thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha

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

LỜI NÓI ĐẦU

Trong chương trình đào tạo sinh viên nghành Thiết

Bị Điện- Điện Tử của trường Đại Học Bách Khoa HàNội, Khí cụ điện là một trong những môn học cơ bản vàquan trọng Mục đích của môn học là giúp cho sinhviên có khả năng thiết kế, chế tạo, vận hành tốt các loạikhí cụ điện sau khi tốt nghiệp Vì vậy việc làm đồ ánmôn học là hết sức cần thiết

Được sự giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy cô trongnhóm khí cụ điện, thuộc bô môn Thiết Bị Điện - Điện

Tử, Khoa Điện Đặc biệt là hướng dẫn tận tình của thầyPhạm Văn Chới, trong thời gian làm đồ án môn học, em

đã hoàn thành được đồ án môn học với đề tài thiết kếCông tắc tơ xoay chiều 3 pha

Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức bảnthân còn nhiều hạn chế và kinh nghiệm thực tế còn ít,nên trong quá trình thiết kế đồ án em khó tránh khỏinhững sai sót nhất định Vì vậy em rất mong có được sự

chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạnsinh viên

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

-L GIỚI THIÊU 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 lượng điện và các dạng năng lượng khác Theo lĩnhvực sử dụng, các khí cụ điện được chia thành 5 nhóm, trong mỗi nhóm có nhiều chủngloại khác nhau

Công tắc tơ là loại khí cụ điện dùng để thường xuyên đóng cắt từ xa các mạch điệnđộng lực bằng tay hay tự động

Công tắc tơ xoay chiều dùng để đổi nối các mạch điện xoay chiều; nam châm điện

ỊL PHÂN LOAI.

1 Theo nguyên tắc truyền độngi ta có ba kiểu CTT, việc đóng cắt được 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

1 Điện áp định mức Ưđ m: là điện áp định mức của mạch điện tương ứng mà

mạch điện của CTT phải đóng cắt Điện áp định mức có các cấp: 110V, 220V, 440Vmột chiều 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 lượngôxit kim loại tiếp điểm tăng vì vậy làm tăng điện trở tiếp xúc và nhiệt độ tiếp điểm tăngquá giá trị cho phép

3 Điện áp cuộn dây định mức Ưcdđm: là điện áp định mức đặt vào cuộn dây Khi

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: thường trong CTT có các cặp tiếp điểm phụ thường

đóng và thường mở có dòng điện định mức 5A hoặc 10A

ổ.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 -ỉ- 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 được nữa Sự hư 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 đạituổi thọ cơ khí đạt 2.107 lần

- Tuổi thọ điện là số lần đóng cắt tải định mức.Thường 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 lh 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 thường 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.Thường qui định dòng điện ổn định điện động bằng 10Iđm

IV YẺU CẨU CHUNG KHI THIẾT KẺ.

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 độđịnh mức và chế độ sự cố

Dẫn điện tốt

- Độ bền cách điện của các chi tiết cách điện và khoảng cách cách điện khilàm việc với điện áp lớn nhất để không xảy ra phóng điện, kéo dài trongđiều kiện môi trường xung quanh ( như mưa, ẩm, bụi, tuyết ) cũng như khi

có quá điện áp nội bộ hoặc quá điện áp do khí quyển gây ra

- Độ bền co và tính chịu mòn của các bộ phận khí cụ điện trong giới hạn sốlần 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 lượng và kích thước bé

2 Các yêu cầu về vận hành:

- Chịu được ảnh hưởng của môi trường 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 lượng ít

4 Các yêu cầu về công nghệ chê tạo:

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

- Lưu 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 CÂU TAO CHUNG CỦA CỐNG 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 vàthanh dẫn tĩnh ), dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm ( gồm có tiếpđiểm 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 đượcsinh 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 được hút về phía mạch từtĩnh, làm cho tiếp điểm động gắn trên phần ứng đóng hoặc cắt với tiếp điểm tĩnh Tiếpđiểm tĩnh được gắn trên thanh dẫn, đầu kia của thanh dẫn vít bắt dây điện ra, vào Các lò

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 phầnđộng 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.

I YẺU CẨU THIẾT KẾ.

Thiết kế công tắc tơ xoay chiều

- Tiếp điểm chính :

- Tiếp điểm phụ :

- Nam châm điện :

pha kiểu điện từ

Idm = 65A; Udm = 400V

3 tiếp điểm thường mở

Idm=5A ; Uđm = 400V

2 thường đóng, 2 thường mở

Uđm = 220V; f = 50HzĐiện: 10ò lần đóng cắt

cách điện cấp c

II LƯA CHON PHƯƠNG ÁN KẺT CẰU.

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

một phần trong lòng ống dây có nhược điểm là bội số dòng điện lớn ( 10 -ỉ- 15 ) so với

các mạch từ khác do kẽ hở không khí lớn hơn

Từ những ưu điểm vượt trội đó ta chọn kết cấu NCĐ hình chữ E, kiểu hútthẳng có phần ứng chuyển động một phần trong lòng ống dây

2 Lựa chọn SƯ bộ hệ thống tiếp điểm:

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

có ưu điểm là khả năng ngắt lớn, không cần dây nối mềm, dễ dàng cho việc dập hồquang

3 Lựa chọn sơ bộ hệ thống dập hồ quang:

Ta chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập đặt tiếp điểm bắc cầu, hai chỗ ngắt Kiểunày có ưu điểm: khi hồ quang xuất hiện thì dưới tác động của lực điện động ( bao gồm

chia thành Iihléu đoạn cùng giam xuứng do tiíp III.TIIÀMI

A. KHẢI NIÊM CHUNG.

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 thước hợpthành Mạch vòng dẫn điện gồm có các bộ phận chính như sau:

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

B. YỀU CẨU Đổĩ VỚI MACH VÒNG DAN

ĐIỀN.

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

D Bền với môi trường

E Có độ cứng, vững tốt

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

H.MACH VÒNG DẪN ĐIÊN CHÍNH.

1 Yêu cầu đối với thanh dẫn:

• Có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt

• Dẫn nhiệt tốt, chịu được nhiệt độ cao

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

• Chịu được ăn mòn hoá học tốt, ít bị ôxi hoá

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

80 4- 120 kG/cnr

Đô dẫn nhiêt 3,9 W/cm°C

3 Chọn dạng thanh dẫn:

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

II.TÍNH TOÁN THANH DAN Ớ CHÊ ĐỐ DẢI HAN l. Thanh dẫn tĩnh.

-0„J-Re :Điện trở của thanh dẫn ở nhệt độ ổn dịnh.[í2]

Pe :điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định[Q.m]

s :tiết diện của thanh dẫn.s=ab[m2]

I~ dm p aỉK f

Ta có: 7 f- =KT2(a +

ab

c.Kiểm nghiệm mật độ dòng điện dài hạn:

d Kiểm nghiệm thanh dẫn ở chê độ ngắn mạch:

Độ bền nhiệt của khí cụ điện là tính chất chịu đựng được sựtác dụng nhiệt của dòng điện ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch Nó được đặc trưngbằng dòng điện bền nhiệt, là dòng điện dòng điện mà ở giá trị đó thanh dẫn chưa bị biếndạng

(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 0đ

= 64°c có Ađ =1,15 104 A2s/mm4, ứng với nhiệt độ bền nhiệt của đồng 0bn = 250°c có

Vậy mật độ dòng điện của thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch nhỏ hơn mật độdòng điện cho phép, nên thanh dẫn có thể chịu được ngắn mạch

Kết quả kiểm nghiệm cho thấy thanh dẫn với tiết diện 10x2 ram2 thoả mãnhoàn toàn các điều kiện về nhiệt và điện ở các chế độ làm việc khác nhau như trên

2 Tính toán tiếp điểm thanh dẫn tĩnh.

a Nội dung tính toán.

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

- 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 ỏ vị trí ngắt của công tắc tơ

- Độ mở tiếp điểm lớn thì hồ quang bị kéo dài và dễ bị

rrd 1dm • , 2 • 'T

lbk

Kích thước tiếp điểm:

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

- Đường kính tiếp điểm : d = 8 [ mm ]

- Chiều cao tiếp điểm : h = 2 [ mm ]

X: Hệ số dẫn nhiệt của thanh dẫn Tra bảng (2-13- TLTKKCHA) với

vật liệu là đồng kéo nguội ta có X = 3,8 (W/ cm.°C).

Ttđ: Nhiệt độ tuyệt đối của thanh dẫn ở chỗ xa nơi tiếp xúc Chọn Ttđ lànhiệt độ cho phép Ttd = 273+ 64 = 337 ( °K )

Ttx : Nhiệt độ chỗ tiếp xúc, thường lấy Ttx = Ttd + ( 5 + 10 °) K Vậy ta

thay số ta có :

= 65 2,3.10~8.3,14.50.10<

16.3802

1337

*Yêu cầu đối với công tắc tư < 1000V là điện áp tiếp xúc rơi

trên tiếp điểm là (2-ỉ- 30 ) (mV).Vậy giá trị Rtx = ở trên phù hợp vói yêu cầu thực tế.

Tính nhiệt độ tiếp điểm tại chỗ tiếp xúc:

Tổn hao nhiệt trên tiếp điểm chia làm hai phần gồm:theo công thức:

ĩ" n R ỉ2 /2 r>2

e._ = en+- dm ' _| dm |_ 1 dm *

“ ~ " K,.p.s 2Ạ.KrP.S 8.Áp

T -T e T

55['; C]

fnc là hệ số nóng chảy, fnc = 2 -ĩ- 4 và càng lớn nếu vật liệu càng

A: Hằng số ứng với tưng loại vật liệu (A/N0,5):

A = Ị32A.0„c.(l + ị.a.e„c) n.fỉ,p0(ỉ + ja.e„í.)

PD : Điện trờ suất của vật liệu tiếp điểm ở 0°c.

* So sánh với Inm: với Inm = 10.1dm = 10.65 =650 ( A ), ta thấy

Inm < Ihdtd, 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 tượng 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:

Trong đó : -md: Khối lượng phàn động

Tính md :

8

Trong đó:

-Gd=Idm.mc.Chọn mc=9.4 =>Gd=9.4.65=611 [g.m/s2]

=>md=611/10=6.11 [g]

-vd:vận tốc tiếp điểm khi va chạm,chọn vd=0.1[m/s]

diểm).Tra bản 72 với vật liệu bạc và hợp kim có Kv=0.9

-Ftđđ:Lực ép tiếp điểm đầu.Theo kinh nghiệmThay số ta có:

0.0611.012.(1 -0.9)X  =

/ =

2.2,32.0,0611.0.1.Vl-Kv

* Theo công thức (4-27 TLTKKCHA) tổng thời gian rung

là:t£=(1.5-1.8)2.tm.Chọn t£=1.8.2.tm=1.8.2.0.57=2.1 [s].Vì tỵ >0.3s là thời gian rung dẻ có thể

bỏ qua độ rung của công tắc tơ,vậy dợ rung la dáng kể,ta phải dùng lò so hoãn xung dể giảm độ rung này.

- Theo công thức của trang79) khối lượng bị ăn mòn của tiếp điểm bị ăn mòn sau một lần đóng cắt là:

Kuđơnhẽpôp(TLTKKCHA-g = Kuđơnhẽpôp(TLTKKCHA-gd+Kuđơnhẽpôp(TLTKKCHA-g„s = 10 ng ng -9ẢKJl/

Trongđó :

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

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

(2-21-Kd=Kn=0.001(g/A2)

-Id:Dòng điện đóng,chọ Id=10.Iđm=650 (A)

-Ing:Dòng điện ngắt,chọn Ing=Idm=65 (A)

Tổng khối lượng kim loại bị ăn mòn sau 106 lkần đóng cắt là:

Do không phải chịu va đập cơ khí và không phải nối với đầu nối

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

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

III TỈNH TOÁN ĐẨU Nổi THANH DẪN TĨNH.

l.Chọn kết cấu đầu nối.

Các thanh dẫn tĩnh được nối với dây nối mềm bằng các vít đầunối.Để đảm bảo cho việc thay thế sửa chữa ta chọn đàu nối là mối nối có thể tháo rời.Số

1 :Vít bắt mối nối

2:Đệm lò xo vênh

- 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 được bu lông

c.Điện trở tiếp xúc của đầu nối:

Trong đó :-m=l vì dâ là tiếp xúc mặt

-Ktx:Hằng số,tra bảng 59 với vật liệu là đòng kéo nguội

CHƯƠNG IV

BUỒNG DẬP HỒ QUANG

L KHÁI NIÊM VỂ HỔ QUANG ĐIẺN.

l.Quá trình phóng điện trong chất khí:

Ớ điều kiện bình thường, chất khí là môi trường cách điện tốt Nếu đặt lênhai điện cực trong môi trường không khí một điện trường có cường độ đủ lớn thì phá vỡtính cách điện của chất khí: nó trở nên dẫn điện tốt, phụ thuộc vào tính chất của chấtkhí, áp suất của nó, nhiệt độ môi trường, vật liệu làm điện cực, độ lớn cường độ điệntrường

Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khí với mật độ dòngđiện lớn ( 102 H- 103 A/mm2 ), điện áp rơi trên catôt bé ( 10 1 2 V ) , nhiệt độ hồ quangcao ( 6000 -ỉ- 18000°K ) và kèm theo hiệu ứng ánh sáng Hồ quang điện là quá trình điện

và nhiệt liên quan mật thiết với nhau

các phần tử khí, vận tốc di chuyển của hồ quang Điện áp rơi trên thân hồ quang phụ

thuộc 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 dưới tác dụng của ánh sáng, nhiệt độ, điện trường,

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 lượng ion trong vùng hồquang Nguyên nhân chính của quá trình phản iôn là tái hợp và khuyếch tán

2.HỒ quang điện xoay chiều:

Ớ hồ quang điện xoay chiều, dòng điện và điện áp nguồn biến thiên tuầnhoàn theo tần số của lưới 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 điệnđạt trị số cực đại và điện áp hồ quang hầu như 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 dòngđiện Nếu hồ quang ổn định thì quá trình này sẽ được lặp lại ở nửa chu kì sau

Tại thời điểm dòng điện đi qua 0, hồ quang không được cấp năng lượngnên quá trình ion hoá xảy ra trong vùng điện cực rất mạnh và nếu điện áp đặt lên haiđiện cực 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 tục

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 trưng 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 cáchđiện Đại lượng đặc trưng cho mức độ cách điện giữa hai điện cực là điện áp chọc thủng.Với I = 0, ta có Uct0 và nó có trị số từ 150 -ỉ- 250V ở môi trường 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 quangđiện 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 YỂU CẨU ĐỔI VỚI BUỒNG DÂP Hổ QUANG.

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

dập hồ quang

- Đảm bảo được khả năng đóng, ngắt, tức là đảm bảo giá trị dòng điệnđóng và ngắt ở điều kiện cho trước

- Quá điện áp thấp

- Kích thước hệ thống dập hồ quang nhỏ, vùng khí ion hoá nhỏ Nếu

không 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

- Độ nhám bề mặt bên trong thành buồng dập phải giảm đến mức thấp nhất có thể

để hồ quang chuyển động với vận tốc lớn vào khe hẹp, kéo dài thân hồ quang, làmcho hồ quang tiếp xúc đồng đều với thành buồng dập để nhanh chóng làm lạnh hồquang

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

2 Vật liệu ép chịu hồ quang:

Chúng có ưu điểm : có tính chịu nhiệt, chịu hồ quang cao, cách điện tốt, đạtđược độ nhẵn bóng bề mặt

3 GỐIĨ1 (Sỉlỉcat):

- Ưu điểm: chịu nhiệt cao (lớn hơn 1750°c ), điện trở suất cao, rất bền

cơ học

IV KẾT CÂU BUỒNG DẢP Hổ 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 = 65 A, điện áp Ư =380V

Buồng dập hồ quang kiểu dàn dập có ưu 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

28

V TÍNH TOÁN VẢ LƯA CHON

^•AngTrong đó: fQ - tần số riêng của mạch ngắt

L - điện cảm mạch ngắt

I - 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:

0 380

3

f = —.( 15000+ 3000.204 )

= 43372Hz = 43,4 kHz415.^ntk

-0,61LI2

Trong đó : Ưđm - điện áp định mức của hệ thống: 380V

Ing - dòng điện ngắt định mức: 65A

co - tần số góc của hệ thống

cp0 - góc lệch pha ban đầu của dòng điện và điện áp

Chọn coscp0 = 0,8 (tải điện cảm thường gặp )

L = 380 -Vl-0,82 = 11.103 Hz65.2.71.50

td - thời gian dập hồ quang: có thể nhỏ bằng 2 -ỉ- 3 nửa chu kì hoặc lớnhơn ( nhưng không lớn hơn 0,1 s )

tương đối lớn Vì vậy tra bảng 4-1, trang 166 - TKKCĐHA: chọn vật liệu làm lò xo là

thép các bon rOTC9389-60 độ bền trung bình, nhãn hiệu II (n) Các thông số của nó:

- Độ bền giới hạn khi kéo :

- Giới hạn mỏi cho phép khi uốn:

- Giới hạn mỏi cho phép khi xoắn:

- Module đàn hồi :Mudule chống trượt:

[ ơk] = 1300 N/mm2

[ au ] = 460 N/mm2[ ax ] = 280 N/mm2

-d:Đường kính dây quấn [mm]

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

c.Tính độ nén lò xo nhả.

Từ công thức(4-3 2-TLTKKCHA):

w = ' ■Trong đó: -f:Độ nén của lò xó:

f = fV.8.c\F _ 16,8.8,53.12,87 (d.d 80.103.! = 12,65[T77777].

d.Chiều dài của lò xo tính cả vong dệm chống nghiêng 0 hai đầu là:

e Kiểm tra lò xo.

Trị số ứng suất xoắn khi có lực tác dụng theo công thức

V.TÍNH TOÁN KIỂM NGHIÊM LÒ xo TAO LƯC ÉP TIẾP ĐIỂM.

1 Các thông số đo đuơc.

b Tình Lưc nhả cuối của mỗi lò xo.

LÒ XO TIẾP ĐIỂM PHU:

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

F,dp = 2.Flđpc = 2.0,5 = 1 NVới Ftđpc - lực ép cuối lên tiếp điểm phụ

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

f = f|xl + flv =1 + 1,5 = 2,5mm

Chọn chỉ số lò xo:

Đường kính của dây làm lò xo:

d= 1,6 1—^— = 1,6 - 0, ,29[mm].