Thiết kế công tắc tơ điện xoay chiều 3 pha

Với dòng điện lớn, có trị số cho phép tiếp điểm phải chịu được độ bền nhiệt và điện động.. 3 – Theo chế độ bền điện ngay trong nội tại của công tắc tơ đối với các phần tử mang điện.. Đối

Đồ án

Thiết kế công tắc tơ điện xoay

chiều 3 pha

Đồ án : Thiết kế công tắc tơ điện xoay chiều 3 pha

PHẦN I: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN, CHỌN KẾT CẤU THIẾT KẾ

Để có một kết cấu hợp lí và phù họp với điều kiện công nghệ cho công tắc tơ thiết kế Ta tiến hành khảo sát một số công tắc tơ của một số nước đang được sử dụng ở Việt nam

Sau khi tham khảo công tắc tơ của một số nước hiện ở thị trường Việt nam gồm có: Việt nam, Liên xô (cũ), Trung quốc, Nhật, Em nhận thấy về

cơ bản công tắc tơ của các nước đều có sự giống nhau

Kiểu hút thẳng, dạng mạch từ chữ ш, cuộn dây đặt ở cực từ giữa, vòng dây chống rung đặt ở hai cực từ bên Tiếp điểm dạng bắt cầu, một pha hai chỗ ngắt

Buồng dập hồ quang kiểu dàn dập và tại mỗi chỗ ngát có đặt buồng hồ quang riêng

Hệ thống phản lực: Dùng lò xo nhả đẩy phần động

Tháo nắp và sửa chữa đơn giản

Qua sự so sánh và phân tích trên, kết hợp với điều kiên côg nghệ chế tạo

ở Việt nam, em chọn theo kiểu kết cấu của Liên Xô (cũ) Vì đơn giản, dễ thiết

kế và chế tạo

I CHỌN TIẾP ĐIỂM:

Tiếp điểm là một phần quan trọng, nó ảnh hưởng đến độ bền sự hư hỏng công tắc tơ Tuỳ thuộc vào dòng điện mà chức năng kết cấu và hình thức tiếp xúc của tiếp điểm trong công tắc tơ cũng khác nhau

Yêu cầu đặt ra cho tiếp điểm là:

Nhiệt độ phát nóng của bề mặt tiếp xúc ở chế độ làm việc dài hạn phải nhỏ hơn ở chế độ cho phép Với dòng điện lớn, có trị số cho phép tiếp điểm phải chịu được độ bền nhiệt và điện động

Điện trở tiếp xúc nhỏ và ổn định, độ rung không vượt quá giá trị cho phep

Như vậy với tiếp điểm chính có Iđm = 100(A) ta chọn dạng tiếp xúc (Chữ nhật – chữ nhật) là tiếp xúc mặt Tiếp điểm động dạng chữ nhật và tiếp điểm tĩnh dạng chữ nhật Còn tiếp điểm phụ có Iđmp = 5(A) ta chọn tiếp xúc (mặt cầu – mặt cầu) là tiếp xúc điểm

Vì ta chọn như vậy bởi chỗ ngắt trong mạch là 2, khả năng ngắt nhanh, chịu được hồ quang và lực điện động Giảm hành trình chuyển động dẫn đến giảm kích thước của công tắc tơ

II CHỌN BUỒNG DẬP HỒ QUANG

Buồng dập hồ quang có tác dụng giứp ta dập tắt hồ quang nhanh nên phải đảm bào các yêu cầu sau:

Bảo đảm khả năng đóng và khả năng và khả năng ngắt: Nghĩa là phải đảm bảo giá trị dòng điện ngắt ở điều kiện cho trước,

Thời gian cháy hồ quang nhỏ, vùng iôn hoá nhỏ, nếu không có thể chọc thủng cách điện giữa các phần tử buồng dập hồ quang

Hạn chế ánh sáng và âm thanh

Xét yêu cầu đồ án ta chọn loại buồng dập kiểu dàn dập làm từ vật liệu (Sắt – cacbon) Đơn giản trong tính toán và đảm bảo khi là việc

III CHỌN NAM CHÂM ĐIỆN

Theo nghuyên lý truyền động điện từ thì có dạng nam châm điện hút thẳng nắp hút thẳng, nam châm điện hút quay nắp hút quay

Sau khi qua thực tế và xem xét tinh ưu nhược điểm của hai loại này, em chọn kiểu nam châm điện hút thẳng, nắp hút thẳng Dạng mạch từ hình chữ

ш Vì nó có ưu điểm sau:

Lực hút điện từ lớn

Tận dụng được trọng lượng lớn của nắp

Khe hở không khí giữa các nắp và lõi giữa các tiếp điểm nhỏ

Dùng làm việc trong chế độ nhẹ, đặc hiệt trong trường hợp lò xo nhỏ không đủ khức phục các loại lực cản

Nam châm điện đóng vai trò cơ cấu truyền động công tắc tơ, nó quyết định tính năng làm việc và kích thước của công tắc tơ

Xét yêu cầu về để tài đã chọn: Nam châm điện xoay chiều mạch từ dạng chữ ш hút thẳng Mạch từ ghép bằng các lá thép kỹ thuật Vì cần thiết kế 3 tiếp điểm chính với Uđm = 400(V), Iđm = 100(A), cuộn dây nam châm có Uđk = 380(V)

Ta chọn mạch từ kiểu này có các ưu điểm sau:

Từ thông rò không đổi trong quá trình nắp chuyển động

Từ dẫn khe hở không khí không lớn

Lực hút điện từ lớn

Đặc tính lực hút gần với đặc tính phản lực

Dễ dàng sử dụng tiếp điểm bắt cầu 1 pha hai chỗ ngăt do đó đơn giản trong tính toán cũng như trong chế tạo

IV CHỌN KHOẢNG CÁCH CÁCH ĐIỆN

Khoảng cách cách điện đóng một vai trò rất quan trong ảnh hưởng tơi kích thước của công tắc tơ và mức độ vận hành sao cho an tòan Khoảng cách điện phụ thuộc vào các yếu tố sau:

Điện áp định mức

Môi trường làm việc

Quá trình dập tắt hồ quang

Ta có thể xác định khoảng cách cách điện theo các phương pháp sau:

1 – Theo độ bền làm việc pha

2 – Theo độ bền điện các phần tử mạng điện so với đất

3 – Theo chế độ bền điện ngay trong nội tại của công tắc tơ đối với các phần tử mang điện

Nếu ta chọn khoảng cách quá nhỏ thì dễ xảy ra phóng điện, nếu chọn khoảng cách lớn sẽ tăng kích thước công tắc tơ

Đối với các pha với nhau điện áp lớn hơn điện áp giữa các pha phần tử mang điện đối với đất, hơn nữa vỏ của các công tắc tơ được làm bằng nhựa cứng, do đó cách điện với đất tốt, làm việc hoàn toàn an toàn

Do đó cách điện giữa các pha trong công tắc tơ là quan trọng nhất, vì vậy

ta phải xác định khoảng cách này

Nếu ta chọn khoảng cách cách điện theo phương pháp (độ bền điện giữa các pha) nếu khoảng cách này thoả mãn thì dẫn đến hai phương pháp kia cũng đảm bào an toàn khi làm việc

Chúng ta chọn khoảng cách cách điện tối thiểu theo bảng (1 – 2)/14 – quyển I với:

Uđm = 400(V) ta có : Lcđ ≥ 5 (mm)

→ Chọn Lcđ = 12 (mm), Lrò = 20 (mm) Khi thiết kế hình dạng cấu trúc cách điện cần tính đến: Tính chất, vật liệu, bụi, trạng thái bề mặt cách điện giữa các pha

Để giảm kích thước của công tắc tơ và loại trừ khả năng bụi bẩn nên chọn kết cấu của cách điện dạng gờ, mái bật như hình vẽ

Lcđ

lrò

PHẦN II: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN

Mạch vòng dẫn điện của công tắc tơ bao gồm: Thanh dẫn, hệ thống tiếp điểm

Yêu cầu cơ bản của mạch vòng dẫn điện là đảm bảo độ bền cơ, độ bền điện động và độ bền nhiệt Khi làm việc dài hạn với Iđm nhiệt độ mạch vòng không vượt quá nhiệt độ cho phép Khi làm việc ở chế độ ngắn mạch trong thởi gian cho phép, mạch vòng phải chịu lực điện động do vòng ngắn mạch gây ra mà không bị phá hỏng

Trong quá trình đóng ngắt mạch điện thường xuyên cũng như có sự cố, xuất hiện sự va đập cơ khí và rung động Mạch vòng dẫn điện phải đảm bảo

độ bền vững hoạt động tin cậy và đảm bảo tuổi thọ

Thiết kế mạch vòng dẫn điện phải có điện trở nhỏ nhất, để giảm tối thiểu tổn hao công suất trên nó và dẫn điện tốt

Mạch vòng dẫn điện trong công tắc tơ cần thiết kế bao gồm hai mạch vòng riêng biệt:

Mạch vòng dẫn điện chính Mạch vòng dẫn điện phụ

A – mạch vòng dẫn điện chính

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

Chọn thanh dẫn động có tiết diện dạng chữ nhật với kích thước là a, b như hình vẽ

2 Tính toán thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn

Xác định kích thước a, b

Theo công thức (2 – 6)/19 – Quyển 1 ta có:

od T

p dm

T k n n

k p I b

× +

×

×

=

) 1 ( 2

2

θ

Trong đó Iđm = 100 (A)

n: tỷ số giữa a và b; n = b = (4 ÷ 10) aChọn n = 6

kp: Hệ sổ tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần

Theo trang 18 quyển 1 ta có

Tôđ = [θ] – θmôi trường Với [θ] = 95oC – Nhiệt độ phát nóng cho phép của cắt điện cấp B ở chế

độ làm việc dài hạn

θmôi trường = 40oC - Nhiệt độ môi trương

Tôđ = 95 – 40 = 55oC

pθ ; Điện trở suất vật dẫn ở nhiệt độ phát nóng cho phép

Ta có: pθ = p20[1 + α([θ] – 20)] Ωmm Theo bảng (6 – 2)/292 – quyển 1 ta có:

p20 = 0.01741x10-3 (Ωmm)

α = 0.0043 (1/oC) – Hệ số nhiệt điện trở

pθ = 0.01741x10-3[1 + 0.0043(95 – 20)] = 0.023x10-3 (Ωmm ) Vậy ta có:

Theo bảng (2 - 15)/51 – Quyển 1 Với Iđm = 100 (A)

Đường kính tiếp điểm

dtđ = 16 ÷ 20 (mm)

htđ = 1.5 ÷ 3.0 (mm) Chọn: dtđ = 18 (mm)

htđ = 2 (mm)

Do dòng điện lớn (Iđm = 100A), nên tiếp điểm phải là tiếp xúc mặt Do vậy cũng để giảm vật liệu làm tiếp điểm, cũng như về kinh tế thì ta qui đổi diện tích tiếp điểm hình tròn sang diện tích hình chữ nhật

Chọn atđ = 14 (mm)

3 Kiểm nghiệm lại thanh dẫn

Tính toán mật độ dòng điện thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn

S = 32 (mm2) – Tiết diện thanh dẫn

P = 2(a + b) = 2(16 + 2) = 36 (mm) – Chu vi thanh dẫn

θ0 = 40oC – Nhiệt độ môi trường

P0 - Điện trở suất vật liệu ở 00C

θtđ = 55.83 oC Vậy θtđ < [θcp] = 95oC là thích hợp

Tính toán kiểm nghiệm thanh dẫn ở chế độ làm viêc ngắn hạn:

Ta tính mật độ dòng điện trong thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch với các thời gian ngắn mạch khác nhau

Theo công thức (6 – 21)/313 – quyển 1 ta có:

Jnm2.tnm = Anm – Ađ

Jnm = Anmt - A®

nm Trong đó:

Jnm = Jbn : Mật độ dòng điện khi ngắn mạch và khi ở dòng bền nhiệt

tnm = tbn : Thời gian ngắn mạch, bền nhiệt

Abn, Ađ : Giá trị hằng số tích phân ứng với nhiệt độ đầu và nhiệt độ bền nhiệt

Chọn nhiệt độ bền nhiệt của thanh dẫn là: 300 oC

Tra đồ thị (6 – 6)/313 – quyển 1 ta được:

II XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC THANH DẪN TĨNH

Thanh dẫn tĩnh cũng chịu một dòng điện như thanh dẫn động Như ta đã nói ở tên, thanh dẫn tĩnh còn đủ độ bền cơ khí để có thể gia công lỗ vít (vít đầu nối) Chịu va đập khi đóng ngắt và phải lớn để gắn tiếp điểm Do đó ta chọn kích thước thanh dẫn tĩnh lớn hơn kích thước thanh dẫn động một chút

Ta chọn kích thước thanh dẫn tĩnh như sau:

Chọn a = 18 (mm)

b = 2 (mm) Tiết diện thanh dẫn tĩnh là:

St = a.b = 18x2 = 36 (mm2) Mật độ dòng điện thanh dẫn tĩnh là:

Jt = SI

t = 10036 = 2.8 (A/mm2) Vậy Jt = 2.8 (A/mm2) < [Jcp] = 4 (A/mm2)

Jt = 2,8 (A/mm2) < [Icp] = 4 (A/mm2)Như vậy kích thước thanh dẫn tĩnh là:

a = 18 (mm)

B TÍNH TOÁN VÍT ĐẦU NỐI

Đầu nối dùng nối giữa dây dẫn mạch ngoài và thanh dẫn tĩnh, nó là một phần tử quan trọng trong hệ thông mạch vòng, nếu không đảm bảo dễ bị hư hỏng trong vận hành

I YÊU CẦU CÓ BẢN ĐỐI VỚI ĐẦU NỐI

Nhiệt độ các mối nối ở chế độ làm việc dài hạn với dòng điện định mức không vượt quá trị số cho phép Do đó mối nối phải có kích thước và lực ép tiếp xúc (Ftx) đủ để điện troẻ tiếp xúc (Rtx) không lớn ít tổn hao công suất Mối nối tiếp xúc cần có đủ độ bền cơ, bền điện và độ bền nhiệt khi dòng ngắn mạch chạy qua

Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lượng tổn hao và nhiệt độ phát nóng phải

ổn định khi công tắc tơ vận hành liên tục

1 Chọn kích thước mối nối

Căn cứ vào ứng dụng của công tắc tơ chọn kiểu nối nối tháo rời ren sử dụng vít M8x20 tra bảng (2 – 3)/32 – quyển 1

1 – Vít M8x20

2 – Long đen

3 – Thanh dẫn đầu ra

4 – Thanh dẫn tĩnh

2 Tính toán đầu nối

Diện tích bề mặt tiếp xúc được xác định theo công thức:

Stx = a x b = I®mJ (mm2)

Theo kinh nghiệm thiết kế và tham khảo tài liệu khác với Iđm = 100 (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 với tần số 50 Hz

Vậy Stx = 0.31 = 322.58 (mm100 2)

Lực ép tiếp xúc được tính theo công thức: Ftx = ftx.Stx

Theo quyển 1 (trang 33) ta chọn ftx = 120 (kg/cm2)

Với Stx = 322.58x10-2 (cm2) Vậy Ftx = 120x322.58x10-2 = 387.09 (kg) = 3870,9 (N)

Ftx = 3.87 (KN) < 4.2 (KN) theo quyển 1 (trang 33) là phù hợp

Điện áp tiếp xúc mối nối

Theo công thức (2 – 27)/62 – quyển 1:

Utx = RtxxIđm (V) Với Iđm = 100 (A)

Ta có:

Utx = 0.005x10-3x100 = 0.5x10-3 (V) = 0,5 (mV)

So sánh với [Utx] = (2 ÷ 30) (mV) là phù hợp Vì lực ép tiếp xúc lớn Khi làm việc với dòng định mức và khi đóng ngắt dòng điện trong thời gian giới hạn cho phép, tuếp điểm phải có độ mòn điện và cơ bé nhất độ rung của tiếp điểm không được lớn hơn trị số cho phép

C TÍNH TOÁN TIẾP ĐIỂM

Tiếp điểm thực hiện chức năng đóng, ngắt mạch điện, vì vậy kết cấu và thông số của tiếp điểm có ảnh hưởng đến kết cấu và kích thước toàn bộ của công tắc tơ, tuổi thọ công tắc tơ

I YÊU CẦU TIẾP ĐIỂM

Nhiệt độ bề mặt tiếp xúc phải nhỏ hơn [θcp] Với dòng điện lớn hơn cho phép, tiếp điểm phải chịu được độ bền nhiệt

và độ bền điện động, hệ thống tiếp điểm dập hồ quang phải có khả năng đóng ngắt cho phép không bé hơn trị số cho phép

Khi làm việc với dòng định mức và đóng ngắt dòng điện giới hạn cho phép tiếp điểm phải có độ bền về cơ và độ bền điện nhất định

Độ rung tiếp điểm không vượt quá trị số cho phép

Đảm bảo độ mòn

II TÍNH TOÁN TIẾP ĐIỂM

1 Chọn dạng kết cấu

Với Iđm = 100 (A) Theo trên đã trình bày tiếp xúc là tiếp xúc mặt

2 Chọn vật liệu và tính kích thước cơ bản

Vật liệu tiếp điện cần có độ bền cơ cao, dẫn điện và dẫn nhiệt tốt với Iđm

= 100(A), theo bảng (2 – 13)/44 – quyển 1 Ta chọn vật kiệu làm tiếp điểm là kim loại gốm (Ag – Niken than chì)

Kí hiệu KMK – A32M

Loại này khá tốt có khả năng đáp ứng nhu cầu cho tiếp điểm, độ cứng cao, điện trở suất nhỏ và ổn định khi làm việc ở chế độ dài hạn

Các thông số kĩ thuật của KMK – A32M

γ = 8.7 (g/cm3) – Khối lượng riêng

θnc = 3403 (oC) – Nhiệt độ nóng chảy

P20 = 4.0x10-5 (Ωmm) - Điện trở suất ở 20oC

λ = 3.25 (W/cmoC) - Độ dẫn nhiệt

HB = (65 ÷ 85) (kg/mm2) - Độ cứng Brinen Chọn HB = 75 (kg/mm2)

3 Tính lực ép tiếp điểm tại một chỗ tiếp xúc

Lực ép tiếp điểm Ftđ được xác định theo công thức lý thuyết và công thức thực nghiêm

Theo công thức lý thuyết

Từ công thức (2 – 14) trang 53 quyển 1

Mà Ftđ = nxFtđ1

Với n là số điểm tiếp xúc

Vì tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh là hình chữ nhật nên chỗ tiếp xúc của hai tiếp điểm là tiếp xúc mặt

Theo trang 53 quyển 1 ta có n = 3

= 0.0009 (kg)

Ftđ1 = 0.009 (N) Vậy Ftđ = 3x0.009 = 0.027 (N) Phương pháp kinh nghiệm:

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 Vì vậy ta chọn Ftđ = 10 (N)

Rtx = P2 πHB

Ft® (Ω)

Trong đó:

P = 12 (P1 + P2) Theo trang 57 – quyển 1

P: Điện trở suất của vật liệu làm tiếp điểm

P1: Điện trở suất của bạc

P3: Điện trở suất của Niken than chì

P1 = PAg20(1 + α(95 – 20)) (Ωmm) = 1.8x10-5(1 + 3.5x10-3(95 – 20)) = 0.02x10-3 (Ωmm)

P2 = PNiken than chì(1 + α(95 – 20)) (Ωmm) = 3.510-5(1 + 3.5x10-3x(95 – 20)) (Ωmm) = 0.04x10-3 (Ωmm)

P = 0.02x10-3 + 0.04x10-3 = 0.06x10-3 (Ωmm) Vậy Rtx = 0.06x10

-3

2

3.14x75

10 = 0.14x10-3 (Ω)

Tính theo kinh nghiệm

Theo công thức (2 – 25)/59 quyển 1

m t®

K(0.102.F ) (Ω)

Trong đó Ktx = 0.2x10-3 Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu

Theo trang 56 quyển 1:

ở đây tiếp xúc giữa hai điểm động và tĩnh có dạng hình chữ nhật, cho nên có dạng tiếp xúc là tiếp xúc mặt Do đó chọn m = 1 – Hệ số dạng bề mặt tiếp xúc

0.2x100.102x10

−

= 0.19x10-3 (Ω)

Để thoả mãn cho việc tính toán điện áp rơi ta chọn

Rtx = 0.19x10-3 (Ω)

5 Tính điện áp rơi trên điện áp tiếp xúc

Theo công thức (2 – 27)/62 – quyển 1

Utx = IxRtx (V)

Với I = Iđm = 100 (A)

Rtx = 0.19x10-3Vậy Utx = 100x0.19x10-3 = 19x10-3 (V) = 19 (mV)

So sánh với [Utx] = (2 ÷ 30) (mV) là phù hợp

6 Tính nhiệt độ tiếp điểm

Theo công thức (2 – 11)/52 – quyển 1:

Iđm = 100 (A)

θmt = 40 (oC)

Pθ = P95 = 0.023x10-3 (Ωmm)

S = 32 (mm2) – Tiết diện tiếp điểm

P = 36 (mm) – Chu vi tiếp điểm

Rtx = 2x0.023x10-32522 = 0.36x10-6 (Ω) Vậy

θtđ = 40 + 100

2x0.023x10-332x36x7x10-6 +

8 Dòng điện hàn dính tiếp điểm

Khi dòng điện lớn hơn dòng điện định mức, tiếp điểm bị đẩy ra do lực điện động lớn, Rtx tăng lên, tiếp điểm bị hàn dính do nhiệt độ tiếp xúc tăng lên

Có hai tiêu chuẩn đánh giá sự hàn dính

Lực cần thiết để tách các tiếp điểm bị hàn dính

Theo công thức (2 – 33)/66 – quyển 1

Ihd = A fnc Ft® Theo trang 66 quyển 1 ta có:

fnc = (2 ÷ 4) Chọn fnc = 3 –Hệ số đặc trưng cho sự tăng diện tích tiếp xúc

A – Hằng số vật liệu làm tiếp điểm

Theo công thức (2 – 34)/66 – quyển 1 ta có

A =

) 3

2 1 (

) 3

1 1 ( 32

B

nc nc

P

π

αθθ

5 3 3

2 1 ( 10 035 0 75 14 3

) 3403 10

5 3 3

1 1 ( 3403 325 0 32

3 3

3

×

× +

Như đầu bài đã cho: Ing = 10Iđm = 10x100 = 1000 (A)

Vậy Ing << Ihd nên tiếp điểm không thể bị hàn dính

Theo công thức (2 – 36)/67 – quyển 1:

Ihd = Khd Ft®

Trong đó:

Khd: Hế số hàn dính xác định theo bảng (2 – 19)/67 – quyển 1

Chọn Khd = 1200 (A./kg) Trong đó: Ftđ = 1 (kg) Vậy Ihd = 1200x1 = 1200 (A)

Như đầu bài đã cho: Ing = 10 Iđm = 10 100 = 1000(A) Vậy Ing << Ihd nên tiếp điểm không thể bị hàn dính

III ĐỘ MỞ, LÚN TIẾP ĐIỂM

1 Độ mở: m

Độ mở là khoảng cách của tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh khi ở vị trí ngắt của tiếp điểm Cần xác định độ mở của thích hợp vì:

Nếu chọn m lớn thì dễ nhưng sẽ tăng kích thước công tắc tơ

Nếu chọn nhỏ khó dập hồ quang, gây nguy hiểm khi vạn hành với Iđm =

Độ lún của tiếp điểm có tác dụng:

Tăng lực ép tiếp điểm tại chỗ tiếp xúc

Khi tiếp điểm bị ăn mòn vẫn đảm bảo tiếp xúc tốt

Theo công thức trang 42 - quyển 1 ta có

L = A + BIđm Trong đó:

A = 1.5 (mm)

B = 0.02 (mm/A) Vậy L = 1.5 + 0.02x100 = 3.5 (mm)

IV ĐỘ RUNG CỦA TIẾP ĐIỂM

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

Khi ngắt cũng xảy hiện tượng rung tiếp điểm

Quá trình rung đước đánh giá trị số rung của biên độ lớn nhát của lần va đập đầu tiên Xm và thời gian rung tương ứng là tm

g =9,8 = 0,102 (KGS2/m)

Lấy: g = 9,8 m/S2 gia tốc trọng trường

vđ: Vận tốc tại thời điểm va đập Vđ = 0,1 (m/s)

- Theo trang 72 - quyển 1 ta có:

kV = 0,9 - Hệ số va đập

Công thức trên xác định biên độ rung của một cặp tiếp điểm Vậy ở đây công tắc tơ thiết kế có 3 cặp tiếp điểm thường mở

Nên:

XmΣ =

® ® v t®®

= = 0,028 10-3 (m) = 0,028 (mm)

2 Xác định thời gian rung tiếp điểm

Theo công thức (2-40)/72 - quyển 1 ta có:

® ® v m

mđ = 0,102 (KGS2/m) vđ = 0,1 (m/s)

Ftđđ = 0,6 (kg)

Công thức trên xác định biên độ rung của một cặp tiếp điểm Nhưng ở đây công tắc tơ thiết kế có 3 cặp tiếp điểm thường mở nên:

® ® v m

V SỰ ĂN MÒN TIẾP ĐIỂM:

- Sự ăn mòn tiếp điểm xảy ra trong quá trình đóng ngắt mạch điện Chủ yếu sự mòn của tiếp điểm phụ thuộc vào các yếu tố:

• Kết cấu dạng tiếp điểm

- Theo công thức (2-54)/79 quyển 1 ta có:

- Khối lượng hao mòn của 1 cặp tiếp điểm sau 105 lần đóng ngắt:

Gm = 105 (gđ + gng) = 105 (2,5 10-5) = 2,5 (g)

- Vậy sau 105 lần đóng ngắt tiếp điểm mòn: m = 2,5 (g)

Ta có: vtđ = vtđđ + vtđt = 1,008 (cm3)

γ = 8,7 (g/cm3) - khối lượng riêng

Khối lượng tiếp điểm: g = vtđ γ = 1,008 8,7 = 8,76 (g)

mßn t®

Vậy độ mòn 28,5% sau 105 lần đóng ngắt tiếp điểm vẫn làm việc tốt

VI CÁC BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC VÀ TĂNG CƯỜNG CHỊU MÀI MÒN CỦA TIẾP ĐIỂM LÀ:

• Chọn vật liệu có độ bên cơ cao

• Giảm thời gian cháy của hồ quang

• Giảm thời gian rung của tiếp điểm

D MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN PHỤ

- Mạch vòng dẫn điện phụ gồm thanh dẫn, đầu nối và tiếp điểm Quá trình tính toán mạch vòng dẫn điện phụ cũng giống như mạch vòng dẫn điện chính

I TÍNH TOÁN THANH DẪN

1 Thanh dẫn động

a Chọn giống như thanh dẫn mạch vòng dẫn điện chính

Ta chọn vật liệu là đồng Kí hiệu: MI - TB - tiết diện hình chữ nhật có 2 cạnh a và b Các thông số kĩ thuật đã nêu ở phần mạch vòng dẫn điện chính

T «®

I P kb

2.n.(n 1).k T

θ

=

+Với n là tỉ số cạnh a và b Chọn n = 5

2 3 3

6

5 0, 023.10 1, 05b

b = 0,3 (mm)

- Mặt khác ta chọn a theo đường kính tiếp điểm và đảm bảo độ bền cơ theo bảng (2 - 15) / 15 quyển 1

Iđmp = 5 (A)

Ta có: dtđ = 2 ÷ 4 (mm) Ta chọn dtd = 4 (mm)

- Vậy ta phải chọn kích thước thanh dẫn là:

a = 5 (mm)

b = 0,5 (mm)

2 Tính toán kiểm nghiệm thanh dẫn

a Tính mật độ dòng điện thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn

So sánh mật độ dòng điện cho phép là: [Jcp] = 4 là phù hợp

b Tính nhiệt độ phát nóng thanh dẫn ở chế độ dài hạn

- Theo công thức: (2 - 4)/18 - quyển 1 ta có:

2

0 t® p 2

[Jnm] A/mm2

So sánh với [Jcp] = 4 (a/mm2) là đạt yêu cầu

II TÍNH TOÁN ĐẦU NỐI

- Theo "quyển 1" ta chọn mối nối tháo rời kiểu ren theo bảng (2-9/33) quyển 1 ta chọn vít loại M3x10

1 Tính toán vít đầu nối

- Diện tích bề mặt tiếp xúc xác định theo công thức:

(mm )

j = 0,31 = 16,13 (mm2) = 16,13 10-2 (cm2)

Iđmp = 5 (A) dòng điện chạy qua đầu nối

- Theo sách "TKKCĐHA" với fXC = 50 Hz ta chọn

J = 0,31 (A/mm2)

- Lực ép tiếp điểm theo công thức:

Ftx = ftx Stx Theo quyển 1 trang 33 ta chọn: ftx = 100 (KG/cm2)

0,2.100,102.16,13

2 Tính toán tiếp điểm

Với dòng Iđm = 5 (A) ta chọn tiếp điểm động hình trụ cầu, tiếp điểm tĩnh hình trụ cầu

- Tiếp xúc là tiếp xúc điểm

Ta chọn vật liệu làm tiếp điểm là Bạc (Ag) kéo nguội kí hiệu là: CP999

Ag Theo bảng (2Ag 15)/51 quyển 1, ta có các thông số kỹ thuật:

• Ttđ: là nhiệt độ thanh dẫn xa nơi tiếp xúc

* Tính theo kinh nghiệm:

- Theo công thức: (2 - 7)/56 quyển 1:

Rtx = tx

m t®

K(0,102.T )Trong đó: Ftđ = 0,04 (KG) = 0,4 (N) Ktx = 0,06 10-3 là hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu

m = 0,5 - hệ số dạng bề mặt tiếp xúc

Vậy Rtx =

3 0,5

0, 06.10(0,102.0, 4)

−

= 0,29 10-3 (Ω)

* Tính theo điện áp rơi

- Theo công thức (2-27)/62 - quyển 1:

Utx = I Rtx (V) = 5 0,29 10-3 = 1,45 10-3 (V) = 1,4 (mV)

So sánh với [Utx] = 30 (mV) là thích hợp

5 Nhiệt độ tiếp điểm

- Theo công thức (2 - 11)/ 52 - quyển 1 ta có:

htđ = 1,2 (mm)

I (R )

8 .λ ∫θTrong đó: θtđ = 42,77 (0C)

I = 5 (A) Rtx = 0,29 10-3 (Ω)

Thường fnc = 2 ÷ 4 Ta chọn fnc = 2

A - Hằng số vật liệu tiếp điểm

- Theo công thức (2 - 34)/66 - quyển 1

* Tính theo kinh nghiệm:

- Theo công thức: (2-36)/67 - quyển 1

Ihd = Khd F t®

Khd: Hệ số xác định theo bảng (2-19)/67 - quyển 1

Chọn: Khd = 1000 (A/ kg )

Vậy Ihd = 1000 0,04 = 200 (A)

So sánh Ing = 50 (A) << Ihd do vậy tiếp điểm không thể bị hàn dính

⇒ Vậy theo 2 cách tính lý thuyết và thực nghiệm ta chọn:

IV ĐỘ RUNG TIẾP ĐIỂM

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

= 0,053 10-3 (m) = 0,053 (mm)

2 Xác định thời gian rung của tiếp điểm

- Theo công thức (2-40)/72 quyển 1

So sánh với [tm] = 10 (ms) là thích hợp

3 Sự ăn mòn tiếp điểm

- Theo công thức (2-54)/79 quyển 1 ta có:

gđ + gng = 10-9( 2 2 )

® ® ng ng k®

Trong đó:

gđ, gng: Khối lượng tiếp điểm bị ăn mòn

Kđ = Kng = 0,5 (g/A2) hệ số mòn khi đóng ngắt theo hình (2-16)/79 - quyển 1

Kkđ = 2,2 Hệ số không đều đánh giá độ mòn

Iđ = Iđmf = 5 (A) Ing = Iđmf = 5 (A)

* Khối lượng mòn một lần đóng ngắt:

gđ + gng = 10-9 (0,5 52 + 0,5 52) 2,2 = 0,0055 10-5 (g)

Vậy sau 105 lần đóng ngắt tiếp điểm hao mòm: