Thiet ke cong tac to xoay chieu 3 pha 1 87237

Lời nói đầu Trong chơng trình đào tạo sinh viên nghành Thiết Bị Điện- Điện Tử trờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Khí cụ điện môn học quan trọng Mục đích môn học giúp cho sinh viên có khả thiết kế, chế tạo, vận hành tốt loại khí cụ điện sau tốt nghiệp Vì việc làm đồ án môn học cần thiết 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 tận tình 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 kiến thức thân nhiều hạn chế kinh nghiệm thực tế ít, nên trình thiết kế đồ án em khó tránh khỏi 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 Công tắc tơ loại khí cụ điện dùng để thờng xuyên đóng cắt từ xa mạch điện động lực tay hay tự động Công tắc tơ xoay chiều dùng để đổi nối mạch điện xoay chiều; nam châm điện nam châm điện xoay chiều Nhng có loại công tắc tơ dùng để đóng cắt mạch điện xoay chiều nhng nam châm điện lại nam châm điện chiều II Phân loại 1.Theo nguyên tắc truyền động: ta có ba kiểu CTT, việc đóng cắt đợc thực nam châm điện, thuỷ lực hay khí nén 2.Theo chế ®é lµm viƯc: - ChÕ ®é lµm viƯc nhĐ: số lần thao tác tới 400 lần/h - Chế độ làm việc trung bình: số lần thao tác tới 600 lần/h - Chế độ làm việc nặng: số lần thao tác lớn 1500 lần/h III.Các thông số chủ yếu công tắc tơ 1.Điện áp định mức Uđ m: điện áp định mức mạch điện tơng ứng mà mạch điện CTT phải đóng cắt Điện áp định mức có cấp: 110V, 220V, 440V chiều 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều 2.Dòng điện định mức Iđm: dòng điện định mức qua tiếp điểm CTT chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa chế độ thời gian tiếp điểm CTT trạng thái đóng không 8h Dòng điện định mức CTT hạ áp thông dụng có cấp: 10; 20; 25; 40; 60; 75; 100; 150; 250; 300; 600; 800A NÕu CTT đặt tủ điện dòng điện định mức phải lấy thấp 10% điều kiện làm mát chế độ làm việc lâu dài, nghĩa tiếp điểm CTT trạng thái đóng lâu 8h dòng điện định mức CTT lấy thấp khoảng 20% chế độ lợng ôxit kim loại tiếp điểm tăng làm tăng điện trở tiếp xúc nhiệt độ tiếp điểm tăng giá trị cho phép 3.Điện áp cuộn dây định mức Ucdđm: điện áp định mức đặt vào cuộn dây Khi tính toán, thiết kế CTT thờng phải bảo đảm lúc điện áp 85%U cdđm phải đủ sức hút lúc điện áp 110%Ucdđm cuộn dây không đợc nóng trị số cho phép 4.Số cực: số cặp tiếp điểm CTT Công tắc tơ điện xoay chiều có 2; 3; cực 5.Số cặp tiếp điểm phụ: thờng CTT có cặp tiếp điểm phụ thờng đóng thờng mở có dòng điện định mức 5A 10A 6.Khả đóng khả cắt: giá trị dòng điện cho phép qua tiếp điểm ngắt đóng CTT dùng để khởi động động điện xoay chiều pha, rôto lồng sóc cần phải có khả đóng từ lần Iđm CTT điện xoay chiều đạt 10Iđm với phụ tải điện cảm 7.Tuổi thọ CTT: số lần đóng cắt mà sau số lần đóng cắt CTT hỏng không dùng đợc Sự h hỏng độ bền hay độ bền điện Tuổi thọ khí số lần đóng cắt không tải CTT hỏng CTT đại tuổi thọ khí đạt 2.107 lần Tuổi thọ điện số lần đóng cắt tải định mức.Thờng tuổi thọ điện 1/5 hay 1/10 tuổi thọ khí 8.Tần số thao tác: số lần đóng cắt CTT cho phép 1h Tần số thao tác CTT bị hạn chế phát nóng tiếp hồ quang phát nóng cuộn dây dòng điện Tần số thao tác thờng có cÊp 30, 100, 120, 150; 300; 600; 1200; 1500 lÇ/h 9.Tính ổn định điện động: nghĩa tiếp điểm CTT cho phép dòng điện lớn qua mà lực điện động sinh không phá huỷ mạch vòng dẫn điện Thờng qui định dòng điện ổn định điện động 10Iđm 10.Tính ổn định nhiệt: nghĩa có dòng điện ngắn mạch chạy qua thời gian cho phép, tiếp điểm không bị nóng chảy hàn dính IV Yêu cầu chung thiết kế Các yêu cầu kỹ thuật: - §é bỊn nhiƯt cđa c¸c chi tiÕt, bé phËn cđa khí cụ điện làm việc chế độ định mức chế độ cố - Dẫn điện tốt - Độ bền cách điện chi tiết cách điện khoảng cách cách điện làm việc với điện áp lớn để không xảy phóng điện, kéo dài điều kiện môi trờng xung quanh ( nh ma, Èm, bơi, tut ) cịng nh có điện áp nội điện áp khí gây - 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 - Kết cấu đơn giản, khối lợng kích thớc bé Các yêu cầu vận hành: - Chịu đợc ảnh hởng môi trờng xung quanh : độ ẩm, ®é cao - Cã ®é tin cËy cao - 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: - Giá thành hạ, có tính thẩm mỹ cao - Vốn đầu t thiết kế, chế tạo, lắp ráp, vận hành - Tạo điều kiện dễ dàng, thuận tiện cho ngời vận hành 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 tiÕt, cơm quy chn, tÝnh l¾p lÉn - Lu ý đến khả chế tạo : mặt sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả thiết bị - Khả phát triển chế tạo, lắp ghép vào tổ hợp khác, chế tạo dÃy V Cấu tạo chung công tắc tơ: 1.Cấu tạo: Công tắc tơ gồm phận sau: - Hệ thống mạch vòng dẫn điện, bao gồm: dẫn ( dẫn động dẫn tĩnh ), dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm ( gồm có tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, giá đỡ tiếp điểm ), cuộn dây dòng điện ( có, kể cuộn dây thổi từ dập hồ quang ) - HÖ thèng dËp hå quang - Nam châm điện xoay chiều - Hệ thống lò xo : lò xo nhả , lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung - Vỏ chi tiết cách điện Nguyên lý hoạt động: Khi đặt điện áp vào cuộn dây nam châm điện, luồng từ thông đợc sinh nam châm điện Luồng từ thông sinh lực điện từ, hút phần ứng Khi lực điện từ lớn lực nắp mạch từ đợc hút phía mạch từ tĩnh, làm cho tiếp điểm động gắn phần ứng đóng cắt với tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm tĩnh đợc gắn dẫn, đầu dẫn vít bắt dây điện ra, vào Các lò xo tiếp điểm có tác dụng trì lực ép tiếp điểm cần thiết lên tiếp điểm Đồng thời tiếp điểm phụ đợc đóng vào tiếp điểm phụ thờng mở mở tiếp điểm phụ thờng đóng, lò xo nhả bị nén lại Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng từ 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 hồ quang xuất hai tiếp điểm.Khi hƯ thèng dËp hå quang sÏ nhanh chãng dËp t¾t hồ quang, nhờ tiếp điểm bị mòn chơng II chọn phơng án kết cấu I.Yêu cầu thiết kế Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha kiĨu ®iƯn tõ - TiÕp ®iĨm chÝnh : - Số lợng : - Tiếp điểm phụ - Số lợng I®m = 65A; U®m = 400V tiÕp ®iĨm thêng më : : I®m =5A ; U®m = 400V thờng đóng, thờng mở - Nam châm điện : U®m = 220V; f = 50Hz - Ti thä Điện: 106 lần đóng cắt : - Làm việc liên tục : cách điện cấp C II.Lựa chọn phơng án kết cấu 1.Lựa chọn kết cấu: Công tắc tơ xoay chiều kiểu điện từ dùng nam châm điện có mạch từ hình chữ E hay chữ có nắp quay quanh trục hay chuyển động tịnh tiến theo kiểu hút ống Ta không dùng kiểu quay cạnh nắp NCĐ xoay chiều to, nặng kẽ hở không khí lớn Mạch từ hình chữ E kiểu quay cho đặc tính hút tốt kiểu hút thẳng nhng kiểu hút thẳng tận dụng đợc trọng lợng nắp ngắt Mặt khác loại có đặc tính lực hút tơng đối lớn có dạng gần trùng với đặc tính nên giảm rung tốt, hành trình chuyển động tơng đối nhanh, thời gian chuyển động ngắn Từ thông rò sinh lực phụ làm tăng lực hút Kết cấu mạch loại đơn giản Tuy nhiên NCĐ xoay chiều kiểu chữ E, hút thẳng có phần ứng chuyển động phần lòng ống dây có nhợc điểm bội số dòng điện lớn ( 10 15 ) so với mạch từ khác kẽ hở không khí lớn Từ u điểm vợt trội ta chọn kết cấu NCĐ hình chữ E, kiểu hút thẳng có phần ứng chuyển động phần lòng ống dây 2.Lựa chọn sơ hệ thống tiếp điểm: Theo yêu cầu thiết kÕ tiÕp ®iĨm chÝnh cã: I ®m = 180 A, Uđm = 400 V, ta chọn tiếp điểm kiểu cầu, hai chỗ ngắt Nó phù hợp NCĐ hút thẳng Loại tiếp điểm có u điểm khả ngắt lớn, không cần dây nối mềm, dễ dàng cho viƯc dËp hå quang 3.Lùa chän s¬ bé hƯ thèng dËp hå quang: Ta chän buång dËp hå quang kiÓu dàn dập đặt tiếp điểm bắc cầu, hai chỗ ngắt Kiểu có u điểm: hồ quang xuất dới tác động lực điện động ( bao gồm lực điện động kết cấu mạch vòng dẫn ®iƯn lùc c¸c tÊm dËp b»ng vËt liƯu dÉn từ bị nhiễm từ tác dụng lên dòng điện hồ quang ), hồ quang di chuyển vào buồng ngăn bị chia thành nhiều đoạn ngắn, nhiệt độ hồ quang giảm xuống tiếp xúc với dập Kết hồ quang nhanh chóng đợc dập tắt III.Thành lập sơ đồ động Sơ đồ động đợc minh hoạ nh hình vẽ ( trang ) Trong : - Giá phần động - Lò xo tiếp ®iÓm - TiÕp ®iÓm ®éng - TiÕp Nắp Lò xo Thân điểm tĩnh nam châm điện nhả ( lõi ) nam châm điện m f lx t® f lx n h g f ®t m - ®é më tiÕp ®iĨm l - ®é lún tiếp điểm Flxtđ - lực ép lò xo tiếp điểm Flxnh - lực ép lò xo nhả Fđ t - lực hút điện từ G - trọng lực phần động Chơng III Mạch vòng dẫn điện A.Khái niệm chung Mạch vòng dẫn điện có chức dẫn dòng, chuyển đổi đóng cắt mạch điện Mạch vòng dẫn điện phận khác hình dáng, kết cấu kích thớc hợp thành Mạch vòng dẫn điện gåm cã c¸c bé phËn chÝnh nh sau:  Thanh dẫn : gồm dẫn động dẫn tĩnh Dây dẫn mềm Đầu nối : gồm vít mối hàn Hệ thống tiếp điểm : gồm tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, giá đỡ tiếp điểm Cuộn dây dòng điện ( có, kể cuộn thổi từ dập hồ quang ) B.Yêu cầu mạch vòng dẫn điện  Cã ®iƯn trë st nhá, dÉn ®iƯn tèt, tỉn hao đồng nhỏ Bền với môi trờng Có độ cứng, vững tốt Làm việc chế độ cố thời gian cho phép Có kết cấu đơn giản, dễ thiết kế, chế tạo, lắp ráp, thay C.mạch vòng dẫn điện I.Thanh dẫn 1.Yêu cầu dÉn:  Cã ®iƯn trë st nhá, dÉn ®iƯn tốt Dẫn nhiệt tốt, chịu đợc nhiệt độ cao Có độ bền khí cao, chịu mài mòn tốt Chịu đợc ăn mòn hoá học tốt, bị ôxi hoá Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ 2.Chọn vật liệu: Từ yêu cầu dẫn, tra bảng 2-22 ( trang 81- Những h»ng sè vËt lÝ cđa vËt dÉn th«ng dơng khí cụ điện ) so sánh u nhợc ®iĨm, ta chän vËt liƯu lµm dÉn lµ ®ång kéo nguội Các thông số kỹ thuật đồng kéo nguéi: Ký hiÖu ML-TB Tû träng () 8,9 g/cm3 NhiÖt độ nóng chảy (nc) 10830C Điện trở suất 200C (20) 1,58.10-8 m §é dÉn nhiƯt () 3,9 W/cm 0C §é cøng Briven (HB) 80  120 kG/cm2 HÖ sè nhiƯt ®iƯn trë () 0,0043 1/ 0C NhiƯt ®é cho phÐp cÊp A ([cp]) 950 C §é dÉn nhiƯt 3,9 W/cmoC 3.Chän d¹ng dÉn: Chän d¹ng dÉn cã tiết diện chữ nhật, chiều rộng a, chiều dày b: l b a b a Ii.TÝnh to¸n dÉn ë chế độ dài hạn 1.Thanh dẫn tĩnh a.Kích thứoc dẫn Kích thớc thực : a=10(m.m) b=2(m.m) b.Tính ôđ: Từ công thức niutơn: =K TST (ôđ - o)= KTSTôđ đó: KT :Hệ số tản nhiệt ST ôđ o :Tiết diện tản nhiệt dẫn.ST=2(a+b)l :Công suất tản nhiệt dẫn :Nhiệt độ làm việc ổn định dẫn :Nhiệt độ môi trờng ta có: IđmR Kf = K TST (ôđ - o) I dm ρθ lK f =K T ST (θ « d −θ mt ) S ®ã: R :Điện trở dẫn nhệt độ ổn dịnh.[]  :®iƯn trë st cđa vËt liƯu ë nhiƯt ®é ổn định[.m] S :tiết diện dẫn.S=ab[m2] l :chiều dµi cđa dÉn[m] I dm Ta cã: ρθ lK f =K T 2( a+b )lS T ( θ « d −θmt ) ab ab 2( a+ b)= I dm ρθ K f KT T« d chän: Kf=1,03;KT=8[W/oCm2];a=10[m.m];b=2[m.m] ;I®m=65[A] Thay sè ta cã: 65 ⋅ρθ⋅1 , 03 10ì210 2( 10+2)10 = ô d =0 , 882⋅10−9  τ«d −6 −3 Thay : Ta có: = (20oC)[1+(ôđ-20)] ôđ = ôđ - mt ,0174 10 [(1+0 , 0043(θ« d −20)] 88210 = θ« d −θmt −9 Chän mt=40oC: ôđ = 63,43oC 64oC Vậy giá trị: ôđ = ôđ-mt=64 - 40=24oC c.Kiểm nghiệm mật độ dòng điện dài hạn: Mật độ dòng điện chạy qua dẫn chế độ dài hạn là: I 65 J d = dm = =3 , 25 A / mm2 S 20 < [j] =2 A/mm2 thoả mÃn yêu cầu d Kiểm nghiệm dẫn chế độ ngắn mạch: