớp lề có dau nối mềm dây nối mềm ta chon mối nối tháo rời đợc bu lông Với dòng điện định mức Iđm =40A theo bảng 2-10 (TKKCĐHA) chọn bu lông thép CT3 có đờng kính hệ ren mm M6 x 25 b a Stx I dm j Diện tích bề mặt tiếp xúc : Stx = Đối với dẫn chi tiết đồng có tần số f = 50 Hz dòng điện định mức Iđm < 200A lấy mật độ dòng điện j = 0,31 A/mm2 40 =129 (mm2 )  Stx = 0,31