Thiet ke cong tac to xoay chieu 3 pha 1 87237

2.Dòng điện định mức Iđm: là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính của CTT trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian tiếp điểm của CTT ở trạng thái đón

Lời nói đầu

Trong chơng trình đào tạo sinh viên nghành Thiết Bị Điện- Điện Tử của ờng Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Khí cụ điện là một trong những môn học cơ bản và quan trọng Mục đích của môn học là giúp cho sinh viên có khả năng thiết kế, chế tạo, vận hành tốt các loại khí cụ điện sau khi tốt nghiệp Vì vậy việc làm đồ án môn học là hết sức cần thiết

tr-Đợc sự giúp đỡ và hớng dẫn của các thầy cô trong nhóm khí cụ điện, thuộc bô môn Thiết Bị Điện - Điện Tử, Khoa Điện Đặc biệt là hớng dẫn tận tình của thầy Phạm Văn Chới, trong thời gian làm đồ án môn học, em đã hoàn thành đợc

đồ án môn học với đề tài thiết kế Công tắc tơ xoay chiều 3 pha.

Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế

và kinh nghiệm thực tế còn ít, nên trong quá trình thiết kế đồ án em khó tránh khỏi những sai sót nhất định Vì vậy em rất mong có đợc sự chỉ bảo và đóng góp

ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên.

Em xin chân thành cảm ơn bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử và thầy Phạm Văn Chới

Chơng I Giới thiệu chung về Công tắc tơ

I.

Giới thiệu chung

Khí cụ điện là những thiết bị, cơ cấu điện dùng để điều khiển các quá trình sản xuất,biến đổi, truyền tải, phân phối năng lợng điện và các dạng năng lợng khác Theo lĩnhvực sử dụng, các khí cụ điện đợc chia thành 5 nhóm, trong mỗi nhóm có nhiều chủngloại khác nhau

Công tắc tơ là loại khí cụ điện dùng để thờng xuyên đóng cắt từ xa các mạch điện

động lực bằng tay hay tự động

Công tắc tơ xoay chiều dùng để đổi nối các mạch điện xoay chiều; nam châm điệncủa nó là nam châm điện xoay chiều Nhng cũng có loại công tắc tơ dùng để đóng cắtmạch điện xoay chiều nhng nam châm điện lại là nam châm điện một chiều

II

Phân loại

1.Theo nguyên tắc truyền động: ta có ba kiểu CTT, việc đóng cắt đợc thực hiện

bằng nam châm điện, thuỷ lực hay khí nén

2.Theo chế độ làm việc:

- Chế độ làm việc nhẹ: khi số lần thao tác tới 400 lần/h

- Chế độ làm việc trung bình: khi số lần thao tác tới 600 lần/h

- Chế độ làm việc nặng: khi số lần thao tác lớn hơn 1500 lần/h

III.Các thông số chủ yếu của công tắc tơ.

1.Điện áp định mức Uđ m: là điện áp định mức của mạch điện tơng ứng mà mạch

điện của CTT phải đóng cắt Điện áp định mức có các cấp: 110V, 220V, 440V mộtchiều và 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiều

2.Dòng điện định mức Iđm: là dòng điện định mức đi qua tiếp điểm chính của CTT trong chế độ làm việc gián đoạn lâu dài, nghĩa là ở chế độ này thời gian

tiếp điểm của CTT ở trạng thái đóng không quá 8h

Dòng điện định mức của CTT hạ áp thông dụng có các cấp: 10; 20; 25; 40; 60; 75;100; 150; 250; 300; 600; 800A Nếu CTT đặt trong tủ điện thì dòng điện định mức phảilấy thấp hơn 10% do điều kiện làm mát kém

ở chế độ làm việc lâu dài, nghĩa là khi tiếp điểm của CTT ở trạng thái đóng lâu hơn8h thì dòng điện định mức của CTT lấy thấp hơn khoảng 20% do ở chế độ này lợng ôxitkim loại tiếp điểm tăng vì vậy làm tăng điện trở tiếp xúc và nhiệt độ tiếp điểm tăng quágiá trị cho phép

3.Điện áp cuộn dây định mức Ucdđm: là điện áp định mức đặt vào cuộn dây Khitính toán, thiết kế CTT thờng phải bảo đảm lúc điện áp bằng 85%Ucdđm thì phải đủ sứchút và lúc điện áp bằng 110%Ucdđm thì cuộn dây không đợc nóng quá trị số cho phép

4.Số cực: là số cặp tiếp điểm chính của CTT Công tắc tơ điện xoay chiều có 2; 3;

4 hoặc 5 cực

5.Số cặp tiếp điểm phụ: thờng trong CTT có các cặp tiếp điểm phụ thờng đóng

và thờng mở có dòng điện định mức 5A hoặc 10A

6.Khả năng đóng và khả năng cắt: là giá trị dòng điện cho phép đi qua tiếp

điểm chính khi ngắt hoặc khi đóng

CTT dùng để khởi động động cơ điện xoay chiều 3 pha, rôto lồng sóc cần phải cókhả năng đóng từ 4  7 lần Iđm

CTT điện xoay chiều đạt 10Iđm với phụ tải điện cảm

7.Tuổi thọ của CTT: là số lần đóng cắt mà sau số lần đóng cắt ấy CTT sẽ hỏng

không dùng đợc nữa Sự h hỏng của nó có thể do mất độ bền cơ hay độ bền điện

- Tuổi thọ cơ khí là số lần đóng cắt không tải cho đến khi CTT hỏng CTT hiện

đại tuổi thọ cơ khí đạt 2.107 lần

- Tuổi thọ điện là số lần đóng cắt tải định mức.Thờng tuổi thọ về điện bằng 1/5hay 1/10 tuổi thọ cơ khí

8.Tần số thao tác: là số lần đóng cắt CTT cho phép trong 1h Tần số thao tác của

CTT bị hạn chế bởi sự phát nóng của tiếp chính do hồ quang và sự phát nóng của cuộndây do dòng điện

Tần số thao tác thờng có các cấp 30, 100, 120, 150; 300; 600; 1200; 1500 lầ/h

9.Tính ổn định điện động: nghĩa là khi tiếp điểm chính của CTT cho phép một

dòng điện lớn nhất đi qua mà lực điện động sinh ra không phá huỷ mạch vòng dẫn điện.Thờng qui định dòng điện ổn định điện động bằng 10Iđm

10.Tính ổn định nhiệt: nghĩa là khi có dòng điện ngắn mạch chạy qua trong thời

gian cho phép, các tiếp điểm không bị nóng chảy và hàn dính

IV

Yêu cầu chung khi thiết kế

1 Các yêu cầu về kỹ thuật:

- Độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận của khí cụ điện khi làm việc ở chế độ

định mức và chế độ sự cố

- Dẫn điện tốt.

- Độ bền cách điện của các chi tiết cách điện và khoảng cách cách điện khi

làm việc với điện áp lớn nhất để không xảy ra phóng điện, kéo dài trong

điều kiện môi trờng xung quanh ( nh ma, ẩm, bụi, tuyết ) cũng nh khi cóquá điện áp nội bộ hoặc quá điện áp do khí quyển gây ra

- Độ bền cơ và tính chịu mòn của các bộ phận khí cụ điện trong giới hạn số

lần thao tác đã thiết kế, thời hạn làm việc ở chế độ định mức và chế độ sựcố

- Khả năng đóng cắt ở chế độ định mức và chế độ sự cố.

- Kết cấu đơn giản, khối lợng và kích thớc bé

2 Các yêu cầu về vận hành:

- Chịu đợc ảnh hởng của môi trờng 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 thế.

- Chi phí vận hành ít, tiêu tốn năng lợng ít.

3 Các yêu cầu về kinh tế, xã hội:

- Giá thành hạ, có tính thẩm mỹ cao

- Vốn đầu t khi thiết kế, chế tạo, lắp ráp, vận hành ít.

- Tạo điều kiện dễ dàng, thuận tiện cho ngời vận hành về mặt tâm, sinh lý, cơ

thể

- An toàn trong lắp ráp vận hành.

4 Các yêu cầu về công nghệ chế tạo:

- Tính công nghệ của kết cấu : dùng các chi tiết, cụm quy chuẩn, tính lắp

lẫn

- Lu ý đến khả năng chế tạo : mặt bằng sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất,

khả năng của thiết bị

- Khả năng phát triển chế tạo, lắp ghép vào các tổ hợp khác, chế tạo dãy

V Cấu tạo chung của công tắc tơ:

1.Cấu tạo:

Công tắc tơ gồm các bộ phận chính sau:

- Hệ thống mạch vòng dẫn điện, bao gồm: thanh dẫn ( thanh dẫn động và

thanh dẫn tĩnh ), dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm ( gồm có tiếp

điểm động và tiếp điểm tĩnh, giá đỡ tiếp điểm ), cuộn dây dòng điện( nếu có, kể cả 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 và các chi tiết cách điện.

2 Nguyên lý hoạt động:

Khi đặt điện áp vào cuộn dây của nam châm điện, luồng từ thông sẽ đợcsinh ra trong nam châm điện Luồng từ thông này sẽ sinh ra một lực điện từ, hút phầnứng của nó Khi lực điện từ lớn hơn lực cơ thì nắp mạch từ đợc hút về phía mạch từ tĩnh,làm cho tiếp điểm động gắn trên phần ứng đóng hoặc cắt với tiếp điểm tĩnh Tiếp điểmtĩnh đợc gắn trên thanh dẫn, đầu kia của thanh dẫn vít bắt dây điện ra, vào Các lò xotiếp điểm có tác dụng duy trì một lực ép tiếp điểm cần thiết lên tiếp điểm Đồng thời tiếp

điểm phụ cũng đợc đóng vào đối với tiếp điểm phụ thờng mở và mở ra đối với tiếp điểmphụ thờng đóng, lò xo nhả bị nén lại

Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng từ thông sẽ giảm xuống về không, đồngthời lực điện từ do nó sinh ra cũng giảm về không Khi đó lò xo nhả sẽ đẩy toàn bộ phần

động của công tắc tơ lên và cắt dòng điện tải ra Khi tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểmtĩnh thì hồ quang sẽ xuất hiện giữa hai tiếp điểm.Khi đó hệ thống dập hồ quang sẽnhanh chóng dập tắt hồ quang, nhờ vậy tiếp điểm ít bị mòn hơn

chơng II chọn phơng án kết cấu

I.Yêu cầu thiết kế.

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

- Tiếp điểm chính : Iđm = 65A; Uđm = 400V

- Số lợng : 3 tiếp điểm thờng mở

- Tiếp điểm phụ : Iđm =5A ; Uđm = 400V

nó sinh ra lực phụ làm tăng lực hút Kết cấu mạch loại này đơn giản

Tuy nhiên NCĐ xoay chiều kiểu chữ E, hút thẳng có phần ứng chuyển

2.Lựa chọn sơ bộ hệ thống tiếp điểm:

Theo yêu cầu thiết kế tiếp điểm chính có: Iđm = 180 A, Uđm = 400 V, tachọn tiếp điểm kiểu cầu, hai chỗ ngắt Nó phù hợp NCĐ hút thẳng Loại tiếp điểm này

cã u ®iÓm lµ kh¶ n¨ng ng¾t lín, kh«ng cÇn d©y nèi mÒm, dÔ dµng cho viÖc dËp håquang.

Mạch vòng dẫn điện có chức năng dẫn dòng, chuyển đổi và đóng cắt mạch điện.Mạch vòng dẫn điện do các bộ phận khác nhau về hình dáng, kết cấu và kích thớc hợpthành Mạch vòng dẫn điện gồm có các bộ phận chính nh sau:

 Thanh dẫn : gồm thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh

 Dây dẫn mềm

 Đầu nối : gồm vít và mối hàn

 Hệ thống tiếp điểm : gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, giá đỡ tiếp

điểm

 Cuộn dây dòng điện ( nếu có, kể cả cuộn thổi từ dập hồ quang )

 Có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, tổn hao đồng nhỏ

 Bền với môi trờng

 Có độ cứng, vững tốt

 Làm việc ở chế độ sự cố trong thời gian cho phép

 Có kết cấu đơn giản, dễ thiết kế, chế tạo, lắp ráp, thay thế

b a

l

C.mạch vòng dẫn điện chính.

I.Thanh dẫn.

1.Yêu cầu đối với thanh dẫn:

 Có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt

 Dẫn nhiệt tốt, chịu đợc nhiệt độ cao

 Có độ bền cơ khí cao, chịu mài mòn tốt

 Chịu đợc ăn mòn hoá học tốt, ít bị ôxi hoá

 Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ

2.Chọn vật liệu:

Từ những yêu cầu trên đối với thanh dẫn, tra bảng 2-22 ( trang 81- Những hằng sốvật lí của vật dẫn thông dụng trong khí cụ điện ) và so sánh các u nhợc điểm, ta chọn vậtliệu làm thanh dẫn là đồng kéo nguội Các thông số kỹ thuật của đồng kéo nguội:

Chọn dạng thanh dẫn có tiết diện chữ nhật, chiều rộng a, chiều dày b:

Ii.Tính toán thanh dẫn ở chế độ dài hạn.

ST :Tiết diện tản nhiệt của thanh dẫn.ST=2(a+b)l.

 :Công suất tản nhiệt của thanh dẫn

ôđ :Nhiệt độ làm việc ổn định của thanh dẫn

o :Nhiệt độ của môi trờng

S :tiết diện của thanh dẫn.S=ab[m2]

l :chiều dài của thanh dẫn[m]

c.Kiểm nghiệm mật độ dòng điện dài hạn:

Mật độ dòng điện chạy qua thanh dẫn ở chế độ dài hạn là:

< [j] =2  4 A/mm2  thoả mãn yêu cầu

d Kiểm nghiệm thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch:

Độ bền nhiệt của khí cụ điện là tính chất chịu đựng đợc sự tácdụng nhiệt của dòng điện ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch Nó đợc đặc trng bằngdòng điện bền nhiệt, là dòng điện dòng điện mà ở giá trị đó thanh dẫn cha bị biến dạng.

Mật độ dòng điện chạy qua thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch là:

jnm = √ Anm−− Ad

tnm ( trang 314- TKKCĐHA )

Trong đó :

tnm = tbn : thời gian ngắn mạch hay thời gian bền nhiệt

Anm = Abn : hằng số tích phân ứng với ngắn mạch hay bền nhiệt

Ađ : hằng số tích phân ứng với nhiệt độ đầu

Tra đồ thị hình 6-6, trang 315- TKKCĐH, ta có : ứng với nhiệt độ ban đầu đ

= 640C có Ađ =1,15 104 A2s/mm4, ứng với nhiệt độ bền nhiệt của đồng bn = 2500C có

Abn =3,5 104 A2s/mm4

tnm jnm (A/mm2) [jnm]cp (A/mm2)3s 88.51 94

2 Tính toán tiếp điểm thanh dẫn tĩnh.

a.Nội dung tính toán.

Tiếp điểm cần tính là tiếp điểm kiểu cầu, 1pha 2 chỗ ngắt.Nội dungtính toán bao gồm:

Chọn vật liệu làm tiếp điểm:

- Yêu cầu của vật liệu làm tiếp điểm :

+ Điện trở suất và điện trở tiếp xúc bé

+ Tính dẫn nhiệt và nhiệt độ nóng chảy cao

- Độ mở tiếp điểm là khoảng cách giữa tiếp điểm động

và tiếp điểm tĩnh ở vị trí ngắt của công tắc tơ

- Độ mở tiếp điểm lớn thì hồ quang bị kéo dài và dễ bịdập tắt nhng lại làm tăng hành trình của cơ cấu Vì vậy cần phải chọn độ mở của tiếp

điểm một cách hợp lý

- Số liệu thực tế đo đợc : m = 4 [ mm ]

Độ lún tiếp điểm:

- Độ lún của tiếp điểm là quãng đờng mà tiếp điẻm

động đi thêm đợc nếu không bị tiếp điểm tĩnh cản lại Độ lún cần phải có để có lực éptiếp điểm và duy trì khảe năng làm việc của thiết bị khi tiếp điểm bị ăn mòn

- Độ lún thực tế đo đợc : l = 2,5 [ mm ]

Kích thớc tiếp điểm:

Tiép điểm có dạng hình trụ tròn có thông số thực tế nh sau:

- Đờng kính tiếp điểm : d = 8 [ mm ]

- Chiều cao tiếp điểm : h = 2 [ mm ]

Tính lực ép tiếp điểm:

Có hai phơng pháp để xác định lực ép tiếp điểm là lý thuyết vàthực nghiệm:

m = 0,5: Tiếp xúc giữa các tiếp điểm làtiếp xúc điểm.

Hiệu điện thế tại nơi tiếp xúc:

Utx = Rtx.Iđm = 0,4.10-3.65 = 26 ( mV)

*Yêu cầu đối với công tắc tơ  1000V là điện áp tiếp xúc rơi trên tiếp điểm là (2 30 ) (mV).Vậy giá trị R tx = ở trên phù hợp với yêu cầu thực tế.

Tính nhiệt độ tiếp điểm tại chỗ tiếp xúc:

Tổn hao nhiệt trên tiếp điểm chia làm hai phần gồm:toả ra môi trờng và làm nóng tiếp điểm

Nhiệt độ tại chỗ tiếp xúc của tiếp điểm đợc tính theocông thức:

Kt : HÖ sè to¶ nhiÖt bÒ mÆt cña thanh dÉn Kt = 8 (W/

−5(.mm).

 : HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë  = 3,5.10-3[1/oC]

 : HÖ sè dÉn nhiÖt. = 3,25 (W/cm) = 325 (W/m)

* So sánh với I nm : với I nm = 10.I dm = 10.65 =650 ( A ), ta thấy

I nm < I hdtd , vậy tiếp điểm không bị hàn dính nagy cả khi bị ngắn mạch.

Tính biên độ và thời gian rung:

- Khi đóng tiếp điểm, thời điểm bắt đầu tiếp xúc cóxung lực va đập cơ khí giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh gây nên hiện tợng rungtiếp điểm Tiếp điểm động bị bật trở lại với một biên độ nào đó rồi lại tiếp tục va đập.Quá trình tiếp xúc rồi lại tách rời giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh xảy ra một thờigian một thời gian thì kết thúc, chuyển sang trạng thái tiếp xúc ổn định

- Đồ thị biểu diễn quá trình rung:

Theo công thức trang 72_ TLTKKCHA,coong thuwstinys xm ,tm với tiếp điểm cầu là:

xm= md vd2.(1−kv)

2 Ftdd .

-Ftđđ:Lực ép tiếp điểm đầu.Theo kinh nghiệm

=(1.5-dể giảm độ rung này.

ăn mòn tiếp điểm.

- Yêu câu đối với tiếp điểm sau số lần đóng cắt nnhất định là:

Vmòn/Vtđ 70%

-Kkđ: Hệ số mòn không đồng đều.TheoTLTKKCHA-tr79 với dòng xoay chiều Kkđ =1.1-2.5,chọn Kkđ =1.3.

-Kđ,Kng:Hệ số mòn khi đóng cắt.Tra bảng TLTKKCHA) với vật liệu bạc dòng 65 (A) môi trờng không khí ta có:

Do không phải chịu va đập cơ khí và không phải nối với đầu nốidây nối ra bên ngoài nh thanh dẫn tĩnh nên thanh dẫn động có kích thớc nhỏ hơn thanhdẫn tĩnh

Kích thớc của thanh dẫn động :

-Chièu rộng và chiều cao thanh dẫn:a=7[mm],b=2[mm].

- Chiều cao và đờng kính tiếp điểm :h=2[mm],d=7[mm]

III.Tính toán đầu nối thanh dẫn tĩnh.

1.Chọn kết cấu đầu nối.

Các thanh dẫn tĩnh đợc nối với dây nối mềm bằng các vít đầunối.Để đảm bảo cho việc thay thế sửa chũa ta chọn đàu nối là mối nối có thể tháo rời.Sốlợng mối nối ở mỗi pha là hai,hình dạng thanh dẫn nối là hình chữ nhật

Cấu tạo đầu nối :

- Vít ghép nối: dùng để ghép nối giữa thanh dẫn tĩnh và dây nối

- Đệm lò xo vênh, phẳng: có tác dụng tạo lực ép giữ chăt thanh dẫn tĩnh vàdây nối

2.Tính toán đầu nối.

Tra bảng (2-9-TLTKKCHA) với dòng Iđm=65A ta chọn đợc bu lôngthép có đờng kính ren là 8mm,trụ và lõi bằng thép có đờng kính ren là 5mm.Vì ở mỗipha có hai chỗ ngắt nên ở ba pha ta phải chọn 6 bộ bu lông nh trên

Chơng IV buồng dập hồ quang

I Khái niệm về hồ quang điện.

1.Quá trình phóng điện trong chất khí:

ở điều kiện bình thờng, chất khí là môi trờng cách điện tốt Nếu đặt lên hai

điện cực trong môi trờng không khí một điện trờng có cờng độ đủ lớn thì phá vỡ tínhcách điện của chất khí: nó trở nên dẫn điện tốt, phụ thuộc vào tính chất của chất khí, ápsuất của nó, nhiệt độ môi trờng, vật liệu làm điện cực, độ lớn cờng độ điện trờng

Hồ quang điện là hiện tợng phóng điện trong chất khí với mật độ dòng điệnlớn ( 102  103 A/mm2 ), điện áp rơi trên catôt bé ( 10  12 V ), nhiệt độ hồ quang cao( 6000  18000oK ) và kèm theo hiệu ứng ánh sáng Hồ quang điện là quá trình điện vànhiệt liên quan mật thiết với nhau

Vùng catôt khoảng cách ngắn ( cỡ 10-3 mm ) với Uc cỡ 10  20 V, nên ờng độ điện trờng ở vùng này khá lớn 20.103 V/mm

c-Vùng anôt có điện áp rơi thấp, cỡ 5  20 V và chiều dài cỡ 10-2 mm, vì vậy

EA thấp hơn nhiều so với EC Vùng thân hồ quang có cờng độ điện trờng Ehq gần nhkhông đổi, cỡ từ 1  20 V/mm, phụ thuộc vào tính dẫn nhiệt, tốc độ chuyển động củacác phần tử khí, vận tốc di chuyển của hồ quang Điện áp rơi trên thân hồ quang phụthuộc vào chiều dài của hồ quang:

Uhq = Ehq.lhq

Nguyên nhân phát sinh và dập tắt hồ quang là quá trình ion hoá và quátrình phản ion hoá trong vùng hồ quang

Quá trình ion hoá xảy ra dới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trờng, va

đập và có các dạng ion hoá sau:

- Quá trình phát xạ nhiệt điện tử

- Quá trình tự phát xạ điện tử

- Quá trình ion hoá do va chạm

- Quá trình ion hoá do nhiệt

Quá trình phản ion hoá là quá trình suy giảm số lợng ion trong vùng hồquang Nguyên nhân chính của quá trình phản iôn là tái hợp và khuyếch tán

2.Hồ quang điện xoay chiều:

ở hồ quang điện xoay chiều, dòng điện và điện áp nguồn biến thiên tuầnhoàn theo tần số của lới 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 nh không đổi ở 1/4 chu kì sau dòng điệngiảm dần, đến thời điểm tắt, điện áp hồ quang tăng, sau đó suy giảm về 0 cùng với dòng

điện Nếu hồ quang ổn định thì quá trình này sẽ đợc lặp lại ở nửa chu kì sau

Tại thời điểm dòng điện đi qua 0, hồ quang không đợc cấp năng lợng nênquá trình ion hoá xảy ra trong vùng điện cực rất mạnh và nếu điện áp đặt lên hai điệncực bé hơn trị số điện áp cháy thì hồ quang sẽ bị tắt

Khi dòng điện gần trị số 0, nó không còn theo quy luật hình sin liên tụcnữa, vì lúc này quá trình phản ion hoá rất mạnh nên điện trở hồ quang rất lớn, có thể coidòng điện bằng 0 Khoảng thời gian này cỡ micrô giây, phụ thuộc vào đặc tính tải, dòng

điện hồ quang và gọi là thời gian không dòng điện của hồ quang

Khi dòng điện đi qua điểm 0 , ở khu vực hồ quang đồng thời xảy ra hai quátrình: quá trình phục hồi độ bền điện và quá trình phục hồi điện áp

Quá trình phục hồi độ bền điện đặc trng bằng quá trình phản ion mãnh liệtkhi dòng điện đi qua 0 và nó làm cho hồ quang mất dần tính dẫn điện, tăng tính cách

điện Đại lợng đặc trng cho mức độ cách điện giữa hai điện cực là điện áp chọc thủng.Với I = 0, ta có Ucto và nó có trị số từ 150  250V ở môi trờng không khí, hồ quangcháy tự nhiên

Quá trình phục hồi điện áp là quá trình thành lập điện áp trên hai cực kể từkhi hồ quang tắt cho tới khi điện áp đạt trị số điện áp nguồn

Sau thời điểm dòng điện bằng 0, nếu trị số của điện áp phục hồi thấp hơntrị số của điện áp chọc thủng thì hồ quang tắt hẳn Vậy điều kiện để dập tắt hồ quang

điện xoay chiều là đặc tuyến của quá trình phục hồi độ bền điện phải nằm cao hơn vàkhông cắt đặc tuyến của quá trình phục hồi điện áp giữa hai tiếp điểm

II.Yêu cầu đối với buồng dập hồ quang.

- Thời gian dập tắt hồ quang rất ngắn, giảm ăn mòn tiếp điểm và thiết bị dập hồ quang

- Đảm bảo đợc khả năng đóng, ngắt, tức là đảm bảo giá trị dòng điện

đóng và ngắt ở điều kiện cho trớc

- Quá điện áp thấp

- Kích thớc hệ thống dập hồ quang nhỏ, vùng khí ion hoá nhỏ Nếukhông nó có thể tạo ra chọc thủng cách điện giữa các phần tử của thiết bị

và toàn bộ khí cụ

- Hạn chế ánh sáng và âm thanh

Giá tiếp điểm động

III.Chọn vật liệu làm buồng dập hồ quang.

Những dạng vật liệu cơ bản để chế tạo thành buồng dập hồ quang:

2.Vật liệu ép chịu hồ quang:

Chúng có u điểm : có tính chịu nhiệt, chịu hồ quang cao, cách điện tốt, đạt đợc

Từ những phân tích trên đây ta chọn vật liệu làm buồng dập hồ quang

là: vật liệu ép chịu hồ quang

IV.Kết cấu buồng dập hồ quang.

Chọn kiểu buồng dập hồ quang là kiểu dàn dập Dàn dập làm bằng những lá thép Kiểu buồng dập hồ quang này phù hợp với dòng điện ngắt Iđm = 65A, điện áp U =380V

Buồng dập hồ quang kiểu dàn dập có u điểm cho ta khả năng rút ngắn đáng kểchiều dài hồ quang và dập nó trong thể tích nhỏ, do đó phát sáng ít và âm thanh bị hạnchế

V.Tính toán và lựa chọn.

Chọn lựa sơ bộ:

- Chọn số lợng các tấm cho một chỗ ngắt: ntk = 3

- Bề dày một tấm: t = 3 mm

- Khoảng cách giữa các tấm: t = 2 mm

Giả thiết là ta chọn số lợng các tấm ở đặc tính không dao động của điện áp phụchồi Điều kiện xảy ra quá trình không dao động là:

fo 

415 √n tk− 0,6

L I ng2

Trong đó: fo - tần số riêng của mạch ngắt

L - điện cảm mạch ngắt

Ing - dòng điện ngắt định mức

Giả sử hệ thống dùng để đóng ngắt động cơ có Pđm = 20kW, điện áp định mứccủa hệ thống là Uđm = 380V và hệ thống không khí Khi đó có:

Điện cảm của mạch ngắt đợc xác định theo công thức:

o - góc lệch pha ban đầu của dòng điện và điện áp

Chọn coso = 0,8 ( tải điện cảm thờng gặp )

L d

D

I.Khái niệm chung

Lò xo là một bộ phận của CTT có nhiệm vụ tạo lực ép lên tiếp điểm ( đối với lò xotiếp điểm ), tạo lực ngắt cơ cấu trong quá trình ngắt của cơ cấu ( đối vơí lò xo nhả )

II.Yêu cầu đối với lò xo.

- Có độ đàn hồi phù hợp

- Có đặc tính cơ ổn định theo thời gian

- Có độ bền cơ

- Chịu đợc ăn mòn của hoá chất và môi trờng

III.Chọn kiểu và vật liệu lò xo.

Do yêu cầu cần độ lún lớn nên ta chọn kiểu lò xo xoắn hình trụ Nó có u điểm làtuỳ theo kích thớc của chúng mà lực gây ra từ vài gam đến hàng tấn

Do yêu cầu thiết kế CTT dùng để đóng cắt mạch điện có số lần đóng ngắt 300lần/giờ, có tuổi thọ về cơ là 105 lần, tuổi thọ về điện là 106 lần đóng ngắt và có lực ép t-

ơng đối lớn Vì vậy tra bảng 4-1, trang 166 – TKKCĐHA: chọn vật liệu làm lò xo làthép các bon OTC9389-60 độ bền trung bình, nhãn hiệu II () Các thông số của nó:

- Độ bền giới hạn khi kéo : [ k ] = 1300 N/mm2

- Giới hạn mỏi cho phép khi uốn: [ u ] = 460 N/mm2

- Giới hạn mỏi cho phép khi xoắn: [ x ] = 280 N/mm2

-d:Đờng kính dây quấn [mm].

-D:Đơng kính xoắn trung bình của lò xo[mm]

Để thuận lợi cho việc sản xuất ta chọn d=1(mm)

b.Tình lực nhả cuối của mỗi lò xo.

12 280 1,62 8,5=12 87[ N ].

c.Tính độ nén lò xo nhả.

Từ công thức(4-32-TLTKKCHA):

w= g d f 8.c3F.

Trong đó: -f:Độ nén của lò xó:

e.KiÓm tra lß xo.

TrÞ sè øng suÊt xo¾n khi cã lùc t¸c dông theo c«ng thøc TLTKKCHA) lµ:

b.Tình Lực nhả cuối của mỗi lò xo.

Từ công thức (4-31-TLTKKCHA) ta có:

F= d

2

[σ x] 1,62 c =

0 , 622 280 1,62 6,5 =4 [ N ].

c.Kiểm tra lò xo.

Trị số ứng suất xoắn khi có lực tác dụng theo công thức TLTKKCHA) là:

(4-28-σ x=16 F D 2.Π d3=

8 F c

Π d2=

8 4.10, 5 3,14 0,622=278 ,23[ N /mm

2].

*Ta thấy  x =278,23 < [ x ] =280(N/mm 2 ).Vởy lò xo nhả tính đợc phù hợp với yêu càu thiết kế.

VI

Lò xo tiếp điểm phụ:

Lực ép cuối cần thiết mà lò xo tiếp điểm phụ cần tạo ra là:

Ftđp = 2.Ftđpc = 2.0,5 = 1 NVới Ftđpc – lực ép cuối lên tiếp điểm phụ

Giả sử khoảng lún ban đầu của lò xo là fpđ = 1mm

Khoảng lún toàn phần của lò xo là :

1

2 1

f n=8.C3 F w

8 93 1 980.103 0,29=2,3mm

øng suÊt xo¾n thùc tÕ cña lß xo: