Thiet ke ng tac to xoay chieu pha 110294

Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha Lời mở đầu Đất nước ta đường phát triển kinh tế, phát triển ngành công nông nghiệp, nhu cầu sinh hoạt nhân dân kéo theo đòi hỏi điện ngày nhiều Trong q trình sử dụng điện khơng tránh khỏi cố, rủi ro tượng dòng điện, điện áp, tượng ngắn mạch….Vì vấn đề đảm bảo an toàn cho thiết bị điện đặc biệt đảm bảo an toàn cho người sử dụng, vận hành yêu cầu thiết Công tắc tơ xoay chiều thiết bị đảm bảo an tồn sử dụng điện.Chính nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ mối quan tâm ngành thiết bị điện Được hướng dẫn giúp đỡ thầy cô môn Thiết bị điện - Điện tử đại học Bách Khoa Hà Nội Đặc biệt hướng dẫn giúp đỡ nhiệt tình thầy Nguyễn Văn Đức giúp em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp thiết kế “ Công tắc tơ xoay chiều ba pha” Mặc dù có nhiều cố gắng hiểu biết kiến thức kinh nghiệm thực tế cịn ít, q trình thiết kế đồ án em cịn mắc phải sai sót định.Vì em mong bảo, đóng góp ý kiến thầy để giúp em hồn thiện phần kiến thức Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn thầy giáo Nguyễn Văn Đức Sinh viên Đỗ Thị Thu Hương Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha Mục Lục: Lời mở đầu ………………………………………………………… Giới thiệu chung công tắc tơ .4 Chương I: Chọn phương án thiết kế I/ Các u cầu cơng tắc tơ……………………… II/ Lựa chọn kết cấu công tắc tơ…………………………….7 III/ Tính chọn khoảng cách cách điện ………………………….13 Chương II: Tính tốn mạch vịng dẫn điện I/ Khái niệm chung II/ Mạch vịng dẫn điện Tính tốn dẫn động…………………………………13 Tính tốn dẫn tĩnh ………………………………….15 Đầu nối………………………………………………… 15 Tiếp điểm………………………………………………….16 III/ Mạch vòng dẫn điện phụ Tính tốn dẫn………………………………………23 Đầu nối………………………………………………… 25 Tiếp điểm…………………………………………………26 Chương III: Tính dựng đặc tính I/ Lập sơ đồ động II/ Tính tốn lị xo Tính tốn lị xo nhả……………………………………… 34 Tính tốn lị xo tiếp điểm chính………………………… 35 Tính tốn lò xo tiếp điểm phụ…………………………… 37 Xác định lực………………………………………… 40 Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha 5.Đồ thị đặc tính Chương IV: Tính tốn buồng dập hồ quang I/ Khái niệm chung …………………………………………….41 II/ Lựa chọn kết cấu buồng dập ………………………………41 III/ Tính tốn thơng số buồng dập ……………………… 43 Chương V: Tính tốn nam châm điện I/ Tính tốn sơ nam châm Chọn dạng kết cấu……………………………………… 47 Chọn vật liệu NCĐ………………………………… 47 Chọn từ cảm, hệ số từ rò, hệ số từ tản =th………… 48 Xác định thông số chủ yếu NCĐ………………… 49 Xác định kích thước cuộn dây…………………… 50 II/ Tính tốn kiểm nghiệm nam châm Sơ đồ thay thế………………………………………………55 Xác định từ dẫn khe hở khơng khí…………………………57 Xác định từ cảm hệ số từ rò =th………………… 62 Xác định thơng số cuộn dây……………………………… 64 Tính tốn vịng ngắn mạch chống rung………………… 65 Hệ số tỏa nhiệt vịng ngắn mạch…………………… 70 Tính tốn tổn hao lõi thép……………………………70 Tính tốn dịng điện cuộn dây…………………… 71 Tính tốn nhiệt cuộn dây………………………… 73 10.Tính dựng đặc tính lực hút điện từ…………………… 74 11.Tính dựng đặc tính lực nhả…………………………… 75 12.Tính tốn gần thời gian tác động thời gian nhả 76 Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha Chương VI: Thiết kế kết cấu I/ Kết cấu vỏ ……………………………………………………78 II/ Hệ thống tiếp điểm… ……………………………………….79 III/ Nam châm điện …………………………………………….82 IV/ Hệ thống mạch từ ………………………………………… 84 V/ Hệ thống buồng dập hồ quang …………………………… 85 Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TẮC TƠ I Khái niệm: Công tắc tơ (CTT) xoay chiều loại khí cụ điện dùng để đóng cắt mạch điện động lực, từ xa, tay hay tự động Việc đóng cắt cơng tắc tơ có tiếp điểm thực nam châm điện, thủy lực hay khí nén Thơng thường ta gặp loại đóng cắt nam châm điện II.Phân loại: Căn vào dòng điện đóng cắt có loại cơng tắc tơ điện chiều công tắc tơ điện xoay chiều Công tắc tơ điện chiều dùng để đóng, cắt mạch điện chiều, nam châm điện loại nam châm điện chiều Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng, cắt mạch điện xoay chiều, nam châm điện loại nam châm điện chiều hay xoay chiều Căn vào số lần đóng cắt (tần số thao táct): - Chế độ làm việc nhẹ: Khi tần số thao tác tới 400 lần / - Chế độ làm việc trung bình: Khi tần số thao tác tới 600 lần / - Chế độ làm việc nặng: Khi tần số thao tác tới 1500 lần / Mỗi lần đóng cắt làm cho tiếp điểm bị mịn lẫn điện, cần phải làm tăng độ bền mòn độ bền mòn điện CTT Độ bền mòn xác định số lần đóng cắt tối đa chưa địi hỏi phải thay sửa chữa chi tiết khơng có dòng điện chạy qua tiếp điểm Đối với cơng tắc tơ tại, u cầu độ bền mịn cao, từ (10 ¿ 20).10 lần thao tác Độ bền mòn điện xác định số lần đóng cắt tối thiểu mà sau cần phải thay tiếp điểm có dịng điện chạy qua tiếp điểm Yêu cầu độ mòn điện từ (2 ¿ Đỗ Thị Thu Hương 3).10 lần thao tác TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha III Cấu tạo: Công tắc tơ xoay chiều pha gồm phận sau: +Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường mở +Hệ thống dẫn: dẫn động dẫn tĩnh +Nam châm điện xoay chiều + Cuộn dây nam châm điện xoay chiều +Hệ thống lò xo: lò xo nhả, lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung… +Các vít đầu nối dây dẫn mềm +Buồng dập hồ quang IV Nguyên lý hoạt động: Khi cho dòng điện vào cuộn dây, từ thông sinh nam châm điện.Từ thông sinh lực điện từ Khi lực điện từ lớn lực nắp mạch từ hút phía mạch từ tĩnh, làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm tĩnh gắn dẫn tĩnh, đầu dẫn có vít bắt dây điện ra, vào Các lị xo tiếp điểm có tác dụng trì lực ép tiếp điểm cần thiết lên tiếp điểm Đồng thời tiếp điểm phụ đóng vào với tiếp điểm phụ thường mở mở tiếp điểm thường đóng Lị xo nhả bị nén lại Khi ngắt điện vào cuộn dây, từ thông giảm xuống không, đồng thời lực điện từ sinh giảm khơng Khi lị xo nhả đẩy tồn phần động cơng tắc tơ lên cắt dịng điện tải Khi tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh mạch từ hồ quang xuất hai tiếp điểm Nhờ vắch ngăn buồng dập hồ quang, hồ quang dập tắt Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha CHƯƠNG I: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ I Các u cầu cơng tắc tơ: Yêu cầu kỹ thuật: Yêu cầu kỹ thuật yêu cầu quan trọng định q 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 Vì cần phải 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 việcvới điện áp lớn để khơng xảy phóng điện, điều kiện mơi trường xung quanh có điện áp nội điện áp khí gây - Độ bền tính chịu mịn phận khí cụ điện giới hạn số lần thao tác thiết kế, thời hạn làm việc chế độ làm việc định mức chế độ cố - Khả đóng cắt chế độ định mức chế độ cố, độ bền điện thông qua chi tiết, phận - Độ bền cơ, hóa học mơi trưịng xung quanh - Tính kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối lượng kích thước nhỏ Các yêu cầu vận hành: Khi vận hành, sử dụng cần ý yêu cầu sau: - ảnh hưởng mơi trường xung quanh: độ ẩm, nhiệt độ…do cần phải tránh tác động có hại mơi trường lên thiết bị điện - Có độ tin cậy người sử dụng, vận hành, thao tác - Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài - Đơn giản, dễ thao tác, sửa chữa, thay - Chi phí vận hành tiêu tốn lượng Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha Các yêu cầu kinh tế xã hội: Đây yêu cầu định tới vị trí sản phẩm: Khi thiết kế sản phẩm nói chung thiết bị điện nói riêng người thiết kế phải ý đến thị trường, làm để đưa sản phẩm chiếm ưu so với sản phẩm chủng loại, có chất lượng kỹ thuật thiết bị phải có giá thành hạ, có tính thẩm mĩ kết cấu, vốn đầu tư lắp ráp, chế tạo nhỏ Các yêu cầu công nghệ chế tạo: - Tính cơng nghệ kết cấu: dùng chi tiết, cụm quy chuẩn, tính lắp dẫn… - Lưu ý đến khả chế tạo: mặt sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả thiết bị - Lưu ý đến khả phát triển chế tạoL, lắp ghép vào tổ hợp khác, chế tạo dãy… II Lựa chọn kết cấu cơng tắc tơ Để có kết cấu hợp lý phù hợp với điều kiện công nghệ nước ta nay, với việc tham khảo số mẫu có thị trường ta chọn phương án tối ưu, tạo điều kiện dễ dàng cho việc thay lắp ráp Hệ thống tiếp điểm: Công tắc tơ ( CTT) làm nhiệm vụ đóng cắt với tần số đóng ngắt cao, tuổi thọ công tắc tơ phụ thuộc chủ yếu vào hệ thống tiếp điểm Hệ thống tiếp điểm làm nhiệm vụ dẫn dòng tiếp xúc điện, dòng điện chạy từ tiếp điểm tĩnh sang tiếp điểm động qua bề mặt tiếp xúc, tiếp điểm đóng mở làm cho dịng điện chạy qua ngừng Có dạng tiếp xúc: - Tiếp xúc điểm - Tiếp xúc đường - Tiếp xúc mặt Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha Kết cấu tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện, chức tiếp điểm, tần số làm việc, tuổi thọ nhiều yếu tố khác.Vì thiết kế hệ thống tiếp điểm cần đảm bảo: - Khi làm việc dài hạn chế độ định mức, tiếp điểm không phát nóng trị số cho phép - Phải ổn định với tác động nhiệt điện động dòng điện - Đảm bảo độ mòn cơ, điện bé nhất, độ rung tiếp điểm không lớn trị số cho phép - Điện trở tiếp xúc bé Hệ thống tiếp điểm CTT thường sử dụng dạng sau: - Tiếp điểm hình nón _ tiếp xúc điểm: loại dùng với dòng điện bé cỡ vài Ampe không cần lực ép lớn - Tiếp điểm loại cầu, mặt phẳng _ tiếp xúc điểm: Dùng với dòng điện lớn cỡ vài choc Ampe, dạng tiếp điểm có khả tự làm bụi bẩn nơi tiếp xúc, lực ép tiếp điểm không lớn - Tiếp điểm hình ngón _ tiếp xúc đường: Tiếp điểm động có khả lăn trượt bề mặt tiếp điểm tĩnh tự làm bụi bẩn nơi tiếp xúc, dùng cho dòng điện cỡ vài trăm Ampe - Tiếp điểm loại mặt phẳng _ tiếp xúc mặt: Dùng cho dịng điện lớn cần có lực ép tiếp điểm lớn Hiện thực tế có nhiều hãng sản suất CTT TELEMECANIQUE Pháp, TOGAMI _ Nhật Bản, LG _ Hàn Quốc, VINAKIP _ Việt Nam Với dòng điện định mức I đm = 40 A, CTT TOGAMI, LG, VINAKIP có đặc điểm cấu tạo chung sau: - Kết cấu kiểu bắc cầu hai chỗ ngắt - Tiếp xúc điểm (cầu – mặtc) Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49 Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha - Lò xo tiếp điểm loại xoắn trụ làm việc chịu nén, lị xo có độ bền cao bị ăn mịn, tạo lực ép lớn, làm việc ổn định, khơng có dịng điện chạy qua có độ tin cậy cao, khơng bị phát nóng, khơng già hóa giảm tính đàn hồi - Kết cấu gọn nhẹ, đơn giản dễ chế tạo, độ tin cậy cao Hình 1.1: Kết cấu tiếp điểm hãng VINAKIP Qua phân tích hệ thống tiếp điểm số mẫu có thị trường, ta chọn dạng kết cấu tiếp điểm là: Đối với tiếp điểm chính: - Kết cấu kiểu bắc cầu pha hai chỗ ngắt - Tiếp xúc kiểu mặt cầu - mặt phẳng (tiếp xúc điểm t) - Lò xo tiếp điểm loại xoắn trụ làm việc chịu nén - Tiếp điểm tĩnh hàn cố định với dẫn - Tiếp điểm động chuyển động thẳng, tịnh tiến - Có buồng dập hồ quang Hệ thống dập hồ quang: Khi đóng ngắt tiếp điểm, hồ quang phát sinh phóng điện Đặc biệt ngắt CTT với tải cảm, hồ quang dễ phát sinh trì lâu Khi đóng, hồ quang phát sinh chủ yếu rung tiếp điểm Hồ quang xuất kèm theo ánh sáng nhiệt độ cao gây mịn tiếp điểm….Do phải dập tắt hồ quang nhanh tốt Đối với CTT xoay chiều thường dùng phương pháp dập hồ quang sau: - Dùng cuộn thổi từ với buồng dập khe hở hẹp Dưới tác dụng từ trường lên dòng điện hồ quang, sinh lực điện động hút hồ quang vào buồng dập khe hở hẹp nên hồ quang nhanh chóng dập tắt Đỗ Thị Thu Hương TBĐ3-K49