CÔNG TẮC TƠ, chương 17 pdf

Trong khí cụ điện khi đóng hoặc ngắt mạch, đặc biệt là khi ngắt mạch điện hồ quang sẽ phát sinh ở giữa từng cặp tiếp điểm của công tắc tơ.. Hồ quang cháy toả ra một nhiệt l-ợng lớn, nếu

Chương 17: Tính toán buồng dập

hồ quang

I khái niệm chung :

ở điều kiện bình th-ờng chất khí hầu nh- không dẫn điện và

là môi tr-ờng cách điện tốt Trong khí cụ điện khi đóng hoặc ngắt mạch, đặc biệt là khi ngắt mạch điện hồ quang sẽ phát sinh ở giữa từng cặp tiếp điểm của công tắc tơ Hồ quang cháy toả ra một nhiệt l-ợng lớn, nếu không đ-ợc dập tắt kịp thời thì l-ợng nhiệt đó sẽ phát bỏng tiếp điểm, cách điện thậm chí phá hỏng kết cấu của thiết

bị điện Cho nên dập tắt hồ quang có ý nghĩa rất quan trọng đối với tuổi thọ và độ làm việc tin cậy của thiết bị

Trong hồ quang điện xoay chiều dòng điện qua trị số không hai lần trong một chu kỳ Khi đó độ bền catot độ bền cách điện

đ-ợc phục hồi Do đó ng-ời ta lợi dụng hiện t-ợng này để thiết kế buồng dập hồ quang sao cho dòng điện dập tắt ngay sau khi dòng

điên đi qua trị số không đầu tiên Tuy nhiên hồ quang th-ờng không bị dập tắt ngay tại thời điểm đó

Khi dòng điện xoay chiều qua trị số không ở khu vực hồ quang đồng thời xảy ra hai quá trình mật thiết với nhau :

+ Quá trình dập hồ quang: là quá trình iôn hoá tăng c-ờng

+ Quá trình tạo điều kiện cho hồ quang cháy lại: là quá trình phục hồi điện áp

Đặc tr-ng cho quá trình thứ nhất là tốc độ tăng c-ờng cách điện và

đặc tr-ng cho quá trình thứ hai là tốc độ phục hồi điện áp

II các yêu cầu của hệ thống dập hồ quang:

Đảm bảo đ-ợc khả năng đóng ngắt mạch điện nghĩa là đảm bảo giá trị dòng điện đóng và dòng điện ngắt ở điều kiện cho tr-ớc

Có thời gian cháy nhỏ để giảm ăn mòn tiếp điểm và thiết bị dập hồ quang

Quá điện áp thấp

Kích th-ớc hệ thống dập hồ quang nhỏ, vùng khí iôn hoá nhỏ Nếu không nó có thể chọc thủng cách điện giữa các phần và có thể toàn bộ khí cụ điện

iii tính toán buồng dập hồ quang:

1 Chọn kết cấu và vật liệu làm buồng dập hồ quang:

Nh- đã trình bày ở phần chọn kết cấu Để tính toán buồng dập hồ quang ta chọn kết cấu buồng dập của công tắc tơ mà ta thiết

kế là: buồng dập kiểu dàn dập

Khi chọn vật liệu làm buồng dập hồ quang ta cần chú ý đến các tính chất sau:

Tính chịu nhiệt của vật liệu

Tính cách điện và chống ẩm

Độ nhám bên trong của buồng dập hồ quang

Độ ứng cao

Từ tính chất trên ta chọn vật liệu làm buồng dập hồ quang là xi măng- amiăng

2 Số l-ợng tấm:

Theo công thức (3- 49) quyển 1 ta có số l-ợng tấm:

2 o

hq m

đ

0 ph

2

m

đ m

đ 2

m

đ m

đ

U k 35 , 0 + U

) k

U k ln + 1 (

k U k [ + 6 , 0

Ăí

n

-Trong đó:

+ kđm: hệ số định mức Theo công thức (3 - 40) quyển 1 ta có:

kđm = 0,9 ksd 1 - cos φo

Theo trang 124- quyển 1 với khí cụ điện đóng ngắt 3 pha ta có: ksd

= 1,5

Hệ số công suất của mạch ngắt ta chọn cos = 0,85

Nên hệ số định mức: kđm = 0,9 1,5 1 - 0,85 = 0,52

+.Theo công thức (3 - 50)- quyển 1 ta có:

1300

k I L

=

k

0 t 3 / 2 ng 2

Ing = 4.Iđm = 4 60 = 240 (A): dòng điện khi ngắt

Theo công thức (3 - 47) quyển 1:

273 T + 40 ( I 2

10 t )].

7 , 5 I ( + 820 [

=

k

ng

6 ng

2 t 0

t

-Δ

-δ

Trong đó: t, t: bề dày và khoảng cách giữa các tấm

Theo trang 135- quyển 1 ta có :

t = 1  5 (mm) Chọn t = 1 (mm)

t  2 (mm) Chọn t = 2 (mm)

T: nhiệt độ của tấm dàn dập Theo công thức (3 - 48)- quyển

1 ta có:

T = 293 + 0,018 Ing Z

= 293 + 0,018 240 300 = 367,8 (0K)

Với Z = 300 (lần/h): số lần đóng ngắt trong một giờ

457528

= ) 273 8 , 367 + 40 ( 240 2

10 t )].

7 , 5 240 ( 2 + 820 [

=

k

6 2

0

t

-Δ

-ω

φ

I

sin

.

U

=

L

ng

0 m

đ Điện cảm ngắn mạch ( theo công thức 3-32 quyển 1)

Cos0 = 0,85  sin 0 = 0,52

 = 2  f = 2 3,14 50 = 314 (rad/s)

Uđm = 400 (V)

Ing = 240 (A)

Nên ta có: = 2 , 7 10 ( H ).

314 240

52 , 0 400

=

1300

457528

240 10 7 , 2

= k

3 / 2 3 2

-+.Uph0: điện áp phục hồi ban đầu của một khoảng trống

Theo công thức (3 - 46) quyển 1 ta có:

).

V ( 6 , 0 n U

=

t

0

-Trong đó: U0

t = (72 + 0,72 t ) = ( 72 + 0,72 2) = 73,44 (V)

Và n: là số khoảng trống Để t-ơng ứng với Iđm = 60A ; Uđm = 400V.Ta chọn n = 2 khoảng trống

Nên: U 0 = 73 , 34 2 0 , 6 = 86 , 7 ( V ).

-+ Uhq0: điện áp hồ quang của 1 khoảng trống Theo công thức (3-5)- quyển 1

Uhq0 = ( 110 + 0,003 Ing).( 0,7 + 0,04 t)

= (110 + 0,003 240 ).( 0,7 + 0,04 2) = 86,34 (V)

52 , 0 34 , 86 35 , 0 + 7 , 86

) 69 , 36

400 52 , 0 ln + 1 (

69 , 36 400 52 , 0 [ + 6 , 0

Ăí

tk

-Vậy để phù hợp ta chọn số tấm thiết kế ntk = 5 (tấm)

3 Kiểm tra điều kiện xảy ra quá trình dao động:

Theo công thức (5 - 53) quyển 1 ta có;

).

Hz ( 8348

= 240 10 7 , 2

6 , 0 5 415

= I

L

6 , 0 n 415

>

ng

tk

-Theo công thức (3 - 30)- quyển 1:

f0 =

m

đ

U

380

( A + B Pđm3/4) =

400

380

( 8000 + 2100 + 424003/4)

= 59502376 (Hz)

Trong đó:

A = 8000; B = 2100: hệ số t-ơng ứng hệ thống cáp

Pđm : Công suất phụ tải:

Pđm = 3 Uđm Iđm cos0 kdt

Kdt = 1,2 là hệ số dự trữ:

Uđm = 400V, Iđm = 60A, cos0 = 0,85

Pđm = 3 400 60 0,85 1,2 = 42400 (W)

Vậy f0 > 8348 (Hz) nên thoả mãn điều kiện quá trình không dao

động

4.Thời gian cháy của hồ quang:

Theo công thức (3 - 5)- quyển 1:

hq

2

đ t

hq hq

V 9 + V

l

=

t

Trong đó:

+.Vtđ = 0,1 (m/s) = 10 (cm/s): tốc độ của tiếp điểm

+ lhq: chiều dài hồ quang trên một khoảng trống

Theo công thức (3 - 38)- quyển 1

0 hq

hq

nq n R

R

=

l

n = 4: số khoảng trống ( vì ta chọn nt = 5 )

- Rhq: điện trở toàn bộ của hồ quang

hq

hq hq

I

U

=

R

Ta có: Ihq = 0,5 Ing = 0,5 240 = 120 (A) : dòng điện hồ quang

Uhq = Uhq0 n - 0 , 6 : điện áp hồ quang

Uhq0 = 86,34 (V) : điện áp hồ quang trong một khoảng trống

 Uhq = 86,34 4 - 0 , 6= 159,2 (V)

Nên điện ta có: = 1 , 32 ( ).

120

2 , 159

=

- Rhq0: giá trị trung bình của điện trở hồ quang trên 1 cm chiều dài

hồ quang của 1 khoảng trống Theo công thức (3 - 37)- quyển 1 ta có:

( 26 , 0

= 240

14200 +

015 , 0

= I

14200 +

015 , 0

=

ng

0

Vậy chiều dai hồ quang:

).

cm ( 27 , 1

= 26 , 0 4

32 , 1

=

lhq

- Vhq: vận tốc chuyển động của hồ quang.Theo công thức (3-19)-quyển 1:

Vhq = 37 3

hq

I = 37.3 120 = 182,5 (m/s)

Vậy thời gian cháy của hồ quang:

).

s ( 0023 , 0

= 5 , 182 9 + 10

27 , 1

=

t

2 2

hq

Ta có thời gian dập hồ quang là 1/2 chu kỳ Vậy thời gian dập

hồ quang td = 0,005 (s) Nên thq< td nghĩa là thời gian cháy nhỏ hơn thời gian dập hồ quang là hợp lý

+ Chiều dài nhỏ nhất của 1 tấm ngắn

lt  1,73 t td 3

ng

I = 1,73 22 0,005 3 240 = 0,22 (cm)

Để đảm bảo hồ quang không ra khỏi buồng dập ta chọn lt = 0,3 (cm)