Cơ Cấu Trong Khí Cụ Điện, CHƯƠNG 4a

Chia sẻ: Nguyen Van Binh Binh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:16

Thêm vào BST

Báo xấu

403
lượt xem 165
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

các đặc đIểm của cơ cấu khí cụ đIện. các số liệu ban đầu. Nhiệm vụ và trình tự thiết kế. I - Đặc điểm của các cơ cấu khí cụ điện. Khác với cơ cấu của các máy điện quay, các cơ cấu của khí cụ điện thờng chuyển động trong một giới hạn đợc hạn chế bởi các cữ chăn ( chốt định vị). Khi nghiên cứu chuyển động của các cơ cấu khí cụ điện, cần phải khảo sát hai quá trình khác biệt nhau là quá trình đóng và quá trình ngắt của chúng. Trong quá...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Cơ Cấu Trong Khí Cụ Điện, CHƯƠNG 4a

CH¦¥NG 4 C¬ CÊu Trong KhÝ Cô §iÖn ------------ §4.1 – c¸c ®Æc ®IÓm cña c¬ cÊu khÝ cô ®IÖn. c¸c sè liÖu ban ®Çu. NhiÖm vô vµ tr×nh tù thiÕt kÕ. I - §Æc ®iÓm cña c¸c c¬ cÊu khÝ cô ®iÖn. Kh¸c víi c¬ cÊu cña c¸c m¸y ®iÖn quay, c¸c c¬ cÊu cña khÝ cô ®iÖn thêng chuyÓn ®éng trong mét giíi h¹n ®îc h¹n chÕ bëi c¸c c÷ ch¨n ( chèt ®Þnh vÞ). Khi nghiªn cøu chuyÓn ®éng cña c¸c c¬ cÊu khÝ cô ®iÖn, cÇn ph¶i kh¶o s¸t hai qu¸ tr×nh kh¸c biÖt nhau lµ qu¸ tr×nh ®ãng vµ qu¸ tr×nh ng¾t cña chóng. Trong qu¸ tr×nh ®ãng cña khÝ cô ®iÖn, lùc chuyÓn ®éng ph¶i th¾ng ®îc c¸c lùc c¶n trë chuyÓn ®éng, trong sè ®ã cã c¶ nh÷ng lùc c¶n cã Ých ( vÝ dô: lùc Ðp tiÕp ®iÓm thêng ®ãng). Trong qu¸ tr×nh ng¾t cña khÝ cô ®iÖn, c¸c lùc c¶n ( ph¶n lùc) cña qu¸ tr×nh ®ãng lóc nµy trë thµnh ph¶n lùc chuyÓn ®éng. VÝ dô: ph¶n lùc lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm thêng më vµ träng lîng phÇn ®éng. Cßn c¸c lùc ma s¸t ë c¸c khíp ®éng, lùc c¶n cña m«i trêng vµ lùc qu¸n tÝnh ®Òu lµ lùc c¶n trong c¶ hai qu¸ tr×nh ®ãng vµ ng¾t. II – c¸c yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¬ cÊu cña khÝ cô ®IÖn. 1. C¬ cÊu ph¶i b¶o ®¶m trÞ sè cÇn thiÕt cña c¸c th«ng sè ®éng häc cña c¬ cÊu chÊp hµnh nh : hµnh tr×nh, gãc quay vµ th«ng thêng trong khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t lµ ®é më vµ ®é lón cña tiÕp ®iÓm. 2. Lùc chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu cÇn b¶o ®¶m viÖc ®ãng vµ ng¾t cña c¬ cÊu chÊp hµnh ( lµ hÖ thèng tiÕp ®iÓm trong khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t) khi khÝ cô ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc vµ c¶ chÕ ®é nÆng nhÊt ( khi cã ng¾n m¹ch).
3. Tèc ®é c¬ cÊu chÊp hµnh cÇn ph¶i ®¶m b¶o viÖc thùc hiÖn ®îc chøc n¨ng cña nã. NghÜa lµ, khi ®ãng m¹ch tèc ®é chuyÓn ®éng cña tiÕp ®iÓm ®éng ph¶i ®ñ lín ®Ó gi¶m nhá thêi gian ch¸y cña hå quang. Nhng tèc ®é nµy còng kh«ng ®îc qu¸ lín ®Ó tr¸nh sù va ®Ëp vµ rung ®éng dÉn ®Õn h háng hÖ thèng tiÕp ®iÓm. Khi ng¾t m¹ch, tèc ®é chuyÓn ®éng cña tiÕp ®iÓm ®éng còng ph¶i ®ñ lín ®Ó ®¶m b¶o dËp hå quang sau mét thêi gian yªu cÇu. 4. C¬ cÊu cÇn ®¶m b¶o thêi gian t¸c ®éng cña c¸c khÝ cô ®iÖn ë c¸c møc cÇn thiÕt. VÝ dô : ë phÇn lín khÝ cô ®iÖn ®iÒu khiÓn tù ®éng, thêi gian ®ãng( thêi gian t¸c ®éng) vµ thêi gian ng¾t ( thêi gian nh¶) cÇn ph¶i nhá ®Õn møc cã thÓ ®îc. Nhng ë mét vµi lo¹i khÝ cô ®iÖn kh¸c nh r¬- le thêi gian th× ngîc l¹i, c¸c thêi gian nµy kh«ng cÇn nhá mµ cÇn ®IÒu chØnh ®îc trong mét d¶i réng mét c¸ch chÝnh x¸c vµ æn ®Þnh. Cßn ë khÝ cô ®ãng ng¾t, c¬ cÊu ph¶i ®¶m b¶o sau mét thêi gian cÇn thiÕt hå quang ph¶i ®îc dËp t¾t. 5. Trong nhiÒu trêng hîp, c¬ cÊu cÇn cã phÇn tö chèng va ®Ëp ( gäi lµ bé ho·n xung) ®Ó tiªu thô ®éng n¨ng cña phÇn ®éng khi phÇn ®éng chuyÓn ®éng hÕt hµnh tr×nh cña nã. C¸c bé ho·n xung nµy cã t¸c dông h¹n chÕ lùc va ®Ëp, lùc rung ®éng xung kÝch. Sù va ®Ëp lµm t¨ng sù mµi mßn vµ lµm h háng c¸c chi tiÕt cña khÝ cô ®iÖn. §èi víi khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t, sù rung ®éng do va ®Ëp kh«ng nh÷ng lµm t¨ng sù mµi mßn tiÕp ®iÓm mµ cßn dÉn ®Õn tiÕp ®iÓm bÞ ®ãng ng¾t lÆp l¹i vµ bÞ ch¸y xÐm, hµn dÝnh do xuÊt hiÖn l¹i hå quang. 6. C¸c kh©u, c¸c bé phËn cña c¬ cÊu cÇn cã ®ñ ®é cøng vµ ®é bÒn ®Ó chÞu ®îc sù t¸c ®éng cña c¶ lùc xung kÝch lín trong chÕ ®é lµm viÖc nÆng nhÊt cña khÝ cô ®iÖn.
7. C¬ cÊu cÇn ph¶i lµm viÖc tin cËy, ®ñ ®é chÝnh x¸c cÇn thiÕt, kÕt cÊu vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o ®¬n gi¶n. L¾p gi¸p, söa ch÷a, kiÓm tra, vËn hµnh, b¶o dìng dÔ dµng thuËn tiÖn. Gi¸ thµnh h¹. III- C¸c sè liÖu ban ®Çu C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña c¬ cÊu thêng ®îc biÕt tríc lµ: d¹ng chuyÓn ®éng, ®é chuyÓn dÞch (hµnh tr×nh) lín nhÊt cña c¸c kh©u khi ®ãng. Lùc hay m«men t¸c dông trªn c¸c kh©u ®ã. IV- tr×nh tù thiÕt kÕ 1. Chän d¹ng c¬ cÊu. 2. LËp s¬ ®å ®éng. 3. TÝnh to¸n vµ x©y dng c¸c ®Æc tÝnh ®éng häc. 4. X¸c ®Þnh lùc hoÆc m«men t¸c dông, x©y dùng vµ tæng hîp c¸c ®Æc tÝnh. 5. TÝnh to¸n c¸c th«ng sè vµ ®Æc tÝnh chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu díi t¸c dông cña c¸c lùc. 6. HiÖu chØnh s¬ ®å ®éng vµ tiÕn hµnh tÝnh trªn c¬ së ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ nhËn ®îc. 7. ThiÕt kÕ c¬ cÊu. §èi víi c¸c khÝ cô ®iÖn cã s¬ ®å ®¬n gi¶n, kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i thùc hiÖn ®Çy ®ñ c¸c bíc trªn, cã thÓ thùc hiÖn mét sè bíc cÇn thiÕt nµo ®ã. §4.2- LËp s¬ ®å ®éng C«ng dông cña s¬ ®å ®éng lµ cho ta biÕt s¬ bé mét c¸ch râ rµng vµ chÝnh x¸c vÒ sù truyÒn vµ biÕn ®æi chuyÓn ®éng cña c¸c kh©u cña c¬ cÊu. S¬ ®å ®éng ®îc x©y dùng cho c¸c c¬ cÊu ®Æc trng nhÊt cña chu tr×nh chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu. Víi khÝ cô ®iÖn thêng cã 2 vÞ trÝ ®Æc trng ®Æc trng lµ vÞ trÝ ®ãng vµ vÞ trÝ ng¾t.
Trªn s¬ ®å ®éng cÇn biÓu diÔn tÊt c¶ c¸c kh©u vµ c¸c khíp ®éng cña c¬ cÊu, biÓu diÔn râ vÞ trÝ t¬ng quan vµ sù liªn hÖ cña chóng víi c¸c bé phËn cña khÝ cô ®iÖn . Trªn ®ã còng cÇn chØ râ c¸c sè liÖu chÝnh ®Æc trng cho phÇn ®éng häc cña c¬ cÊu nh : a, §é lín cña hµnh tr×nh hoÆc gãc quay cña c¸ kh©u chñ ®éng hoÆc bÞ ®éng. b, ChiÒu dµi c¸c tay dßn, tØ sè truyÒn. c, §Æt vµ ®Þnh híng c¸c vecto lùc hay m«men lùc. d, C¸c sè liÖu kh¸c, vÝ dô: - ë c¬ cÊu nam ch©m ®iÖn : khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc. - ë hÖ thèng tiÕp ®iÓm ®ãng ng¾t: ®é më, ®é lón, kho¶ng l¨n, kho¶ng trît cña tiÕp ®iÓm ®éng. S¬ ®å ®éng cña mét vµi lo¹i khÝ cô ®IÖn th«ng dông biÓu diÔn ë h×nh (4-1); (4-2). 1. H×nh 4-1: C¬ cÊu ®iÖn tõ- lß xo cña r¬ le vµ c«ng t¾c t¬. a, b,c,- S¬ ®å kÕt cÊu. d,e,g- S¬ ®å ®éng m,l - ®é më, ®é lón cña tiÕp ®iÓm Fex®t - lùc lß xo tiÕp ®iÓm Fexnh – lùc lß xo nh¶.
F®t - lùc hót tiÕp ®iÓm.  - khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc cña nam ch©m ®iÖn. H×nh 4-2: S¬ ®å ®éng cña c¬ cÊu ®iÖn tõ- lß xo cña r¬ le c«ng suÊt nhá cã lß so tÊm ph¼ng l¾p c«ng s«n r¬le cã c¸c tiÕp ®IÓm. a, thêng më b, thêng ®ãng c, thêng më vµ thêng ®ãng at®, bt®, ct® - lß xo tiÕp ®iÓm. nn, ln - n¾p ( phÇn øng) vµ lâi cña nam ch©m ®iÖn  - bÒ dµy tÊm ®Öm phi tõ tÝnh. m, l - ®é më vµ ®é lón cña tiÕp ®iÓm F - lùc  - khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc §4.3 – lùc t¸c dông vµ ph¶n lùc t¸c dông trong c¬ cÊu qui ®æi lùc 1/ Lùc t¸c dông vµ ph¶n lùc t¸c dông( ph¶n lùc) Ta cã thÓ ph©n lùc vµ m«men thµnh c¸c loai sau: 1. Lùc hoÆc m« men chuyÓn ®éng cña c¸c c¬ cÊu truyÒn ®éng ®iÖn tõ ( nam ch©m ®iÖn, lß xo, ®éng c¬ ®iÖn) c¸c lùc nµy ®Æt vµo kh©u chñ ®éng. 2. Lùc c¶n cã Ých : trong khÝ cô ®ãng ng¾t lo¹i lùc nµy lµ lùc Ðp lß xo tiÕp ®iÓm. 3. Lùc c¶n cã h¹i: ®ã lµ c¸c lùc ma s¸t trong c¸c khíp ®éng ( b¶n lÒ, ®Þnh híng…). Tuy nhiªn lùc ma s¸t cã thÓ trë thµnh lùc cã Ých vÝ dô trong khíp ly hîp ®iÖn tõ ma s¸t, phanh h·m ®IÖn tõ.
4. Träng lùc: t¸c dông cña träng lùc cã thÓ cã Ých, còng cã thÓ cã h¹i tuú thuéc tong trêng hîp cô thÓ. 2/ Qui ®æi lùc Lùc vµ m« men qui ®æi ph¶i cã t¸c dông t¬ng ®¬ng víi lùc vµ m«men khi cha qui ®æi. TrÞ sè lùc F’ vµ m«men M’ ®æi ®îc x¸c ®Þnh sao cho c«ng cña nã trªn ®iÓm ®Æt di chuyÓn kh¶ dÜ b»ng c«ng cña lùc vµ m« men t¸c dông ( cha qui ®æi). §iÓm qui ®æi vµ kh©u qui ®æi thêng ®îc chän ë chç t¸c dông cña lùc chuyÓn ®éng chÝnh. C¸c lùc qui ®æi trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu díi ®©y ®îc kÝ hiÖu cã dÊu ph¶y: F’ Lùc Flxnh t¸c ®éng khi ®ãng ( h×nh 4-1a) cã c¸nh tay ®ßn llx cã thÓ qui ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña c¸c lùc ®iÖn tõ F®t cã c¸nh tay ®ßn l®t theo c«ng thøc : Flxnh’ = Flxnh l lx l dt §4.4- dùng ®Æc tuyÕn tÜnh cña lùc t¸c dông vµ lùc ph¶n t¸c dông i/ Tr×nh tù x©y dùng ®Æc tuyÕn . Th«ng thêng nªn x©y dùng trªn mét hÖ trôc to¹ ®é c¶ hai ®Æc tuyÕn lùc t¸c dông lµ: - §Æc tuyÕn lùc t¸c dông khi ®ãng khÝ cô ®iÖn, vÝ dô lùc hót ®iÖn tõ F®t. - §Æc tuyÕn lùc ph¶n t¸c dông khi ®ãng Fc’ thêng gäi lµ ®Æc tuyÕn ph¶n lùc c¬ ( h×nh 4-3). Khi ng¾t khÝ cô ®iÖn, lùc nµy trë thµnh lùc chuyÓn ®éng. §Ó thuËn tiÖn trong kh¶o s¸t vµ tÝnh to¸n, ta dùng c¶ hai ®Æc tuyÕn ë gãc phÇn t thø nhÊt cña hÖ trôc to¹ ®é mÆc dï c¸c lùc nµy ngîc chiÒu nhau. H×nh 4-3: §Æc tuyÕn lùc t¸c dông cña c¬ cÊu ®iÖn tõ- lß xo cña khÝ cô ®iÖn cã tiÕp ®iÓm thêng më. Ii/ Dùng §Æc tuyÕn ph¶n lùc khi ®ãng khÝ cô ®IÖn: ( ®Æc tuyÕn c¬ ) h×nh 4-3. Trôc hoµnh biÓu diÔn ®é lín cña hµnh tr×nh hoÆc gãc quay cña kh©u chñ ®éng hoÆc kh©u bÞ ®éng. Mét kh©u nµo ®ã ®îc chän lµ mét kh©u qui ®æi .
Trôc tung biÓu diÔn ®é lín cña lùc hoÆc m«men qui ®æi, ®èi víi c¸c khÝ cô ®iÖn cã nam ch©m ®iÖn kiÓu hót th¼ng th× kh«ng cÇn qui ®æi lùc(h×nh 41-b,c) §Æc tuyÕn ph¶n lùc tæng sÏ lµ tæng ®¹i sè cña c¸c ®Æc tuyÕn cña c¸c lùc kh¸c nhau. Chóng ®îc dùng theo tr×nh tù sau: 1. Dùng ®Æc tuyÕn träng lùc qui ®æi. 2. Dùng ®Æc tuyÕn lùc ma s¸t qui ®æi. §Æc tuyÕn nµy thêng lµ ®êng th¼ng song song víi trôc hoµnh, ®èi víi c¬ cÊu nhiÒu kh©u th× nã gåm hai hoÆc nhiÒu ®êng th¼ng song song cã tung ®é kh¸c nhau. §é lín cña lùc ma s¸t ®îc x¸c ®Þnh theo c¸c ph¬ng ph¸p ®· tr×nh bµy trong c¸c gi¸o tr×nh thiÕt kÕ chi tiÕt m¸y, nguyªn lý m¸y… 3. Dùng ®Æc tuyÕn lß xo nh¶ qui ®æi. Lß xo tÊm ph¼ng l¾p c«ng s«n vµ lß xo xo¾n h×nh trô ®îc sö dông réng r·i h¬n c¶ trong tÊt c¶ c¸c lo¹i lß xo dïng lµm c¬ cÊu truyÒn ®éng trong khÝ cô ®iÖn. §Æc tuyÕn cña hai loai nµy ®îc tr×nh bµy ë h×nh 4-4 §é lín cña lùc lß xo qui ®æi ë vÞ trÝ ng¾t, ph¶i lÊy nh thÕ nµo ®ã ®Ó nã sinh ra lùc Ðp cña c¬ cÊu lªn c¸c c÷ chÆn ®ñ ®¶m b¶o tr¸nh ®îc hiÖn tîng va ®Ëp vµ rung ®éng cña c¬ cÊu do chóng bÞ n¶y ra khi ®Ëp vµo c÷ chÆn trong thêi gian ng¾n. H×nh 4-4: §Æc tuyÕn lß xo a. Lß xo tÊm ph¼ng l¾p c«ng s«n( l¾p chÆt mét ®Çu) b. Lß xo ng¾n h×nh trô lµm viÖc chÞu nÐn c. Lß xo ng¾n h×nh trô lµm viÖc chÞu kÐo x- hµnh tr×nh cña c¬ cÊu lß xo, tÝnh tõ vÞ trÝ t¹i ®ã lß xo sinh lùc lín nhÊt. f- ®é vâng ( kho¶ng lón, kho¶ng kÐo) cña lß xo, ngîc chiÒu víi hµnh tr×nh. F- lùc lß xo sinh ra b»ng lùc lµm biÕn d¹ng lß xo l – chiÒu dµi lß xo ® - chØ sè c¸c ®¹i lîng ban ®Çu
lv- chØ sè tr¹ng th¸i lµm viÖc cña lß xo t® - chØ sè tr¹ng th¸i tù do cña lß xo §èi víi c¸c lo¹i khÝ cô ®iÖn kh¸c nhau, tri sè lùc Ðp lªn c¸c c÷ chÆn kh¸c nhau, vÝ dô: - Trong r¬le th«ng tin liªn l¹c vµ tù ®éng c«ng suÊt nhá, cã dßng ®Þnh møc ®Õn 2 A, lµm viÖc trong ®IÒu kiÖn tÜnh t¹i. Träng lùc cña n¾p nam ch©m ®IÖn còng ®ñ ®Õn ng¨n ngõa hiÖn tîng n¶y cña c¬ cÊu(0,1- 0,3 N). - Trong c«ng t¾c t¬ ®iÖn tõ, lµm viÖc ë ®iÒu kiÖn tÜnh t¹i, cã dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m xoay chiÒu vµ mét chiÒu tõ 100 ®Õn 600A, lùc Ðp nhá nhÊt cña n¾p lªn chÆn b»ng kho¶ng 0.06 N(6 G/A). - §èi víi c«ng t¾c t¬ ®iÖn tõ, lµm viÖc trong ®IÒu kiÖn rung ®éng, va ®Ëp, cã gia tèc lín, cÇn ph¶i lÊy lùc Ðp lªn c÷ chÆn lín h¬n ( vÝ dô : c«ng t¾c t¬ c¬ I®m = 100A lÊy lín h¬n kho¶ng 6 lÇn). §é dèc cña ®Æc tuyÕn lùc lß xo nh¶ ( tøc lµ ®é cøng cña lß xo) s¬ bé kh«ng nªn lÊy lín qu¸ ®Ó kh«ng lµm t¨ng lùc chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu truyÒn ®éng ®ãng mét c¸ch kh«ng cÇn thiÕt ®Ó dÉn ®Õn lµm t¨ng kÝch thíc, träng lîng, gi¸ thµnh khÝ cô ®iÖn. ®é dèc cña ®Æc tuyÕn vµ ®é lín cña lùc lß xo nh¶ sÏ ®îc hiÖu chØnh l¹i khi phèi hîp c¸c ®Æc tuyÕn. 4. Dùng ®Æc tuyÕn lùc lß xo tiÕp ®iÓm qui ®æi. §é lín cña lùc ®îc x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ qu¸ tr×nh ®ãng ng¾t ( ch¬ng 2). Lùc Ðp ban ®Çu ®· ®îc qui ®æi cña tiÕp ®iÓm ®Æt trªn ®êng song song víi trôc tung vµ ®i qua ®iÓm t¬ng øng víi khi c¸c tiÕp ®IÓm ®éng vµ tÜnh b¾t ®Çu tiÕp xóc víi nhau trªn trôc hoµnh. Lùc Ðp cuèi qui ®æi ®îc ®Æt trªn ®êng song song víi trôc tung vµ ®i qua ®iÓm t¬ng øng víi vi trÝ cuèi cïng cña c¬ cÊu trªn trôc hoµnh. 5. Dùng ®Æc tuyÕn ph¶n lùc ( ®Æc tuyÕn c¬) tæng. 6. Dùng giíi h¹n kh¶ dÜ cña ®Æc tuyÕn ph¶n lùc tæng cã tÝnh ®Õn sai lÖch d¬ng ( dung sai) do cã sai sè trong chÕ t¹o lß xo vµ c¸c chi tiÕt kh¸c cña c¬ cÊu. Lóc ®ã lùc nµy ®îc nh©n thªm víi hÖ sè dung sai vÒ lùc k1. HÖ sè dung sai vÒ lùc cÇn ®îc tÝnh víi kh¶ n¨ng xÊu nhÊt. Trong s¶n xuÊt, ®èi víi c¬ cÊu ®IÖn tõ lß xo ( vÝ dô c«ng t¾c t¬) thêng lÊy k1= 1,3  1,7 lµ hîp lý. Khi c¸c chi tiÕt ®îc chÕ t¹o víi ®é chÝnh x¸c b×nh thêng chän hÖ sè dung sai vÒ lùc k1 cã gi¸ trÞ nhá vµ ngîc l¹i víi ®é chÝnh x¸c thÊp h¬n chän k1 cã gi¸ trÞ lín. Khi chi tiÕt kh«ng ®ñ ®é chÝnh x¸c cÇn lÊy k1 ®Õn 2,4 vµ cao h¬n. Trong r¬le c«ng suÊt nhá, vÝ dô c¸c r¬ le dïng trong tù ®éng vµ th«ng tin liªn l¹c, ph¶n lùc c¬ chØ lín tõ mét vµi ®Õn hµng chôc gam, hÖ sè k1 cÇn chän lín. VÝ dô ë h×nh 4-3: ®êng nÐt ®øt lµ giíi h¹n do dung sai cña ®Æc tuyÕn ph¶n lùc tæng.
7. Dùng ®Æc tuyÕn lùc chuyÓn ®éng khi ®ãng khÝ cô ®iÖn ( cßn gäi lµ ®Æc tuyÕn lùc hót) ®îc sinh ra do c¬ cÊu truyÒn ®éng nh nam ch©m ®iÖn, ®éng c¬ ®iÖn, c¬ cÊu khÝ nÐn… 8. Phèi hîp c¸c ®Æc tuyÕn lùc chuyÓn ®éng vµ ph¶n lùc tæng. III- Dùng ®Æc tuyÕn tÜnh lùc t¸c dôngcña c¬ cÊu ®IÖn tõ - lß xo kiÓu hót th¼ng cña khÝ cô ®IÖn c«ng suÊt kh«ng lín, cã tiÕp ®IÓm thêng më, lß xo tiÕp ®IÓm thêng xo¾n h×nh trô( h×nh 4-1b) Tr×nh tù tiÕn hµnh x©y dùng ®Æc tuyÕn ph¶n lùc: 1. Trªn trôc hoµnh ®Æt hµnh tr×nh cña phÇn øng nam ch©m ®iÖn, b»ng ®é lín khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc cña m¹ch tõ vµ b»ng ®é më m víi ®é lón l cña tiÕp ®iÓm : 2. Dùng ®Æc tuyÕn ph¶n lùc cña nam ch©m ®iÖn ( ®Æc tuyÕn c¬): a. Träng lùc phÇn ®éng: gåm träng lùc phÇn øng nam ch©m ®iÖn vµ hÖ thèng tiÕp ®iÓm. Cã hai trêng hîp x¶y ra: - KhÝ cô ®iÖn lµm viÖc ë vÞ trÝ n»m ngang ( xÐt theo trôc chÝnh cña nã) th× kh«ng tÝnh ®Õn träng lùc. - KhÝ cô ®iÖn lµm viÖc ë vÞ trÝ ®øng th× träng lùc cïng chiÒu víi lùc hót ®IÖn tõ. b. Lùc ma s¸t: rÊt nhá nªn cã thÓ bá qua, kh«ng tÝnh ®Õn. c. Lùc cña hai lß xo nh¶ 2Flxnh (trªn h×nh chØ biÓu mét lß xo) ë tr¹ng th¸i më, ta coi b»ng träng lùc phÇn ®éng. §é cøng cña lß xo ( ®é dèc cña ®Æc tuyÕn lß xo ) coi lµ nhá. d. Lùc lß xo tiÕp ®iÓm Flxt® ë tr¹ng th¸i ®ãng b»ng lùc Ðp cuèi cña tiÕp ®iÓm, ®îc x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ tiÕp ®iÓm ( ch- ¬ng 2). Lùc Ðp ®Çu cña tiÕp ®iÓm ( ë thêi ®iÓm tiÕp ®IÓm ®éng b¾t ®Çu tiÕp xóc víi tiÕp ®iÓm tÜnh) ®îc lÊy b»ng 0,5 0,7 gi¸ trÞ lùc Ðp cuèi ( ch¬ng 2 ). Lùc Ðp ®Çu cña tiÕp ®iÓm ®îc thùc hiÖn b»ng ®é nÐn ban ®Çu cña lß xo. 3. Dùng ®Æc tuyÕn lùc hót ®iÖn tõ F®t khi ®ãng khÝ cô ®iÖn theo c¸c gi¸ trÞ cña lùc ®îc x¸c ®Þnh trong qu¸ tr×nh tÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn ( ch¬ng 5). IV- dùng ®Æc tuyÕn tÜnh lùc t¸c dông cña c¬ cÊu ®IÖn tõ – lß xo kiÓu hót th¼ng cña khÝ cô ®IÖn c«ng suÊt kh«ng lín cã c¸c tiÕp ®IÓm th- êng ®ãng vµ thêng më, lß xo tiÕp ®IÓm kiÓu xo¾n h×nh trô ( h×nh 4- 1,c,g) 1. Trªn trôc hoµnh ( h×nh 4-5) ®Æt hµnh tr×nh phÇn øng nam ch©m ®iÖn, b»ng trÞ sè khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc cña m¹ch tõ. Do cã c¸c tiÕp ®iÓm thêng më
vµ thêng ®ãng nªn cã hai ®é më vµ hai ®é lón t¬ng øng cña chóng: m® , l® vµ mm , lm . 2. Dùng ®Æc tuyÕn c¬: - Träng lùc vµ lùc ma s¸t : còng nh PhÇn trªn kh«ng xÐt ®Õn. - Lùc cña hai lß xo nh¶ 2Flxnh ë tr¹ng Th¸i më ( tr¹ng th¸i nh¶ ) ®îc lÊy lín H×nh 4-5 : §Æc tuyÕn lùc H¬n nhiÒu so víi trêng hîp trªn, t¸c dông cña c¬ cÊu ®IÖn v× lóc nµy lùc lß xo nh¶ bÞ lùc Ðp cuèi tõ – lß xo cña khÝ cô ®iÖn cña lß xo tiÕp ®iÓm thêng ®ãng Fc® lµm cã tiÕp ®iÓm thêng më yÕu ®i ( hai lùc nµy ngîc chiÒu nhau vµ thêng ®ãng K®, Km : c¸c ®iÓm giíi h¹n. 155 Độ lớn của lực 2FLxnh được lấy theo phương trình: 2FLxnh=Fcđ + Fch Trong đó : Fch - lực ép trực tiếp lên cữ trặn ở trạng thái mở của khí cụ điện. - lực lò xo tiếp điểm : lực ép cuối của lò xo tiếp điểm tác dụng cả khi nam châm nhả và hút . Các lực này được xác định trong quá trình thiết kế hệ thống tiếp điểm đóng ngắt . Lực ép đầu được xác định giống như pần trên đã trình bày.
3. Dựng đặc tuyến lực hút điện từ Fđt khi nam châm điện đóng . Đặc tuyến được dựng theo các giá trị của lực được xác định trong quá trình tính toán nam châm điện. Khi dựng đặc tuyến lực hút (được biểu diễn bằng đường cong nét liền Fđt1),trong điều kiện kỹ thuật của khí cụ điện , cần phải thuyết minh rõ phải đóng khí cụ điện ở điện áp không được nhỏ hơn điện áp tác động , tương ứng với điểm giới hạn Kđ ,vì khi điện áp nhỏ , lực hút điện từ sẽ không đủ để thắng phản lực ở điểm Kđ .Nếu không thực hiện như vậy thì cần tính toán với đặc tuyến lực hút dốc hơn (đươc biểu diễn bằng đường cong nét đứt Fđt2 ). 4. Trên hình 4-5 , đường nét đứt biểu diễn đặc tuyến cơ F’c của khí cụ điện chỉ có tiếp điểm thường ,mở (hình 4-4) có cùng một trị số dòng điện định mức Iđm và do đó có cùng một lực ép tiếp điểm .Từ các đặc tuyến đó ta thấy : Khi khí cụ có tiếp điểm thường đóng , đặc tuyến cơ F’c và do đó đăc tuyến lực hút điện từ Fđt của nó cao hơn nhiều so với khi không có tiếp điểm này . Dẫn tới kích thước , trọng lượng và giá thành khí cụ điện đều tăng lên. V – Dựng đặc tuyến tính lực tác dụng của cơ cấu điện từ - lò xo của rơ le công sất nhỏ có tiếp điểm thường mở ,tiếp điểm lắp trên lò xo tấm phẳng công sôn (hình 4-2a). 1. Trên trục hoành ( hình 4-6a) đặt hành trình của phần ứng nam châm điện bằng trị số khe hở không khí làm việc  của mạch từ .Cơ cấu điện từ -lò xo được thiết kế sao cho có độ mở m và độ lún l cần thiết của tiếp điểm . Tổng của chúng là khe hở  . Trị số khe hở  được phân thành các thành phần tương ướng với 4 vị trí của phần ứng. -Hành trình của phần ứng từ vị trí 1 đến vị trí 2 , có nghĩa đến thời điểm tiếp điểm động bắt đầu tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh – độ mở m=0 , bằng: l n .l 2  12  m. mm (4-2) ltđ .l1 Hình 4-6 :Đặc tuyến tác dụng lực của cơ cấu điện từ - lò xo của role công suất nhỏ có lò xo tiếp điểm kiểu tấm phẳng lắp công sôn a- có tiếp điểm thường mở b- có tiếp điểm thường đóng K- là tiếp điểm giới hạn
-Hành trình của phần ứng từ vị trí 2 đến vị trí 3 khi thanh lò xo tiếp điểm bắt đầu tách khỏi cữ chặn, bằng: ltđ .ln .l2  23  f 3 . mm lbc .ltđ .l1 Fbc .lbc Với f3 = mm (4-3) 3 .E . J b Trong đó : F3 –độ võng của thanh lò xo b ở cánh tay đòn lbc’ E –môđun đàn hồi của vật liệu lò xo , N/mm2 Jb –mômen quán tính của tiết diện lò xo, mm4 Fbc –lực ép lên cữ chặn N (G). -Hành trình của phàn ứng từ vị trí 3 đến vị trí 4 , tương ứng với độ võng f4 của lò xo b ở cánh tay đòn ltđ’ bằng độ lún l của tiếp điểm và bằng : l n .l 2  34  f 4 . ltđ .l1 Với : f4 = l = Fb 4  Fb 3 jbt lbc Fb3=Fbc. ltđ 3E. J jbt= 3 b (4-4) ltđ Trong đó : - jbt: N/mm (G/mm) độ cứng của lò xo b ở chiều dài của nó ltđ - Fb3 và Fb4 : lực ép tiếp điểm ở vị trí 3 ( lực ép đầu) và vị trí 4 ( lực ép cuối) . Khi xác định khe hở không khí tính toán  của nam châm điện , cần tính đến chiều cao  của tấm bằng vật liệu phi từ tính ,dùng để chống hiện tượng dính của phần ứng với lõi nam châm khi nhả. Hành trình toàn phần của phần ứng có cả chiều cao của tấm. Như vậy khe hở không khí tính toán bằng:    12   23   34   , mm (4-5) Để tính lực do lò xo a sinh ra , cần tính độ võng của nó tại cánh tay đòn ln ở các vị trí khác nhau của do lực ép trên mấu tỳ Fac1
l1 l  Fa'1  Fac1 ; Fa' 2  f a 2 j an 1  l2 l2   (4-7) l1 l1  F '  Fa 3 j an ; Fa' 4  f a 4 j an l2  a3 l2  -Các giá trị qui đổi về khe hở không khí làm việc của lực cần để tách lò xo b khỏi cữ chặn ở vị trí 3 và lưc tác dụng ở vị trí 4 bằng : lbc .l đt .l1  Fb'3  Fbc  Fbc ' l tđ .l n .l 2   (4-8) l tđ .l1  F M ' '  f 4 . j bt l n l1  b4 b3  -Đặc tuyến của lò xo b được dựng theo các giá trị lực có được bằng cách cộng thêm các giá trị lực vừa tính theo công thức (4-8) vào đặc tuyến lực của lò xo a tại các điểm tương ứng trên trục hoành. Trên hình 4-6a , đường nét đứt biểu diễn đặc tuyến của lò xo tiếp điểm b khi không có cữ chặn . 3. Phương pháp tính toán và dựng đặc tuyến vừa trình bày chỉ áp dụng đối với role có một tiếp điểm thường mở .Trong trường hợp role có n tiếp điểm như vậy ,độ lớn của tất cả các lực cần tăng lên n lần. 4. Dựng đặc tuyến lực hút của nam châm điện VI- Dựng đặc tuyến tĩnh lực tác dụng của cơ cấu điện từ - lò xo của role công suất nhỏ có tiếp điểm thường đóng ,tiếp điểm lắp trên lò xo tấm phẳng công sôn(hình 4-2b). 1. Trên trục hoành (hình 4-6a) đặt hành trình của phần ứng nam châm điện bằng độ lớn khe hở không khí làm việc  của nó .Xác định các vị trí đặc biệt của phần ứng .Khi phần ứng mở (nhả) , ở vị trí 1 , lò xo C cần sinh ra lực Fct trên cánh tay đòn ltđ. Khi phần ứng chuyển dịch đến vị trí 2,lực này giảm đến trị số lực ép lên cữ chặn Fcc. Hành trình của phần ứng là  12 và độ võng fct của lò xo C giảm ở cánh tay đòn ltđ bằng :
lnl2   12  f ct 2 (mm)  l tđ l1   l cc  (4-9) Fct1  Fcc 2  l tđ f ct 2  (mm) jc   Khi phần ứng tiếp tục chuyển động đến vị trí 3 , hành trình của phần ứng  23 và độ võng fct của lò xo c giảm đến trị số 0 , bằng : l tđ .l n .l 2   23  f ct 3 (mm) l cc .l tđ .l1  3  (4-10) Fcc 2 .l cc  f ct 3  (mm) 3Ej c   Với jc là mômen quán tính của tiết diện lò xo C. Hành trình của phần ứng  34 cần thiết để đưa lò xo a đến độ võng ứng với độ mở m của tiếp điểm : lnln  34  m (4-11) ltđ l1 Hành trình toàn phần của phần ứng , tức khe hở không khí tính toán bằng:    12   23   34   , mm (4-12) 2. Dựng đặc tuyến cơ F 'c : được thực hiện tương tự cách dựng đã trình bày ở phần trên . VII- Dựng đặc tuyến tính lực tác dụng cơ cấu khí nén – lò xo của công tắc tơ có tiếp điểm thường mở - lò xo tiếp điểm kiểu xoắn hình trụ (hình 4-7a) 1. Trên trục hoành biểu diễn hành trình h của piston (hình 4-7b) 2. Dựng đặc tuyến phản lực : -Lực qui đổi về trục cần piston của trọng lực phần động Ft1 bằng: ' l6 F t' 1   Ftli (4-13) l5 -Lực ma sát qui đổi Fms bằng tổng của lực ma sát của piston và các lực ' qui đổi của :lực ma sát của hệ thống tiếp điểm Fmt và lực ma sát trong các khớp bản lề Fk.lực Fms được biểu diễn bằng đường thẳng. '
Lực ma sát ban đầu (ma sát tĩnh) lớn hơn khi động (50 ÷60)% .lực ma sát tĩnh Ftp của piston có vòng đệm đa .Khi áp suất trên piston 2÷4.105 pa và chất bôi trơn đặc với các đường kính khác nhau D của xi lanh bằng : D,mm …………………. 45 58 90 Ftp,KG …………………. 20 40 50 -Lực lò xo nhả Flxnh đặt trong xi lanh sinh ra cơ cấu nhả lớn hơn lực ma sat qui đổi một chút . eeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeeee Hình 4-7 : cơ cấu khí nén- lò xo của công tắc tơ có tiếp điểm thường mở . a- sơ đồ kết cấu b- đặc tuyến lực tác dụng khi đóng tiếp điểm. c- đặc tuyến lực tác dụng khi mở tiếp điểm. -Lực lò xo tiếp điểm Flxt sinh ra lực ép tiếp điểm Ftđ qui đổi , bằng: ' l4 Flxt  Ftđ ' l5 l1 Với : Ftd  Flxt (4-14) l2 3. Dựng đặc tuyến lực chuyển động (lực khí nén) khi đóng tiếp điểm. - Đặc tuyến tính Ft3 và Ft5 khi áp suất không khí trên piston 3 và 5.105 pa là đường thẳng. Trị số của lực bằng diện tích piston nhân với áp suất không khí trên piston. -Đặc tuyến động Fđ3 và Fđ5 có thể được xây dựng bằng tính toán phức tạp hoặc bằng phương pháp thực nghiệm . Đặc tuyến phản lực mô tả trên hình đã được cộng thêm phần quán tính của phần động. Khi kết thúc chuyển động , đặc tuyến động tiến đến đặc tuyến tĩnh.
4. Đặc tuyến lực chuyển động khi mở tiếp điểm được trình bày trên hình 4-7c. -Đặc tuyến lực chuyển động khi ngắt Fcđ chỉ khác với đặc tuyến phản lực khi đóng một lượng bằng lực ma sát Fms và lực Fđa cần thiết để đẩy không khí ra khỏi xi lanh.