đồ án môn học Lời nói đầu Hiện với phát triển không ngừng ngành công nghiệp nông nghiệp nên việc sử dụng sản phẩm khoa học, kü thuËt lµ rÊt quan träng ChÝnh nhê sù ứng dụng mà thúc đẩy kinh tế cho quốc gia toàn giới, đồng thời chúng góp phần không nhỏ vào việc tăng suất lao động, phục vụ đời sống sinh hoạt hành ngày ngời, không nhng chúng thay làm việc môi trờng lợi cho ngời việc làm với tính xác cao Với việc u điểm nh nên việc sử dụng khí cụ điện nghành tăng lên không ngừng Mặt khác, khí cụ điện ngày đợc cải tiến hoàn thiện, đồng thời việc nhiên cứu, chế tạo khí cụ điện cần thiết cho sinh viên Trong thời gian vừa qua, đợc quan tâm hớng dẫn thầy cô giáo em đà phần hiểu đợc tầm quan trọng môn học Với hớng dẫn tận tình thầy giáo Nguyễn Tiến Tôn em đà hoàn thành đồ án môn học thời gian quy định làm nội dung yêu cầu em xin chân thành cảm ơn Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học Phần I : sơ lợc công tắc tơ chiều I khái quát công dụng : Công tắc tơ chiều loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa nút ấn mạch điện lực có phụ tải Công tắc tơ điện chiều dùng để đổi nối mạch điện chiều, nam châm điện nam châm điện chiều Công tắc tơ chiều có phận nh sau : - Mạch vòng dẫn điện ( gồm đầu nối, dẫn, tiếp điểm ) - Hệ thống dập hồ quang - Các cấu trung gian - Nam châm điện - Các chi tiết cụm cách điện - Các chi tiết kết cấu , vỏ II yêu cầu chung công tắc tơ điện chiều II yêu cầu kỹ thuật Đảm bảo độ bền nhiệt chi tiết, phận làm việc chế độ sử dụng cố định mức Đảm bảo độ bền cuả chi tiết phận cách khoảng cách điện làm việc với điện áp cực đại, kéo dài điều kiện môi trờng xung quanh ( nh ma , bụi ) nh có điện áp nội điện khí gây Độ bền tính chịu mòn phận khí cụ điện thời gian giới hạn số lần thao tác thiết kế, thời hạn làm việc chế độ định mức chế độ cố Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học Đảm bảo khả đóng ngắt chế độ định mức chế độ sử cố, độ bền thông ®iƯn cđa c¸c chi tiÕt, bé phËn Cã kÕt cÊu đơn giản, khối lợng kích thớc bé II Yêu cầu vận hành Có độ tin cậy cao, tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài Đơn giản chế tác, dễ thao tác thay sửa chữa phí tổn cho vận hành, tiêu tốn lợng II Yêu cầu kinh tế, xà hội Giá thành hạ tạo điều kiện dễ dàng thuận tiện cho ngời vận hành, đảm bảo an toàn lắp ráp sửa chữa, có hình dáng kết cấu phù hợp, vốn đầu t cho chế tạo lắp ráp III Nguyên lý hoạt động kết cấu chung công tắc tơ chiều Cơ cấu điện từ gồm hai phận : cuộn dây mạch từ, làm việc theo nguyên lý điện từ gồm mạch từ dùng để dẫn từ thép đúc hình chữ U phần đợc gắn chặt với đế phần lại đợc nối với hệ thống qua hệ thống dẫn Cuộn dây hút có điện trở điện kháng bé Dòng điện cuộn dây không phụ thuộc vào khe hở không khí nắp lõi Khi ta đặt điện áp vào hai đầu cuộn dây nam châm điện có dòng điện chạy cuộn dây, cuộn dây sinh từ thông khép mạch qua lõi thép có dòng đIện khe hở không khí tạo lực hút điện từ kéo nắp ( phần ứng ) phía lõi Khi cắt điện áp ( dòng điện ) cuộn dây lực hút điện từ không nắp bị nhả Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học Phần II : yêu cầu thiết kế lựa chọn phơng án kết cấu I yêu cầu thiết kế Thiết kế công tắc tơ chiều pha kiểu điện từ có thông số Tiếp ®iÓm chÝnh : I®m = 80A; U®n = 250v Sè lợng : thờng mở thờng đóng Tiếp ®iĨm phơ : I®m = 5A ; U®n = 250V Số lợng : thờng mở thờng đóng Nam châm điện : Uđm = 220V Tần số thao tác : 500 lần đóng ngắt / Tuổi thọ : : 105, điện : 0,5.105 lần đóng ngắt Làm việc liên tục : cách điện cấp B II lựa chọn phơng án kết cấu Chọn loại công tắc tơ chiều có tiếp điểm ngón để tiếp điểm đỡ bị mòn, giảm điện trở tiếp xúc, tiếp điểm có tiếp xúc đờng bị đóng, ngắt tiếp điểm động làm trợt bề mặt tiếp điểm tĩnh để cạo lớp màng mỏng ô xít xem dẫn điện bám, dịch chuyển điểm cháy hồ quang xa bề mặt công tác cuả tiếp điểm Bng dËp hå quang kiĨu khe hĐp kÕt hỵp cn dây thổi từ Buồng dập hồ quang đợc làm amiăng gồm hai nửa có chỗ lồi chỗ lõm ghép lại tạo thành hộp có đờng khe quanh co bề rộng , khe nhỏ đờng kính hồ quang nên gọi khe hẹp Sự kết hợp buồng dËp hå quang khe hĐp víi cn d©y thỉi tõ Cuộn dây thổi từ có tác dụng tạo từ trờng H tác dụng lên dòng điện hồ quang, sinh lực điện động F kéo dài hồ quang, ®Èy hå quang vµo ®êng khe quang co cđa bng dập hồ quang, hồ quang Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học vừa tiếp giáp sát vào thành buồng dập hồ quang, vừa bị kéo dài đờng khe quanh co, nên dễ bị dập tắt Thờng cuộn dây thổi từ đợc mắc nối tiếp với tiếp điểm cắt dòng điện lớn lực điện động lớn Nếu dòng ®iƯn ®ỉi chiỊu th× tõ trêng cịng ®ỉi chiỊu, lùc điện động không bị đổi chiều dòng điện nhỏ dập tắt hồ quang cách chắn 1/4 dòng định mức cuộn dây thổi từ Nam chân điện kiểu hút chập cuộn dây có công suất 20 25 W Có khả làm việc chuẩn xác phạm vi điện áp dao động từ 85% - 105% Uđm Thời gian tác động cuả công tắc tơ khoảng 0,08 0,1s Thời gian nhả 0,03-00,04s điện áp nhả 0,05-0,1Uđm sơ đồ động Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học Phần III: Tính toán mạch vòng dẫn điện I khái niệm mạch vòng đẫn điện Mạch vòng đẫn điện cuả khí cụ điện phận khác hình dáng, kết cấu kích thớc hợp hành Mạch vòng dẫn điện gồm dẫn, dầu nối, hệ thống tiếp điểm ( giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh ) II yêu cầu đối vơí mạch vòng dẫn điện Có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt Bền với môi trờng Có độ cứng vứng tốt Tổn hao đồng nhỏ Có thể làm việc đợc khoảng thời gian nhắn có cố Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo lắp ráp III Yêu cầu dẫn Có độ bền khí cao Có khả chịu đợc ăn mòn hoá học, bị ôxi hoá Có độ mài mòn nhỏ bị va đập Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ III Chọn vật liệu Để thoả mÃn yêu cầu dẫn Chọn vật liệu dẫn đồng CAĐINI kéo ngi cã: TØ träng : 8,9 g/m3 NhiƯt ®é nãng chảy : 10830C Điện trở suất 200C : 2,3 10-3 §é dÉn nhiƯt : 0,39 Ws/cm0C §é cøng Briven : 95 - 110kg/mm HƯ sè nhiƯt ®iƯn trë : 0,0043 1/ 0C = 10-3 Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học III Hình dạng dẫn Thanh dẫn hình chữ nhật A: chiỊu réng dÉn B: chiỊu dµy dÉn S: tiÕt diƯn dÉn III TÝnh to¸n dẫn chế độ dài hạn Bề dày dẫn đợc xác định: b=3 I K fod (mm) 2.n.( n + 1).K t τ Trong ®ã : I : dòng điện làm việc ( A ) P0 : điện trở suất cuả vật liêụ nhiệt độ ổn ®Þnh ( Ωm ) Kf : HƯ sè tỉn hao phụ đặc trng cho tổn hao hiểu ứng bề mặt hiệu ứng gần Đối với dòng đIện chiỊu Kf = N : tØ lƯ gi÷a chiỊu réng vµ chiỊu dµy dÉn Chän n = KT : HƯ sè t¶n nhiƯt khèng chÕ Chän KT = ( W/ m2 0C) [ bảng - TKKCDDHA ) độ tăng nhiệt ổn định = 650C [ Bảng TKKCĐHA ] * Bề rộng dẫn đợc xác định a = n b ( mm ) Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học * Điện trở suất cuả vật liệu nhiệt độ ổn ®Þnh ( = 105 0C ) ρ =105 = ρ 0= 20 [1 + α (θ od − 20) ] Trong ®ã : ρθ = 20( Ωm ) : điện trở suất cuả vật liệu nhiệt độ = 200C p0=20 = 1,8 10-8 [Bảng - 13 TKKCĐHA ] hệ số nhiệt điện trở cuả đồng = 0,0043 ôđ ( 0C ) nhiệt độ ổn định ôđ = 105 0C [ bảng – TKKC§HA ] ρθ =105 = 4.10 −3 [1 + 0,0043.(105 − 20) ] = 5,46.10 −3 * kích thớc dẫn làm việc với I đm = 80A b=3 80 2.5,46.10 −3 = 0,108 ( mm) 2.6( + 1).5.65 a = n b = = mm Để phù hợp chọn: a = mm b = 1mm vËy ta cã tØ lÖ : n= a = =8 b III kiểm tra dẫn Quá trình kiểm tra nhằm xác định xem với tiết điện tính toán lựa chọn có đảm bảo đợc độ tăng nhiệt, nhiệt độ ổn định cho phép dẫn làm việc chế độ dài hạn hay không Đồng thời kiểm tra khả tải dẫn chế độ không ổn định nhiệt ( chế độ ngắn hạn hay chế độ ngắn mạch ) mà dẫn không bị biến dạng hay tính chất vật liệu làm dÉn vÉn ë ®iỊu kiƯn cho phÐp KiĨm tra làm việc chế độ dài hạn Kiểm tra độ tăng nhiệt độ : Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học Trong : τ od J ρθ =105 n.b 0,312.5,46.10 −3.1.8 = = = 46,6 < 65 C −6 2.K T ( n + 1) 2.5.( + 1).10 J : mật độ dòng điện dẫn: lấy j = 0,31 J= I 80 = = 10( A / mm ) S S : ®iƯn tÝch dÉn S = a.b + + ( mm2 ) * kiểm tra nhiệt độ ổn định θ od = θ mt + τ od = 40 + 46,6 = 86,6 C Trong ®ã : θ mt : nhiệt độ môi trờng ( lấy mt = 40 C ) * KiÓm tra dÉn chế độ ngắn hạn : Chế độ ngắn hạn chế độ mà dẫn làm việc thời gian ngắn Khi độ chênh nhiệt độ cha đạt tới trị số ổn định đà nghỉ ( tức cha lợi dụng hết khả chịu nhiệt vật liệu ) Do ta nâng phụ tải lên để khí cụ điện ứng với thời gian làm việc mà khí cụ điện vùa đạt tới độ tăng nhiệt cho phép Để thuận tiện cho viƯc tÝnh to¸n kiĨm nghiƯm KiĨm tra dÉn cã chiỊu dµi cm , thêi gian lµm viƯc ngắn hạn t nh = sec, nhiệt độ 1050C * §iƯn trë cđa 1cm dÉn ë nhiƯt ®é 1050C lµ : Rθ =105 = Rθ = 20 [1 + α (θ od − 20) ] = ρ θ = 20 IS [1 + α (θ od − 20 ) ] = 4.10 −9 [1 + 0,0043.(105 − 20 ) ] = 6,83.10 −5 −4 8.10 R0 = 20 : ®iƯn trë cđa ®ång ë nhiƯt ®é = 200C Thiết kế công tắc tơ đIện chiều đồ án môn học * Tổn hao công suất cho phép chế độ làm việc dài hạn Pdh = I2dh R0 = 105 = 802 6,83 10-5 = 0,437( W/ cm ) * h»ng sè ph¸t nóng đợc xác định : T= C.M K T S T C : nhiệt dung riêng đồng C = 0,39 J/g0 C St : diện tích bề mặt làm ngn cđa dÉn dµi 1cm : St = D L D : Chu vi dÉn D = ( a + b ) L : ChiỊu dµi dÉn L = 1cm M : Khèi lỵng dÉn dµi 1cm : ( g ) St = D L + ( a + b ) l = ( 0,8 + 0,1 ) = 1,8 ( cm 2) M = γ S l = 8,9.0.8.1 = 7,12( KG ) TØ träng cđa ®ång * H»ng sè thêi gian ph¸t sãng T= C.M 0,39.7 = = 303 ( S ) K T ST 5.10 4.1,8 * Độ tăng nhiệt chế độ ngắn h¹n : ( t nh ′ Tnh = Tod e T ) Trong : Tôđ : độ tăng nhiệt ổn định công suất chế độ ngắn hạn tính toán tnh = 3sec; ( τ nh = 65 − e −5 , 6303 ) = 0,25 C * Hệ số tải công suất chế độ ngắn hạn: KP = T 303 = = 61 t nh * HÖ sè tải dòng điện chế độ ngắn hạn : KI = K p = 61 = * C«ng suất cho phép chế độ ngắn hạn: Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 10 đồ án môn học IV yêu cầu hệ thống dập hồ - Đảm bảo đợc khả đóng khả ngắt , nghĩa đảm bảo giá trị dòng điện đóng Iđ = Iđm= 6.80 = 480A dòng ®iƯn ng¾t Ing = I®m = 80A - Thêi gian hồ quang cháy nhỏ để giảm ăn mòn tiếp điểm thiết bị dập hồ quang - Quá điện áp thÊp - kÝch thíc hƯ thèng dËp hå quang nhá , vïng khÝ ion hãa nhá , nÕu kh«ng nã tạo chọc thủng cách điện phần thiết bị toàn KCĐ - có khả hạn chế ánh sáng âm V Chän vËt liƯu vµ kÕt cÊu bng dËp VËt lệu làm buồng dập hồ phải có khả chịu đợc nhiệt độ cao, có tính cách điện cao có khả chống ẩm - Để dập tắt hồ quang cách nhanh chóng mặt buồng dập phải có độ nhám bề mặt nhỏ nghĩa bên buồng dập phải nhẵn Kết cấu kiểu buồng dập Qua phân tích dạng kết cÊu vµ kiĨu bng dËp chän kiĨu bng dËp hå quang kiểu khe hẹp kết kết hợp cuộn dây thổi từ Buồng dập hồ quang đợc làm vật liệu chịu nhiệt, cách điện nh amiăng Cuộn thổi từ cuộn dây đồng có lõi thép mạch từ hở , cuộn dây đợc mắc nối tiếp với tiếp điểm khí cụ điện Dòng điện chạy cuộn dây tạo từ trờng , tác dụng từ trờng lên dòng điện hồ quang sinh lực điện động Dới tác động lực điện ®éng , lùc tõ trêng cđa cn d©y thỉi tõ, lực chênh lệch áp suất Hồ Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 24 đồ án môn học quang bị đẩy vào khe hẹp buồng dập, tiÕp xóc víi v¸ch bng dËp, v¸ch thu nhiƯt cđa hồ quang làm việc hồ quang giảm nhanh dẫn đến hồ quang bị dập tắt Với kết cấu kiểu buồng dập nh phù hợp với CTT có chế độ làm việc nhẹ với tần số đóng ngắt 500 lần đống ngắt / giời I đm = 80A, tiếp điểm kiểu ngón chỗ ngắt Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 25 đồ án môn học Phần V: Tính toán lò xo đựng đặc tính I Khái niệm chung Lò xo mét bé phËn cđa CTT cã nhiƯm vơ t¹o lùc ép lên tiếp điểm ( lò xo tiếp điểm ) tạo lực ngắt cấu trình ngắt cấu ( lò xo nhả ) Yêu cầu lò xo tiếp điểm lò xo nhả : - Có độ đàn hồi phù hợp - Có đặc tính ổn định theo thời gian - Có khả bền - Không bị ăn mòn bơi hóa chất môi trờng II Chọn kiểu vật liệu lò xo II Kiểu lò xo: Qua phân tích đánh giá loại lò xo Chọn kiểu lò xo tính hình trụ chịu nén không dẫn điện Với loại lò xo phù hợp với kết cấu đà chọn, có u điểm bị ăn mòn Bền cơ, làm việc tin cậy không bị phát nóng già hóa II Chọn vật liệu làm lò xo Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 26 đồ án môn học Dựa vào công dụng CTT đợc thiết kế, dùng để đóng ngắt mạch điện có tần số đóng ngắt 500 lần / Có tuổi thọ điện 105 0,5 105 lần đóng ngắt Chọn vật liệu làm lò xo thép Cacbon ROCT 9389-60 độ bền vừa lò xo tiếp điểm có độ bền thờng lò xo nhả có thông số sau : Loại Lò xo Lò xo tiếp điểm Giới hạn mỏi cho phép xoắn x = 480 N / mm Mô đun đàn hồi E = 200 103 N/mm2 Mô đun chống trợt G = 80 103 N/mm2 Điện trở suất = 0,2.10 m Lò xo nhả x = 370 N / mm E = 200 103 N/mm2 G = 80 103 N/mm2 ρ = 0,2.10 −6 Ωm Trªn trục hoành đặt hành trình làm việc phần ứng NCĐ, khe hở không khí làm việc mạch từ Trọng lợng phần động gồm trọng lợng nắp NCĐ, trọng lợng dẫn tiếp điểm Trọng lợng phần động quy đổi tiếp điểm đặt lùc ®iƯn tõ lÊy G’ = 210 g = 2,1 N Đặc tính lò xo nhả trọng thái mở lực lò xo nhả quy đổi điểm đặt lùc ®iƯn tõ nh sau : F’lxnhd = G’ + Fcũ chặt ( N ) Trong : Fcũ chặt : lực ép lên cữ chặt trạng thái mở quay đổi điểm đặt lực điện từ Fcũ chặt : 0,07 Iđm ( N ) Lực lò xo tiếp điểm Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 27 đồ án môn học Lực ép cuối lò xo tiếp điểm đợc lấy lực ép cuối tiếp điểm ( trạng thái đóng ) Flxđc = Ftđc Lực ép đầu lò xo tiếp điểm đợc láy 0,6 Flxđc Flxdbd = 0,6 Flxđc H : Đặc tính lò xo xoắn hình trụ làm việc chịu nén X: hành trình cấu lò xo, tính từ vị trí lò xo sinh lực lớn Fđ : Độ võng ban đầu lò xo Flv : độ võng làm việc lò xo Fđ, Iđ : Lực nén ban đầu chiều dài ban đầu lò xo Flv, Ilv : Lùc nÐn lµm viƯc vµ chiỊu dµi lµm viƯc lò xo Ltđ : Chiều dài tự lò xo Đặt tính phản lực tổng ( đặc tính ) Là tổng đại số đặc tính lực đà đợc quy đổi điểm đặt lực điện từ Dựng giới hạn đặc tuyến phản lực tổng có tính đến sai lệch d¬ng ( dung sai ) cã sai sè chế tạo lò xo chi Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 28 đồ án môn học tiét khác CTT, Khi có lực đợc nhân thêm víi hƯ sè dung sai vỊ lùc, ®èi víi CTT chọn Kds = 1,4 Vậy : Fco tơi hạn = Kds Ftổng Tính toán lò xo * tính toán lò xo tiếp điểm Lực ép cuối lò xo tiÕp ®iĨm Flx®c = Ftddc = ( N ) Lực ép lò xo tiếp điểm : Flxlđđ = 0,6 = 4,8 ( N ) Kháang lón lò xo: Flv = f đ + flv Trong : Fđ : Độ lún ban đầu lò xo Flv : Độ lún thêm lò xo Flv : Độ lún lò xo làm việc * Độ lún đợc tính theo công thức sau : f = 8.F D W G.d Trong ®ã : F: lùc nÐn híng trơc ( N ) F: khoảng lún lò xo ( mm ) D : Đờng kính dây quấn lò xo ( mm ) D : Đờng kính trung bình lò xo ( mm ) W : Số vòng làm việc lò xo Tõ ®ã ta cã : f lv Flxtdc = fd Flxtdd Mặt khác : flv = fđ + flv Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 29 đồ ¸n m«n häc VËt ta cã :  Flxtdd fd =  F −F lxtdd  lxtdc   Flxtdd  f lv =   ′ F −F lxtdd   lxtdc   4,8  .l =  .3,5 = 5,25(mm)   − 4,8   l : Độ lún lò xo l = flv = 3,5 ( mm ) flv = f® + flv = 5,25 + 3,5 = 8,75 ( mm ) * ChØ sè cđa lß xo : C= D = 10 d * Đờng kính trung bình dây quấn lò xo d = 1,6 Flxttdc C 8.10 = 1,5 = 0,65(mm) 480 * Đờng kính trung bình lò xo D = C d = 10 0,65 = 6,5 ( mm ) Chän : d = ( mm ) ; D = 10 ( mm ) * Sè vßng cđa lß xo W = G.d f lv 80.10 −3.6,5 = = 8,13 8.C F 8.10 3.8 ( vòng ) Vì lò xo tiếp điểm chịu nén, có vòng chống nghiêng hai đầu lò xo nên số vòng toàn phần lò xo : W + 1,5 = 8,13 + 0,8 = 8,9 ( vòng ) * Bớc lò xo chịu nén tn = d+ f lv 6,5 = 1+ = 1,8(mm) W 8,13 * chiều dài tự lò xo ln = W tn + 1,5 d = 8,13 1,69 + 1,5 = 15,24 ( mm ) * ứng suất xoắn thực tế với lực đà cho x = 16.Flxtdc D 16.8.10 = = 203,8( N / mm ) 2. d 2,3,14.13 * Lò xo nhả Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 30 đồ án môn học - Lực ép nên cữ chặn nhả quy đổi điểm đặt lực điện từ : Fcữ chặt = 0,07 ( N/A ) Idm ( A ) = 0,07 80 = 5,6 ( N ) - Lực lò xo nhả ban đầu (trạng thái ) quy đổi điểm đặt lực điện từ : Flxnhd = Fcữ chặt + G = 5,6 + 2,1 = 7,7 ( N ) Flxnhd = OB 35 ′ Flxnhd = 7.7 = 26,95( N ) OA 10 - Lực lò xo nhả cuối ( trạng thái đóng ) đợc tính nh sau : Flxnhc = 1,2 26,95 = 32,34 ( N ) - Khe hở không khí nh nắp NCĐ lõi trụ mạch từ phần ứng hở nh = OB 35 (m + 1) = (10 + 3,5) = 4,4 OK 108 ( mm) Trong ®ã : OB = 35 ( mm ) OK = 35 + 11 + 22 + 10 + 16 + + 10 = 108 ( mm ) - Góc nghiêng dợc tÝnh nh sau : sin α = δ nh 4,4 = = 0,13 OB 35 α = arcsin( 0,13) = 7,2 - Khỏang lún thêm lò xo nhả lµm viƯc F’lv = OA sin α = 10 0,13 = 1,3 ( mm ) - Kháang lún ban đầu lò xo nhả fd = Flxnhd 26,95 = = 5(mm) Flxnhc − Flxnhd 32,34 − 26,95 flv = fd + f’lv = + 1,3 = 6,3 ( mm ) Chän: C= D =7 d σ x = 370( N / mm ) ThiÕt kÕ công tắc tơ đIện chiều 31 đồ án môn học - Đờng kính dây quấn lò xo nhả d = 1,6 Flxnhc C 32,34.7 = 1,6 = 1,25( mm) x 370 - Đờng kính trung bình lò xo nh¶ D = C d = 1,25 = 8,76 ( mm) - Chän chuÈn : d = 1,6 ( mm ) ; D = 10 ( mm ) - Số vòng lò xo nhả W= G.d f 80.10 3.1,6.6,3 = =9( 8.C F 8.7 2.32,34 vòng ) - lò xo nhả lò xo chịu nén lên số vòng toàn phần : W + 1,5 = + 1,5 = 10,5 ( vßng ) - Bớc lò xo chịu nén tn = d + f 6,3 = 1,6 + = 2,2 w 10 ( mm ) - Chiều dài tự lò xo : In = W tn + 1,5 d = 2,2 + 1,5 1,6= 22 ( mm ) - øng st xo¾n thùc tÕ víi lùc ®· cho : σx = 1,6.Flxnhc D 16.32,34.10 = = 201,2( N / mm ) 3 2.π d 2.3,14.1,6 - Các giá trị lực lò xo tiếp điểm lò xo nhả quy đổi điểm đặt lùc ®iƯn tõ : F’lxnhd = 9,1 ( N ) = 0,91 ( KG ) F’lxnh = OA 10 Flxnhc = 32,34 = 9,24( N ) = 0,924( KG ) OB 35 F’lxnh = OA 86 Flxnhc = 10 = 24,57( N ) = 2,457 KG ) OB 35 F’lxnh = OA 86 Flxnhc = = 19,66( N ) = 1,966( KG ) OB 35 - Khe hë δ nắp lõi trụ hình tròn mạch tõ tiÕp ®iĨm ®éng ®i hÕt ®é më m = 10 mm : Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 32 đồ án môn học = OB 35 I = 3,5 = 1,13(mm) OK 108 Hình vẽ đặc tính Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 33 đồ án môn học Phần VI : Tính toán nam châm điện I Khái niệm nam châm điện Nam châm điện phận quan trọng KCĐ, đặc biệt CTT kiểu điện từ , đợc dùng để biến đổi điện sang KCĐ Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 34 đồ án môn học NCĐ đợc dùng rộng rÃi nhiều lĩnh vực khác Trong công nghiệp đợc dùng cần trục để nâng hàng hóa, truyền động điện , nố đợc dùng ly hợp , van điện từ Trong sinh hoạt hàng ngày , cấu điện từ đợc ứng dụng rộng rÃi nh chuông ®iƯn … C¬ cÊu ®iƯn tõ gåm hai bé phËn : Cuộn dây ( phần điện ) , mạch từ ( phần từ ) II Các số liệu ban đầu Thiết kế nam châm điện chiều có thông số sau yêu cầu sau: NCĐ có khả làm việc điều kiện môi trờng ẩm , nhiệt độ trung bình môi trờng 40 0C Tuổi thọ : 105, điện : 0,5 105 lần đóng ngắt Làm việc chế độ dài hạn , với điện áp Uđm = 120V, tần số thao tác 300 lần đóng ngắt /giờ Yêu cầu NCĐ phải có kích thớc mạch từ nhỏ gọn III Chọn dạng kết cấu Trên sở thực nghiệm chọn NCĐ hút chập kiểu chữ U IV Chọn vật liệu làm mạch từ Vật liệu Thép thoỉ kỹ thuất điện kéo nóng Mà hiệu A Lực từ phản kháng HC 0,6 ( A / cm ) Từ cảm d Bd : 1,1 ( T) Từ cảm bÃo hòa Bb 2,14 (T ) Độ từ thẩm cực đại Điện trở suất 12 10-8( m ) khối lợng riêng 7,85 ( g/cm3) Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 35 đồ án môn học thành phần Cabon 0,35% V Chọn từ cảm Để đảm bảo phần ứng hút, trị số từ cảm cực đại B mà = (T ) Đồng thời đảm bảo độ nhạy lµm viƯc vµ sư dơng tèi u vËt liƯu Ta chọn từ cảm lõi từ cảm khe hở không khí phần ứng hở : Blnh = B δnh = 0,4 ( T ) TiÕt kiÖm cÇn thiÕt cđa lâi : S1 = Fdttt 42,9 = = 6,710 −4 (m ) = 670(mm ) 4 39,8.10 B δnh 39,8.10 0,4 Trong ®ã : F®ltt : lùc hót ®iƯn tõ ë ®iĨm tới hạn tính toán có tính đến dung lực ( điểm H đặc tuyến phản lực ) Fdltt = Fcữ chặt Kds 1,15 = 5,6 1,4 1.15 = 9,01( N ) §êng kÝnh lâi: d1 = 4.S1 = π 4.670 = 29(mm) π §êng kÝnh mò lâi: dml = 1,5.d1 = 1,5 29 = 44 ( mm) TiÕt diƯn cÇn thiÕt cđa mị lâi : S ml = π d ml π 44 = = 1519(mm ) 4 Søc từ động cuộn dây NCĐ tác động : Chọn : ( IW) td = 1,2- 1,6 ( IW) δ nh lÊy = 1,5 ( IW ) td = 1,5 Bδnh δ nh 0,4.4,4.10 −3 = 1,5 = 2102 ( à0 4. 10 vòng ) Trong : ( IW ) δnh : Søc tõ ®éng ë khe hở không khí nh phần ứng hở à0 : HƯ sè tõ thÈm µ = π 107 ( H/m ) Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 36 đồ án môn học nh : Khe hở nắp lõi từ phần ứng hë δ nh = 4,4 ( mm ) VI TÝnh toán kích thớc cuộn dây Chiều cao cuộn dây ρ ( IW ) td K hd 0,002.10 −6.(2102) =3 = 0,44 = 4(cm) 20.K T K nd τ 20.5.0,3.65 h=3 * ChiỊu réng cđa cn d©y: b= h = =1 K nh Trong ®ã : : Điện trở suất đồng = 0,022.10 (m) Khd : Hệ số hình dáng tỉ số chiều cao chiều rộng cuộn dây Chọn Khd = Knd : Hệ số nhét đầy cđa d©y dÉn Chän Kt = 0,3 Kt : hƯ sè táa nhiƯt cđa cn d©y Chän Kt = : Độ chênh nhiệt cuộn dây = 650C Đờng kính dây dẫn : d= 4.ρ Dtb ( IW ) td = U dm 4.0,022.10 3.17,5.2102 = 0,15(mm) 220 Dtb: Đờng kính trung bình cđa cn d©y Dtb = d1 + b = 9,5 + = 17,5 Uđm : Điện áp định mức cuộn dây NCĐ Uđm = 220V Số vòng dây cđa cn d©y : 4.( IW ) td W = π d j = 4.2102 = 22518 ( (0,2) 0,31 vòng ) J: mật độ dòng ®iƯn cđa d©y dÉn Chän j = 0,31 ( A/mm2) VII KÝch thíc m¹ch tõ Chän : ∆ = 4(mm) ; ∆ = 9(mm) ; ∆ = 3(mm) ; ∆ = 2(mm) ; ∆ = 1(mm) Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 37 đồ án môn học Đờng kính cảu cuộn d©y : Dng = d1 + ∆5 + 2.b = 9,5 + 2.1 + 2.13 = 37,5 ( mm) Chiều rộng thên mạch từ : B = Dng + ∆ =37,5 + 2.3 = 43,5 ( mm) Bề dầy thân mạch từ : A= 1,1.S1 1,1.67 = = 1,7 ( B 43,5 mm) Chän A = ( mm ) * Bề dầy nắp NCĐ: C= S1 67 = = 1,5 ( B 43,5 mm) Chän C = 2,5 ( mm) TÝnh to¸n kiĨm ngiƯm : * Điện trở dây dẫn : R= 4. Dtb W 4.0,022.10 −3.17,5.22518 = = 15412 ( Ω d2 0,2 ) * Sức từ động cuộn dây NCĐ tác động ; ( IW)td = U dm R W= 220 22518 = 321,43 ( 15412 ThiÕt kÕ c«ng tắc tơ đIện chiều 38 vòng ) ... lợc công tắc tơ chiều I khái quát công dụng : Công tắc tơ chiều loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ xa nút ấn mạch điện lực có phụ tải Công tắc tơ điện chiều dùng để đổi nối mạch điện chiều,. .. lµ : Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 32 đồ án môn học = OB 35 I = 3,5 = 1,13(mm) OK 108 Hình vẽ đặc tính Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 33 đồ án môn học Phần VI : Tính toán nam châm điện I... lực hút điện từ: Thiết kế công tắc tơ đIện chiều 42 đồ án môn học Phần VII:Tính toán nhiệt,hệ số nhả trọng lợng nam châm điện công tắc tơ I Tính toán nhiệt NCĐ Độ tin cậy vận hành khí cụ điện phụ