Thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha kiểu điện từ

LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo sinh viên nghành Thiết Bị Điện- Điện Tử trường 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 Được giúp đỡ hướng dẫn thầy cô nhóm khí cụ điện, thuộc bô môn Thiết Bị Điện - Điện Tử, Khoa Điện Đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy Phạm Văn Chới, thời gian làm đồ án môn học, em hoàn thành đồ án môn học với đề tài thiết kế Công tắc tơ xoay chiều pha Mặc dù 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 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 CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ 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 lượng điện dạng lượng khác Theo lĩnh vực sử dụng, khí cụ điện chia thành nhóm, nhóm có nhiều chủng loại khác Công tắc tơ loại khí cụ điện dùng để thường 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 Nhưng có loại công tắc tơ dùng để đóng cắt mạch điện xoay chiều 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 thực nam châm điện, thuỷ lực hay khí nén 2.Theo chế độ làm việc: - Chế độ làm việc nhẹ: 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 CỦA CÔNG TẮC TƠ 1.Điện áp định mức Uđ m: điện áp định mức mạch điện tương 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 Nếu 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 lượng 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 thường phải bảo đảm lúc điện áp 85%Ucdđm phải đủ sức hút lúc điện áp 110%Ucdđm cuộn dây không 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: thường CTT có cặp tiếp điểm phụ thường đóng thường 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 Sự hư 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.Thường 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 thường có cấp 30, 100, 120, 150; 300; 600; 1200; 1500 lầ/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 Thường 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 KHI THIẾT KẾ Các yêu cầu kỹ thuật: - Độ bền nhiệt chi tiết, phận 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 trường xung quanh ( mưa, ẩm, bụi, tuyết ) có điện áp nội điện áp khí gây - Độ bền tính chịu mòn phận khí cụ điện giới hạn số lần thao tác 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 lượng kích thước bé Các yêu cầu vận hành: - Chịu ảnh hưởng môi trường xung quanh : độ ẩm, độ cao - Có độ tin cậy 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 lượng Các yêu cầu kinh tế, xã hội: - Giá thành hạ, có tính thẩm mỹ cao - Vốn đầu tư thiết kế, chế tạo, lắp ráp, vận hành - Tạo điều kiện dễ dàng, thuận tiện cho người 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 tiết, cụm quy chuẩn, tính lắp lẫn - Lưu 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 CỦA 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 ) - Hệ thống dập hồ 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 sinh nam châm điện Luồng từ thông sinh lực điện từ, hút phần ứng Khi lực điện từ lớn lực nắp mạch từ hút phía mạch từ tĩnh, làm cho tiếp điểm động gắn phần ứng đóng cắt với tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm tĩnh 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 đóng vào tiếp điểm phụ thường mở mở tiếp điểm phụ thường 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 hệ thống dập hồ quang nhanh chóng dập tắt hồ quang, nhờ tiếp điểm bị mòn CHƯƠNG II CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU I.YÊU CẦU THIẾT KẾ Thiết kế công tắc tơ xoay chiều pha kiểu điện từ - Tiếp điểm : Iđm = 65A; Uđm = 400V - Số lượng : tiếp điểm thường mở - Tiếp điểm phụ : Iđm =5A : thường đóng, thường mở - Số lượng ; Uđm = 400V - Nam châm điện : Uđm = 220V; f = 50Hz - Tuổi thọ Điện: 106 lần đóng cắt : - Làm việc liên tục : cách điện cấp C II.LỰA CHỌN PHƯƠNG 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 Π 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 kiểu hút thẳng tận dụng trọng lượng nắp ngắt Mặt khác loại có đặc tính lực hút tương đối lớn có dạng gần trùng với đặc tính nên giảm rung tốt, hành trình chuyển động tương 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 nhược điểm bội số dòng điện lớn ( 10 ÷ 15 ) so với mạch từ khác kẽ hở không khí lớn Từ ưu điểm vượt 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 điểm có: I đm = 180 A, Uđm = 400 V, ta chọn tiếp điểm kiểu cầu, hai chỗ ngắt Nó phù hợp NCĐ hút thẳng Loại tiếp điểm có ưu điểm khả ngắt lớn, không cần dây nối mềm, dễ dàng cho việc dập hồ quang 3.Lựa chọn sơ hệ thống dập hồ quang: Ta chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập đặt tiếp điểm bắc cầu, hai chỗ ngắt Kiểu có ưu điểm: hồ quang xuất tác động lực điện động ( bao gồm lực điện động kết cấu mạch vòng dẫn điện lực dập vật liệu dẫn 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 dập tắt III.THÀNH LẬP SƠ ĐỒ ĐỘNG Sơ đồ động minh hoạ hình vẽ ( trang ) Trong : - Giá phần động - Lò xo tiếp điểm - Tiếp điểm động - Tiếp điểm tĩnh – Nắp nam châm điện – Lò xo nhả Thân ( lõi ) nam – châm điện m δ flxt® flxnh g f®t 10 Φ δh Φt = + c + 2.c.cosϕ Φn= c.Φt β c = cosϕ Với số liệu tính toán trên: Φδh = 2,17.10-4 Wb β = 0,77 cosϕ = 0,49 ⇒ c= 0,77 = 1,58 0,49 Thay số vào công thức ta có: Φt = 2,17.10 -4 + 1,58 + 2.1,58.0,49 = 9,7.10 −5 Φn= 1,58 9,7.10-5 = 1,53.10-4Wb g Từ cảm khe hở vùng vòng ngắn mạch Bn = Φ n 1,53.10 −4 = = 1,43T Sn 107.10 −6 *Vậy so sánh với [Bn] ≤ 1,6 T Bn = 1,42 thoả mãn 6.Xác định lực điện từ: a Lực điện từ phía vòng ngắn mạch Φ t sinh : Ftgt = 19,9.10 Φt (9,7.10 -5 ) = 19,9.10 = 13,37[ N ] St 140.10 -6 b Lực điện từ phía vòng ngắn mạch Φ n sinh : 69 Ftgn = 19,9.10 Φn (1,53.10 -4 ) = 19,9.10 = 43,54[ N ] Sn 107.10 -6 c Giá trị lớn thành phần lực điện từ biến thiên từ thông qua cực từ đặt vòng ngắn mạch gây Fmax = 2 Ftbt + Ftbn + 2.Ftbt Ftbn cos2α = 13,37 + 43,54 + 2.13,57.43,54 cos(2.61) = 38, 2[ N ] d Giá trị thành phần lực điện từ không đổi từ thông qua cực từ đặt vòng ngắn mạch gây ( giá trị trunh bình ): Ftb = Ftbt + Ftbn = 13,37+43,54 = 57 (N) e Lực điện từ nhỏ từ thông qua cực từ đặt vòng ngắn mạch gây Fmin = Ftb − Fmax = 57 - 38,2 = 19 N Do có cực từ có đặt vòng ngắn mạch nên: 2.Fmin = 19 = 38 [N] Fcơ max = 0,5.62,1 = 31,1 [N] Như lực điện từ nhỏ hút 2.F = 38 N lớn lực max phần ứng Fcơ max = 31,1 N, đảm bảo cho nam chhâm điện đủ khả hút chống rung f Tỷ số lực điện từ nhỏ lực điện từ trung bình: P= Ftb Fmin = 57 = 1,5 38 g Tổn hao lượng vòng ngắn mạch ( K Umax ω.Φ t Pv = I 2v rv = K 2Umin 2.rv )2 (= 1,1.314.9,7.10−5 )2 = 2,52 W 0,85 2.2.3,1.10 - 7.Xác định kích thước vòng chống rung 70 a.Xác định kích thước: Dựa vào điện trở vòng chống rung r v, chu vi vòng chống rung pv giới hạn phát nóng ( 200 ÷ 2500C ) vòng chống rung ta xác định kích thước vòng chống rung Chu vi vòng chống rung: S 140 P = 2.(b + 2.∆ + t ) = 2.( 25 + 2.2 + ) = 69,2[ mm] v b 25 Vật liệu vòng chống rung đồng theo bảng 2-22, trang 82– TKCĐHA Thông số nó: - điện trở suất ρ20 = 1,58.10-8Ω.m - hệ số nhiệt điện trở α = 4,3.10-3 1/0C ρ230 = ρ20.[ + α ( 230 – 20 )] = 1,58.10-8.(1 + 4,3.10-3.210) = 3.10-8 Ω.m Tiết diện vòng chống rung: Sv = ρ 230 p rv v = 3.10 −8.69,2.10 −3 = 6,7.10 −6 [m ] = 6,7[mm ] 3,1.10 −4 S v = ∆.hv ⇒ hv = 6,7 = 3,4[ mm] Vậy ta chọn ∆ = mm hv = 3,5 mm b.Tính toán độ chênh nhiệt vòng chống rung: - Hệ số toả nhiệt vòng chống rung không khí: ( ) K TKK = 3.10 −3 + 0,0017.θ mt = 3.10 −3 (1 + 0,0017.230 ) = 4,2.10 − [W / mm O C ] - Hệ số toả nhiệt vòng chống rung lõi thép: ( ) K TFe = 2,9.10 −3 + 0,0068.θ mt = 2,9.10 −3 (1 + 0,0068.230 ) = 7,44.10 − [W / mm O C ] - Diện tích toả nhiệt vòng chống rung vào không khí: 71 STKK = pv ∆ + 2.( STKK = 69,2.2 + 2( St b + 2.∆).hv + 2.( St b + 2.∆) ∆+4.hv.∆v 240 240 + 2.2).3,5 + 2.( + 2.2).2 + 4.3,5.2 = 316[mm ] 25 25 - Diện tích toả nhiệt vòng chống rung vàolõi thép: STFe = 2.b.hv + 2.b ∆ + pv hv = 2.25.3,5 + 2.25.2 + 69,2.3,5 = 517,2mm2 - Độ tăng nhiệt vòng chống rung so với môi trường: τ = θ v − θ mt = Pv 2,52 = = 49 o C −5 −5 K TKK STKK + K TFe STFe 4,2.10 316 + 7,44.10 517,2 Vậy nhiệt độ phát nóng vòng chống rung với kích thước 2×2 mm2: θv = τ + θmt = 40 + 40 =800C ⇒ thoả mãn phạm vi cho phép c Dòng điện vòng chống rung: Pv =I2v rv ⇒ Iv = Pv 2,52 = = 90,2( A) rv 3,1.10 −4 Để tính toán dòng điện cuộn dây ta qui đổi dòng điện tổn hao vòng chống rung cuộn dây Ivqd = 2.I v w Trong : : hệ số tính tới vòng ngắn mạch w: số vòng cuộn dây I vqd = 2.90,2 = 0,094[ A] 1915 72 8.Tính toán tổn hao lõi thép: a.Xác định trọng lượng lõi thép: M = V.γ.kc Trong : kc : hệ số ép chặt lõi thép kc = 0,9 γ : tỉ trọng thép kĩ thuật điện ∋31, γ = 7,65 g/cm3 V : thể tích mạch từ V = A.B.b – 2.D.E.b Với A = 7,6 cm Chiều cao mạch từ B = 9,3 cm Bề rộng mạch từ b = 2,5 cm Bề dày mạch từ D = 3,4 cm E = 1,8 cm Chiều cao cửa sổ mạch từ Chiều rộng cửa sổ mạch từ V = 7,6.9,3.2,5 – 2.3,4.1,8.2,5 = 146,1 cm3 M = 146,1.7,65.0,9 = 1006[g] = [kg] b.Suất tổn hao lõi thép ứng với từ cảm cực đại: Φ t max = KU max U dm K IR ω W = 1,1.220.1 = 5,69.10 − [Wb] 2.Π.50.1915 Vậy từ cảm cực đại : Bmax = Φ l max Sl2 = 5,69.10 −4 = 0,82[T ] 694.10 −6 Với từ cảm B = 0,82 T < 1T theo bảng 5-4, TKKCĐHA có suất tổn hao pB/50 = W/kg với f = 50 Hz B < 1T 73 c.Công suất tổn hao thép: PFe = kg pB/50.M Trong : kg : hệ số xét tới số lượng mối nối mạch từ kg = ÷ Chọn kg = PFe = 3.2.1 = W Dòng điện đặc trưng cho tổn thất lượng lõi thép: I Fe = PFe U dm = = 0,0273[ A] 220 9.Tính toán dòng điện cuộn dây: a.Dòng điện cuộn dây hút: Khi nắp đóng δ nhỏ, dòng điện cuộn dây gồm thành phần từ hoá lõi thép Ith, dòng điện từ hoá khe hở không khí I δ, dòng điện khắc phục tổn hao lõi thép IFe dòng ngắn mạch Iv : Ih = Iδ + Ith + Iv + IFe Dòng điện từ hoá khe hở không khí : Iδ = U ®m X2 + R2 Vì X = ω.L = ω.W2.GΣ >> R ⇒ Iδ = U ®m X = U ®m ω.W G ∑ GΣ : Từ dẫn tổng mạch từ nắp đóng δh = 0,5 mm 74 GΣ = Gδ + GrqđΣ = 9,06.10-7+0,59.10-7 = 9,65 10-7 H Iδ = 220 = 0,2[ A] 314.1915 2.9,65.10 -7 Dòng điện từ hóa lõi thép: H l Ith = ∑ i i W Trong : ΣHi.li : tổng từ áp phân đoạn mạch từ Hi, li : cường độ từ trường độ dài phân đoạn ΣHi.li = Htb.ltb Htb, ltb: cường độ từ trường trung bình lõi thép chiều dài trung bình mạch từ Tính theo giá trị hiệu dụng : B max = 0,82 T, tra đường cong từ hoá thép ∋31 hình 5-6, TKKCĐHA có giá trị tương ứng Hmax = 1,7 A/cm H tb = H max = 1,7 = 1,2[ A / cm] ltb = 2.B + 3.D = 2.9,3 + 3.3,4 = 29 cm ⇒ I th = ∑ H i li W = 1,2.29 = 0,02[ A] 1915 Giá trị biên độ dòng điện hút: I h = ( I v + I Fe ) + ( I th + I δ ) = (0,094 + 0,0273) + (0,02 + 0,2) = 0,25[ A] Mật độ dây quấn phần ứng hút: 75 jh = Ih 0,25 = = 3,6[ A / mm ] q 0,007 Như làm việc chế độ dài hạn mật độ dòng điện dây quấn jh = 3,6 A/mm2 đáp ứng giới hạn cho phép [ j ] = ÷ A/mm2 b.Dòng điện dây quấn phần ứng nhả Khi δ = 6,5 mm, dòng điện cuộn dây chủ yếu từ hoá khe hở không khí, dòng điện từ hóa lõi thép tổn hao nhỏ nhiều Do dòng điện cuộn dây tính gần bằng: Inh = Với U ® m K U max ω.W G ∑ nh GΣnh :từ dẫn khe hở phần ứng nhả: GΣnh = Gδnh + Gr qđΣ = 0,96.10-7+0,59.10-7 = 1,55 10-7 [H] ⇒ I nh = 220.1,1 314.1915 1,55.10 -7 = 1,4[ A] Hệ số bội số dòng điện: I nh Ih = 1,4 = 0,25 Vậy KI nằm phạm vi cho phép: KI = ÷ 15 10.Tính toán nhiệt cuộn dây : a.Điện trở dây quấn: R = ρθ l tb W q 76 Với : ρθ : điện trở suất dây quấn nhiệt độ cho phép Theo bảng 6-1, TKKCĐHA với cách điện cấp F có [ θ ] = 1550C ρ20 = 1,681.10-8Ωm : điện trở suất đồng tinh khiết, theo bảng 6-2, TKKCĐHA ltb : chiều dài trung bình vòng dây ρθ =ρ20.[ + α.( θ - 20)] = 1,681.10-8.[ + 4,3.10-3.( 155 – 20 )] = 2,6.10-8 Ωm = 2,6.10-5 Ωmm ltb = 2.[ a + b + 4.( ∆1 + ∆2 + ∆5 ) + 2.(∆3 + bcd )] = 2.[ 28 + 25 + 4.( 1,5 + 0,5 + ) + 2.( 0,5 + 10,35 )] = 173,4[mm] ⇒ R = 2,6.10 −5 173,4.1915 = 123[Ω] 0,07 b.Tổn hao lượng dây quấn: Pd = I 2h R = 0,252.123 = 7,7[ W] c.Độ tăng nhiệt bề mặt cuộn dây: Theo công thức Newton 6-12, trang 299 – TKKCĐHA, có: τ= Pd K T S T Trong đó: τ = θ - θmt : độ chênh nhiệt cuộn dây 77 KT : hệ số toả nhiệt cuộn dây Tra bảng 6-3, trang 301, TKKCĐHA, có KT = ÷ 14 W/m2.0C Ta chọn KT = 12 W/m2.0C ST : diện tích toả nhiệt cuộn dây ST = 2.[ a + b + 4.( ∆1 + ∆2 + ∆3 + ∆5 + bcd )].hcd = 2.[ 28 + 25 + 4.( 1,5 + 0,5 + 0,5 + + 10,35 )].26 = 5637 mm2 = 5637.10-6 m2 ⇒ τ= 7,7 = 114[ o C ] -6 12.5637.10 Như nhiệt độ cuộn dây thoả mãn điều kiện cho phép cấp cách điện B θ = τ + θmt = 114 + 40 = 154 0C < [ θ ] = 1550C IV.DỰNG ĐẶC TÍNH LỰC HÚT Theo công thức 5-50, trang 263 – TKKCĐHA,có: Fh = 2.K Φ 2δ G 2δ ( dG δ dδ + dG r dδ ) Trong đó: Fh : lực hút điện từ tác động lên phần ứng Φδ : từ thông khe hở không khí K = 0,25 : hệ số xét tới thứ nguyên Fhtb ( N ) 1/3 thừa số đánh giá ảnh hưởng G r qui đổi theo từ thông trung bình Φtb 78 Vì Gr qđΣ ≈ const → Φδ = Φ tb σr dG rqd ∑ dδ =0→ dG r dδ = Trong đó: Φtb : từ thông trung bình lõi thép σr : hệ số từ rò ⇒ Fh = 2.K Φ 2tb σ 2r G 2δ dG δ dδ Với Φtb xác định theo công thức trang 284 – TKKCĐHA : Φtb = K U U ®m K IR 4,44.f W Trong : - KIR : hệ số đánh giá thành phần tác dụng điện áp rơi điện trở cuộn dây Chọn KIR = - Uđm : điện áp định mức cuộn dây, Uđm = 220V - K U : hệ số tính đến thay đổi điện áp nguồn, K U = 0,85 ÷ 1,1 - f = 50 Hz: tần số điện áp - W = 1915 vòng Với giá trị sau KU ta có: KU = 0,85 Φ tb = 0,85.220.0,98 = 4,3107.10 −4 [Wb] 4,44.50.1915 KU = Φ tb = 1.220.0,98 = 5,0714.10 − [Wb] 4,44.50.1915 79 KU = 1,1 Φ tb = 1,1.220.0,98 = 5,5785.10 − [Wb] 4,44.50.1915 Kết tính ta có: δ Gδ (m m) ×1 0-7 dG δ dδ σr ×10 -4 Fh ( N ) Fnh KU KU KU = = =1 1,1 198,95 240,73 (N) 0,8 0,1 0,5 44, - 24 439.8200 9,0 -17,5900 1,0134 1,0652 4,6 2,4 124,0 61 171,73 207,80 61 144,77 175,17 60 -4,3949 1,1267 143,7 104,5 -1,0963 1,2394 77,00 106,58 128,96 58,67 -0,7 1,2911 67,03 92,78 112,26 27,33 -0,4854 1,3400 58,81 81,40 98,50 26,5 -0,2716 1,4300 46,20 63,94 77,36 25,33 -0,1726 1,5100 37,09 51,33 62,11 24 2,5 2,0 3 1,7 4 1,3 1,1 80 6,5 0,9 -0.100 1,6155 27,53 38,1 46,1 1 20,66 F[N] 62,1 57,3 2,5 6,5 x[mm] V.HỆ SỐ NHẢ CỦA NAM CHÂM ĐIỆN 81 Hệ số nhả tỉ số dòng điện điện áp cuộn dây phần ứng nam châm điện nhả tác động KI = I nh It® ; KU = U nh U t® Dựa vào hệ số nhả K nh ta xác định độ nhạy nam châm điện Với nam châm điện có độ nhạy cao đặc tính nhả F nhả phải nằm hoàn toàn đặc tính Đối với công tắc tơ Knh = 0,4 ÷ Căn vào đặc tính lực hút điện từ ta xác định: Knh = δ Fc Fh 0,1 2,5 6,5 61,5 27,3 26,5 24 20,66 58,81 37,0 27,53 ( mm) Fcơ (N) Fđt (N) 143,74 67,03 Knh 0,69 0,64 0,67 0,65 0,87 82 83 [...]... đầu.Theo kinh nghiệm Ftđđ=0.5.Ftđc=0.5.4.6=2 .3 Thay số ta có: 24 xm = 0.0611.012.(1 − 0.9) = 1 .33 .10 −5 = 1 .33 .10 3 (mm) 2.2 ,3 tm = 2.0,0611.0.1 1 − Kv = 1.7.10 3 [ s ] = 1.7[m.s] 2 ,3 Xm và tm ở trên đuợc tính ứng với khối lượng phần động của một tiếp điểm.Vì công tắc tơ có ba tiếp điểm⇒: xmctt = t ctt = xm 0. 133 = = 0,044[m.m] 3 3 t m 1.7 = = 0 ,37 [ms] 3 3 * Theo công thức (4-27_TLTKKCHA) tổng thời gian... khuyếch tán 2.Hồ quang điện xoay chiều: Ở hồ quang điện xoay chiều, dòng điện và điện áp nguồn biến thiên tuần hoàn theo tần số của lưới điện Vì hồ quang là điện trở phi tuyến nên dòng điện và điện áp trùng pha nhau Trong 1/4 chu kì đầu, điện áp hồ quang tăng nhanh đến trị số cháy Khi hồ quang cháy, điện áp giảm dần Dòng điện tăng từ 0 đến điểm cháy, dòng điện đạt trị số cực đại và điện áp hồ quang hầu... 35 fo = 38 0 38 0 ( 15000 + 30 00 3 ) 20 4 = 433 72Hz = 43, 4 kHz f1 = = 415 n tk - 0,6 L.I 2ng 415 3 - 0,6 L.65 2 = 0,15 L (Hz) Điện cảm của mạch ngắt được xác định theo công thức: L= U ®m I ng ω 1 - cos 2 φo Trong đó : Uđm - điện áp định mức của hệ thống: 38 0V Ing - dòng điện ngắt định mức: 65A ω - tần số góc của hệ thống ϕo - góc lệch pha ban đầu của dòng điện và điện áp Chọn cosϕo = 0,8 ( tải điện cảm... 32 .λ θ nc (1 + α.θ nc ) 3 2 Π H Bρ 0 (1 + α.θ nc ) 3 Trong đó: ρ0 : Điện trở suất của vật liệu tiếp điểm ở 00C ρ 20 3, 5.10 −5 ρ0 = = = 3, 27.10 − 5 (Ω.mm ) 3 1 + α 20 1 + 20 .3, 5.10 α : Hệ số nhiệt điện trở α = 3, 5.10 -3[ 1/oC] λ : Hệ số dẫn nhiệt.λ = 3, 25 (W/cm) = 32 5 (W/m) HB : Độ cứng Brunmen ở 0 0C,HB = 50 kg/ mm2 θnc : Nhiệt độ nóng chảy của tiếp điểm.θnc = 34 00 0C Thay số ta có: 22 A= 1 32 .34 00.(... 32 .34 00.( 1 + 32 5 .34 00 ) .32 5 1 3 2 = 195,64( A / N ) 2 6 −5 3, 14.50.10 3, 27.10 (1 + 32 5 .34 00 ) 3 I thhd = 195,64 3. 4,6 = 726,7( A) Vậy: Theo thực nghiệm : -Theo công thức Butloêvit, có thể tính được một cách sơ bộ dòng điện hàn dính ban đầu của tiếp điểm theo lực ép tiếp điểm: Ihdbd = K hd Ftd tra bảng 2-19 TLTKKC ta được:Khd = 1000 (A/ kg) Thay số ta có: I hdbd = 1000 0,46 = 678( A) * So sánh dòng điện hàn... ρ l 3, 5.10 −9.2.10 3 R= = = 1,4.10 −7 [Ω] −6 S 50,265.10 Kt : Hệ số toả nhiệt bề mặt của thanh dẫn K t = 8 (W/ m2 ) λ : Hệ số dẫn nhiệt λ = 3, 25 (W/ m ) P : Chu vi tiếp điểm: P = Π.d = 3, 14.8.10 -3 = 25,12.10 -3 ( m ) Thay số ta có : θ tx = 40 + 65 2 .3, 5.10 −9 8.25,12.10 3. 50,265.10 − 6 + 0,4.10 3 65 2 2 3, 25.10 2.25,12.10 − 3. 8.50,265.10 − 6 + 65 2.(1,4.10 −7 ) 2 = 55[ o C ] 2 −9 8 3, 25.10 3, 5.10... Ktx=[0,09-0,14.10 -3] .Chọn Ktx=0,14.10 -3 Thay số có: K tx 0,14.10 3 R tx = = = 0,05.10 −5 [Ω] m 0,102.28,64 (0,102.F ) d .Điện áp rơi trên chỗ tiếp xúc: U tx= Rtx I dm = 0,05.10 3. 65 = 3, 11[mmV ] *Yêu cầu của điện áp rơi trên chỗ tiếp xúc là:2 -30 (mmV).Vậy bulông đã chọn có thể đáp ứng đươc yêu cầu thiết kế 29 CHƯƠNG IV BUỒNG DẬP HỒ QUANG I KHÁI NIỆM VỀ HỒ QUANG ĐIỆN 1.Quá trình phóng điện trong chất... trường cách điện tốt Nếu đặt lên hai điện cực trong môi trường không khí một điện trường có cường độ đủ lớn thì phá vỡ tính cách điện của chất khí: nó trở nên dẫn điện tốt, phụ thuộc vào tính chất của chất khí, áp suất của nó, nhiệt độ môi trường, vật liệu làm điện cực, độ lớn cường độ điện trường Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điện lớn ( 102 ÷ 1 03 A/mm2 ), điện áp... nhiệt độ cho phép Ttđ = 2 73+ 64 = 33 7 ( 0K ) T tx : Nhiệt độ chỗ tiếp xúc, thường lấy T tx = Ttđ + ( 5 ÷ 10 0) K Vậy ta chọn Ttx = 34 7 ( 0K ) thay số ta có : 2 ,3. 10 −8 .3, 14.50.10 6 Ftd = 65 16 .38 0 2 1 2 33 7 2 [arccos ] 34 7 = 1,141( N ) *So sánh lý thuyết và thực nghiệm ta thấy Ftđ thực nghiệm lớn hơn rất nhiều, Vậy ta chọn Ftđ = 4,6 ( N ) Tính điện trở tiếp xúc: 19 Ta có công thức: Rtx = K tx (... khi dòng điện đi qua 0 và nó làm cho hồ quang mất dần tính dẫn điện, tăng tính cách điện Đại lượng đặc trưng cho mức độ cách điện giữa hai điện cực là điện áp chọc thủng Với I = 0, ta có U cto và nó có trị số từ 150 ÷ 250V ở môi trường không khí, hồ quang cháy tự nhiên Quá trình phục hồi điện áp là quá trình thành lập điện áp trên hai cực kể từ khi hồ quang tắt cho tới khi điện áp đạt trị số điện áp ... (W/cm) = 32 5 (W/m) HB : cng Brunmen 0C,HB = 50 kg/ mm2 nc : Nhit núng chy ca tip im.nc = 34 00 0C Thay s ta cú: 22 A= 32 .34 00.( + 32 5 .34 00 ) .32 5 = 195,64( A / N ) 3, 14.50.10 3, 27.10 (1 + 32 5 .34 00... phộp Tt = 2 73+ 64 = 33 7 ( 0K ) T tx : Nhit ch tip xỳc, thng ly T tx = Tt + ( ữ 10 0) K Vy ta chn Ttx = 34 7 ( 0K ) thay s ta cú : 2 ,3. 10 8 .3, 14.50.10 Ftd = 65 16 .38 0 2 33 7 [arccos ] 34 7 = 1,141(... mc ca h thng l Um = 38 0V v h thng khụng khớ Khi ú cú: fo = 38 0 U đm ( A + B P đm ) H thng khụng khớ cú : A = 15000; B = 30 00 35 fo = 38 0 38 0 ( 15000 + 30 00 ) 20 = 433 72Hz = 43, 4 kHz f1 = = 415