Đồ án môn học Khí cụ điện

Chia sẻ: Tan Lang | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:64

0
820
lượt xem
339
download

Đồ án môn học Khí cụ điện

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đồ án môn học Khí cụ điện gồm 6 chương giới thiệu chung về công tắc tơ, cấu tạo và nguyên lý, mạch vòng dẫn điện, đặc tính cơ, nam châm điện, buồng dập hồ quang.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Đồ án môn học Khí cụ điện

  1. Đồ án môn học Khí cụ điện
  2. Đồ án môn học Khí cụ điện Lời nói đầu Đất nước đang càng ngày càng phát triển, quá trình công nghiệp hoá, hiện đại hoá đang diễn ra mạnh mẽ. Để thực hiện được thì phải có nguồn năng lương, mà điện năng chiếm một vai trò rất quan trọng. Điện năng cung cấp cho mọi ngành, mọi lĩnh vực, mọi đối tượng. Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng điện thì không thể tránh khỏi những sự cố, rủi ro xảy ra như hiện tượng quá điện áp, quá dòng điện, hiện tượng ngắn mạch... Để đảm bảo vấn đề an toàn tính mạng cho con người, bảo vệ các thiết bị điện và tránh những tổn thất kinh tế có thể xảy ra thì khí cụ điện ngày càng được đòi hỏi nhiều hơn, chất lượng tốt hơn và luôn đổi mới công nghệ. Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các loại khí cụ điện hiện đại được sản xuất ra luôn đảm bảo khả năng tự động hoá cao, trong đó công tắc tơ cũng không nằm ngoài mục đích đó. Chính vì vậy mà nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ là đặc biệt quan trọng nhằm tránh những sự cố đáng tiết có thể sẽ xảy ra. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy cô trong nhóm khí cụ điện, thuộc bô môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa điện. Đặc biệt là hướng dẫn giúp đỡ và đóng góp của thầy Phạm Văn Chới, trong thời gian làm đồ án môn học, em đã hoàn thành được 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 hiểu biết kiến thức còn có nhiều hạn chế, thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế còn ít, nên trong quá trình thiết kế đồ án em còn mắc những sai sót nhất định. Vì
  3. Đồ án môn học Khí cụ điện vậy em rất mong có được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến 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. CHƯƠNG 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 lượng điện và các dạng năng lượng khác. Theo lĩnh vực sử dụng, các khí cụ điện được chia thành 5 nhóm, trong mỗi nhóm có nhiều chủng loại khác nhau. Công tắc tơ là loại khí cụ điện hạ áp, dùng để đóng ngắt trực tiếp dòng điện tải thường xuyên được điều khiển bằng tín hiệu điện. Công tắc tơ(CTT) thuộc nhóm khí cụ điện điều khiển. II. Nội dung thiết kế 1. Chọn kết cấu(sơ đồ động, kiểu tiếp điển ,kiểu nam châm, điện ). 2. Tính mạch vòng dẫn điện: thanh dẫn, đầu nối, tiếp điểm. 3. Chọn buồng dập hồ quang 4. Tính toán lò xo, nhả lò xo tiếp điểm. 5. Tính dung đặc tính cơ. 6. Tính toán nam châm điện. 7. Tính và dựng đặc tính lực hút điện từ. 8. Tính toán nhiệt, hệ số nhả, trọng lượng nam châm điện và CTT. 9. Thiết kế kết cấu. 10. Bản vẽ lắp ráp tổng hợp A0
  4. Đồ án môn học Khí cụ điện III. Yêu cầu chung khi thiết kế Các loại khí cụ điện nói chung và công tắc tơ xoay chiều 3 pha phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu của một sản phẩm công nghiệp hiện đại. Đó là các yêu cầu về kỹ thuật, về vận hành, về kinh tế, về công nghệ và về xã hội chúng được biểu hiện qua các quy chuẩn, định mức, tiêu chuẩn chất lượng của nhà nước hoặc của ngành và chúng nằm trong nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật. 1. Các yêu cầu về kỹ thuật Yêu cầu kỹ thuật là một yêu cầu quan trọng và quyết định nhất đối với quá trình thiết kế của khí cụ điện. Nó bao gồm các yêu cầu về: - 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. Do khi làm việc các chi tiết, các bộ phận dẫn dòng có tổn hao sẽ sinh ra nhiệt, đặc biệt là khi ngắn mạch hay quá tải nhiệt độ tăng rất nhanh. Vì vậy cần đảm bảo độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận phải nhỏ hơn nhiệt độ cho phép để không làm giảm cơ tính, giảm tuổi thọ... - Độ bền cách điện của các chi tiết bộ phận cách điện và khoảng cách cách điện khi làm việc với điện áp lớn nhất để không xảy ra phóng điện, trong điều 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 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 sự cố. - Khả năng đóng cắt ở chế độ định mức và chế độ sự cố, độ bền điện thông qua các chi tiết, bộ phận. - Tính năng kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối lượng và kích thước bé. - Độ bền với môi trường : chịu được những tác động của môi trường bên ngoài như bụi, độ cao, rung động, quán tính, khí hoá chất độc hại...
  5. Đồ án môn học Khí cụ điện 2. Các yêu cầu về vận hành Khi vận hành, sử dụng cần chú ý các yêu cầu sau : - ảnh hưởng của môi trường xung quanh : độ ẩm, độ cao,nhiệt độ... do đó cần phải trách các tác động có hại của môi trường lên thiết bị điện - Có độ tin cậy đối với người sử dụng, vận hành, thao tác - Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài - Đơn giản, dễ thao tác dễ sửa chữa, thay thế - Chi phí vận hành ít, ít tiêu tốn năng lượng 3. Các yêu cầu về kinh tế xã hội Đây là một trong các yêu cầu quyết định tới vị trí của sản phẩm, hiệu quả kinh tế của sản phẩm. Vì vậy chúng đòi hỏi một số yêu cầu sau: - Khi thiết kế một sản phẩm nói chung và một thiết bị điện nói riêng đầu tiên nhà thiết kế phải chú ý đến thị trường, làm thế nào để khi đưa ra thị trường mặt hàng của mình có thể chiếm được ưu thế hơn hẳn so với các sản phẩm khác cùng chủng loại, cùng có chất lượng kỹ thuật thì thiết bị điện đó phải có giá thành hạ, có tính thẩm mỹ của kết cấu, vốn đầu tư khi chế tạo và lắp ráp là nhỏ nhất - Ngoài ra nó phải đảm bảo tạo điều kiện dễ dàng thuận tiện cho người vận hành về mặt tâm sinh lý, cơ thể và 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 dẫn... - Lưu ý đến khả năng chế tạo : mặt bằng sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả năng của thiết bị - Lưu ý đến khả năng phát triển chế tạo, sự lắp ghép vào các tổ hợp khác, chế tạo dãy...
  6. Đồ án môn học Khí cụ điện CHƯƠNG II CẤU TẠO - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1. Cấu tạo Công tắc tơ xoay chiều 3 pha là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, với dòng điện lớn hơn 15A. Công tắc tơ gồm các bộ phận chính sau: - Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở. - Hệ thống thanh dẫn : thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh. - Nam châm điện xoay chiều. - Cuộn dây nam châm điện xoay chiều. - Hệ thống lò xo : lò xo nhả , lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung... - Các vít đầu mối và dây dẫn mền. - Buồng dập hồ quang. 2. Nguyên lý hoạt động Khi cho điện vào cuộn dây, luồng từ thông sẽ được sinh ra trong nam châm điện. Luồng từ thông này sẽ sinh ra một lực điện từ. Khi lực điện từ lớn lực cơ thì nắp mạch từ được hút về phía mạch từ tĩnh, trên mạch từ tĩnh có gắn vòng ngắn mạch để chống rung,làm chi tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh. Tiếp điểm tĩnh được gắn trên thanh dẫn, đầu kia của thanh dẫn vít bắt dây điện ra, vào. Các lò xo tiếp điểm có tác dụng duy một lực ép tiếp điểm cần thiết lên
  7. Đồ án môn học Khí cụ điện tiếp điểm. Đồng thời tiếp điểm phụ cũng được đóng vào đối với tiếp điểm phụ thường mở và mở ra đối với tiếp điểm thường đóng. Lò xo nhả bị nén lại Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng thông sẽ giảm xuống về không, đồng thời 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 điểm tĩnh của mạch từ chính thì hồ quang sẽ xuất hiện giữa hai tiếp điểm. Nhờ các vách ngăn trong buồng dập hồ quang, hồ quang sẽ được dập tắt.
  8. Đồ án môn học Khí cụ điện CHƯƠNG III MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN A. Khái niệm chung Trong Công tắc tơ, mạch vòng dẫn điện là một bộ quan trọng, nó 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 hợp thành. Đối với Công tắc tơ, mạch vòng dẫn điện gồm có các bộ phận chính như sau: - Thanh dẫn : gồm thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh. Thanh dẫn có chức năng truyền tải dòng điện - Dây dẫn mềm : - Đầu nối : gồm vít và mối hàn - Hệ thống tiếp điểm : gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, có chức năng đóng ngắt dòng điện - Cuộn thổi từ Do đó nhiệm vụ tính toán thiết kế mạch vòng dẫn điện là phải xác định các kích thước của các chi tiết trong mạch vòng dẫn điện. Tiết diện và kích thước của các chi tiết quyết định cơ cấu mạch vòng và cũng như quyết định kích thước của Công tắc tơ xoay chiều 3 pha. Trình tự thiết kế mạch vòng dẫn điện ; B. Mạch vòng dẫn điện chính
  9. Đồ án môn học Khí cụ điện I. Thanh dẫn Các bước tính toán thanh dẫn : - Xác định tiết diện và các kích thước của thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn và các chế độ làm việc khác - Sau khi tính toán kiểm nghiệm lại tiết diện và các kích thước của nó ở chế độ làm việc dài hạn, chế độ ngắn mạch 1. Thanh dẫn động. a) Chọn vật liệu Thanh dẫn động gắn với tiếp điểm động, vì vậy nó cần phải có lực ép đủ để tiếp xúc tốt, độ cứng cao, nhiệt độ nóng chảy tương đối cao... do đó ta có thể chọn Đồng kéo nguội làm vật liệu cho thanh dẫn động. Các thông số của đồng kéo nguội : Ký hiệu ML-TB Tỷ trọng (γ) 8,9 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy (θnc) 10830C Điện trở suất ở 200C (ρ20) 0,0174.10-3 Ωmm Độ dẫn nhiệt (λ) 3,9 W/cm 0C Độ cứng Briven (HB) 80 ÷ 120 kG/cm2 Hệ số dẫn nhiệt điện trở (α) 0,0043 1/ 0C Nhiệt độ cho phép cấp A ([θcp]) 950 C b) Tính toán thanh dẫn - Chọn kết cấu thanh dẫn có tiết diện ngang hình chữ nhật với bề rộng a, bề dầy b b l a a b Theo công thức 2-6 (TL1) :
  10. Đồ án môn học Khí cụ điện I 2 .ρθ .K f b= 3 2.n.( n + 1).K T .τ« d trong đó : - I = 40 A : dòng điện định mức. - n: hệ số hình dáng, n = a/b = 5 ÷ 10, chọn n = 8 - Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần. Kf = Kbm.Kg = 1,03 ÷ 1,06 . Chọn Kf = 1,05. - KT : hệ số tản nhiệt, KT = (6 ÷ 12).10-6 (W/ 0 C.mm2) - ρυ : điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định ρθ = ρ20[1+α(θ - 20)] ρ20 : điện trở suất của vật liệu ở 20OC α : hệ số nhiệt điện trở của vật liệu θ: nhiệt độ ổn định của đồng , ở đây ta lấy bằng nhiệt độ phát nóng cho phép υ = [υ] = 95 OC. ⇒ ρ95 = 0,0174.10 -3[1+4,3.10 -3(95 - 20)] ≈ 0,023.10 -3 (Ω.mm) - τôđ : độ tăng nhiệt ổn định τôđ = θ - θmt với θmt =40 OC là nhiệt độ môi trường ⇒ τôđ = 95 - 40 = 55 OC 40 2.0,023.10 −3.1,03 b=3 ≈ 0.65(mm) Vậy ta có 2.9.(9 + 1).10.10 −6.55 a = b.n =0.65.10 =6.5( mm) Tuy nhiên để đảm bảo cho thanh dẫn động có thể chịu được phát nóng thì a>dtđ (dtđ : đường kính tiếp điểm). Tra bảng 2-15 với Iđm = 40A thì dtđ = 8 ÷ 12 mm, nên chọn dtđ = 8 mm. Do đó ta chọn a = 10 mm, b = 1m m
  11. Đồ án môn học Khí cụ điện c) Kiểm tra kích thước làm ở điều kiện làm việc dài hạn - Diện tích thanh dẫn : S = a.b =10.1 = 10 mm2 - Chu vi thanh dẫn: P = 2.(a+b) = 2.(10+1) = 22 mm - Mật độ dòng điện : I dm 40 j= = = 4 A / mm 2 < [j] =2 ÷ 4 A/mm2 S 10 thoả mãn về kết cấu - Nhiệt độ thanh dẫn : Từ công thức 2-4 (TKKCĐHA) ta có I 2 .ρ θ .K f I 2 .ρ 0 .(1 + α.θ ¤ § ).K f S.P = = K T .(θ « d − θ mt ) K T .(θ « d − θ mt ) I 2 .ρ 0 .K f . + S.P.K T .θ mt θ «d = θ td = S.P.K T − I 2 .ρ 0 .K f .α với ρ0 : điện trở suất của đồng kéo nguội ở 00C ρ 20 0,0174.10 −3 ρ0 = = = 0,016.10 −3 Ω.mm 1 + α.θ 1 + 0,0043.20 θmt : nhiệt độ môi trường, θmt = 400C Thay vào ta có : 40 2.0,016.10 −3.1,05 + 22.10.8.10 −6.40 θ td = 22.10.8.10 −6 − 40 2.0,016.10 −3.1,05.0,0043 = 57.370C Vậy θtd < [θcp] =950C thanh dẫn thoả mãn về nhiệt độ ở chế độ định mức d) Kiểm tra thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch Đặc điểm của quá trình ngắn mạch - Dòng điện và mật độ dòng điện có trị số rất lớn
  12. Đồ án môn học Khí cụ điện - Thời gian tác động nhỏ Từ đặc điểm trên rõ ràng khi xảy ra ngắn mạch nhiệt độ thanh dẫn tăng lên rất lớn có thể làm thanh dẫn bị biến dạng. Do đó cần phải kiểm tra khi có ngắn mạch thì mật độ dòng điện thanh dẫn có nhỏ hơn mật độ dòng điện cho phép không Từ công thức 6-21 (TKKCĐHA) : I 2 .t nm I 2 .t bn nm 2 = bn 2 = j 2 .t nm = A nm − A d = A bn − A d nm S S A nm − A d ⇒ jnm = t nm Trong đó : Inm = Ibn : dòng điện ngắn mạch hay dòng điện bền nhiệt tnm = tbn : thời gian ngắn mạch hay thời gian bền nhiệt S : tiết diện thanh dẫn động 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 ta có : Với θbn = 3000C có Abn = 3,75.104 A2s/mm4 θđ = 950C có Ađ = 1.6.104 A2s/mm4 tnm jnm (A/mm2) [jnm]cp (A/mm2) 3s 84,6 94 4s 73,3 82 Vậy mật độ dòng điện của thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch nhỏ hơn mật độ dòng điện cho phép, nên thanh dẫn có thể chịu được ngắn mạch 2.Thanh dẫn tĩnh Thanh dẫn tĩnh được nối với tiếp điểm tĩnh và gắn với đầu nối. Vì vậy thanh dẫn tĩnh phải có kích thước lớn hơn thanh dẫn động.
  13. Đồ án môn học Khí cụ điện Ta có thể chọn kích thước thanh dẫn tĩnh như sau : a = 15 mm b = 2 mm II. Đầu nối Đầu nối tiếp xúc là phần tử quan trọng của khí cụ điện, nếu không chú ý dễ bị hỏng nặng trong quá trình vận hành nhất là những khí cụ điện có dòng điện lớn và điện áp cao. Có thể chia đầu nối làm hai loại : - Các đầu cực để nối với dây dẫn bên ngoài - Mối nối các bộ phận bên trong mạch vòng dẫn điện Các yêu cầu đối với mối nối - Nhiệt độ các mối nối khi làm việc ở dài hạn với dòng điện định mức không được tăng quá trị số cho phép, do đó mối nối phải có kích thước và lực ép tiếp xúc Ftx đủ để điện trở tiếp xúc Rtx không lớn, ít tổn hao công suất - Khi tiếp xúc mối nối cần có đủ độ bền cơ và độ bền nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua - Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lượng tổn hao và nhiệt độ phải ổn định khi khí cụ điện vận hành liên tục Kết cấu của mối nối gồm có : mối nối có thể tháo rời được, không thể tháo rời được, mối nối kiêm khớp bản lề có dau nối mềm hoặc không có dây nối mềm. ở đây ta chon mối nối có thể tháo rời được và bằng bu lông Với dòng điện định mức Iđm =40A theo bảng 2-10 (TKKCĐHA) chọn bu lông bằng thép CT3 có đường kính hệ ren mm M6 x 25 b a Stx
  14. Đồ án môn học Khí cụ điện I dm Diện tích bề mặt tiếp xúc : Stx = j Đối với thanh dẫn và chi tiết đồng có tần số f = 50 Hz và dòng điện định mức Iđm < 200A thì có thể lấy mật độ dòng điện j = 0,31 A/mm2 40 ⇒ Stx = = 129 (mm 2 ) 0,31 Lực ép tiếp xúc : Ftx = ftx.Stx với ftx là lực ép riêng trên các mối nối, ftx = 100 ÷ 150 kG/cm2 Chọn ftx=100 kG/cm2 = 100.10-2 kG/mm2 ⇒ Ftx = 100.10 -2. 129= 129 (kG) Điện trở tiếp xúc : K tx R tx = (0,102.Ftx ) m với Ktx = 0,12 . 10-3 , m = 0,8 ( tiếp xúc mặt ) 0,12.10 −3 ⇒ R tx = 0.8 = 1,524.10 −5 Ω (0,102.129) Điện áp tiếp xúc : Utx = Iđm.Rtx = 40. 1,524.10—5 = 2.22 mV Vậy điện áp tiếp xúc nhỏ hơn điện áp tiếp xúc cho phép ([Utx]cp =30 mV), nên bu lông đã chọn thoả mãn yêu cầu III. Tiếp điểm 1. Nhiệm vụ của tiếp điểm - Tiếp điểm làm nhiệm vụ đóng cắt điện 2. Yêu cầu đối với tiếp điểm
  15. Đồ án môn học Khí cụ điện - Khi Công tắc tơ làm việc ở chế độ định mức , nhiệt độ bề mặt nơi không tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ cho phép. Nhiệt độ của vùng tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ biến đổi tinh thể của vật liệu tiếp điểm. - Với dòng điện lớn cho phép (dòng khởi động , dòng ngắn mạch) 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 định mức. - Khi làm việc với dòng điện định mức và khi đóng ngắt dòng điện trong 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. 3. Vật liệu làm tiếp điểm Vật liệu làm tiếp cần đảm bảo các yêu cầu sau: điện trở suất và điện trở tiếp xúc bé, ít bị ăn mòn, ít bị ôxy hoá, khó hàn dính, độ cứng cao, đặc tính công nghệ cao, giá thành hạ và phù hợp với dòng điện I = 40A Từ bảng 2-13 ( TKKCĐHA ) ta chọn vật liêu là bạc niken than chì, với các thông số kỹ thuật sau: (Đồng Cadimi) Ký hiệu KMK.A32 Tỷ trọng (γ) 8,7 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy (θnc) 1300 0C Điện trở suất ở 200C (ρ20) 0,035.10-3 Ωmm Độ dẫn nhiệt (λ) 3,25 W/cm 0C Độ cứng Briven (HB) 45 ÷ 65 kG/cm2 Hệ số dẫn nhiệt điện trở (α) 0,0035/ 0C Nhiệt độ cho phép cấp A ([θcp]) 950 C Kích thước của tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện định mức và kích thước của thanh dẫn động hoặc của thanh dẫn tĩnh. Đối với dòng điện định mức Iđm =40 từ bảng 2-15( TKKCĐHA) ta có: Đường kính tiếp điểm dtđ =12mm Chiều cao tiếp điểm htđ = 2,5mm
  16. Đồ án môn học Khí cụ điện 4. Lực ép tiếp điểm Lực ép tiếp điểm đảm bảo cho tiếp điểm làm việc bình thường ở chế độ dài hạn, mà trong chế độ ngẵn hạn dòng điện lớn, lực ép tiếp điểm phải đảm bảo cho tiếp điểm không bị xảy ra do lực điện động và không bị hàn dính khi tiếp điểm bị đẩy và bị rung. - Theo công thức kinh nghiệm Ftđ = ftđ x Iđm Tra bảng 2-17 ta chọn ftđ = 10 G/A Ftđ =10 x 40 =400G = 4N = 0,4KG - Tính theo công thức lý thuyết 2-14 (TL1) , tại một điểm tiếp xúc , lực ép tiếp điểm sẽ là : A.π.H B 1 Ftđ1 = I 2 . . 16.λ dm 2 2 ⎡ Ttd ⎤ ⎢arccos( )⎥ ⎣ Ttx ⎦ trong đó : - A=2,3.10 -8 (V/ OC) : hằng số Loen. - HB : độ cứng Britnel của tiếp điểm HB = 45 kG/mm2 - λ = 3,9 W/cm.OC - hệ số dẫn nhiệt của thanh dẫn - Ttd : nhiệt độ thanh dẫn chỗ xa nơi tiếp xúc, lấy bằng nhiệt độ phát nóng dài hạn Ttd = 57,5 + 273 = 330,5 OK - Ttx = θtd +8 + 273 = 336 OK 2,3.10 −8.π .45 1 ⇒ Ftđ1 = 40 . 2 2 . 2 = 0,411 (kG) 16.(0,39) ⎡ 330,5 ⎤ ⎢arccos( 336 )⎥ ⎣ ⎦ Do tiếp điểm tiếp xúc mặt nên n=3 Ftđ = Ftđ1.n = 0,411 = 1,422 KG. Bảng 2-17 (55)
  17. Đồ án môn học Khí cụ điện So sánh kết quả giữa thực nghiệm và lý thuyết ta chọn Ftd=1 KG=10N.Do sức ép tiếp điểm xác định theo quan hệ lý thuyết với dòng điện lớn cho sai số tương đối lớn. 5. Điện trở tiếp điểm Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm được tính theo công thức thực nghiệm 2- 25 K tx Rtx = (0,102.Ftd ) m trong đó : Ftđ = 10(N) Ktx : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm, Ktx = (0,2 ÷0,3).10 -3 , chọn Ktx = 0,25.10-3 Do tiếp xúc mặt nên chọn m=0,8 Thay vào ta có: 0,25.10 −3 Rtx = 0 ,8 = 2,46.10 − 4 (Ω) (0,102.10) 6. Điện áp tiếp xúc Trong trạng thái đóng của tiếp điểm, điện áp rơi trên mạch vòng dẫn điện chủ yếu là do điện trở tiếp xúc của các phần tử đầu nối, điện trở của các vật liệu làm tiếp điểm là không đáng kể so với Rtx, vì vậy công thức điện áp rơi trên tiếp điểm sẽ bằng : Utx = Iđm.Rtx =40.2,46.10-4 = 9.88 mV Vậy điện áp nơi tiếp xúc Utx thoả mãn điều kiện nhỏ hơn điện áp tiếp xúc cho phép [Utx] = 2 ÷ 30 mV 7. Nhiệt độ tiếp điểm và nhiệt độ nơi tiếp xúc Dựa vào sự cân bằng nhiệt trong quá trình phát nóng của thanh dẫn, có tiếp điện không đổi, giả thử có một đầu tiếp xúc với thanh dẫn khác và nguồn nhiệt đặt xa nơi tiếp xúc
  18. Đồ án môn học Khí cụ điện Nhiệt độ phát nóng của tiếp điểm : I dm .ρθ 2 2 I dm .Rtd θ td = θ mt + + S.P.KT 2. λ.S.PKT 40 2.4,42.10 −5 40 2 .5.5310 −7 = 40 + −6 + = 56,7 0 C 10.22.8.10 2. 0,325.10.72 Nhiệt độ nơi tiếp xúc 2 2 I dm .Rtx 40 2.1,78.10 −4 θ tx = θ td + = 56,7 + 0 −5 =62,9 C 8.λ .ρ θ 8.0,325.4,42.10 trong đó : - ρθ = ρ20.( 1 + α.(θ-20)) = 3,5.10-5. (1 + 0.325.(95 – 20)) = 4,42.10-5 Ωmm - θmt : nhiệt độ môi trường, θmt =400C - Rtđ, Rtx : điện trở tiếp điểm và điện trở tiếp xúc - P, S : chu vi, diện tích 8. Dòng điện hàn dính Khi dòng điện qua tiếp điểm lớn hơn dòng điện định mức Iđm (quá tải , khởi động , ngắn mạch) , nhiệt độ sẽ tăng lên và tiếp điểm bị đẩy do lực điện động dẫn đến khả năng hàn dính . Độ ổn định của tiếp điểm chống đẩy và chống hàn dính gọi là độ ổn định điện động (độ bền điện động) . Độ ổn định nhiệt và ổn định điện động là các thông số quan trọng được biểu thị qua trị số dòng điện hàn dính Ihd , tại trị số đó sự hàn dính của tiếp điểm có thể không xảy ra nếu cơ cấu ngắt có đủ khả năng ngắt tiếp điểm . ⋅ Trị số dòng điện hàn dính xác định theo quan hệ lý thuyết 2-33 (TL1) Ihdbđ = A f nc . Ftd (A) 1 32λθ nc (1 + αθ nc ) trong đó A = 3 2 πH B ρ O (1 + αθ nc ) O 3
  19. Đồ án môn học Khí cụ điện ρO : điện trở suất của vật liệu ở 20OC . Ta có ρ20 = ρO(1+α.20) ρO ⇔ ρO = 1 + α.20 0,035.10 -3 ⇔ ρO = = 1,6.10 −8 (Ωm ) 1 + 0,0035 .20 λ : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu λ = 3,25 W/cm.OC = 0,325 W/m.OC θnc : nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, θnc = 1300 OC HBo : độ cứng Britnel . HBo = 45 kG/mm2 1 32.,0,325.1300.(1 + .0,0035.1300) ⇒ A= 3 = 1350,86 2 π .45. .3,27.10 .(1 + .0,0035.1300) −5 3 fnc : hệ số đặc trưng cho sự tăng diện tích tiếp xúc trong qúa trình phát nóng, chọn fnc = 3. Ftđ = 1 kG. Ihd = 1350,86. 3. 1 = 2339,6( A) ⋅ Tính theo công thức thực nghiệm 2-36 (TL1) Ihd = Khd. Ftd Khd : hệ số hàn dính , chọn Khd = 2000 A/kG0,5 Ftđ = 0,4 kG Ihd = 2000. 0.4 = 1264,9( A) Như vậy Ihd > 10.Iđm = 10.40 = 400 (A) , đảm bảo cho tiếp điểm không bị hàn dính. 9. Độ rung và thời gian rung của tiếp điểm Khi tiếp điểm đóng, thời điểm bắt đầu tiếp xúc sẽ có xung lực va đập cơ khí giữa tiếp diểm động và tiếp điểm tĩnh gây ra hiện tượng rung tiếp điểm. Tiếp điểm động bị bật trở lại với một biên độ nào đó rồi lại và tiếp tục va đập,
  20. Đồ án môn học Khí cụ điện quá trình này xảy ra trong một khoảng thời gian rồi chuyển sang trạng thái tiếp xúc ổn định , sự rung kết thúc. Qúa trình rung được đánh giá bằng độ lớn của biên độ rung Xm và thời gian rung tm ⋅ Theo công thức 2-39 , biên độ rung cho 3 tiếp điểm thường mở là : m d .v 2 .(1 − K V ) Xm = do 2.3.Ftd Với : mđ : khối lượng phần động G d mC .I dm 10.40 mđ = = = = 40.77 ( G.s2/m ) g g 9,81 vđo : tốc độ tiếp điểm tại thời điểm va đập . vđo = 0,1 m/s KV : hệ số va đập phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu chọn KV = 0,85. Ftđđ : lực ép tiếp điểm đầu, Ftđđ = 1000 40.77.0,12 (1 − 0,85) ⇒ Xm = 2.3.1000 = 0,01 mm ⋅ Theo công thức 2-20, thời gian rung ứng với biên độ rung Xm là : 2md v do 1 − K V tm = 3Ftd 2.40,77.0,1. 1 − 0,85 = = 1,6 (ms) 3.1000 Tổng thời gian rung : tmΣ = (1,5÷1,8).2.tm Chọn tmΣ= 4,89÷6ms 10. Độ mòn của tiếp điểm Sự mòn của tiếp điểm xảy ra trong quá trình đóng và quá trình ngắt mạch điện. Nguyên nhân gây ra sự ăn mòn của tiếp điểm là ăn mòn về hoá học, về cơ và về điện trong đó chủ yếu là do quá trình mòn điện .

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

Đồng bộ tài khoản