thiết kế CONTACTOR xoay chiều, chương 4

chng 4 : Mạch vòng dẫn điện phụ Cách tính mạch vòng dẫn điện phụ t-ơng tự với cách tính vòng dẫn điện chính, chỉ khác ở là trong mạch vòng phụ dòng điện là 5A. 3.3.1. Thanh dẫn động - Vật liệu làm thanh dẫn trong mạch vòng phụ cũng là Đồng kéo nguội, các thông số vẫn là: Ký hiệu ML - TB Tỷ trọng ( ) 8,9g/cm 3 Nhiệt độ nóng chảy ( nc ) 1083 0 C Điện trở suất ở 20 0 C ( 20 ) 0,0174.10 -3 mm Độ dẫn nhiệt ( ) 3,9 W/cm 0 C Độ cứng Brinen (H B ) 80 120 kG/cm 2 Hệ số dẫn nhiệt điện trở () 0,0043 l/ 0 C Nhiệt độ cho phép cấp A ([ cp ]) 95 0 C - Kích th-ớc thanh dẫn Theo công thức 2 -6 (TL1): b = Error! trong đó: - I= 5A: dòng điện định mức - n: hệ số hình dáng, n=a/b = 5 10, chọn n=7 - K f : hệ số tổn hao phụ đặc tr-ng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần. K f = K bm . KG = 1,03 1,06. Chọn K f = 1,05 - K T : hệ số tỏa nhiệt, K T = (6 12).10 -6 (W/ 0 C.mm 2 ) Chọn K T = 6.10 -6 (W/ 0 C.mm 2 ) - : điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định = 20 [1 +( - 20)] 20 : điện trở suất của vật liệu ở 20 0 C : hệ số nhiệt điện trở của vật liệu : nhiệt độ ổn định của đồng, ở đây ta lấy bằng nhiệt độ phát nóng cho phép = [] = 95 0 C 95 = 0,0174.10 -3 [1+4,3.10 -3 (95 - 20)] 0,023 .10 -3 (.mm) - ôđ : độ tăng nhiệt ổn định ôđ = - mt với mt = 40 0 C là nhiệt độ môi tr-ờng ôđ = 95 - 40 = 55 0 C Vậy ta có: b = Error! 0,27 mm a = b .n = 0,27 .7 = 1,7 mm Tuy nhiên để đảm bảo cho thanh dẫn động có thể chịu đ-ợc phát nóng thì a> d tđ (d tđ : đ-ờng kính tiếp điểm). Tra bảng 2 - 158 với I đm = 5A thì d tđ = 2 5 mm, nên chọn d tđ = 3 Vì vậy chọn a = 4 mm và b = 0,7 mm - Mật độ dòng điện: j = Error! = Error!= 1,79 A/mm 2 < [j] = 2 4 A/mm 2 => thỏa mãn về kết cấu - Nhiệt độ thanh dẫn: Từ công thức 2 - 4 (TKKCĐHA) ta có: S.P = Error!= Error! ôd = td = Error! với 0 : điện trở suất của đồng kéo nguội ở 0 0 C 0 = Error! = Error!= 0,016.10 -3 .mm mt : nhiệt độ môi tr-ờng, mt = 40 0 C Thay vào ta có: td = Error! = 43,15 0 C Vậy td < [ cp ] = 95 0 C -> thanh dẫn thỏa mãn về nhiệt độ ở chế độ định mức. 3.3.2. Đầu nối Diện tích bề mặt tiếp xúc: S tx = Error! Chọn mật độ dòng điện j= 0,31 A/mm 2 => S tx = 5;0 31 = 16,13 (mm 2 ) (hình vẽ) S tx = a.b = 16,13 mm 2 => b = 146 13;8 = 2 (mm) Lực ép tiếp xúc: F tx = f tx . S tx với f tx là lực ép riêng trên các mối nối. Chọn f tx = 100 kG/cm 2 = 100.10 -4 kG/mm 2 . => F tx = 100.10 -4 .16,13 = 0,16 (kG) Tra bảng 2 - 9 (TL1) chọn bu lông có đ-ờng kính ren d= 4 mm (M4), số l-ợng 1 chiếc. 3.3.3. Tiếp điểm Chọn loại tiếp điểm cầu với dạng tiếp xúc điểm a/ Chọn vật liệu tiếp điểm I= 5A, tra bảng 2-13 (TL1) có thể chọn Bạc kéo nguội (CP999) có các thông số kỹ thuật: Ký hiệu CP 999 Tỷ trọng ( ) 10,5 g/cm 3 Nhiệt độ nóng chảy ( nc ) 961 0 C Điện trở suất ở 20 0 C ( 20 ) 0,0159.10 -3 mm Độ dẫn nhiệt ( ) 4,16 W/cm 0 C Độ cứng Brinen (H B ) 30 60 kG/cm 2 Tỷ trọng nhiệt 0,234 Ws/cm. 0 C Hệ số dẫn nhiệt điện trở ( ) 0,004 l/ 0 C Nhiệt độ cho phép cấp A ([ cp ]) 95 0 C b/ Xác định kích th-ớc Chọn tiếp điểm hình cầu. Tra bảng 2 - 15 (TL1), với dòng I= 5A có thể chọn đ-ờng kính tiếp điểm d tđ = 3mm, chiều cao tiếp điểm h tđ = 1 mm. Hình vẽ c/ Lực ép tiếp điểm Tính theo công thức lý thuyết 2 -14 (TL1), tại một điểm tiếp xúc, lực ép tiếp điểm sẽ là: F tđ = I 2 . Error!. Error! trong đó: - A = 2,3. 10 -8 (V/ 0 C): hằng số Loen - H B : độ cứng Brinen của tiếp điểm H B = 60 kG/mm 2 = 60.10 6 kG/m 2 - : hệ số dẫn nhiệt của thanh dẫn = 3,8 W/cm. 0 C = 0,38 W/mm. 0 C - T tđ : nhiệt độ thanh dẫn chỗ xa nơi tiếp xúc, lấy bằng nhiệt độ phát nóng dài hạn T tđ = 41,8 + 273 = 314,8 0 K - T tx = tx + 273 = 44,8 + 273 = 317,8 0 K => F tđ = 5 2 . 2 3.10 -8 60.10 6 ;16(380) 2 . Error!= 2,5 . 10 -3 (kG) Tính theo công thức thực nghiệm 2 - 17 (TL1), ta có: F tđ = f tđ . I đm trong đó: f tđ = 5 G/A (bảng 2 - 17) => F tđ = 5.5 = 25 (G) = 0,025 (kG) So sánh hai kết quả ta chọn F tđ = 0,025kG = 0,25N d/ Điện trở tiếp xúc - Tính theo công thức lý thuyết 2 - 24 (TL1) R tx = Error!Error! Điện trở suất của tiếp điểm = 20 .[1 + ( tx - 20)] = 1,59.10 -8 [1+4.10 -3 (44,8 - 20)] = 1,75.10 -8 ( m) => R tx = 1 75.10 -8 ;2 .60.10 6 ;0 025 = 7,6 .10 -4 () - Tính theo công thức thực nghiệm 2 - 25 (TL1) R tx = K tx ; (0,102.F tđ ) 0 5 Trong đó: F tđ tính bằng Newton (N) K tx : hệ số kể đến sự ảnh h-ởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm. Chọn K tx = 0,06.10 -3 (TL1 trang 59) => R tx = Error! = 3,7.10 -4 () So sánh hai kết quả ta chọn R tx = 7,6 .10 -4 e/ Điện áp rơi trên chỗ tiếp xúc: Utx = I.Rtx= 5.7.6.10-4 = 3,8 mV < [U tx ] = 2 30 mV f/ Xác định trị số dòng điện hàn dính - Trị số dòng điện hàn dính xác định theo quan hệ lý thuyết 2 - 33 (TL1) I hdbđ = A. f nc . F td (A) trong đó: A = Error! 0 : điện trở suất của vật liệu ở 20 0 C Ta có: 20 = 0 (1 + .20) <=> 0 = Error! <=> 0 = 1 59.10 -8 ; 1+ 4.10 -3 .20 = 1,47.10 -8 (m) : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu = 4,16 W/cm. 0 C = 416 W/cm. 0 C nc : nhiệt độ nóng chảy của vật liệu nc = 961 0 C H Bo : độ cứng Brinen H Bo = 60.10 6 kg/m 2 => A = Error! f nc : hệ số đặc tr-ng cho sự tăng diện tích tiếp xúc trong quá trình phát nóng, chọn f nc = 2. F tđ = 0,025 kg I hd = 1720. 2 . 0 025 = 386 (A) - Tính theo công thức thực nghiệm 2 - 36 (TL1) I hd = K hd . F td K hd : hệ số hàn dính. Tra bảng 2 - 19 (TL1), chọn K hd = 1000 A/kG 0,5 F td = 0,025 kG I hd = 1000 . 0 025 = 158 (A) Nh- vậy I hd > 10. I đm = 10.5= 50 (A), đảm bảo cho tiếp điểm không bị hàn dính. g/ Độ lún, độ mở Với dòng điện I= 5A ta có thể chọn độ lún l' = 1 mm. Vì tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm phụ phải bằng tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm chính nên: m' = m + l - l' = 3 + 3 - 1 = 5 mm trong đó m, l là độ mở và độ lún của tiếp điểm chính. h/ Độ rung và thời gian rung của tiếp điểm - Theo công thức 2 - 39 (TL1), biên độ rung sẽ là: x m = Error! (2 tiếp điểm cầu) m đ : khối l-ợng phần động m đ = Error!= Error!= Error!= 5,1 (G.s 2 /m) v do : tốc độ tiếp điểm tại thời điểm va đập v do = 0,1 m/s K v : hệ số va đập phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu. Đối với bạc chọn K v = 0,85. => x m = Error! = 7,65.10 -5 (m) = 0,0765 mm - Theo công thức 2 - 20 (TL1), thời gian rung ứng với biên độ rung x m là: t ,m = Error! = Error! = 7,9 .10 -3 (s) Tổng thời gian rung: t = 1,5 .2 . t m (CT 2 - 47) = 1,5 . 2 . 7,9 . 10 -3 = 23,7 ms i/ Độ hao mòn tiếp điểm Khối l-ợng mòn trung bình của một cấp tiếp điểm cho một lần đóng ngắt là: g đ + g ng = 10 -9 (K đ .I 2 đ + K ng .I 2 ng ).K kđ trong đó: K kđ : hệ số không đồng đều K đ và K ng : hệ số mòn khi đóng và khi ngắt Tra bảng 2 - 21 và hình 2 - 16 (TL1) có: K đ = 0,04 (g/A 2 ) K ng = 0,04 (g/A 2 ) K kđ = 1,1 Dòng khi đóng lấy bằng I đ = 10I = 10.5=50 (A) Dòng khi ngắt I ng = I = 5 (A) => g đ + g ng = 10 -9 (0,04.50 2 + 0,04.5 2 ).1,1 = 1,11.10 -7 (g) Sau N= 10 6 lần đóng ngắt, khối l-ợng mòn là: G m = N. (g đ + g ng ) = 10 6 . 1,11.10 -7 = 0,111 (g) Vì tiếp điểm cầu có hai điểm ngắt, tính cho một chỗ tiếp xúc: G m1 = Error!= Error!= 0,0555 (g) Thể tích mòn: V m = Error!=Error! = 5,29 (mm 3 ) Thể tích ban đầu của tiếp điểm: V tđ = h Error!= 1. .Error! = 7,07 (mm 3 ) L-ợng mòn của tiếp điểm sẽ là: Error!. 100% = Error!. 100% 74,76% . 0,01 74. 10 -3 [1 +4, 3.10 -3 (95 - 20)] 0,023 .10 -3 (.mm) - ôđ : độ tăng nhiệt ổn định ôđ = - mt với mt = 40 0 C là nhiệt độ môi tr-ờng ôđ = 95 - 40 . tiếp xúc, lấy bằng nhiệt độ phát nóng dài hạn T tđ = 41 ,8 + 273 = 3 14, 8 0 K - T tx = tx + 273 = 44 ,8 + 273 = 317,8 0 K => F tđ = 5 2 . 2 3.10 -8 60.10