Đồ án mơn học Khí cụ điện Đồ án mơn học Khí cụ điện Lời nói đầu Đất nước ngày phát triển, q trình cơng nghiệp hố, đại hoá diễn mạnh mẽ Để thực phải có nguồn lương, mà điện chiếm vai trò quan trọng Điện cung cấp cho ngành, lĩnh vực, đối tượng Tuy nhiên, trình sử dụng điện tránh khỏi cố, rủi ro xảy tượng điện áp, dòng điện, tượng ngắn mạch Để đảm bảo vấn đề an tồn tính mạng cho người, bảo vệ thiết bị điện tránh tổn thất kinh tế xảy khí cụ điện ngày đòi hỏi nhiều hơn, chất lượng tốt đổi công nghệ Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật loại khí cụ điện đại sản xuất đảm bảo khả tự động hố cao, cơng tắc tơ khơng nằm ngồi mục đích Chính mà nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ đặc biệt quan trọng nhằm tránh cố đáng tiết xảy Được giúp đỡ hướng dẫn thầy nhóm khí cụ điện, thuộc bô môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa điện Đặc biệt hướng dẫn giúp đỡ đóng góp thầy Phạm Văn Chới, thời gian làm đồ án mơn học, em hồn thành đồ án môn học với đề tài thiết kế Công tắc tơ xoay chiều pha Mặc dù có nhiều cố gắng song hiểu biết kiến thức cịn có nhiều hạn chế, thời gian có hạn kinh nghiệm thực tế cịn ít, nên q trình thiết kế đồ án em cịn mắc sai sót định Vì Đồ án mơn học Khí cụ điện em mong có bảo đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn môn Thiết bị điện - điện tử thầy Phạm Văn Chới CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TẮC TƠ I Giới thiệu chung Khí cụ điện thiết bị, cấu điện dùng để điều khiển trình sản xuất, biến đổi,truyền tải, phân phối lượng điện dạng lượng khác Theo lĩnh vực sử dụng, khí cụ điện chia thành nhóm, nhóm có nhiều chủng loại khác Cơng tắc tơ loại khí cụ điện hạ áp, dùng để đóng ngắt trực tiếp dịng điện tải thường xun điều khiển tín hiệu điện Cơng tắc tơ(CTT) thuộc nhóm khí cụ điện điều khiển II Nội dung thiết kế Chọn kết cấu(sơ đồ động, kiểu tiếp điển ,kiểu nam châm, điện ) Tính mạch vịng dẫn điện: dẫn, đầu nối, tiếp điểm Chọn buồng dập hồ quang Tính tốn lị xo, nhả lị xo tiếp điểm Tính dung đặc tính Tính tốn nam châm điện Tính dựng đặc tính lực hút điện từ Tính tốn nhiệt, hệ số nhả, trọng lượng nam châm điện CTT Thiết kế kết cấu 10 Bản vẽ lắp ráp tổng hợp A0 Đồ án mơn học Khí cụ điện III Yêu cầu chung thiết kế Các loại khí cụ điện nói chung cơng tắc tơ xoay chiều pha phải thoả mãn hàng loạt yêu cầu sản phẩm cơng nghiệp đại Đó yêu cầu kỹ thuật, vận hành, kinh tế, công nghệ xã hội chúng biểu qua quy chuẩn, định mức, tiêu chuẩn chất lượng nhà nước ngành chúng nằm nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật Các yêu cầu kỹ thuật Yêu cầu kỹ thuật yêu cầu quan trọng định q trình thiết kế khí cụ điện Nó bao gồm yêu cầu về: - Độ bền nhiệt chi tiết, phận khí cụ điện làm việc chế độ định mức chế độ cố Do làm việc chi tiết, phận dẫn dịng có tổn hao sinh nhiệt, đặc biệt ngắn mạch hay tải nhiệt độ tăng nhanh Vì cần đảm bảo độ bền nhiệt chi tiết, phận phải nhỏ nhiệt độ cho phép để không làm giảm tính, giảm tuổi thọ - Độ bền cách điện chi tiết phận cách điện khoảng cách cách điện làm việc với điện áp lớn để khơng xảy phóng điện, điều kiện môi trường xung quanh ( mưa, ẩm, bụi, tuyết ) có điện áp nội điện áp khí gây - Độ bền tính chịu mịn phận khí cụ điện giới hạn số lần thao tác thiết kế, thời hạn làm việc chế độ định mức chế độ cố - Khả đóng cắt chế độ định mức chế độ cố, độ bền điện thông qua chi tiết, phận - Tính kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối lượng kích thước bé - Độ bền với mơi trường : chịu tác động môi trường bên ngồi bụi, độ cao, rung động, qn tính, khí hố chất độc hại Đồ án mơn học Khí cụ điện Các yêu cầu vận hành Khi vận hành, sử dụng cần ý yêu cầu sau : - ảnh hưởng môi trường xung quanh : độ ẩm, độ cao,nhiệt độ cần phải trách tác động có hại mơi trường lên thiết bị điện - Có độ tin cậy 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 - Chi phí vận hành ít, tiêu tốn lượng Các yêu cầu kinh tế xã hội Đây yêu cầu định tới vị trí sản phẩm, hiệu kinh tế sản phẩm Vì chúng địi hỏi số u cầu sau: - Khi thiết kế sản phẩm nói chung thiết bị điện nói riêng nhà thiết kế phải ý đến thị trường, làm để đưa thị trường mặt hàng chiếm ưu hẳn so với sản phẩm khác chủng loại, có chất lượng kỹ thuật thiết bị điện phải có giá thành hạ, có tính thẩm mỹ kết cấu, vốn đầu tư chế tạo lắp ráp nhỏ - Ngồi phải đảm bảo tạo điều kiện dễ dàng thuận tiện cho người vận hành mặt tâm sinh lý, thể an toàn lắp ráp vận hành Các yêu cầu cơng nghệ chế tạo - Tính cơng nghệ kết cấu : dùng chi tiết, cụm quy chuẩn, tính lắp dẫn - Lưu ý đến khả chế tạo : mặt sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả thiết bị - Lưu ý đến khả phát triển chế tạo, lắp ghép vào tổ hợp khác, chế tạo dãy Đồ án mơn học Khí cụ điện CHƯƠNG II CẤU TẠO - NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Cấu tạo Cơng tắc tơ xoay chiều pha khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, với dịng điện lớn 15A Cơng tắc tơ gồm phận sau: - Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường mở - Hệ thống dẫn : dẫn động 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 dây dẫn mền - Buồng dập hồ quang Nguyên lý hoạt động Khi cho điện vào cuộn dây, luồng từ thông sinh nam châm điện Luồng từ thông sinh lực điện từ Khi lực điện từ lớn lực nắp mạch từ hút phía mạch từ tĩnh, mạch từ tĩnh có gắn vịng ngắn mạch để chống rung,làm chi tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh Tiếp điểm tĩnh gắn dẫn, đầu dẫn vít bắt dây điện ra, vào Các lị xo tiếp điểm có tác dụng lực ép tiếp điểm cần thiết lên Đồ án môn học Khí cụ điện tiếp điểm Đồng thời tiếp điểm phụ đóng vào tiếp điểm phụ thường mở mở tiếp điểm thường đóng Lị xo nhả bị nén lại Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng thông giảm xuống không, đồng thời lực điện từ sinh giảm khơng Khi lị xo nhả đẩy tồn phần động cơng tắc tơ lên cắt dòng điện tải Khi tiếp điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh mạch từ hồ quang xuất hai tiếp điểm Nhờ vách ngăn buồng dập hồ quang, hồ quang dập tắt Đồ án mơn học Khí cụ điện CHƯƠNG III MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN A Khái niệm chung Trong Cơng tắc tơ, mạch vịng dẫn điện quan trọng, có chức dẫn dịng, chuyển đổi đóng cắt mạch điện Mạch vịng dẫn điện phận khác hình dáng kết cấu kích thước hợp thành Đối với Cơng tắc tơ, mạch vịng dẫn điện gồm có phận sau: - Thanh dẫn : gồm dẫn động dẫn tĩnh Thanh dẫn có chức truyền tải dòng điện - Dây dẫn mềm : - Đầu nối : gồm vít mối hàn - Hệ thống tiếp điểm : gồm tiếp điểm động tiếp điểm tĩnh, có chức đóng ngắt dịng điện - Cuộn thổi từ Do nhiệm vụ tính tốn thiết kế mạch vòng dẫn điện phải xác định kích thước chi tiết mạch vịng dẫn điện Tiết diện kích thước chi tiết định cấu mạch vòng định kích thước Cơng tắc tơ xoay chiều pha Trình tự thiết kế mạch vịng dẫn điện ; B Mạch vịng dẫn điện Đồ án mơn học Khí cụ điện I Thanh dẫn Các bước tính toán dẫn : - Xác định tiết diện kích thước dẫn chế độ làm việc dài hạn chế độ làm việc khác - Sau tính tốn kiểm nghiệm lại tiết diện kích thước chế độ làm việc dài hạn, chế độ ngắn mạch Thanh dẫn động a) Chọn vật liệu Thanh dẫn động gắn với tiếp điểm động, cần phải có lực ép đủ để tiếp xúc tốt, độ cứng cao, nhiệt độ nóng chảy tương đối cao ta chọn Đồng kéo nguội làm vật liệu cho dẫn động Các thông số đồng kéo nguội : Ký hiệu ML-TB Tỷ trọng (γ) 8,9 g/cm3 Nhiệt độ nóng chảy (θnc) 10830C Điện trở suất 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 tốn dẫn - Chọn kết cấu dẫn có tiết diện ngang hình chữ nhật với bề rộng a, bề dầy b l b a Theo công thức 2-6 (TL1) : a b Đồ án mơn học Khí cụ điện I ρθ K f b= 2.n.( n + 1).K T τ« d : - I = 40 A : dòng điện định mức - n: hệ số hình dáng, n = a/b = ÷ 10, chọn n = - Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao hiệu ứng bề mặt 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/ C.mm2) - ρυ : điện trở suất vật liệu nhiệt độ ổn định ρθ = ρ20[1+α(θ - 20)] ρ20 : điện trở suất vật liệu 20OC α : hệ số nhiệt điện trở vật liệu θ: nhiệt độ ổn định đồng , ta lấy 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 nhiệt độ môi trường ⇒ τôđ = 95 - 40 = 55 OC Vậy ta có b=3 40 2.0,023.10 −3.1,03 ≈ 0.65(mm) 2.9.(9 + 1).10.10 −6.55 a = b.n =0.65.10 =6.5( mm) Tuy nhiên để đảm bảo cho dẫn động chịu phát nóng a>dtđ (dtđ : đường kính tiếp điểm) Tra bảng 2-15 với Iđm = 40A dtđ = ÷ 12 mm, nên chọn dtđ = mm Do ta chọn a = 10 mm, b = 1m m Đồ án mơn học Khí cụ điện • bốn hình 1/4 cầu rỗng với đường kính δ đường kính ngồi (δ + 2m), từ dẫn hình : G6 = μ m = μ 0,1.δ = 0,025.μ0 ⇒ Gδ1 = Gδ3 = G0 + 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) ⎛ 350.10 −6 = μ0 ⎜ ⎜ ⎝ δ ⎞ + 20.2810 −3 + 4.48 + 0,458.δ ⎟ ⎟ ⎠ ⎛ 700.10 −6 ⎞ + 40.56.10 − + 8.98 + 0,916.δ ⎟ ⇒ Gδ13 = Gδ1 + Gδ3 = μ0 ⎜ ⎜ ⎟ δ ⎝ ⎠ Vậy từ dẫn tổng qua khe hở không khí : GΣ = G δ G δ13 G δ + G δ13 = μ0 0,4196.δ + 0,0646.δ + 0,00383.δ + 0,0001024.δ + 1,04.10 −6 1,374.δ + 0,1004.δ + 0,00204δ dGδΣ = dδ 0,5764.δ + 0,08424.δ + 0,003791.δ − 1,78.10 −5.δ − 6,75.10 −6.δ − 2,1.10 −7 δ − 2,12.10 −9 = μ0 1,374.δ + 0,1004.δ + 0,00204.δ b) Từ dẫn tản Từ dẫn tản cực từ với khe hở khơng khí : Gδ2 = 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) = μ0.(40,66.10-3 +0,458.δ ) c) Từ dẫn rò Đồ án mơn học Khí cụ điện Đối với mạch từ xoay chiều , từ dẫn rị tính theo công thức : Gr = gr hl gr : suất từ dẫn rị hl : chiều cao lõi mạch từ Tính suất từ dẫn rị gr ? Xét hl = a/2 a/2 b c gr bao gồm : - hình trụ chữ nhật b×1×c - hình 1/2 trụ trịn đặc đường kính c , chiều cao - hình 1/2 trụ trịn rỗng đường kính c , đường kính ngồi (c+a) , chiều cao gr = μO b + 2.μO.0,26.1 + 2.μO 0,64.1 c c 1+ a2 = 1,25.10 −6 Gr1 = Gr2 = 30 + 2.1,25.10 −6.0,26 + 2.1,25.10 −6 20 0,64 = 3,27.10 −6 20 1+ 34 / 1 grhl = 3,27.10− 6.33.10−3 = 35,97.10−9 3 GrΣ = Gr1 + Gr2 = 71,94.10 -9 d) Hệ số từ tản , từ rò Hệ số từ tản : σt = Hệ số từ rò : σr = Φ δ Φ δ0 + Φ t G Φ = =1+ t = 1+ t Φ δ0 Φ δ0 Φ δ0 G δ0 ΦΣ Φδ + Φr Φ G = = 1+ r = 1+ r Φδ Φδ Φδ Gδ Đồ án mơn học Khí cụ điện Kết tính tốn δ (mm) 0,5 Gδ2 (.10-6) 2,613 0,693 0,374 0,268 0,216 0,185 0,164 GδΣ (.10-6) 1,31 0,35 0,193 0,140 0,114 0,0993 0,088 GrΣ (.10-9) 71,94 71,94 71,94 71,94 71,94 71,94 71,94 Gt2(.10-8) 5,13 5,22 5,33 5,45 5,56 5,68 5,79 σr 1,05 1,2 1,37 1,51 1,63 1,72 1,8 σt 1,02 1,077 1,14 2,03 1,26 1,3 1,35 dGδΣ/dδ (.10-5) 260 15,97 3,96 1,74 0,96 0,603 0.41 Như điểm tới hạn δ = mm , hệ số rò σr = 1,37 xấp xỉ với hệ số rò ban đầu chọn (= 1,4), đạt u cầu Từ thơng mạch từ (tính lõi giữa) : Φδ = K u U 0,85.380 = = 6,12.10 − (Wb) 4,44 f W 4,44.50.2969 Từ cảm mạch δ = mm : Φδ 6,12.10 −4 = = 0,44 T ⇒ Bδ = σ r S l 1,37.736,5.10 −6 Φδ = σr.Bδ.Sl2 Giá trị từ cảm thực tế tính gần xấp xỉ giá trị ban đầu chọn (= 0,5T) thoả mãn u cầu Tính dựng đặc tính lực điện từ Theo cơng thức 4-50 (TKKCĐAP) , lực hút điện từ trung bình tính : Fhtb = K Φ2 δ 2G δΣ ( dG δΣ dG r + ) dδ dδ với ba trường hợp U =0,85.Uđm (KU = 0,85) U = Uđm (KU = 1) U = 1,1.Uđm (KU = 1,1) Đồ án mơn học Khí cụ điện K = 0,25 với F tính Newton - Vì Gr khơng phụ thuộc vào khe hở khơng khí nên - Φδ = dG r =0 dδ Φ tb σr mà Φtb = + KU = 0,85 K U U 4,44.f W ⇒ Φ tb = 2.0,85.380 = 1,22.10 − (Wb) 4,44.50.2969 1,22.10 −4 Φ tb = = 143.10 −3 0,85 + KU = ⇒ + KU = 1,1 ⇒ Φ tb = 1,44.10 −4.1,1 = 1,57.10 −3 (Wb) (Wb) Kết tính ta có δ (mm) 0,5 GδΣ (.10-6) 1,31 0,35 0,193 0,140 0,114 0,0993 0,088 dG δΣ (.10-5) dδ 260 15,97 3,96 1,74 0,96 0,603 0.41 σr 1,05 1,2 1,37 1,51 1,63 1,72 1,8 KU = 0,85 11,6 10,16 8,9 8,07 7,48 7,09 6,78 Φδ×10-4 KU = 13,6 11,9 10,43 9,47 8,77 8,31 7,94 (Wb) KU = 1,1 14,9 13,08 11,45 10,39 9,63 9,12 8,72 KU = 0,85 95,8 83,2 61,86 33,2 20,66 15,4 12,43 Fđt KU = 150,2 130,7 104,4 84,7 71,02 52,7 41,7 (N) KU = 1,1 220,3 178,7 146,4 96,4 85,6 63,5 50,3 Đồ án mơn học Khí cụ điện Fcơ 134,8 N Đồ án mơn học Khí cụ điện Hệ số nhả nam châm : Knh = điểm tới hạn Knh = Fc Fh (TL1 trang 262) 28,7 = 0,76 49,3 Kiểm nghiệm cuộn dây Dòng điện tiêu thụ cuộn dây : I= ( IW )td 2931 = = 0,112 (A) W K I 2969.11 Điện trở dây quấn l q R = ρcd = ρ cd l tb W q ltb chiều dài trung bình cuộn dây Đồ án mơn học Khí cụ điện b bcd a ltb bcd = 9,6 mm a = 28 mm b = 25 mm Chiều dài trung bình cuộn dây ltb = = 2.(a + b) + [2.(a + b) + 2.π bcd ] 2.( 28 + 25) + [2(28 + 25) + 2.π 9,6] = 158,16 mm Điện trở suất đồng nhiệt độ phát nóng cho phép [θ] = 95 0C : ρ = ρ[1 + α(θ - 20)] = 1,74.10-8[1 + 0,0043(95 - 20)] = 2,3.10-8 (Ωm) ⇒ Rcd = 2,3.10 −8 158,16.10 −3.2969 = 149,1 (Ω) 0,058.10 −6 Công suất tiêu thụ cuộn dây: P = I2.Rcd = 0,1122.149,1 = 1,87 (W) Theo công thức Newton , độ tăng nhiệt cuộn dây : τ= P K T S tn Hệ số toả nhiệt KT = W/m2.0C (bảng 6-5 TL1) Diện tích toả nhiệt Đồ án mơn học Khí cụ điện Stn = hcd.(ltrong + lngồi) + 2.(2.a.hcd + 2.b.hcd +π.bcd.hcd) Stn = 28,8.2.158,16 + 2(2.34.28,8+ 2.30.28,8 + π.9,6.28,8) = 19420 mm2 ⇒ τ = θ - θmt = 1,87 = 10,7 O C 9.19420.10 −6 ⇒ θ = 40 + 10,7 = 50,7 OC < [ θ]cp = 95 OC 7.Tính tốn vịng ngắn mạch Để chống rung cho phần động NCĐ lực đập mạch gây nên ta đặt vòng ngắn mạch hai bên trụ bên St Sn + Số vòng ngắn mạch Wnm = vịng + Diện tích rãnh đặt vịng ngắn mạch Snm = 2.b = 2.25 = 50 mm2 + Lực hút điện từ trung bình khe hở làm việc khơng có vịng ngắn mạch trạng thái hút phần ứng Ftbh = 19,9.10 (Φ δtb )2 S tn Φδtb: Từ thơng trung bình khe hở làm việc phần ứng hút được: Đồ án mơn học Khí cụ điện Φ δtb = Φ tbtd σ th Bth S lΣ = 4.σ rh 4.σ rh σrh: Hệ số từ dò phần ứng hút (δ = 0,5 mm), σr = 1,05 ⇒ Φδtb = 1,37.0,5.2040.10 −6 = 3,33.10 − 4.1,05 (Wb) Stn: Diện tích tổng ngồi vịng ngắn mạch Stn = Sl1 - Snm = 14.25 - 50 = 300 mm2 Ftbh = 19,9.10 (3,33.10 −4 ) = 73.5 300.10 − (N) + Tỉ số fl lực điện từ bé trị trung bình lực điện từ khơng có vịng ngắn mạch fl = Fmin K dt Fcqdh = Ftbh Ftbh Có thể tính theo tỷ số diện tích cực từ ngồi vịng ngắn mạch Chän α = s n − fl = = 0,5 ⇒ f1 = 2/3 st 4.f l + Điện trở vòng ngắn mạch rnm = ϖ.μ s tn δh f ;l (3 f l + 2) − fl2 314.4π 10 300.10 −6 4.0,66 = −3 0,5.10 (3.0,66 + 2)2 −7 − 0,66 = 73.5.10 −6 Ω + Góc lệch pha ϕ từ thơng ngồi từ thơng số vịng ngắn mạch Wnm = : tgϕ = : ω.G t = rnm ωμ rnm St δh Đồ án mơn học Khí cụ điện St: Diện tích cực từ vòng ngắn mạch St = tgϕ = 2 S tn = 300 = 200 mm 3 314,4.1,257.10 −6 200.10 −6 O = 2,214 ⇒ ϕ = 55,9 =3 −6 0,5.10 110,3.10 + Từ thơng vịng ngắn mạch Chọn C = α cos ϕ = 0,5 = 0.89 cos 55,9 O Từ thơng vịng ngắn mạch Φt = Φ δtb + C + 2.C cos ϕ = 3,33.10 −4 + 0.89 + 2.0.89 cos 55.9 + Từ thơng ngồi vịng ngắn mạch Φn = C.Φt = 0.89.1,81.10-4 = 1.61.10-4 Wb + Từ cảm khe hở vùng ngồi vịng ngắn mạch Bn = Φ n 2,126.10 −4 = = 1,417T Sn 150.10 −6 với Sn : diện tích cực từ ngồi vòng ngắn mạch Sn = Stn - St = 300 - 200 = 100 mm2 + Lực điện từ phía ngồi vịng ngắn mạch Ftbn ( Φ2 2,126.10 −4 = 19,9.10 n = 19,9.10 Sn 100.10 −6 ) = 90 N + Lực điện từ phía vòng ngắn mạch ( ) Φ2 1,81.10 −4 Ftbt = 19,9.10 t = 19,9.10 = 32.6 St 200.10 −6 + Lực điện từ cực đại 2 Fmax = Ftbt + Ftbn + 2.Ftbt Ftbn cos 2ϕ = 32.6 + 90 + 2.32.6.90 cos( 2.55.9 O ) = 47,9 N O = 1,81.10 − Wb Đồ án mơn học Khí cụ điện + Lực điện từ trung bình Ftb = Ftbt + Ftbn =32.6 + 90 = 81,33 (N) + Lực điện từ nhỏ Fmin = Ftb − Fmax = 81,73 − 47,9 = 33,83N Như lực điện từ nhỏ hút phải lớn lực phần ứng : 4.Fmin > Fcơ ⇒ 4.33,83 = 135,32 (N) > Fcơ =122,8 (N) + Tỷ số cực đại lực bé P= Ftb 81,73 = = 2,4 Fmin 33,83 + Tổn hao vòng ngắn mạch Pnm (K u max ω Φ t )2 = K u2min 2.rnm (1,1.314,2.1,81.10 ) = −4 0,852.2.110,3.10 − = 24,5W + Hệ số toả nhiệt vòng ngắn mạch nằm lõi thép K TFe = 2,9.10 −3.(1 + 0,0068θ mt ) = 2,9.10 −3 (1 + 0,0068 200 ) = 6,844 10 −3 W / cm O C + Điện trở suất đồng nhiệt độ 2000C ρ θ = 1,7.10 −8 [1 + 0,0043(200 − 40)] = 3.10 −8 Ωm + Dòng điện vòng ngắn mạch Pnm =I2nm Rnm Pnm 24,5 ⇒ Inm = = = 471,3( A) Rnm 110,3.10 −6 Đồ án mơn học Khí cụ điện CHƯƠNG VI CHỌN BUỒNG DẬP HỒ QUANG Khái niệm chung Trong khí cụ điện ( cầu dao , relay , contactor , máy ngắt v.v ) , đóng ngắt mạch điện , hồ quang phát sinh tiếp điểm Nếu để hồ quang cháy lâu , khí cụ điện hệ thống điện bị hư hỏng , cần phải nhanh chóng dập tắt hồ quang Bản chất hồ quang điện tượng phóng điện chất với mật độ dịng điện lớn ( 104 ÷ 105 A/cm2 ) , có nhiệt độ cao ( 5000 ÷ 60000C) điện áp rơi cathode bé ( 10 ÷ 20 V ) Hồ quang phát sinh mơi trường cặp tiếp điểm bị ion hố bao gồm dạng : • Q trình phát xạ nhiệt điện tử • Q trình tự phát xạ điện tử • Q trình ion hố va chạm • Q trình ion hố nhiệt Song song với q trình ion hố q trình phản ion hoá ( tái hợp khuếch tán ) Nếu q trình phản ion hố xảy mạnh q trình ion hóa hồ quang bị dập tắt Vì , nguyên tắc dập hồ quang tăng cường q trình phản ion hố biện pháp : • Kéo dài hồ quang • Hồ quang tự dinh lượng để dập tắt • Dùng lượng nguồn để dập tắt • Chia hồ quang thành nhiều phần ngắn để dập tắt • Mắc điện trở Sunt để dập tắt Ngơ Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT – K44 61 Đồ án mơn học Khí cụ điện Hồ quang điện xoay chiều Đặc điểm hồ quang điện xoay chiều sau nửa chu kỳ , dòng điện qua trị số i = Tại thời điểm i = , q trình phản ion hố xảy mạnh q trình ion hố , dễ dàng dập tắt hồ quang Lựa chọn kết cấu buồng dập hồ quang Đối với khí cụ điện hạ áp , trang bị dập hồ quang thường : - Kéo dài hồ quang điện khí - Dùng cuộn dây thổi từ - Dùng buồng dập hồ quang kiểu khe hẹp - Dùng buồng dập hồ quang kiểu dàn dập Qua phân tích tham khảo thực tế , Công tắc tơ xoay chiều chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập Trong buồng dập hồ quang phía có đặt nhiều sắt từ Khi hồ quang cháy , lực điện động , hồ quang bị đẩy vào thép bị chia làm nhiều đoạn ngắn Lực điện động đẩy hồ quang sâu vào , đồng thời sắt từ cịn có tác dụng tản nhiệt hồ quang làm hồ quang dễ bị dập tắt Yêu cầu buồng dập hồ quang: - Thời gian dập tắt hồ quang ngắn - Tốc độ mở tiếp điểm lớn - Năng lượng hồ quang lớn , điện trở hồ quang tăng nhanh - Tránh tượng điện dập tắt Kết cấu buồng dập hồ quang 3.1 Vật liệu Vật liệu làm buồng dập hồ quang phải đảm bảo tính chất : chịu nhiệt , cách điện , chống ẩm có độ nhẵn bề mặt Ngơ Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT – K44 62 Đồ án mơn học Khí cụ điện Theo (TL1) ta chọn vật liều ép chịu hồ quang Loại vật liệu có tính chịu nhiệt , chịu hồ quang cao , cách điện tốt đạt độ nhẵn bóng bề mặt 3.2 Kết cấu Lỗ Giá tiếp điểm Tiếp điểm Hộp dập hồ Tấm sắt Tiếp điểm tĩnh Lị xo tiếp ể 3.3 Tính tốn Chọn số lượng cho chỗ ngắt : n = Bề dày : b = mm Khoảng cách : d = mm Ngô Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT – K44 63 Đồ án mơn học Khí cụ điện MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I : Giới thiệu chung công tắc tơ Chương II : Cấu tạo nguyên lý Chương III : Mạch vòng dẫn điện Chương IV : Đặc tính Chương V : Nam châm điện Chương VI : Buồng dập hồ quang Ngô Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT – K44 64 ... thầy cô nhóm khí cụ điện, thuộc bơ mơn Thiết bị điện - Điện tử, khoa điện Đặc biệt hướng dẫn giúp đỡ đóng góp thầy Phạm Văn Chới, thời gian làm đồ án môn học, em hồn thành đồ án mơn học với đề... nên q trình thiết kế đồ án em cịn mắc sai sót định Vì Đồ án mơn học Khí cụ điện em mong có bảo đóng góp ý kiến thầy bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn môn Thiết bị điện - điện tử thầy Phạm Văn... nhiệt, hệ số nhả, trọng lượng nam châm điện CTT Thiết kế kết cấu 10 Bản vẽ lắp ráp tổng hợp A0 Đồ án môn học Khí cụ điện III Yêu cầu chung thiết kế Các loại khí cụ điện nói chung cơng tắc tơ xoay chiều