Thiết kế tính toán mạch điện chính mạch điện công tắc tơ xoay chiều 3 pha

MẠCH VềNG DẪN ĐIỆN CHÍNH

• THANH DẪN
• VÍT ĐẦU NỐI
• ĐỘ MỞ ĐỘ LÚN TIẾP ĐIỂM
• ĐỘ RUNG CỦA TIẾP ĐIỂM

Thanh dẫn công tắc tơ gồm: Thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh, trên thanh dẫn động có gắn tiếp điểm động còn trên thanh dẫn tĩnh có gắn tiếp điểm tĩnh. Thanh dẫn tĩnh phải có kích thước lớn hơn thanh dẫn động vì nó có gia công bắt vít nối với hệ thống bên ngoài và chịu lực va đập cơ khí của phần động. Mặt khác thanh dẫn ngoài việc dẫn điện tốt thì nhiệt độ phát nóng của nó không vượt quá trị số cho phép và thanh dẫn còn phải đủ lớn để gắn tiếp điểm lên trên.

Theo kinh nghiệm thiết kế và tham khảo tài liệu hướng dẫn với dòng điện định mức Iđm = 60 (A) đối với thanh dẫn bằng đồng mật độ dòng điện có thể lấy bằng 0,31 (A/mm2) tại chỗ tiếp xúc với dòng xoay chiều có tần số 50 Hz. Khi làm việc với dòng định mức và đóng ngắt dòng điện giới hạn cho phép tiếp điểm phải có độ mòn điện và cơ bé nhất, độ rung của tiếp điểm không được lớn hơn trị số cho phép. Loại kim loại gốm rất tốt có khả năng đáp ứng nhu cầu cho tiếp điểm có độ cứng cao, điện trở suất nhỏ và ổn định khi làm việc ở chế độ dài hạn.

Trong chế độ ngắn mạch dòng điện lớn lực ép tiếp điểm phải đảm bảo cho tiếp điểm không bị đẩy ra do lực điện động và không bị hàn dính do hồ quang khi tiếp điểm bị đẩy và rung. So sánh hai kết quả lý thuyết và thực nghiệm: khi dòng điện nhỏ cần có dự trữ lực, còn khi có dòng điện lớn cần tăng lực để đảm bảo độ ổn định điện động và ổn định nhiệt của tiếp điểm. Cần thiết phải có độ lún của tiếp điểm để có lực ép tiếp điểm vì trong quá trình làm việc tiếp điểm bị ăn mòn, tiếp điểm vẫn đảm bảo tiếp xúc tốt.

Khi tiếp điểm đóng, thời điểm bắt đầu tiếp xúc có xung ra lực va đập cơ khí giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh xảy ra hiện tượng rung của tiếp điểm.

MẠCH VềNG DẪN ĐIỆN PHỤ

• THANH DẪN ĐỘNG
• TÍNH TOÁN TIẾP ĐIỂM
• ĐỘ MỞ-ĐỘ LÚN TIẾP ĐIỂM

Với thanh dẫn ngoài việc dẫn điện tốt thì nhiệt độ phát nóng của nó không vượt quá trị số cho phép và thanh dẫn còn phải đủ lớn để gắn tiếp điểm lên trên. Tính mật độ dòng điện trong thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch với các khoảng thời gian khác nhau. Kết luận: Vậy kích thước thanh dẫn động đã tính và chọn a =5(mm) b = 0,5(mm) thì mật độ dòng điện trong chế độ dài hạn và ngắn hạn hoàn toàn thỏa mãn yêu cầu về kỹ thuật.

Vì thanh dẫn tĩnh còn cần phải có độ bền cơ để gia công lỗ vít sắt đầu nối và còn chịu va đập khi đóng ngắt mạch điện. Với dòng Iđm = 5 (A) ta chọn tiếp điểm động hình trụ cầu, tiếp điểm tĩnh hình trụ cầu. Kích thước của tiếp điểm ta chọn phù hợp với giá trị của dòng điện, kết cấu và số lần đóng ngắt của tiếp điểm.

Lực ép của tiếp điểm được xác định theo công thức lý thuyết và theo công thức thực nghiệm. Khi dòng điện nhỏ cần có dự trữ lực, còn khi có dòng điện lớn cần tăng lực để đảm bảo độ ổn định điện động và ổn định nhiệt của tiếp điểm. Để tính điện trở tiếp xúc ta tính theo công thức lý thuyết và công thức thực nghiệm.

Vậy ta so sánh nhiệt độ tiếp xúc với nhiệt độ biến dạng tinh thể của vật liệu làm tiếp điểm θtx< [θcp] = 180 0C là phù hợp. Khi dòng điện lớn hơn dòng điện định mức, tiếp điểm bị đẩy ra do lực điện động lớn Rtx tăng lên. Tương tự như đối với tiếp điểm chính ta cần xác định số biên độ rung và thời gian rung với lần va đập thứ nhất.

TÍNH TOÁN CƠ CẤU

• TÍNH Lề XO TIẾP ĐIỂM CHÍNH
• TÍNH Lề XO TIẾP ĐIỂM PHỤ
• TÍNH Lề XO NHẢ

Lò xo tiếp điểm chính có tác dụng sinh ra lực ép tiếp điểm khi đóng nhằm làm giảm điện trở tiếp xúc (Rtx) đồng thời khắc phục sự hao mòn tiếp điểm. Kiểu lò xo phụ thuộc vào sơ đồ động và kết cấu của công tắc tơ và phụ thuộc vào việc chọn vật liệu lò xo. Dựa vào công dụng của khí cụ điện để chọn vật liệu lò xo có ứng xuất cho phép cao hay thấp.

Đối với công tắc tơ làm việc với tần số đóng ngắt lớn có tính chống ăn mòn, tuổi thọ cao. Theo bảng (4-1)- quyển 1 ta chọn vật liệu là thép các bon lò xo kiểu xoắn hình trục chịu nén. Do cấu tạo của hệ thống tiếp điểm là 1 pha có 2 chỗ ngắt cho nên 1 lò xo theo cấu tạo chịu lực tương ứng 2 tiếp điểm.

Chuyển vị trí lớn nhất của lò xo khi chưa chịut ải tới khi chịu tải max. So sánh với độ lún đã chọn là phù hợp.Vậy lò xo đảm bảo độ lún. Do cấu tạo của hệ thống tiếp điểm là 1 pha có 2 chỗ ngắt cho nên 1 lò xo theo cấu tạo chịu lực tương ứng 2 tiếp điểm.

Ta chọn vật liệu làm lò xo nhả là thép các bon, có các thông số kỹ thuật như lò xo tiếp điểm chính và lò xo tiếp điểm phụ.

TÍNH TOÁN SƠ BỘ NAM CHÂN ĐIỆN

Vậy ta chọn kiểu dáng kết cấu nam châm điện dạng chữ Ш là hợp lý. Mạch từ của nam chân điệm xoay chiều mạch từ được ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện. Đặc tính cơ bản của vật liệu từ là quan hệ giữa từ cảm B và cường độ từ trường H.

Đặc tính này được xác định trong bảng các đường cong từ hóa và đặc tính quan trọng khác của vật liệu từ là quan hệ giữa độ từ thẩm tương đối và độ từ cảm B. Theo bảng (5-3) - quyển 1 ta chọn vật liệu làm mạch từ cho nam châm điện là thép kỹ thuật điện hợp kim cao.

TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM NAM CHÂM

Xác định trị số trung bình của lực điện từ ở khe hở làm việc khi không có vòng ngắn mạch ở trạng thái hút của phần ứng. Tỷ số giữa điện tích cực từ ngoài và diện tích cực từ trong vòng ngắn mạch theo 276 - quyển - 1. Htb: giỏ trị trung bỡnh của cường độ từ trường trong lừi thộp tớnh theo giá trị hiệu dụng của Bmax.

Khi nhả dòng điện trong cuộn dây chủ yếu là dòng điện từ hoá khe hở khụng khớ, dũng điện từ húa lừi thộp và tổn hao rất lớn. Ta có hệ số nhả là tỷ số giữa dòng điện hoặc điện áp cuộn dây khi phần ứng của nam châm điện nhả và khi tác động. Trong trường hợp đơn giản, ta cũng có thể xác định qua đặc tính lực của nam châm điện (trên sơ đồ đặc tính lực).

Thời gian tác động (ttđ) là quãng thời gian kể từ thời điểm đưa tín hiệu tác động cho đến khi nắp chuyển động xong. Thời gian nhả là quãng thời gian từ khi cắt điện của cuộn dây đến khi nắp của nam châm điện kết thúc chuyển động (δ = δmax). Nên dòng trong cuộn dây quá lớn vì vậy nếu đóng điện vào thời điểm mà dòng điện đi qua điểm O chỉ sau 1/4 chu kỳ từ thông đạt trị số cực đại còn nếu đóng điện vào thời điểm i ≠ O thì quãng thời gian để đạt từ thông cực đại cũng không quá 1/2 chu kỳ.

Do đó lực điện từ đại trị số cực đại với thời gian bé hơn 1/2 chu kỳ.