Đồ án môn học khí cụ điện

Đồ án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức mục lục Lời nói đầu Chơng I:Giới thiệu chung công tắc tơ I: Khái niệm chung II :Tác dụng III: Cấu tạo IV: Nguyên lý hoạt động Chơng II:Chọn phơng án kết cấu 1:Hệ thống mạch vòng dẫn ®iƯn 2:HƯ thèng dËp hå quang 3:Nam ch©m ®iƯn 4:HƯ thống lò xo nhả,lò xo tiếp điểm lò xo hoÃn xung 5:Hình dáng công tắc tơ Chơng III: Tính toán mạch vòng dẫn điện A : Khái niệm chung B : Tính toán I : Tính toán mạch vòng dẫn điên II : Tính toán đầu nối III : Tính toán tiếp điểm Chơng IV: Chọn buồng dËp hå quang I : Kh¸i niƯm chung II : Yêu cầu việc thiết kế buồng dập hồ quang III : Yêu cầu vật liệu buồng dập hå quang IV : Lùa chän kÕt cÊu buång dËp hå quang V : KÕt cÊu buång dËp hå quang VI : Nguyên lý buồng dập hồ quang Chơng V: Tính toán lò xo tiếp điểm,lò xo nhả I : Lựa chọn kết cấu vật liệu chế tạo lò xô II : Tính toán lò xo Chơng VI: Dựng đặc tính Chơng VII: Tính toán kiểm nghiệm nam châm điện I : Khái niệm II : Kết cấu lựa chọn nam châm điện III : Tính toán nam châm điện IV : Tính toán kiểm nghiệm nam cham điện Phm Vit Hng TB_T2_K49 Đồ án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức Lời nói đầu Trong trình công nghiệp hoá đại hoá đất nớc,ngành điện đồng thời phát triển nhằm đáp ứng nhu cầu điện Các khí cụ điện có nhiệm vú dảm bảo an toàn trinh vận hành thiết bị điện Với yêu cầu khác mà ngời ta chế tạo khí cụ điện khác nhau,mức độ tự động hoá ngày đợc nâng cao Công tắc tơ loại khí cụ điện co tác dụng bảo vệ thiết bị điện khỏi cố nh tải,ngắn mạch,quá dòng Nhiệm vụ đồ án thiết kế công tắc tơ xoay chiỊu ba pha víi c¸c sè liƯu nh ë dới Đợc s giúp đỡ tận tình thầy Nguyễn Văn Đức thầy cô môn TBĐ, em đà hoàn thành thiết kế.Nhng em hạn chế thời gian kinh nghiệm thực tế nên không tránh khỏi nhiều thiếu sót.Vậy em kính xin thầy cô bảo góp ý thêm cho em dể thiết kế hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Phm Vit Hng TB_T2_K49 Đồ án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức Chơng I Giới thiệu chung Công tắc tơ ,Cấu tạo, Nguyên lý họat động I Khái niệm chung 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 II.Tác dụng Công tắc tơ khí cụ điện dùng để đóng ngắt thờng xuyên mạch điện động lực ,từ xa tay ,tự động III Cấu tạo Công tắc tơ gồm phận sau: 1-Hệ thống mach vòng dẫn điện Bao gồm hệ thống dẫn,dây nối mềm,đầu nối hệ thống tiếp điểm 2-Nam châm điện xoay chiều 3- Hệ thống dập hồ quang 4- Hệ thống phản lực : lò xo nhả , lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung IV 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 đ ợc hút phía mạch từ tĩnh, mạch từ tĩnh có gắn vòng ngắn mạch để chống rung,làm chi tiếp điểm động tiếp xúc 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 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 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 Phm Vit Hng TB_T2_K49 Đồ án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức 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 Chơng II Chọn phơng án kết cấu Hệ thống mạch vòng dẫn điện Thanh dẫn: dẫn phải dẫn dòng điện làm việc có phải chụi dòng điện ngắn mạch lớn xảy cố đòng thời phải đảm bảo cho tiếp điểm tiếp xúc tốt nên ta chọn dẫn đồng có tiết diện ngang hình ch nhật Đầu nối : chọn đầu nối bu lông tháo rời đợc Tiếp điểm chính: dòng điện làm việc định mức công tắc tơ là145A nên ta chọn tiếp điểm hình chữ nhật, kiểu bắc cầu, pha chỗ ngắt, tiếp xúc loại mặt phẳng-mặt phẳng Tiếp điểm phụ: dùng kiểu tiếp điểm bắc cầu pha chỗ ngắt Hệ thống dập hồ quang Đối với khí cụ điện hạ áp , trang bị dập hồ quang thờng : - Kéo dài hồ quang điện khÝ - Dïng cn d©y thỉi tõ - Dïng bng dËp hå quang kiĨu khe hĐp - Dïng bng dËp hồ quang kiểu dàn dập Qua phân tích tham khảo thực tế , Công tắc tơ xoay chiỊu chän bng dËp hå quang kiĨu dµn dËp Nam châm điện Công tắc tơ đóng ngắt nam châm điện hút quay hút thẳng Nam châm điện hút quay - Ưu điểm: đặc tính nam châm điện hút quay tốt nam châm điện hút thẳng - Nhợc điểm: Kết cấu phức tạp, pha có chỗ ngắt làm cho việc dập hồ quang khó khăn, phải dùng dây nối mềm Nam châm điện hút thẳng Phm Vit Hng TB_T2_K49 Đồ án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức - Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, Kết cấu tiếp điểm bắc cầu pha có hai chỗ ngắt làm cho việc dập hồ quang đơn giản hơn, Hành trình chuyển động gắn liền với chuyền động nắp nam châm điện,việc bố trí buồng dập hồ quang dễ dàng, Không dùng dây nối mềm - Nhợc điểm: đặc tính nam châm điện hút thẳng không tèt b»ng nam ch©m hót quay Do cã nhiỊu u điểm ta sử dụng nam châm điện xoay chiều hình chữ E kiểu hút chập Hệ thống lò xo nhả, lò xo tiếp điểm lò xo hoÃn xung Lò xo nhả, lò xo tiếp điểm: ta chọn kiểu lò xo xoắn hình trụ bị ăn mòn bền lò xo phẳng Lò xo hoăn xung: dùng để giảm bớt va chạm nắp thân cực từ ta dùng lò xo Hình dáng công tắc tơ Sau chọn kết cấu thiết kế sơ ta đợc hình dáng công tắc tơ nh sau Tiếp điểm tĩnh Thanh dẫn tĩnh Tiếp điểm động Lò xo nhả Lò xo ép tiếp điểm Mạch từ nam châm điện Thanh dẫn động Cuộn dây nam châm điện Dàn dập hồ quang Phm Vit Hng 10 Vòng ngắn mạch 11 Nắp mạch từ nam châm điện TB_T2_K49 Đồ án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức Chơng III Tính toán 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 mạch vòng dẫn điện mạch vòng dẫn điện phụ với phận 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 ®éng vµ tiÕp ®iĨm tÜnh -Cn thỉi tõ Do ®ã 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 I,Tính toán mạch vòng dÉn ®iƯn chÝnh 1,Thanh dÉn: 1.1,Thanh dÉn ®éng: a) Chän vật liệu: Thanh dẫn động gắn với tiếp điểm động, cần phải có lực ép đủ để tiếp xúc tốt, độ cứng cao, nhiệt độ nóng chảy tơng đối cao tra bảng tra bảng (2-13 TKKCDHA) ta chọn đồng kéo nguội làm vật liệu cho dẫn động Các thông số đồng kÐo nguéi : Ký hiÖu ML-TB Tû träng () 8,9 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy (nc) 10830C Điện trở st ë 20 C (20) 0,0175.10-6 m §é dÉn nhiƯt () 3,9W/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 dẫn có tiết diện ngang hình chữ nhật với bề rộng a, bề dầy b Theo công thức (2-6 TKKCDHA) Phm Vit Hng TB_T2_K49 Đồ án môn học Khí cụ điện b= : GVHD: Nguyễn Văn Đức I ρθ K f n (n+1 ) K T τ « d - I =145 A : Dòng điện định mức - n: hệ số hình dáng, n = a/b = 10, chän n = - Kf : hƯ sè tỉn hao phụ đặc trng cho tổn hao hiệu ứng bề mặt hiệu ứng gần - Kf = Kbm.Kg = 1,03  1,06 Chän Kf = 1,04 KT : hƯ sè t¶n nhiƯt, KT = (6  12) (W/ C.m2) Chän KT=8 (W/ C.m2)  : ®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 ®é ỉn định đồng , ta lấy nhiệt ®é ph¸t nãng cho phÐp θ = [ θ ] = 95 OC  95 = 0,0175.10 -6[1+4,3.10 -3(95 – 20)] 0,023.10 -6 (.m) - ôđ : độ tăng nhiệt ổn định ôđ = - mt với mt =40 OC nhiệt độ môi trờng ôđ = 95 – 40 = 55 OC VËy bỊ dÇy : b= √ , 023 10−6 1, 04 =0 002169 m=2 169 mm (7+1 ) 55 145 a=nxb=7x2,169=15,18 mm VËy a=15.4 mm b=2,2 mm Đây kích thớc tối thiểu dẫn Để nhiệt độ dẫn không vợt nhiệt độ cho phép ta phải chọn kích thớc dẫn lớn số liệu tính toán Đồng thời phải vào kích thớc tiếp điểm để đặt tiếp điểm dẫn Theo bảng (2.15 TKKCDHA) Ta chon kích thớc tiếp điểm dòng ®iƯn I®m=145A(100A-160A) Cã ®êng kÝnh t¬ng ®¬ng : d=20 mm Do với dòng điện 145 A ta sử dụng tiếp điểm hình chữ nhật b1 a1 a1: Chiều dài tiếp ®iĨm b1: ChiỊu réng tiÕp ®iĨm DiƯn tÝch t¬ng øng a1.b1= π d2/4=3.14.202/4=314 mm Phạm Việt Hưng TBĐ_ĐT2_K49 §å án môn học Khí cụ điện GVHD: Nguyễn Văn Đức Chọn: a1=16mm b1=19,5 mm Căn vào kích thớc tiếp ®iĨm ta chän chiỊu dµi a cđa dÉn lín a1 để đảm bảo gắn đợc tiếp ®iĨm Chän : a=18mm b=3 mm Chu vi mỈt cắt dẫn là: P=2x(a+b)=2x(18+3)=42 mm Tiết diện mặt cắt: S=axb=18x3=54mm2 c,KiĨm nghiƯm dÉn: KiĨm tra kÝch thíc làm điều kiện làm việc dài hạn Mật độ dòng điện : Yêu cầu kiểm nghiệm [j]