Đồ Án Tốt Nghiệp Rơle Điện Từ Trung Gian Xoay Chiều (Kèm File Autocad)

Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Mục lục Lời nói đầu CHƯƠNG I: GIớI THIệU CHUNG Về RƠLE I Giới thiệu chung rơ le: Cấu tạo Rơle: Phân loại rơle: .5 Đặc tính thông số rơle: II Giới thiệu chung rơle điện từ: Đặc điểm: .8 Cấu tạo chung rơle điện từ: Hình Các phận chung rơle điện từ Nguyên lý hoạt động: III KHOảNG CáCH CáCH ĐIệN: 10 1.Điện áp định mức theo cách điện: .10 2.Khoảng cách cách điện phần tử dẫn điện: .10 IV CáC YÊU CầU KHI THIếT Kế: 11 CHƯƠNG II:12 PHÂN TíCH PHƯƠNG áN Và CHọN DạNG KếT CấU .12 Rơle trung gian Nhật: ORMON - Nhật (240V-5A) 13 Rơle trung gian Liên Xô cũ: .14 14 CHƯƠNG III: 16 Tính toán kiểm nghiệm mạch vòng dẫn điện 16 I Giới thiệu kết cấu mạch vòng dẫn điện: 16 II Thiết kế tính toán dẫn: 16 Các bớc tính toán dẫn: 16 Tính toán dẫn động: 17 Tính toán dẫn tĩnh: 23 III Thiết kế tính toán tiếp điểm: 23 Chức tiếp điểm: 23 Yêu cầu với tiếp điểm: 23 Chọn vật liệu làm tiếp điểm: .24 Tính lực ép tiếp điểm: 25 Xác định điện trở tiếp xúc: 26 SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Điện áp rơi điện trở tiếp xúc: 28 7.Kiểm tra nhiệt độ phát nóng tiếp điểm: 28 Xác định dòng điện hàn dính: 29 9.Tính độ rung tiếp điểm: .31 10 Độ ăn mòn tiếp điểm: .33 11 Độ mở: .34 12 Độ lún: .35 IV Đầu nối: 35 chơng iv: 37 tính dựng đặc tính 37 i sơ đồ động: 38 ii tính toán lò xo Và TRọNG LƯợNG PHầN ĐộNG: 41 1.Tính trọng lợng phần động: 41 Tính chọn vật liệu làm lò xo tiếp điểm: .41 Tính kích thớc lò xo tiếp điểm: 42 Tính lò xo nhả: 43 iV đặc tính cơ: 49 Chơng V: 50 Tính toán kiểm nghiệm nam châm điện .50 I Giới thiệu chung nam châm điện: 50 II tính toán SƠ Bộ nam châm điện: 51 Chọn dạng kết cấu: .51 Chọn vật liệu mạch từ: 52 Chọn thông số cờng độ từ cảm,hệ số từ tản hệ số từ rò: 53 Xác định kích thớc thông số chủ yếu nam châm điện: 53 II tính toán KIểM NGHIệM nam châm điện: .59 Vẽ sơ đồ thay mạch từ nắp mở, với 0: .59 Tính từ dẫn Gr: 60 Xác định từ dẫn khe hở không khí G: Hình 4.5 62 Xác định từ thông từ cảm khe hở tới hạn : 65 Xác định thông số cuộn dây: 66 Tính toán vòng ngắn mạch: 68 7.Tính toán tổn hao lõi thép: 77 Chơng VI: 91 Xây dựng hoàn thiện kết cấu 91 I MạCH VòNG DẫN ĐIệN: 91 1.Thanh dẫn động: 91 SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Thanh dẫn tĩnh: 91 Ii.TIếP ĐIểM Động tiếp điểm tĩnh: 91 Iii vít đầu nối: 92 vi lò xo tiếp điểm lò xo nhả: .92 Lò xo tiếp điểm: 92 Lò xo nhả: 92 vii nam châm điện: 92 1.Mạch từ: 92 2.Cuộn dây: .93 viii vòng ngắn mạch: 93 IX Vỏ RƠLE TRUNG GIAN: 94 SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Lời nói đầu Điện nguồn lợng quan trọng đợc sử dụng rộng rãi tất lĩnh vực kinh tế quốc dân Nhu cầu sử dụng điện không ngừng gia tăng Ngày cần có nhiều thiết bị điện đại hơn, tinh vi dễ sử dụng Khí cụ điện thiết bị điện chuyên dùng để đóng ngắt, điều khiển, điều chỉnh, bảo vệ lới điện thiết bị sử dụng điện khác Do khí cụ điện loại thiết bị thiếu đợc, sử dụng điện công nghiệp nh đời sống Khi công nghiệp ngày phát triển, nhu cầu sống ngày đòi hỏi cao hơn, cần thiết phải có khí cụ điện nhiều số lợng, tốt chất lợng hoàn hảo Đặc biệt theo xu chung, khí cụ điện đại đòi hỏi phải có khả tự động hoá Chính vai trò cần thiết khí cụ điện nên việc nghiên cứu phơng pháp thiết kế, tính toán khí cụ điện nhiệm vụ quan trọng không ngừng đợc hoàn thiện Đợc giúp đỡ hớng dẫn thầy cô giáo môn Thiết bị Điện - Khoa Điện, hớng dẫn tận tình cô giáo Lu Mỹ Thuận khoảng thời gian tháng em tiến hành thiết kế loại khí cụ điện mà mạch điều khiển thiếu đợc Đó rơle điện từ trung gian xoay chều SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều CHƯƠNG I: GIớI THIệU CHUNG Về RƠLE I Giới thiệu chung rơ le: 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 Trong hệ thống, Rơle có vị trí quan trọng, dùng để bảo vệ thiết bị điện hay điều khiển trình sản xuất Rơle loại khí cụ điện tự động mà đặc tính vào có tính chất sau: tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp ( đột ngột ) tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Cùng với phát triển tiến khoa học kỹ thuật, công nghệ vật liệu, công nghệ chế tạo Rơle đợc nghiên cứu chế tạo gồm nhiều chủng loại, hoạt động theo nguyên lý khác nhau, có thông số đặc tính kỹ thuật bật lĩnh vực sử dụng rộng rãi Cấu tạo Rơle: Rơ le gồm có cấu chính: + Cơ cấu thu: Tiếp nhận tín hiệu đầu vào biến đổi thành đại lợng cần thiết để rơle hoạt động + Cơ cấu trung gian: So sánh đại lợng đợc biến đổi với mẫu truyền tín hiệu đến cấu chấp hành + Cơ cấu chấp hành: Phát tín hiệu cho mạch điều khiển Phân loại rơle: a Theo nguyên lý : + Rơle điện từ: dựa tác dụng từ trờng dòng điện chạy cuộn dây sinh ra, tác dụng lên phần ứng (nắp) vật liệu sắt từ làm nắp dịch chuyển + Rơle phân cực: rơle điện từ có thêm từ trờng phân cực nam châm vĩnh cửu tạo Vị trí nắp phụ thuộc vào cực tính tín hiệu đa vào rơle (còn gọi rơle cực tính) SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều + Rơle từ điện: làm việc dựa tác dụng lực từ trờng nam châm vĩnh cửu tạo lên dòng điện chạy cuộn dây làm cuộn dây dịch chuyển + Rơle điện động: dựa tác dụng tơng hỗ từ trờng dòng điện chạy cuộn dây sinh với dòng điện chạy cuộn dây khác làm cuộn dây dịch chuyển + Rơle cảm ứng: dựa sở tác dụng tơng hỗ từ trờng cuộn dây đứng yên với dòng điện cảm ứng phần động, làm phần động dịch chuyển + Rơle nhiệt: dựa co giãn kích thớc, thể tích, áp suất vật liệu nhiệt độ chúng thay đổi + Rơle điện tử bán dẫn b Theo cấu chấp hành : + Rơle có tiếp điểm: rơle + Rơle tiếp điểm: rơle bán dẫn, rơle điện tử c Theo chức : + Rơle bảo vệ + Rơle điều khiển d Theo nguyên lý xử lý tín hiệu : + Rơle tơng tự + Rơle số Đặc tính thông số rơle: a Đặc tính : Đờng biểu diễn quan hệ đại lợng vào x đầu y rơle gọi đặc tính vào đợc coi đặc tính rơle Nên đặc tính gọi đặc tính rơle SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều y ymax ymin xnh xtủ xlv x Hình Đặc tính làm việc rơle - Khi < x < xtđ : y = ymin : rơle mở - Khi x = xtđ : y = ymax : rơle tác động - Khi x > xtđ : y = ymax : rơle đóng - Khi x > xnhả : y = ymax : rơle đóng - Khi xnhả = x : y = ymin : rơle nhả - Khi < x < xnhả : y = ymin : rơle nhả b Thông số rơle: +Hệ số nhả: K nh = x nh 1 x td xlv : giá trị làm việc dài hạn đại lợng đầu vào xtđ : giá trị tác động đại lợng đầu vào +Hệ số điều khiển: SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều K dk = Pdk Ptd Pđk : công suất cực đại tảI mạch làm việc Ptđ : công suất đầu vào cần thiết cho rơle tác động +Thời gian tác động: ttđ Khoảng thời gian từ thời điểm đặt tín hiệu x đến thời điểm đại lợng đầu y đạt giá trị cực đại ttđ < 10-3s : rơle không quán tính ttđ < 10-2s : rơle tác động nhanh ttđ > 1s : rơle thời gian ttđ = (5ữ15).10-2s : rơle tác động bình thờng ttđ = (0,15ữ1)s : rơle tác động chem +Thời gian nhả: tnh Khoảng thời gian thời điểm ngắt tín hiệu vào x đại lợng đạt giá trị cực tiểu +Tần số thao tác: f= t td + t lv + t nh + t ng ttđ : thời gian tác động tlv : thời gian làm việc (khoảng thời gian từ đại lợng đạt giá trị cực đại đến đạt cực tiểu 0) tnh : thời gian nhả tng : thời gian nghỉ (khoảng thời gian từ đại lợng đạt giá trị đến đạt giá trị cực đại lần sau) II Giới thiệu chung rơle điện từ: Đặc điểm: + Rơle điện từ cấu tạo đơn giản, lực hút điện từ (F đt) lớn rơle điện từ đợc sử dụng rộng rãi SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều + Rơle điện từ có loại chiều xoay chiều công suất từ vài wát đến hàng nghìn wát, công suất tiêu thụ khoảng vài chục wát + Thời gian tác động rơle điện từ khoảng 20ms + Rơle điện từ có loại: Dòng điện, điện áp cực đại cực tiểu, rơle công suất, rơle tổng trở, tần số, trung gian, tín hiệu Cấu tạo chung rơle điện từ: Thân mạch từ Nắp mạch từ Lò xo nhả Cuộn dây 5 Tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm động Hình Các phận chung rơle điện từ Nguyên lý hoạt động: cha có tín hiệu điều khiển, tiếp điểm trạng * Tiếp điểm thờng mở tháI mở ( bị ngắt ) Hình Ký hiệu tiếp điểm thờng mở *Tiếp điểm thờng đóng tín hiệu điều khiển, tiếp điểm trạng thái đóng ( đợc đóng ) Hình Ký hiệu tiếp điểm thờng đóng Khi đa dòng điện vào cuộn dây nam châm điện, cuộn dây sinh sức từ động F = IW Sức từ động sinh từ thông khe hở không khí nam châm điện , sinh lực hút điện từ F đt Khi Fđt > Fcơ hút nắp nam SV: Lơng Văn Sanh Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều châm điện, nhờ cấu truyền động mà lực hút đợc truyền đến giá phần động, làm cho giá phần động tịnh tiến trợt theo giá dẫn hớng làm tiếp điểm thờng mở đóng lại tiếp điểm thờng đóng mở ra, đồng thời lò xo nhả đợc nén lại tạo điều kiện sẵn sàng đẩy nắp nam châm điện vị trí mở cuộn dây nam châm điện không dòng điện Khi ngắt điện cuộn dây nam châm điện, lực hút điện từ giảm Lò xo nhả đẩy giá phần độngtrợt lên phía làm nhả nắp nam châm điệnvà hệ thống tiếp điểm trở trạng thái ban đầu III KHOảNG CáCH CáCH ĐIệN: Khoảng cách cách điện khí cụ điện đóng vai trò quan trọng, ảnh hởng đến kích thớc, độ tin cậy, tuổi thọ, khả làm việc khí cụ điện Khoảng cách cách điện phụ thuộc vào nhiều yếu tố nh: nhiệt độ, áp suất, môi trờng làm việc 1.Điện áp định mức theo cách điện: Với khí cụ điện điều khiển phân phối lợng hạ áp (Uđm= 220V) tồn tiêu chuẩn, quy định độ bền cách điện theo điện áp định mức, trạng thái khô khí cụ điện, phải chịu đợc điện áp thử tần số 50Hz, thời gian thử phút Theo bảng (1-1) (TL1): + Điện áp định mức khí cụ điện: Uđm = 220V + Điện áp định mức cuộn dây: Ucd = 220V + Điện áp thử nghiệm ( trị hiệu dụng ): Utn = 2000V 2.Khoảng cách cách điện phần tử dẫn điện: Muốn khí cụ điện có độ tin cậy cao cần khoảng cách cách điện lớn, nhiên nh lại tăng kích thớc khối lợng thiết bị Vì nên chọn theo khoảng cách cách điện tối thiểu theo qui định điện lực cho loại khí cụ điện hạ áp thông dụng Hiện điện áp Uđm= 220V, theo bảng (1-2) (TL1) ta chọn khí cụ điện mạch điều khiển tín hiệu, ứng với khoảng cách cách điện phần tử dẫn điện lcđ = 7mm SV: Lơng Văn Sanh 10 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Kt: hệ số toả nhiệt cuộn dây Kt = (6 ữ14) (W/m2.0C) Tra theo bảng (6 - 5) (TL1), chọn Kt = 13 (W/m2.0C) Vậy độ tăng nhiệt độ làm việc bề mặt cuộn dây = 3,64 = 60,760c 610c 13.4605 = + mt = 610c + 400c = 1010c Ta thấy = 1010c < []cp = 1050c nhiệt độ phát nóng cuộn dây đảm bảo giới hạn nhiệt độ cho phép 10 Tính dựng đờng đặc tính lựa hút nam châm điện: Khi tính toán nam châm điện xoay chiều ta cần phải ảnh hởng biến thiên thông số nh: biến đổi điện áp; dòng điện; từ thông; từ cảm giống nh phần tính toán sơ bộ, số liệu ban đầu lực tác động (Fhtb = Fcqđ) lực qui đổi (có kể đến hệ số dự trữ K dt) Chính lực điện từ nam châm điện khe hở không khí làm việc vị trí giới hạn Ta tính lực hút điện từ theo công thức (5-50) (TL1): K.2 dG dG r + Ftđh = 2.G d d (N) Trong đó: k = 0,25: Hệ số xét đến thứ nguyên lực F : Hệ số đánh giá ảnh hởng từ dẫn rò r: Hệ số từ rò = tb = tb r : Từ thông khe hở không khí U dm K u K ir : Từ thông trung bình lõi thép 4,44.f.w Với: Kir = 0,85: Hệ số đánh giá thành phần tác dụng điện áp điện tử cuộn dây SV: Lơng Văn Sanh 82 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Ku: hệ số đánh giá thay đổi điện áp nguồn W = 4762 (vòng) : số vòng cuộn dây nam châm điện Uđm = 220 (V) : điện áp cuộn dây f = 50 (Hz) : Tần số lới công nghiệp Vì Gr = const dGr =0 d Suy ra: Ftđh = dG K.2tb 2.2 r G d Thay đổi hệ số Ku, xác định từ thông trung bình lõi thép: Ku = 0,85 tb = 1,79.10-4 (Wb) Ku = tb = 2,11.10-4 (Wb) Ku = 1,1 tb = 2,32.10-4 (Wb) Nh ta có bảng kết tính lực hút điện từ bảng 5.3 (mm) G ( H ) 0,5 1,6 468,9.10 155,1.10-9 889,9.10 85,07.10-6 5,6 73.10-9 57,5.10-9 13,52.10-6 6,89.10-6 r dG d -9 -6 Ku=0,85 1,046 20,9 1,14 15,4 1,299 8,5 1,38 6,2 Fdth ( N ) Ku=1 29,1 21,4 Ku=1,1 35,2 25,8 11,8 8,5 14,3 10,4 Bảng 5.3 Lực hút điện từ theo khe hở không khí SV: Lơng Văn Sanh 83 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều F(N) 35,2 29,1 25,8 21,4 20,9 Ku=1,1 15,4 Ku=1 14,3 14,22 Ku=0,85 11,8 8,5 8,986 7,134 0,5 SV: O Lơng 0,5Văn Sanh1,6 10,4 8,6 6,2 1,9 5,6 84 (mm) Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Hình 5.7 Đặc tính lực hút điện từ 11.Tính dựng đờng đặc tính lựa nhả nam châm điện: Hệ số nhả đợc tính theo công thức: K nh = U nh I nh = = U td I td Fnh Fh Từ đặc tính ta thấy điểm = 5,6 (mm) điểm nguy hiểm lực hút Fh nhỏ nên Knh đợc tính điểm Trong đó: Fh = 6,2 (N) điểm = 5,6 (mm) Fnh = 1,7 (mm) điểm = 5,6 (mm) SV: Lơng Văn Sanh 85 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Suy ra: 1,8 = 0,54 6, K nh = Khi đó: K nh U dm K ir K u 0,54.220.0,9.0,85 = = 9, 68.105 (Wb) 4, 44 f W 4, 44.50.4228 tbnh = Lực điện từ nhả thay đổi theo khe hở không khí: F(N) dG K u tb Fnhả = 2( r )2 (G )2 d Ta có kết bảng 5.4 35,2 (mm) dG G ( H ) d -9 0,5 468,9.10 889,9.10-6 1,6 155,1.10-9 85,07.10-6 29,1 73.10-9 13,52.10-6 5,6 57,5.10-9 6,89.10-6 25,8 r Fnh ( N ) 1,046 1,141 1,299 1,38 6,13 4,5 2,5 1,8 Bảng 5.4 Lực điện từ nhả theo khe hở không khí 21,4 20,9 Ku=1,1 15,4 Ku=1 14,3 14,22 Ku=0,85 11,8 8,5 8,986 7,134 10,4 8,6 6,2 6,13 4,5 0,5 SV: Lơng O Văn 0,5Sanh 2,5 1,6 1,9 1,8 5,6 86 (mm) Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Hình 5.8 Đặc tính lực hút 12 Tính toán gần thời gian tác động thời gian nhả: + Thời gian tác động (ttđ) quãng thời gian kể từ điểm đa tính hiệu vào cuộn dây nắp kết thúc chuyển động ( = min), gồm có: thời gian khởi động t1- đến thời gian phần ứng bắt đầu chuyển động thời gian chuyển động t2- đến thời điểm phần ứng ngừng chuyển động ttđ = t1 + t2 Trong đó: t1: thời gian khởi động tác động ( đóng ) t2: thời gian chuyển động tác động SV: Lơng Văn Sanh 87 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều + Thời gian nhả khoảng thời gian từ cắt điện cuộn dây đến nắp nam châm điện kết thúc chuyển động ( = max) tnh = t3 + t4 Trong đó: t3 : thời gian khởi động nhả t4: thời gian chuyển động nhả + Đối với nam châm điện xoay chiều: ttđ = t1 + t2 a Xác định thời gian t1: Do dòng điện từ thông biến thiên tuần hoàn với tần số f lực điện từ theo 2f Mà thời gian t1 khe hở không khí lớn ( = max) nên dòng điện cuộn dây lớn Vì đóng điện vào thời điểm mà dòng điện qua điểm sau 1/4 chu kì từ thông đạt trị số cực đại, đóng điện vào thời điểm i khoảng thời gian để đạt từ thông cực đại không 1/2 chu kỳ Do lực điện từ đạt trị số cực đại với thời gian bé 1/2 chu kỳ Nh cho thời gian khởi động đóng t = 1/2 chu kỳ thời gian lâu để khởi động đóng t1 1 0, 01( s ) f 2.50 b Xác định thời gian khởi động nhả t3: 1 t3 = f = 2.50 = 0,01( s ) c Xác định thời gian chuyển động đóng t2: Thời gian chuyển động t2 đợc tính theo công thức (5-46) (TL1): t2 = 2mxi = t21 + t22 + t23 ( Fh Fc ).i Trong đó: m: Khối lợng qui đổi phần động nam châm điện SV: Lơng Văn Sanh 88 Đồ án tốt nghiệp m= rơle điện từ trung gian xoay chiều G 0, 05 = = 0, 0051( Kg.s / m) g 9,8 với: g = 9,8 (m/s2) : gia tốc trọng trờng G = 0,05 (kg) : trọng lợng phần động *Thời gian t21: x1 = nh - th = (5,6 - 4) 10-3 = 1,6 10-3 (m) (Fh - Fc )1 = (6, 1,9) + (8,5 7,134) = 2,83( N ) = 0, 283( Kg ) 2.0, 0051.1, 6.103 t21 = = 7, 6.103 ( s ) 0, 283 * Thời gian t22: x2 = th - l (Fh - Fc )2 = t22 = = (4 - 1,6) 10-3 = 2,4 10-3 (m) (8,5 7,134) + (15, 8,986) = 3,89( N ) = 0,389( Kg ) 2.0, 0051.2, 4.103 = 7,9.103 ( s ) 0,389 * Thời gian t23: x3 = l - cn = (1,6 - 0,5) 10-3 = 1,1 10-3 (m) (Fh - Fc )3 = t23 = (15, 8,986) (20,9 14, 22) = 6,55( N ) = 0, 655( Kg ) 2.0, 0051.1,1.103 = 4,14.103 ( s ) 0, 655 Vậy: t2 = 7, 6.103 + 7,9.103 + 4,14.103 = 0, 019( s) d Thời gian tác động đóng: ttđ = t1 + t2 = 0,01 + 0,019 = 0,029 (s) d Thời gian chuyển động nhả: Đợc tính theo công thức: t4 = 2m( xi ) ( Fc Fnh )i SV: Lơng Văn Sanh 89 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều *Thời gian t41: x1 = nh - th = (5,6 - 4) 10-3 = 1,6 10-3 (m) (Fh - Fc )1 = t41 = (1,9 1,8) + (7,134 2,5) = 2,37( N ) = 0, 237( Kg ) 2.0, 0051.1, 6.103 = 8,3.103 ( s) 0, 237 *Thời gian t42: x2 = th - l (Fh - Fc )2 = t22 = = (4 - 1,6) 10-3 = 2,4 10-3 (m) (7,134 2,5) + (8,986 4,5) = 4,56( N ) = 0, 456( Kg ) 2.0, 0051.2, 4.103 = 7,33.103 ( s ) 0, 456 *Thời gian t43: x3 = l - cn = (1,6 - 0,5) 10-3 = 1,1 10-3 (m) (Fh - Fc )3 = (8,986 4,5) (14, 22 6,13) = 6, 29( N ) = 0, 629( Kg ) 2.0, 0051.1,1.103 t23 = = 4, 22.103 ( s ) 0, 629 Vậy: t4 = 8,3.103 + 7,33.103 + 4, 22.103 = 0, 02( s) e Thời gian nhả: tnh = t3 + t4 = 0,01 + 0,0 = 0,03 (s) SV: Lơng Văn Sanh 90 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Chơng VI: Xây dựng hoàn thiện kết cấu Thiết kế kết cấu giúp hình dung cách xác cụ thể kết cấu rơle trung gian thiết kế Để làm tốt phần cần dựa vào: - Kết cấu chọn ban đầu - Các số liệu tính toán - Tham khảo mẫu có thực tế Nhiệm vụ công tác thiết kế kết cấu là: xác định thức hình dạng vỏ, xác hóa tiêu kinh tế kỹ thuật, hiệu chỉnh kích thớc chi tiết, phận thiết kế bãn vẽ cho rơle trung gian I MạCH VòNG DẫN ĐIệN: 1.Thanh dẫn động: - Có tiết diện hình chữ nhật - Đợc làm vật liệu đồng phốtpho, có ký hiệu p6,5 - Các kích thớc là: atdđ = (mm) btdđ = 0,4 (mm) - Số lợng dẫn: Thanh dẫn tĩnh: - Có tiết diện hình chữ nhật - Đợc làm vật liệu đồng phốtpho, có ký hiệu p6,5 - Các kích thớc là: atdđ = (mm) btdđ = (mm) - Số lợng dẫn: 20 Ii.TIếP ĐIểM Động tiếp điểm tĩnh: - Dạng bắc cầu công sơn, tiếp điểm hình trụ - Đợc làm vật liệu bạc kéo nguội, có ký hiệu: CP999 - Có kích thớc: dtđ = (mm) htđ = (mm) - Số lợng tiếp điểm: 40 SV: Lơng Văn Sanh 91 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Iii vít đầu nối: - Chọn mối nối vít tháo rời - Chọn bulông có đờng kính hệ ren là: M3 - Số lợng bulông: 40 vi lò xo tiếp điểm lò xo nhả: Lò xo tiếp điểm: Lò xo tiếp điểm dẫn động rơle - Độ võng lò xo: f = 2,3 (mm) - Giới hạn mỏi cho phép uốn: u = 190 (N/mm2) Lò xo nhả: Vật liệu dùng làm lò xo nhả thép cacbon, lò xo kiểu xoắn hình trụ, chịu nén - Đờng kính dây quấn lò xo: d = 0,6 (mm) - Đờng kính lò xo: D = 4,8 (mm) - Số vòng dây quấn: W0 = 4228 (vòng) - Bớc lò xo chịu nén: tn = 0,95 (mm) - Độ cứng lò xo: j = 0,95 (N/m) - Chiều dài lò xo chịu nén: ln = 15,2 (mm) - Giới hạn mỏi cho phép xoắn: x = 580 (N/mm2) vii nam châm điện: Nam châm điện loại kết cấu đặc biệt quan trọng quan sinh lực, gồm phận nh:mạch từ, cuộn dây vòng ngắn mạch 1.Mạch từ: Vật liệu dùng để làm mạch từ thép silic kỹ thuật điện - Bề rộng cực từ: a = 15 (mm) - Bề dày cực từ: b = 14 (mm) - Tiết diện cực từ: S = 210 (mm2) - Bề rộng cửa sổ mạch từ: C = 19,5 (mm) SV: Lơng Văn Sanh 92 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều - Chiều cao cửa sổ mạch từ: hcs = 29 (mm) - Chiều rộng đáy nam châm điện: bđ = bn = 14 (mm) - Chiều cao nắp nam châm diện: hn = 12 (mm) - Chiều cao nam châm điện: H = 43 (mm) - Chiều dài nam châm điện: B = 47,5 (mm) 2.Cuộn dây: Cuộn dây làm đồng có bọc cách điện, dây quấn tròn - Số vòng dây: W = 4228 (vòng) - Tiết diện dây quấn cha có cách điện: q = 0,03 (mm2) - Đờng kính dây quấn cha có cách điện: d = 0,2 9MM0 - Tiết diện dây quấn có cách điện: q = 0,042 (mm) - Đờng kính dây quấn có cách điện: d = 0,23 (mm) - Bề dày cuộn dây: lcd = 11 (mm) - Chiều dài cuộn dây: hcd = 22 (m) viii vòng ngắn mạch: Vòng ngắn mạch đợc làm đồng cứng tinh khiết - Bề rộng vòng ngắn mạch: = (mm) - Tiết diện vòng ngắn mạch: Snm = 34,2 (mm2) - Diện tích vòng ngắn mạch: Stn = 182 (mm2) - Tiết diện cực từ vòng ngắn mạch: St = 121 (mm2) - Tiết diện cực từ vòng ngắn mạch: Sn = 62 (mm2) Phần chân đế đợc làm từ loại nhựa cứng dùng để bắt vít vào phần hộp kỹ thuật điện, chân đế ta thiết kế có u điểm sữa chữa lắp đặt dễ dàng, đồng thời vừa có vít Trong phần chân đế có chứa lỗ để bắt vít với đầu nối, bề mặt chân đế lỗ cắm dẫn tĩnh, lỗ phải thiết kế cho cắm dẫn tĩnh chúng tiếp xúc tốt với nhau, tránh gây chập chờn điện Kích thớc chân đế lớn phần làm việc rơle, chiều dài phảI đủ lớn cho đủ diện tích để chứa lỗ vít loại M3 SV: Lơng Văn Sanh 93 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều IX Vỏ RƠLE TRUNG GIAN: Vỏ rơle có nhiệm vụ bảo vệ rơle trớc tác động học, hóa học, ngăn cách phận rơle với môI trờng bên đồng thời có tác dụng cách điện cho phần mang điện, phần mang điện đất cho rơle Vì vật liệu làm vỏ phảI có độ bền cơ, hóa điện Mặt khác, kết cấu phải đảm bảo thuận tiện, an toàn sử dụng, có tính them mỹ Vật liệu làm vỏ: chọn vật liệu nhựa suốt, có độ bền cao, chịu tác động hóa học, cách điện tốt, đảm bảo đợc độ bang bề mặt gia công Kết cấu phần đế: có tác dụng ôm đỡ mạch từ tĩnh nam châm điện cuộn dây, dùng để lắp ghép với rơle vào vị trí cần sử dụng Do phần đế đợc làm dày Bề mặt vỏ yêu cầu phải nhẵn, vỏ phải ghi thông số kỹ thuật rơle SV: Lơng Văn Sanh 94 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều KếT LUậN Sau thời gian nghiên cứu, tìm hiểu, tính toán hiết kế với giúp đỡ, hớng dẫn thầy cô môn, đặc biệt cô Lu Mỹ Thuận, em hoàn thành đề tài tốt nghiệp: THIếT Kế RƠLE ĐIệN Từ TRUNG GIAN XOAY CHIềU Mặc dù cố gắng song kiến thức hạn chế nên tránh khỏi thiếu sót, so với thực tế số chỗ cha hợp lý thiếu kinh nghiệm thực tế Em mong quí thầy cô thông cảm bảo thêm Em xin chân thành cảm ơn TàI LIệU THAM KHảO Tài liệu 1: Thiết kế khí cụ điện hạ áp Kí hiệu: TL1 (Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử - Trờng ĐHBK Hà Nội) Tài liệu 2: Khí cụ điện Kí hiệu: TL2 (Tác giả: - Phạm Văn Chới - Bùi Tín Hữu - Nguyễn Tiến Tôn Nhà xuất khoa học kỹ thuật) Tài liệu 3: Cơ sở lý thuyết khí cụ điện Kí hiệu: TL3 (Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử - Trờng ĐHBK Hà Nội) Tài liệu 4: Phần tử tự động Kí hiệu: TL4 (Bộ môn Thiết bị điện - Điện tử - Trờng ĐHBK Hà Nội) SV: Lơng Văn Sanh 95 Đồ án tốt nghiệp SV: Lơng Văn Sanh rơle điện từ trung gian xoay chiều 96 [...]... điện của rơ le điện từ trung gian xoay chiều kiểu kín, thực chất là tính toán thiết kế từng bộ phận cấu thành nó nh đã nêu ở hình 2.1 II Thiết kế tính toán thanh dẫn: 1 Các bớc tính toán thanh dẫn: Tính toán thiết kế thanh dẫn bao gồm: - Xác định tiết diện và kích thớc cơ bản của thanh dẫn ở chế độ dài hạn SV: Lơng Văn Sanh 16 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều - Tính toán kiểm nghiệm... rơle Liên Xô cũ để thiết kế vì nó phù hợp với công nghệ của Việt Nam SV: Lơng Văn Sanh 15 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều CHƯƠNG III: Tính toán và kiểm nghiệm mạch vòng dẫn điện I Giới thiệu kết cấu mạch vòng dẫn điện: Trong các loại khí cụ điện nói chung và rơ le trung gian nói riêng Mạch vòng dẫn điện đóng vai trò quan trọng, nó cùng với nam châm điện, khâu truyền động trung gian, .. .Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều lcđ Hình 5 Khoảng cách cách điện giữa 2 thanh dẫn IV CáC YÊU CầU KHI THIếT Kế: Đối với Rơle trung gian xoay chiều khi thiết kế phải thỏa mãn các yêu cầu cơ bản của một sản phẩm công nghiệp hiện đại nh yêu cầu kỹ thuật, về vận hành, về công nghệ chế tạo và về lĩnh vực... điểm: - Mạch từ chữ U hút chập 6 - Khoảng cách cách điện nhỏ nên độ tin cậy không cao - Tiếp điểm động trên nắp mạch từ, trên tiếp điểm đóng, dới tiếp mở - Phải có hệ thống dây dẫn mềm - Phần đầu nối lấy ra dễ dàng - Công nghệ chế tạo khó, khó tháo lắp và sữa chữa - Mạch vòng dẫn điện 1 pha 1 chỗ ngắt SV: Lơng Văn Sanh 13 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều 2 Rơle trung gian của Liên... giản SV: Lơng Văn Sanh 14 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều - Lò xo thanh dẫn động, ngoài nhiệm vụ dẫn điện còn thêm nhiệm vụ tạo lực lò xo ép tiếp điểm - Vật liệu dẫn điện tốt, độ đàn hồi cao Tuy cả hai rơle của Nhật và Liên Xô cũ có sự khác nhau về trọng lợng, kích thớc nhng cả hai đều có đặc điểm chung: - Sử dụng kiểu hút chập - Mạch từ chữ U Sự khác nhau là: rơle của Liên Xô cũ có... quan trọng của khí cụ điện, nếu không chú ý dễ bị h hỏng nặng trong vận hành nhất là với khí cụ điện có dòng điện lớn và điện áp cao Có thể chia làm hai phần Các đầu cực để nối với dây dẫn ngoài Mối nối các bộ phận bên trong mạch vòng dẫn điện SV: Lơng Văn Sanh 35 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều -Yêu cầu đối với các mối nối ở chế độ làm việc dài hạn với dòng điện định mức không... - Khi U = 85% Uđm thì lực hút điện từ của nam châm điện phải đảm bảo đủ để rơle làm việc bình thờng SV: Lơng Văn Sanh 11 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều - Khi U = 110% Uđm thì nhiệt độ cuộn dây không đợc quá trị số cho phép - Kết cấu phải đơn giản, khối lợng và kích thớc phải nhỏ gọn + Các yêu cầu về vận hành: - Độ tin cậy cao - Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài - Đơn giản... chữ nhật có chiều dài a, và chiều rộng b nh sau: SV: Lơng Văn Sanh 17 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều b a b 20 ,9 29 ,1 35 ,2 l Hình 3.2 Kêt cấu thanh dẫn trụ chữ nhật a Xác định kích thớc cơ bản: Từ công thức tỏa nhiệt củaNiutơn: P = KT.ST.(ôđ-mt) = KT.ST.ôđ (W) Cũng có thể biểu diễn công thức cân bằng nhiệt ở chế độ xác lập cho mọi chi tiết với bề mặt tản nhiệt ST, chiều dài l,... ngắn mạch: Từ công thức (6-21) của (TL1): 2 I nm tnm I bn2 tbn 2 = 2 = J nm tnm = Abn Ad (**) S2 S (A2s/mm4) Trong đó: SV: Lơng Văn Sanh 21 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều Ibn = Inm : là dòng ngắn mạch và cũng chính là dòng bền nhiệt (A) Tnm = Tbn : là thời gian ngắn mạch và cũng chính là thời gian bền nhiệt (s) Abn, Ad: là đại lợng nhiệt (A2s/mm4) Trong đó đối với đồng Abn lấy... Ta lập đợc bảng (2.2) so sánh giữa mật độ dòng điện bền nhiệt đã tính và mật độ dòng điện bền nhiệt tiêu chuẩn của thanh dẫn Bảng 3.2 So sánh Jtt và [J] t(s) J(Amm2) Jtt SV: Lơng Văn Sanh t=3s t=4s t=10s 88,5 76,65 48,48 22 Đồ án tốt nghiệp rơle điện từ trung gian xoay chiều [J] 94 82 52 Vậy thanh dẫn thỏa mãn điều kiện làm việc ở chế độ ngắn hạn 3 Tính toán thanh dẫn tĩnh: Thanh dẫn tĩnh là bộ phận