Cơ sở Khí cụ điện pptx

Giáo Trình Cơ sở Khí cụ điện Contents 1 Contents 2 §1.1 :Bài Mở đầu 6 Chương I : Nam châm điện 8 §1.1: Đ ại cương nam châm điện 8 1,Sơ đồ: 8 2,Các định luật cơ bản: 10 2.1, Định luật Ôm : 10 2.2, Định luật Kirchoff 1 : 10 2.3, Định luật Kirchoff 2 : 10 2.4, Dòng điện toàn phần : 10 4, Tính toán nam châm điên : 10 1, Phân chia từ trường : 11 2, Tính bằng công thức thực nghiệm ( kinh nghiệm ): 12 3, Tính bằng hình vẽ : 12 1,Mạch từ 1 chiều bỏ qua từ thông rò : 13 2,Mạch từ 1 chiều có xét tới từ thông rò : 15 §1.5 : Cuộn dây nam châm điện 21 1, Cuộn dây nam châm điện 1 chiều : 22 3, Tính lại cuộn dây khi thay đổi điện áp : 23 §1.6 : Lực hút điện từ của nam châm điện 1 chiều 24 1, Dùng công thức Maxoen : 24 2, Tính lực điện từ bằng cân bằng năng lượng : 24 I, Đặc tính động của NCĐ 1 chiều : 30 1, Thời gian tác động t1 : 31 2,Thời gian khởi động khi nhả t3 ( cắt điện ):U=0 32 3, Thời gian chuyển động khi đóng t2 : 32 4.Thời gian chuyển động khi nhả t4 33 §3.Các chế độ làm việc của khí cụ điện 34 1.Chế độ làm việc dài hạn : 35 2. Chế độ làm việc ngắn hạn 36 3.Chế độ ngắn hạn lặp lại 37 § 2.4 Sự phát nóng của thiết bị điện ở chế độ ngắn mạch 38 1.Đo bằng nhiệt kế thủy ngân 38 2. Đo băng điện trở 38 3.Đo bằng cặp nhiệt điện (nhiệt ngẫu) 38 4.Đo bằng bức xạ hồng ngoại 39 Chương 3 : Lực điện động ở khí cụ điện 39 §3.1 Đại cương về lưc điện động 39 §3.2 Tính toán lực điện động ở các trường hợp thường gặp 40 1.Lực điện động ở các thanh dẫn song song 40 2.Lực giữa dòng điện và môi trường sắt từ 41 §3.4 Lực điện động ở điện xoay chiều 41 Chương 3 : Hồ quang điện 42 §3.1 Đại cương về hồ quang điện 42 §3.2 Hồ quang điện 1 chiều 43 §3.3 Hồ quang điện xoay chiều 43 §3.4 Các biện pháp dập hồ quang 44 1.Kéo dài hồ quang 44 2.Hồ quang cháy trong môi trường đặc biệt 45 3.Phân loại hồ quang 46 4.Dóng cắt đồng bộ (cho dòng α) 46 Chương 5 : Tiếp xúc điện 47 §5.1 Khái niệm chung về tiếp xúc điện 47 §5.2 Điện trở tiếp xúc 47 §5.3 Các chế độ làm việc của tiếp điểm 48 1.Các thống số của tiếp điểm: 48 2.Các chế độ cắt (xác lập) 48 3.Chế độ đóng (xác lập ) 48 4.Quá trình đóng 49 5.Quá trình cắt 49 XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU 56 1. P= 55 kw 56 2. xác định chiều cao tâm trục 2p = 4 ( 230 ) 56 3. Xác định D 56 4. Công suất tính toán 56 5. chiều dài tính toán lõi sắt Stato 56 7. Hệ số kinh tế 57 8.Dòng điện pha định mức 57 THIẾT KẾ STATO 57 9.Số rãnh Stato 57 10.Bước rãnh Stato 57 11. Số thanh dẫn tác dụng của 1 rãnh 58 12. Số vòng dây nối tiếp 1 pha 58 13.Tiết diện và đường kính dây dẫn 58 14.Kiểu dây quấn 58 15.Hệ số dây quấn 59 16.Từ thông khe hở không khí 59 17.Mật độ từ thông khe hở không khí 59 18.Sơ bộ xác định chiều rộng răng 59 19. Sơ bộ xác định chiều cao gông Stato 60 20.Chọn rãnh hình quả lê 60 21.Bề rộng răng Stato 61 22. Chiều cao gông Stato 61 23.khe hở không khí 61 24.Số rãnh Rôt ( 246 ) 61 25.Đường kính ngoài R 62 26. Bíc r¨ng R 62 27.Sơ bộ chiều rộng răng R 62 28.Dường kình trục R 62 29.Dßng trong thanh dÉn R 62 30.Dòng điện trong vành nm 62 31.Tiết diện thanh dẫn bằng nhôm 62 33. Chọn kích thước sơ bộ Roto 65 35.Diện tích vành nm 65 36.Bề rộng răng ở 1/3 chiều cao răng 66 37.chiều cao gông R 66 38 Làm nghiêng rãnh ở R 66 39.Hệ số khe hở không khí 66 40.Chọn thép 2212 67 41.Sưc từ động khe hở không khí 67 42.Mật độ từ thông ở răng Stato 67 43. Cường độ tư thông ở răng Stato 67 44. STĐ trên răng Stato 67 45.Mật độ từ thông ở răng R 67 46.Cường độ từ trường trên rằng R 68 47.STĐ trên răng R 68 48.Hệ số bão hòa răng 68 49.Mật độ từ thông trên gông Stato 68 50. Cường độ tư trường trên gông S 68 51.chiều dài mạch từ ở gông Stato 68 52.STĐ ở gông R 68 53.Mật độ từ thông trên gông R 68 54.Cường độ từ trường gông R 69 55.Chiều dài mạch từ gông R 69 56.STĐ trên gông R 69 57. STĐ tổng 69 58.Hệ số bão hòa toàn mạch 69 59.Dòng điện từ hóa 69 60.Chiều dài phần dầu nối S 70 61.Chiều dài trung bình ½ vòng dây của dây quấn S 70 62.Chiều dài dây quấn 1 pha Stato 70 63.Điện trở tác dụng của dây quấn S 70 64.Điện trở tác dụng dây quấn R 70 65.Điện trở vành nm 70 66.Điện trở R 71 67.Hệ số qui đổi 71 68 .Điện trở R đã qui đổi 71 69. Hệ số từ dẫn tản Stato 71 70.Hệ số từ dẫn tản tạp S 71 71.Hệ số từ tản phần dầu nối 72 72. Hệ số từ dẫn tản 72 73.Điện kháng dây quấn S 72 74.Hệ số từ dẫn tản rãnh R 72 75.Hệ số từ dẫn tản táp R 73 76.Hệ số từ dẫn tản phần dầu nối 73 77.Hệ số từ dẫn tản do rãnh nghiêng 73 78.Hệ số từ tản Roto 73 79. Điện kháng tản dây quấn Roto 73 80.Điện kháng R đã qui đổi 73 81.Điện kháng hỗ cảm 74 82.Tính lại kE 74 TÍNH TỔN HAO 74 82.Trọng lượng răng Stato 74 83.Trọng lượng gông Stato 74 84.Tổn hao trong lõi sắt 74 85.Tổn hao bề mặt trên răng R 74 86.Tổn hao đập mạch trên răng R 74 87.Tổn hao tổng thép 75 88.Tổn hao cơ 75 89. Tổn hao không tải 75 Môn Cơ sở Khí cụ điện Giáo trình : Khí cụ điện –Phạm Văn Chới Bùi Tín Nguyễn Tôn §1.1 :Bài Mở đầu * Khí cụ điện là các thiết bị điện dùng để đóng ,cắt , bảo vệ , điều khiển, ổn định các mạch điện (đo lường) điện áp ,công suất (theo chức năng ). - Điều khiển: Tin cậy ,chọn lọc,tự động lập lại. - Đóng cắt là chức năng quan trọng ,không dòng điện (an toàn ) ,nhìn thấy khoảng cách (dao cách ly) . +Ngắn mạch rất khó khăn khi cắt dòng ,dùng cầu chì , máy cắt ,aptômát (hạ áp). + Quá tải có thời gian(rơ le nhiệt). -Điều khiển : các thiết bị công tác làm việc với các chế độ khác nhau . • Khí cụ điện theo điện áp : - Khí cụ điện cao áp Uđmức >1000V - Khí cụ điện hạ áp Uđmức <1000V Nguyên lý làm việc giống nhau nhưng phần cách điện khác nhau .Với khí cụ điện cao áp thì phần này lớn. Khí cụ điện cao áp : +Trung áp (≤36 kV) +Cao áp (36÷40 kV) +Siêu cao áp (>400 kV) * Khí cụ điện dạng dòng : +Khí cụ điện một chiều + Khí cụ điện xoay chiều • Khí cụ điện nguyên lý làm việc : + Điện cơ + Điện từ + Điện nhiệt Chương I : Nam châm điện . §1.1: Đ ại cương nam châm điện . 1,Sơ đồ: 1-mạch từ tĩnh ; 2-cuộn dây; 3-mạch từ động( nắp); 4-lò xo nhỏ; 5-cứ chặn Φ 0 từ thông ∑; Φ δ :từ thông làm việc ; Φ r :từ thông rò; δ :khe hở làm việc ; Định nghĩa : Nam châm điện l à một cơ cấu điện từ biến điện→ từ →cơ (lực ,mô men). - Đóng K → xuất hiện I trong cuộn dây ư vòng . ιωF = :sức từ động [Avòng ] F sinh ra từ thông : +Φ δ →lực điện từ hút nắp (không phụ thuộc chiều i) m à € δ + Φ r -μ : [ H/m ] đặc trưng cho độ dẫn điện. 7 0 104 − = π μ H/m (chân không , không khí ) →tuyệt đối. δ Φ δ + Φ r Φ o 1 2 U 34 5 - Độ dẫn từ tương đối 0 x μ μ - Mật độ từ thông S φ B = ;S : tiết diện cực từ; B [ Wb/m 2 ] , [ T ] . - Cường độ từ trường : μ H B = [ T/H/m ] , [ A/m ], [Tm/H ]. - Từ trở : S l μ 1 R μ = [ H -1 ] - Từ dẫn : l S μ R 1 G μ == [ H ] I _tuyến tính; dH dB μ= III _bão hoà ; II _phi tuyến → tính toán phức tạp. * Phân loại : - Nam châm điện nối tiếp :cuộn dây nối tiếp với phụ tải →dòng điện phụ thuộc phụ tải . - Nam châm điện song song :cuộn dây song song với phụ tải . B I II III H - Nam châm điện xoay chi ều ( AC ) Nam châm điện một chiều ( DC ). 2,Các định luật cơ bản: 2.1, Định luật Ôm : GU U μ μ μ ==Φ R 2.2, Định luật Kirchoff 1 : 0=∑ i Φ 2.3, Định luật Kirchoff 2 : ) nμ1μiμ R (RΦUF ++=∑= 2.4, Dòng điện toàn phần : ∫ = l HdlF 3, Ứng dụng: sử dụng rộng rãi trong các cơ cấu truyền động , công tắc tơ ,…, thiết bị bảo vệ ngắn mạch trong máy cách điện ,dùng trong điều khiển ,các cơ cấu phân ly , phân loại cơ cấu điện từ chấp hành ( phanh hãm điện từ ). 4, Tính toán nam châm điên : - Mạch từ phi tuyến →tuyến tính hoá . -Khó xác định chính xác từ trở của mạch từ : S l μ 1 R μ = chỉ đúng cho tuyến tính đều. §1.2 : Từ dẫn mạch từ. * Phần sắt từ :phụ thuộc điểm làm việc trên đồ thị B(H) Vd: l S μG FeFe = nếu điểm làm việc thuộc vùng tuyến tính μ= const , 0Fe μμ >> →bỏ qua từ trở sắt từ . [...]... phần động máy điện v = dx/dt Dùng phương pháp chia nhỏ ψ(i) thành ∆δ → i2 4.Thời gian chuyển động khi nhả t4 u=0, ψ → ψ nh   ⇒ S min → S max F < Fc  2mx Fc − F II.Đặc tính động NCĐ xoay chiều (SGK) t4 = Chương 2 : Sự phát nóng của khí cụ điện §1.Đại cương + Điện áp cao → đánh thủng cách điện → chạm chập ,ngắn mạch + Nhiệt dòng điện gây nên → nóng cách điện → già hóa , cháy -Vật liệu cách điện – độ chịu... lại cuộn dây khi thay đổi điện áp : - Cơ sở : + Sức từ động không đổi Scd = lh = const +Từ thông không đổi + Chế độ nhiệt không đổi j = const U1 ω1 q 1 d2 = = = U 2 ω2 q 2 d1 Bài tập về nhà : Cho Scd = lh , biết U- , tính w, q sao cho j = 3 [A/mm2 ] (chọn kđ ) §1.6 : Lực hút điện từ của nam châm điện 1 chiều Lực hút điện từ của nam châm điện 1 chiều là lực tác động lên cơ cấu công tác 1, Dùng công... diện dây quấn q [mm2 ] -đường kính d [ m ] ( không kể bề dày cách điện ) + Hệ số lấp đầy cuộn dây : S ωq K đ = Cu = ( 0.3 ÷ 0.7 ) S cd lh Kđ phụ thuộc : + Cuộn dây có khung ? → khái niệm cách điện , chịu nhiệt +Chủng loại dây quấn ,hình dạng chủng loại cách điện , kích cỡ dây quấn +Có cách điện lớp hay không +Phương pháp cuốn dây +Điện trở cuộn dây R= ρωl tb q ; l tb = lt + ln 2 I [A/mm2 ]; q j =... ∫ B δ dS 2µ 0 S Nếu Bδ = const trong S → F = 1 2 BδS 2µ 0 2 → bỏ qua từ thông tản khi δ〈〈 S , F = 4.06B δ S [ kg ] 2, Tính lực điện từ bằng cân bằng năng lượng : - Khi đóng điện vào cuộn dây namchâm điện : dΨ phương trình cân bằng : U = iR + dt Uidt = i 2 Rdt + idΨ Uidt : điện năng vào ; i2Rdt : tổn hao nhiệt ; idψ : năng lượng từ δ2 ψ2 δ2< δ1 c d δ1 b a 0 i i1 i2 Năng lượng từ trường δ = δ1 ψ1 Wµ1... )( i1 + i 2 ) 2 Đặt Ψ2 = Ψ1 + ∆Ψ Wµ1 = i = Ι m sin ωt §1.7 : Lực hút điện từ của nam châm điện xoay chiều Φ = Φ m sin ωt 2 1 1  Φ sin ωt  dG 1 Φ 2 dG 2 dG m F = ( iω) =  m = sin 2 ωt = Fm sin 2 ωt  2 dS 2  G dS 2 G dS  1 − cos 2ωt 1 1 = Fm = Fm − Fm cos 2ωt = F− + Fx 2 2 2 Fm - biên độ lực điện từ t Fm F 0 t л 2л F- Khi Fcơ > F → nắp đẩy → rung với chu kì 2лf → chống rung bằng 2 phương pháp... = − L1 R I nh I nh di di Iođ = T1 ∫ = T1 ln ∫i i Inh I kd I kd L1 – điện cảm nam châm khi δ = δmin T1 – hằng số thời gian điện từ NCĐ khi nắp hút Thêm vòng ngắn mạch , điện trở xoáy (phi tuyến )  R R  I t 3 = T1 1 + n + x  ln ođ  R′ R′  I  n x  nh 3, Thời gian chuyển động khi đóng t2 : - Khi I = Ikđ → F > Fcản → nam châm điện chuyển động δmax → δmin L0 → L1 ψkđ → ψođ a = 4 , AC = 24 dψ ...* Phần không khí : - Ở khe hở không khí lam việc + Từ dẫn rò Φ Gδ = δ - Công thức chung : U μδ → không khí không phụ thuộc vào điểm làm việc B(H) - δ < F~? §1.8 : Đặc tính động của nam châm điện một chiều - Thông... chịu ảnh hửong của dòng điện xoáy  R  R  k t 1 = T0 1 + n 1 + x  ln i  R ′  R ′  k − 1 n  x  i  2  ω ω 2 8πfx  = R ′x = R x  ω  l  x l – chiều dài mạch từ ρx – điện trở suất vật liệu dẫn từ c, Trường hợp mạch từ bão hòa : → ψ(i) quan hệ phi tuyến dψ U = iR + dt ψ dψ 1 ⇒ t1 = ∫ = U − iR R 0 ψ kđ ∫ 0 dψ I ođ − i 2,Thời gian khởi động khi nhả t3 ( cắt điện ):U=0 → phương trình . này lớn. Khí cụ điện cao áp : +Trung áp (≤36 kV) +Cao áp (36÷40 kV) +Siêu cao áp (>400 kV) * Khí cụ điện dạng dòng : +Khí cụ điện một chiều + Khí cụ điện xoay chiều • Khí cụ điện nguyên. nhau . • Khí cụ điện theo điện áp : - Khí cụ điện cao áp Uđmức >1000V - Khí cụ điện hạ áp Uđmức <1000V Nguyên lý làm việc giống nhau nhưng phần cách điện khác nhau .Với khí cụ điện cao. 75 88.Tổn hao cơ 75 89. Tổn hao không tải 75 Môn Cơ sở Khí cụ điện Giáo trình : Khí cụ điện –Phạm Văn Chới Bùi Tín Nguyễn Tôn §1.1 :Bài Mở đầu * Khí cụ điện là các thiết bị điện dùng để đóng