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

Đồ án Thiết kế công tắc tơ điện xoay chiều 3 pha SV: Nguyễn Thanh Huy 1 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: SV: Nguyễn Thanh Huy 2 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: SV: Nguyễn Thanh Huy 3 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) 1 – lõ xo nhả 2 – Nam châm điện. 3 – Tiếp điểm tĩnh. 4 – Buồng dập hồ quang. 5 – Tiếp điểm động. 6 – Nắp nam châm điện. 7 – Cuộn dây. SV: Nguyễn Thanh Huy 4 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. SV: Nguyễn Thanh Huy 5 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 SV: Nguyễn Thanh Huy 6 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. SV: Nguyễn Thanh Huy 7 1 - Lò xo tiếp điểm chính. 2 – Thanh dẫn động. 3 – Tiếp điêm động. 4 – Vít đầu nối. 5 – Thanh dẫn tĩnh. 6 – Tiếp điểm tĩnh. A. THANH DẪN. Thanh dẫn công tắc tơ gồm: Thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh, trên thanh dẫn động có gắn tiếp điểm động còn trên thanh dẫn tĩnh có gắn tiếp điểm tĩnh. 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. I. TÍNH TOÁN THANH DẪN ĐỘNG. 1. Chọn vật liệu để thanh dẫn điện tốt và đảm bảo độ bền cơ, ta chọn vật liệu có điện trở suất càng nhỏ càng tốt. Theo bảng (2 – 13)/44 quyển 1 ta chọn vật liệu thanh dẫn động là đông kéo nguội có tiết diện hình chữ nhật ký hiệu MI – TB có các thông số kỹ thuật sau: θ = 1083 (oC) Nhiệt độ nóng chảy. P20 = 0.01741 ( Ωmm2 m ) = 0.01741x10 -3 (Ωmm) - Điện trở suất 20 oC. α = 0.0043(1/oC) – Hệ số nhiệt điện trở λ = 3.9 (W/cmoC) - Độ dẫn điện. γ = 8.9 (g/cm3) – Khối lượng riêng. HB = 80 ÷ 120 (kg/mm2) - Độ cứng Briven. [θcp] = 95oC – Nhiệt độ phát nóng cho phép. SV: Nguyễn Thanh Huy 8 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: odT pdm Tknn kpI b ×+ ××= )1(2 2 θ Trong đó Iđm = 100 (A). n: tỷ số giữa a và b; n = a b = (4 ÷ 10). Chọn 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 kp = 1.03 ÷ 1.06 Ta chọn kp = 1.05. kT: Hệ số toả nhiệt ra không khí. Theo bảng (6 - 5)/300 – Quyển 1 ta có: kT = (6 ÷ 9) (W/m2oC) Chọn kT = 7 W/m2oC = 7x10-6 (W/mm2oC) 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. SV: Nguyễn Thanh Huy 9 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: 2 3 3 6 100 0.023 10 1.05 b 1.95mm 2 6 (6 1) 7 10 55 − − × × ×= =× × + × × × Ta có: a b = 6 → a = 6b = 6x1.95 = 11.7 mm. Vậy kích thước thanh dẫn tối thiểu là: a = 11.7 mm b = 1.95 mm Mặt khac kích thước thanh dẫn còn được xác định theo đường kính tiếp điểm. 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) SV: Nguyễn Thanh Huy 10 Ta có: Stđtròn = Stđcn = atđ.btđ πd2 4 = atđ.btđ = 254.34 (mm 2) → btđ = 254.3414 = 18 (mm). Vậy ta chọn kích thước thanh dẫn động là: a = 16 (mm) b = 2 (mm) 3. Kiểm nghiệm lại thanh dẫn. Tính toán mật độ dòng điện thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn. Jtđ = I S (A/mm 2). Trong đó: I = Iđm = 100 (A) S = Stđ = a.b = 32 (mm2) Jtđ = 100 32 = 3.125 (A/mm 2) So sánh [Jtd] = 4 (A/mm2) thì Jtđ phù hợp. Tính toán nhiệt độ thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn, theo công thức (2 - 4)/18 quyển 1 ta có. s.p = ®m 0 t® p T t® 0 I .P (1 )k K ( ) + αθ θ − θ θtđ = 2 ®m 0 p T 0 2 T ®m 0 I .P .K S.P.K S.P.K I .P .kp. + θ − α Trong đó: θtđ - Nhiệt độ phát nóng ổn định thanh dẫn. Iđm = 100 (A) kp = 1.05 S = 32 (mm2) – Tiết diện thanh dẫn. P = 2(a + b) = 2(16 + 2) = 36 (mm) – Chu vi thanh dẫn. SV: Nguyễn Thanh Huy 11 θ0 = 40oC – Nhiệt độ môi trường. P0 - Điện trở suất vật liệu ở 00C. Ta có P20 = P0(1 + α20) Mà P0 = P20 1 + α20 = 0.01741.10-3 1 + 0.0043.20 = 0.016.10 -3 (Ωmm). θtđ = 100 2x0.016.10-3x1.05 + 32x36x7.10-6x40 32x36x7x10-6 - 1002x0.016.10-3x1.05x0.0043 = 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 = Anm - A® tnm 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: Anm = 4.104 (A2S/mm4). θđ = 95 oC = 1.65x10-4 (A2S/mm4) Ta có: Anm – Ađ = 4.104 – 1.65x104 = 2.35x104 (AS/mm4). Với các thời gian ngắn mạch khác nhau ta có: SV: Nguyễn Thanh Huy 12 tnm = 3 (s) → Jnm = 88.5 (A/mm2) tnm = 4 (s) → Jnm = 76.64 (A/mm2) tnm = 10 (s) → Jnm = 48.47 (A/mm2) So sánh với mật độ dòng điện bền nhiệt cho phép đối với thanh dẫn đồng ở bảng (6 – 7)/305 – quyển 1, ta có bảng sau: Tnm (S) 3 4 10 [Jnm] (A/mm2) 94 82 51 Jnmtt(A/mm2) 88.5 76.64 47.43 Như vậy: Jnm < [Jnm] nên ở chế độ ngắn mạch thanh dẫn vẫn đảm bảo làm việc tin cậy. Kết luận: Vậy kích thước thanh dẫn đã tính và chọn ở trên thì hợp lí và đạt yêu cầu kĩ thuật. 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 = I St = 100 36 = 2.8 (A/mm 2) 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: SV: Nguyễn Thanh Huy 13 a = 18 (mm) b = 2 (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. SV: Nguyễn Thanh Huy 14 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®m J (mm 2). 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 = 100 0.31 = 322.58 (mm 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 trở tiếp xúc. Theo công thức (2 – 25)/59 – quyển 1 ta có: Rtx = [ ] tx m tx k 0,102.F (Ω) Trong đó: Ktx = 0.2x10-3 (ΩKG) theo trang 59 quyển 1 là hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu. m – là hệ số phụ thuộc hình thức tiếp xúc. Vì hai thanh dẫn ghép có vít, cho nên ở đây tiếp xúc là tiếp xúc mặt. Vậy theo (trang 59) – quyển 1 ta có m = 1. Rtx = 0.2x10-3 [0.102x387.09]1 = 0.005x10 -3 (Ω). Điện áp tiếp xúc mối nối. Theo công thức (2 – 27)/62 – quyển 1: SV: Nguyễn Thanh Huy 15 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). SV: Nguyễn Thanh Huy 16 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) α = 3.5x10-3 (1/oC) – Hệ số nhiệt điện trở. Ta có kích thước tiếp điểm động có dạng hình chữ nhật: a= 14 (mm) b = 18 (mm) h = 2 (mm) Ta chọn kích thước tiếp điểm tĩnh lớn hơn tiếp điểm động 1 chút. a= 16 (mm) b = 20 (mm) h = 4 (mm) Hình vẽ minh hoạ cho cả hai tiếp điểm. SV: Nguyễn Thanh Huy 17 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 Ftđ = Itđ2 AπxHB 16λ2 1 [ arcos Tt® Ttx ] 2 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. Ftđ = 3Ftđ1 Trong đó: Iđm = 100 (A) – Dòng điện định mức. HB = 75 (kg/mm2) Độ cứng Briven vật liệu làm tiếp điểm. λ = 3.25 (W/cmoC) - Độ dẫn nhiệt A = 2.310-8(V/oC) – Hằng số Loren. Theo trang 53 quyển 1 ta có: SV: Nguyễn Thanh Huy 18 Ttđ = θtđ + 273(oK) = 75.5 + 273 = 348.5 (oK) Ttx : Nhiệt độ nơi tiếp xúc. Ttx = Ttđ + ΔT. ΔT = (2 ÷ 4) (oK) Độ chênh nhiệt ở chỗ tiếp xúc và xa nơi tiếp xúc. Chọn ΔT = 2 (oK ) Ttx = 348.5 + 2 = 350.5 (oK) Ta có: Ftđ1 = 1002x2.3x10-8x3.14x75 16( )0.325 2 1 [arccos⎝⎜ ⎛ ⎠⎟ ⎞348.5 350.5 ] 2 = 0.0009 (kg) Ftđ1 = 0.009 (N) Vậy Ftđ = 3x0.009 = 0.027 (N) Phương pháp kinh nghiệm: Công thức (2 – 17)/56 quyển 1 ta có: Ftđ = FtđxIđm Trong đó Ftđ: Lực tiếp điểm đơn vị. Theo bảng (2 – 17)/55 quyển 1 ta có Ftđ = (7 ÷ 15) (G/A) Chọn Ftđ = 10 (G/A) Vậy Ftđ1 = 10x100 (G) = 1.0 (KG) = 10 (N). 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). 4. Tính điện trở tiếp xúc. Để tính điện trở tiếp xúc ta có phương pháp tính theo lý thuyết và thực ngiệm. Tính theo lý thuyết. Theo công thức (2 – 24)/58 - quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 19 Rtx = P 2 πHB Ft® (Ω). Trong đó: P = 1 2 (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 Rtx = tx 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. Ftđ = 100 (N) – Lực ép tiếp điểm. Vậy: Rtx = ( ) 3 1 0.2x10 0.102x10 − = 0.19x10-3 (Ω). SV: Nguyễn Thanh Huy 20 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 = 0.19x10-3 Vậy 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: θtđ = θmt + I®m 2xPθ SxPxKT + I®m2xRtx 2 λxPxSxKT Trong đó: 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. KT = 7x10-6 (W/mm2oC) – Hệ số nhiệt điện tử. λ = 3.25 (W/mm2oC) – Hệ số truyền nhiệt. Rtđ - Điện trở tiếp điểm. Tính Rtđ: Rtđ = 2P0 h s Pθ = 0.023x10-3 (Ωmm) . htđ = 2 (mm). S = Scn = atđxbtđ = 14x18 = 252 (mm2). SV: Nguyễn Thanh Huy 21 Rtx = 2x0.023x10-3 252 2 = 0.36x10-6 (Ω) Vậy θtđ = 40 + 100 2x0.023x10-3 32x36x7x10-6 + 1002x0.36x10-6 2 0.325x36x32x7x10-6 = 68.5 ( oC). 7. Tính nhiệt độ tiếp xúc. Theo công thức (2 – 12)/52 – quyển 1. θtx = θtđ + I®m 2xR2tx 8xλxPθ Với θtđ = 76.7 (oC) Iđm = 100 (A) Rtx = 0.2x10-3 (Ω) λ = 0.325 (W/mm0C). Pθ = 0.023x10-3 (Ωmm). Vậy: θtx = 68.5 + 100 2x( )0.2x10-3 2 8x0.325x0.023x10-3 = 75.2 ( oC) < [θcp] = 180 (oC). là thích hợp 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. Trị số của dòng điện bị hàn dính. Ith: Là dòng điện tới hạn hàn dính. Tại đó tiếp điểm không bị hàn dính nếu cơ cấu ngắt có đủ khả năng ngắt tiếp điểm ra. Tính dòng hàn dính. Tính theo lý thuyết SV: Nguyễn Thanh Huy 22 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 21( ) 3 11(32 0 ncB ncnc PH αθπ αθθλ +×× +×× Với p0 = P20 1 + αx20 = 3.5x10-5 1 + 3.5x10-3 = 0.035x10 -3 (Ωmm). α = 3.5x10-3 (1/oC) – Hệ số nhiệt điện trở. HB = 75 (KG/mm2) - Độ cứng Briven λ = 0.325 (W/mmoC) – Hệ số truyền nhiệt θnc = 3403 (oC) – Nhiệt độ nóng chảy vật liệu làm tiếp điểm. Vậy: A = )3403105.3 3 21(10035.07514.3 )3403105.3 3 11(3403325.032 33 3 ××+××× ××+×× −− − = 1545 Với Ftđ = 1 (KG) – Lực ép tiếp điểm. Ta có: Ihd = 1545 3 1 = 2676 (A). 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 SV: Nguyễn Thanh Huy 23 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 = 100 (A); Uđm = 400 (V). Theo trang 41 – quyển 1. Ta chọn độ mở m = 7 (mm). 2. Độ lún tiếp điểm: L Độ lún của tiếp điểm là quãng đường mà tiếp điểm động đi được nếu như không có tiếp điểm tĩnh cản lại. 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). SV: Nguyễn Thanh Huy 24 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. 1. Xác định trị số biên độ rung. Theo công thức (2 – 39)/72 ta có: Xm = m®xV®2( )1 - kv 2xFt®® Trong đó: Ftđđ = (0,5 ÷ 0,7) Ftđc → chọn Ftđđ = 0,6 . Ftđc Mà: Ftđc = Ftđ = 1 (KG) Ftđc = 0,6. Ftđc = 0,6 . 1 = 0,6 (KG) mđ = ® G g (KGS2/m) - Khối lượng phần động. mà: Gđ = mc. Iđm (KG) - Theo bảng (2-17)/55 - quyển 1 ta có: với: mC = 10. 10-3 (kg/A) -Gđ = 10 . 10-3 . 100 = 1 (KG) Vậy mđ = ® G 1 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. SV: Nguyễn Thanh Huy 25 Nên: XmΣ = 2 2 ® ® v t®® m .v (1 k ) 0,102.(0,1) .(1 0,9) 3.2.F 3.2.0,6 − −= = 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: ® ® vm t®® 2.m .v . 1 k t F −= Trong đó: . 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 t®® 2.m .v . 1 k 2.0,102.0,1. 1 0,9 t 3.F 3.0,6Σ − −= = = 3,6 . 10-3 (s) = 3,6 (ms) So sánh với tm < [tm] = 10 (ms) là thích hợp. 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: • Trị số điện áp nguồn. • Trị số dòng điện • Đặc tính phụ tải. • Tần số đóng ngắt. • Môi trường làm việc. • Thời gian đóng ngắt • 1 độ rung tiếp điểm. SV: Nguyễn Thanh Huy 26 • Kết cấu dạng tiếp điểm. - Theo công thức (2-54)/79 quyển 1 ta có: gđ + gng = 10-9 ( )2 2® ® ng ng k®k .I k .I .k+ Trong đó: gđ + gng là khối lượng tiếp điểm bị ăn mòn trong khi đóng và ngắt. Theo bảng (2-21)/79 quyển 1 ta có: kđ = kng = 0,05 (g/A2). → Kkđ = 2. hệ số không đồng đều đánh giá độ mòn. Iđ = 4.Iđm = 4.100 = 400 (A) Ing = 3. Iđm = 3.100 = 300 (A) - Khối lượng mòn một lần đóng ngắt: gđ + gng = 10-9 (0,05 . 4002 + 0,05 . 3002). 2 = 2,5 . 10-5 (g) - 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® g 2,5 .100 .100% 28,5% g 8,76 = = . 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. SV: Nguyễn Thanh Huy 27 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. b. Xác định kích thước thanh dẫn. Theo công thức (2-6)/19 - quyển 1: Ta có: 2 ®m p 3 T «® I .P .k b 2.n.(n 1).k .T θ= + Với n là tỉ số cạnh a và b. Chọn n = 5. • I = Iđmp = 5 (A) • kp = 1,05. • kT = 7. 10-6 (W/mm2C) • Tôđ = [θ] - θ = 95 - 40 = 55 (0C). • Pθ = P20. [1 + α (θ - 20)]. = 0,01741 . [1 + 0,0043 . (95 - 20)] = 0,023 . 10-3 (Ωmm). Vậy 2 3 3 6 5 .0,023.10 .1,05 b 2.5(5 1).7.10 .55 − −= + = 0,3 (mm). Mà a = 5 . b = 5. 0,3 = 1,5 (mm) Vậy kích thước tối thiểu là: a = 1,5 (mm). 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) SV: Nguyễn Thanh Huy 28 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. - Theo công thức: Jtđ = I S (a/mm2). Trong đó: I = Iđmp = 5 (A). S = Stđ = a x b = 5 x 0,5 = 2,5 (mm2) Jtd = 5 2,5 = 2 (A/mm2). 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: S. P = 2 0 t® p 2 T ®m p I .P (1 ).k S.P.k I .k . + αθ − α 2 ®m 0 p t 0 td 2 T ®m 0 p I .p .k S.P.k . S.P.k I .p .k . + θθ = − α - Trong đó: θtd - Nhiệt độ nóng ổn định thanh dẫn. • I = Iđmp = 5 (A) Dòng điện định mức. • kp = 1,05. • S = 2,5 (mm2). Tiết diện thanh dẫn. • P = 11 (mm) - Chu vi thanh dẫn. • θ = θmt = 400C - Nhiệt độ môi trường. • Kt = 7. 10-6 (W/mm2 0C) hệ số toả nhiệt. SV: Nguyễn Thanh Huy 29 • α = 0,0043 (1/0C) hệ số nhiệt điện trở. • p0 - Điện trở suất thanh dẫn đồng ở 00C. • P0 = 0,016 . 10-3 (Ωmm). Vậy: θtd = 2 3 6 6 2 3 5 .0,016.10 .1,05 2,5.11.7.10 .40 2,5.11.7.10 5 .0,016.10 .1,05.0,0043 − − − − + − = 43 ( 0C). Vậy: θtd < [θcp] = 95 (0C) là thích hợp. c. Tính toán ở chế độ làm việc ngắn hạn. - Theo công thức: (6 - 21)/313 - quyển 1 ta có: 2nm nm nm ®J .t A A= − - Ta được mật độ dòng điện ngắn mạch. Theo các thời gian ngắn mạch khác nhau: Jnm = nm ® nm A A t − Trong đó: Jnm = Jbn - mật độ dòng điện khi ngắn mạch. tnm = tbn - thời gian ngắn mạch. Anm, Ađ - Giá trị hằng số tích phân ứng với nhiệt độ đầu và nhiệt độ bền nhiệt. Chọn: θnm = 3000C -> Anm = 4. 104 (A2S/mm4). θđ = 950C -> Ađ = 1,65 . 104 (A2S/mm4). - Với các thời gian ngắn mạch (tnm) khác nhau ta có: tnm = 3 (S) -> Jnm = 88,5 (A/mm2). tnm = 4 (S) -> Jnm = 76,6 (A/mm2). tnm = 10 (S) -> Jnm = 48,47 (A/mm2). - Theo bảng (6-7)/305) - quyển 1, so sánh mật độ dòng điện của thanh dẫn đồng khi ngắn mạch ta có bảng sau: tnm (s) 3 4 10 SV: Nguyễn Thanh Huy 30 [Jnm] A/mm2 94 82 51 Jnmtt A/mm2 88,5 76,6 48,47 Vậy tại các thời gian xảy ra ngắn mạch Jnm < [Jnmcp] nên ở chế độ này thanh dẫn vẫn làm việc tốt. Kết luận: Thanh dẫn ta chọn là hợp lí và đạt yêu cầu. 3. Tính kích thước thanh dẫn tĩnh. - Vì thanh dẫn tĩnh còn bắt vít đầu nối nên ta chọn thanh dẫn tĩnh lớn hơn thanh dẫn động một chút. - Ta chọn như sau: a 5(mm) b 1(mm) =⎧⎨ =⎩ * Tính toán mật độ dòng điện ở chế độ làm việc dài hạn: Jtd = I S (A/mm2). Trong đó: I = Iđmp = 5 (A) S = a x b = 5 x 1 = 5 (mm2). Jtđ = 5 5 = 1 (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: Stx = 2 I 5 (mm ) j 0,31 = = 16,13 (mm2) = 16,13 . 10-2 (cm2). SV: Nguyễn Thanh Huy 31 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). Vậy: Ftx = 100 . 16,13 . 10-2 = 16,13 (kG) = 161,3 (N). * Điện trở tiếp xúc: - Theo công thức (2-25)/59 - qyển 1 ta có: Rtx = ( ) tx m tx k 0,102.F Trong đó: ktx = 0,2 . 10-3 (ΩKG) - Hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu. m - Hệ số phụ thuộc hình thức tiếp xúc. Vì 2 thanh dẫn ghép có vít, cho nên ở đây tiếp xúc là tiếp xúc mặt. Vậy thẻotang 59 - quyển 1 ta có: m = 1. Vậy: Rtx = [ ] 3 1 0,2.10 0,102.16,13 − = 0,12 . 10-3 (Ω). * Tính điện áp rơi: - Theo công thức (2 - 27)/62 - quyển 1 ta có: Utx = Rtx. I = 0,12 . 10-3 . 5 = 0,6 . 10-3 (V) = 0,6 (mV). So sánh với [Utx] = 30mV) là thích hợp. 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: Ag- CP999. SV: Nguyễn Thanh Huy 32 - Theo bảng (2-15)/51 quyển 1, ta có các thông số kỹ thuật: • γ = 10,5 (g/cm3) - Khối lượng riêng. • θnc 961 (0C) - Nhiệt độ nóng chảy. • P20 = 0,0159 . 10-3 (Ωmm) - Điện tử suất ở 200C. • λ = 4,16 (W/mm2) - Độ dẫn nhiệt. • HB = 30 ÷ 60 (Kg/mm2) - Độ cứng Briven. Chọn: HB = 45 (KG/mm2). • α = 0,0046 (1/0C) - Hệ số nhiệt điện tử. - Theo bảng (2-15)/51 quyển 1 ta chọn kích thước tiếp điểm động như sau: với Iđm = 5 (A) => dtd = 2 ÷ 4 (mm). Ta chọn dtd = 4 (mm) htđ = 1,2 (mm) Chọn kích thước tiếp điểm tĩnh giống như tiếp điểm động. t® t® d 4(mm) h 1,2(mm) =⎧⎪⎨ =⎪⎩ 3. Tính lực ép tiếp điểm. * Tính theo lý thuyết: - Từ công thức (2 - 14)/53 - quyển 1. Bt®1 ®m 2 2 t® tx A. .H 1 F I . . 16. T arc cos T π= λ ⎡ ⎤⎛ ⎞⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦ Với: Ftđ = n . Ftđ1. - Vì tiếp xúc giữa 2 tiếp điểm là tiếp xúc điểm nên n = 1. • Iđm = 5 (A) • HB = 45 (KG/mm2) - Độ cứng Briven. • λ = 0,416 (W/mm0C) - Độ dẫn nhiệt. • A = 2,3 . 10-8 (v/0C) - Hằng số loren. SV: Nguyễn Thanh Huy 33 • Ttđ: là nhiệt độ thanh dẫn xa nơi tiếp xúc. • Ttx = Ttd + ΔT = 2 (0K_. • Ttd θtd + 273 (0K) = 40 + 273 = 313 (0K). • Vậy Ttx = 313 + 2 = 315 (0K). Ftd = 2 8 t® 2 2 5 .2,3.10 .3,14.45 1 F . 16(0,416) 313 arccos 315 − = ⎡ ⎤⎛ ⎞⎜ ⎟⎢ ⎥⎝ ⎠⎣ ⎦ = 0,0007 (KG) = 0,007 (N) * Tính theo kinh nghiệm: - Theo công thức: (2 - 7)/56 quyển 1: Ftđ = ftđ . Iđm. - Theo bảng (2-17/55 - Quyển 1 ta có: ftđ = 5 ÷ 10 (G/A) Chọn: ftđ = 8 (G/A) Vậy Ftđ = 8. 5 = 40 (G) = 0,04 (KG) = 0,4 (N) - So sánh 2 kết quả tính theo lý thuyết và thực nghiệm dể cho tiếp điểm làm việc tốt ta chọn Ftđ = 0,4 (N) 4. Tính điện trở tiếp xúc. * Tính theo lý thuyết. - Từ công thức (2 - 24)/58 quyển1. Rtx = t® . 2 f Βπ.Η∫ Trong đó: Pθ = P20 [1 + α (95 - 20)] = 0,0159 [1+0,0046 (95 - 20)].10-3. = 0,0213 . 10-3 (Ωmm). Rtx = 30,0213.10 3,14.45 . 2 0,4 − = 0,2 . 10-3 (Ω). * Tính theo thực nghiệm: - Theo công thức: (2-25)/59 quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 34 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: θtđ = θ0 + 2 2 t® T T I .P I .R S.P.K 2. .S.P.K θ + λ Trong đó: . I = 5 (A) - Dòng điện định mức. . θ0 = 40 (0C) - Nhiệt độ môi trường. . Pθ = 0,0213 . 10-3 (Ωmm). . S = 2,5 (mm2) - Tiếp diện thanh dẫn. . KT = 7 . 10-6 (W/mm2) - Hệ số toả nhiệt. . P = 11 (mm) - Chu vi thanh dẫn. . λ = 0,416 (W/mm0C) - Hệ số truyền nhiệt. Ta có: Rtđ = 2. Pθ. t® h S . Trong đó: htđ = 1,2 (mm). SV: Nguyễn Thanh Huy 35 S = 2 2.d 3,14.4 4 4 π = = 12,56 (mm2). ⇒ Rtđ = 2 . 0,0213 . 10-3 . 1,2 12,56 = 0,4 . 10-5 (Ω). Vậy: 2 3 2 5 t® 6 6 5 .0,0213.10 5 .0,4.10 40 2,5.11.7.10 2 0,416.11.2,5.7.10 − − − −θ = + + = 42,77 (0C) 6. Tính nhiệt độ tiếp xúc. Theo công thức (2-12)/52 quyển 1. θtx = θtđ + 2 2 txI .(R ) 8. . θλ ∫ Trong đó: . θtđ = 42,77 (0C). . I = 5 (A) . Rtx = 0,29 . 10-3 (Ω). . λ = 0,416 (W/mm0C). . Pθ = 0,0213 . 10-3 (Ωmm). Vậy: θtx = 42,77 + 2 3 2 3 5 (0,29.10 ) 8.0,416.0,0213.10 − − = 42,8 ( 0C). Như vậy: θtx = 42,8 (0C) < [θtx] = 1800C là nhiệt độ biến dạng tinh thể làm vật liệu tiếp điểm. Vậy θtx = 48,2 là thích hợp. 7. Tính dòng điện hàn dính tiếp điểm. * Tính theo lý thuyết. - Theo công thức (2 - 33)/66 quyển 1. Ihd = A. nc t®f . F Theo trang 66 quyển 1: SV: Nguyễn Thanh Huy 36 Thường fnc = 2 ÷ 4. Ta chọn fnc = 2. A - Hằng số vật liệu tiếp điểm. - Theo công thức (2 - 34)/66 - quyển 1. A = nc nc B 0 nc 1 32. . 1 . 3 2 .H .P 1 . 3 ⎛ ⎞λ θ + α θ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎛ ⎞π + α θ⎜ ⎟⎝ ⎠ Với: P0 - điện trở suất vật liệu ở 00C. P0 = 3 20P 0,0159.10 1 .20 1 0,0046.20 − =+ α + = 0,015 . 10 -3 (Ωmm). Với . α = 0,0046 (1/0C). . HB = 45 (KG/mm2). . λ = 0,416 (W/mm0C). . θnc = 916 (0C). Vậy: A = 3 1 32.0,416.961 1 0,0046.916 3 2 3,14.45.0,015.10 1 .0,0046.916 3 − ⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎛ ⎞+⎜ ⎟⎝ ⎠ = 2047. . Ftđ = 0,04 (KG). ⇒ Ihd = 2047 . 2. 0,04 = 579 (A). Vậy: Ihd >> Ing 50 (A). Vậy tiếp điểm không thể bị hàn dính. Với Ing = 10.Iđmf. * Tính theo kinh nghiệm: - Theo công thức: (2-36)/67 - quyển 1. Ihd = Khd. t®F Khd: Hệ số xác định theo bảng (2-19)/67 - quyển 1. Chọn: Khd = 1000 (A/ kg ). SV: Nguyễn Thanh Huy 37 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: Ihd = 400 (A). III. ĐỘ MỞ - ĐỘ LÚN TIẾP ĐIỂM. 1. Độ mở: m - Độ mở tiếp điểm chọn giống như độ mở tiếp điểm chính. m = 7 (mm) 2. Độ lún: l - Độ lún của tiếp điểm cũng chọn giống như độ lún của tiếp điểm chính: l = 3,5 (mm). 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. 1. Biên độ rung. - Theo công thức (2-39)/72 quyển 1. Xm = 2 ® ® v t®® m .V (1 K ) 2.F − . Công thức trên xác định biên độ rung của một cặp tiếp điểm nhưng ở đây công tắc tơ ta thiết kế có 2 cặp tiếp điểm thường mở: Nên: Xm = 2 ® ® v t®® m .V (1 K ) 2.2.F − Trong đó: Ftđđ = 0,6 . Ftđc = 0,6 . 0,04 = 0,024 (KG). . mđ : Trọng lượng phần động. Ta có: Gđ = mc. Iđm (KG). . Theo bảng (2-17)/55 chọn mc = 10. 10-3 (KG/A). SV: Nguyễn Thanh Huy 38 Gđ = 10. 10-3 . 5 = 0,05 (KG). Vậy mđ = ® G 0,05 g 9,8 = = 0,0051 (KG S2/m). Lấy g = 9,8 - Gia tốc trọng trường. Ta có: Vđ = 0,1 (m/s). KV = 0,9 Hệ số va đập. Vậy XmΣ = 20,0051.(0,1) .(1 0,9) 2.2..0,024 − = 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. T m = ® ® V t®® 2.m .V . 1 k F − Công thức trên xác định thời gian rung của một cặpt iếp điểm. Nhưng ở đây công tắc tơ thiết kế có 2 tiếp điểm thường mở nên: tmΣ = 2.0,0051.0,1. 1 0,9 2.0,024 − = 6,72 . 10-3 9s) = 6,72 (ms). 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®K .I .K .I .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: SV: Nguyễn Thanh Huy 39 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: m = 0,0055 (g). . Khối lượng tiếp điểm: Vtđ = Vtđđ + Vtđt = 0,031 (cm3). γ = 10,5 (g/cm3). Vậy g = V. γ = 0,031 . 10,5 = 0,32 (g) mßn t® g 0,0055 .100 g 0,32 = . 100 = 1,7 %. Vậy sau 105 lần đóng ngắt tiếp điểm vẫn còn làm việc tốt. SV: Nguyễn Thanh Huy 40 PHẦN III: TÍNH VÀ DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ - Khác với cơ cấu trong máy điện quay, cơ cấu trong khi cụ điện nói chung và trong công tắc tơ nói riêng chỉ chuyển động trong một giới hạn nhất định được hạn chế bởi các cữ chặn. Khi nghiên cứu cơ cấu công tắc tơ ta chủ yếu khảo sát 2 quá trình. - Quá trình đóng tiếp điểm. - Quá trình ngắt tiếp điểm. Yêu cầu cơ bản đối với cơ cấu. - Đảm bảo được các trị số cần thiết khi hành trình, độ mở, lực ép… - Lực chuyển động phải đảm bảo đóng và ngắt cơ cấu ở tất cả các chế độ. - Tốc độ cơ cấu phải đảm bảo. - Thời gian tác động phải đảm bảo ở mức độ yêu cầu. Ngoài ra còn một số yêu cầu khác tuỳ thuộc vào các trường hợp sử dụng đặc biệt. A. TÍNH TOÁN CƠ CẤU. I. SƠ ĐỒ ĐỘNG. Theo trang 147 - quyển 1 ta có: - Trạng thái: (δ = 0) - Trạng thái (δ = m + 1). 1/2 Ftđf 1/2 Ftđf Flxnc + Ftđcc + G Fđf 1/2 Ftđf 1/2 Ftđf Flxnc + Gđ SV: Nguyễn Thanh Huy 41 δ: Khe hở không khí giữa thân và phần ứng. Ftđcc: lực ép tiếp điểm chính cuối lò xo tiếp điểm chính tạo nên. Flxnc: lực ép cuối của lò xo nhả. Fđt: lực hút điện từ Flxnđ: lực ép đầu của lò xo nhả. Ftđf : lực ép tiếp điểm phụ thường mở. Ftđf : lực ép tiếp điểm phụ thường đóng. II. TÍNH LÒ XO TIẾP ĐIỂM CHÍNH. - Lò xo này có tác dụng sinh ra lực ép tiếp điểm khi đóng, nhằm làm giảm Rtx đồng thời khắc phục sự hao mòn tiếp điểm. 1. Chọn vật liệu. - Để chọn vật liệu lò xo có ứng xuất cho phép cao hay thấp. Đối với công tắc tơ làm việc với tần số đóng ngắt lớn có tính chống ăn mòn, tuổi thọ cao. - Theo bảng (4-1) /166 - quyển 1 ta chọn vật liệu là thép các bon lò xo kiểu xoắn hình trục chịu nén. Kí hiệu; I(B) có các thông số kỹ thuật sau: [δk] = 2650 (N/mm2) - độ bền giới hạn khi kéo. [δđh] = 800 (N/mm2) - độ bền giới hạn đàn hồi. [δu] = 930 (N/mm2) - Giới hạn cho phép khi uống. [δX] = 580 (N/mm2) - Giới hạn cho phép khi xoắn. Gđh = 200 . 103 (N/mm2) - Modul đàn hồi. Gt = 80 . 103 (N/mm2) - Môđun trượt. ρ = (0,19 ÷ 0,22). 10-6 (Ωm) - Điện trở suất. 2. Tính lò xo tiếp điểm chính. Ta có: Ftđcc = 10 (N). Theo trang 154 - quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 42 Ftđcđ = K. Ftđcc. Trong đó: K = (0,5 ÷ 0,7) chọn K = 0,6. Vậy: Ftđcđ = 0,6 . Ftđcc = 0,6 . 10 = 6 (N) a. Lực lò xo của tiếp điểm chính. Do 1 pha có 2 chỗ ngắt cho nên 1 lò xo theo cấu tạo chịu lực tương ứng 2 tiếp điểm. Vậy Ftđcc = Fmax = 10 . 2 = 20 (N). Ftđcđ = Fmin = 6. 2 = 12 (N). - Tổng lực của lò xo tiếp điểm chính. Vì theo cấu tạo công tắc tơ có 3 lò xo tiếp điểm chính nên ta có: FΣtđcc = 3. 20 = 60 (N). FΣtđcđ = 3 . 12 = 36 (N). b. Tính toán đường kính dây quấn lò xo. Theo công thức (19 - 6)/135 quyển 2. d ≥ 1,6 [ ]ckx F δ Trong đó: d: đường kính dây dẫn lò xo. [δx] = 580 (N/mm2). C = D d là chỉ số lò xo (nó đặc trưng cho độ cong của các vùng lò xo. D: đường kính trung bình lò xo. Theo trang 134 - quyển 2 ta chọn C = 10 ⇒ K = 1,14. F = Ftđcc = 20 (N) K: Hệ số xét đến độ cong của dây lò xo. Vậy d ≥ 1,6 . 20.10.1,14 580 = 1 (mm) Chọn d = 1 (mm). SV: Nguyễn Thanh Huy 43 Hay D = c. d = 10 . 1 = 10 (mm) c. Tính số vòng lò xo tiếp điểm chính. - Theo công thức (4 - 32)/ 173 - quyển 1. W = 3 max min G.d.f 8.C (F F )− Trong đó: Fmax - Fmin = 20 - 12 = 8 (N) G = 8 . 103 (N/mm2). d = 1 (mm). F = l = 3,5 (mm) - khoảng lún lò xo. Vậy W = 3 3 80.10 .1.3,5 8.10 .8 = 4,2 (vòng) > chọn W = 4 (vòng). + Số vòng toàn bộ lò xo: W0 = W + 1 = 4 + 1 = 5 (vòng). + Chuyển vị trí lớn nhất của lò xo khi chưa chịut ải tới khi chịu tải max. Theo công thức (19 - 3)/134 quyển 2. Xmax = 3 3 max 3 4 8.D .W.F 8.10 .4.20 8(mm) G.d 80.10 .(1) = = + Bước của lò xo khi chưa chịu tải: - Theo công thức (19 - 12/ 136 - quyển 2. L0 SV: Nguyễn Thanh Huy 44 t = d + max1,2.X 1,2.81 W 4 = + = 3,4 (mm). d. Tính chiều dài tự do của lò xo. - Theo công thức (19 - 11) và (19 - 12) / 136 - quyển 2. l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d) (mm) l0 = (5 - 0,5) . 1 + 4 (3,4 - 1) = 14,1 (mm). * Kiểm nghiệm lại lò xo với độ lún đã chọn. XLX = 3 4 8.D .W. F G.d Δ Trong đó: ΔF = Fmax - Fmin = 20 - 12 = 8 (mm) Vậy: 3 LX 3 4 8.10 .4.8 X 80.10 .1 = = 3,2 (mm) Vậy lò xo đảm bảo độ lún. * Kiểm nghiệm ứng suất khi xoắn. - Theo công thức (4 - 28)/ 172 - quyển 1. x 3 3 8. F.D 8.8.10 d 3,14.1 Δδ = =π. = 203,82 (N/mm 2). Vậy δx < [δx] = 580 (N/mm2) lò xo đảm bảo độ bền cơ. 3. Tính lò xo tiếp điểm phụ. a. Chọn vật liệu. Ta chọn vật liệu thép cacbon như lò xo tiếp điểm chính. Các thông số kỹ thuật như đã nêu ở phần trên. b. Tính toán lực lò xo tiếp điểm phụ. Ta có: Ftđfc = 0,4 (N). Ftđfđ = 0,6 . Ftđfc = 0,6 . 0,4 = 0,24 (N). + Lực của 1 lò xo tiếp điểm phụ. Fmax = Ftđfc = 2 x 0,04 = 0,8 (N). SV: Nguyễn Thanh Huy 45 Fmin = Ftđfc = 2 x 0,24 = 0,48 (N) + Tổng lực lò xo tiếp điểm phụ. FΣtđfc = 0,8 x 2 = 1,6 (N) FΣtđfc = 0,48 x 2 = 0,96 (N) c. Tính toán đường kính dây quấn lò xo. - Theo công thức (19 - 6)/135 - quyển 2. D ≥ 1,6 [ ]x F.C.K δ Trong đó: [δx] = 580 (N/mm2). Theo trang 134 - quyển 2 ta chọn C = 12 ⇒ K = 1,11 F = Ftđfc = 0,8 (N) K: hệ số xét đến độ cong của dây lò xo. Vậy d ≥ 1,6 0,8.12.1,11 580 = 0,21 (mm) ⇒ Chọn d = 0,21 (mm). Hay: D = C. d 12. 0,21 = 2,52 (mm) d. Tính số vòng lò xo tiếp điểm phụ. Theo công thức (19 - 7)/135 - quyển 2. W = 3 G.d.f 8.C . FΔ (vòng) Trong đó: ΔF = Fmax - Fmin = 0,8 - 0,48 = 0,32 (N) G = 8 . 103 (N/mm2). d = 0,24 (mm). F = l = 3,5 (mm) - khoảng lún lò xo. Vậy W = 3 3 80.10 .0,21.3,5 8.12 .0,32 = 13,2 (vòng) → chọn W = 13 (vòng). + Số vòng toàn bộ lò xo: W0 = W + 1 = 13 + 1 = 14 (vòng). SV: Nguyễn Thanh Huy 46 + Chuyển vị trí lớn nhất của lò xo khi chịu tải tới khi chịu tải max. Theo công thức (19 - 3)/134 quyển 2. Xmax = ( )33 max 4 3 4 8. 2,52 .13.0,88.D .W.F 8,55(mm) G.d 80.10 .(0,21) = = + Bước của lò xo khi chưa chịu tải: - Theo công thức (19 - 12/ 136 - quyển 2. t = d + max1,2.X 1,2.8,550,21 W 13 = + = 1 (mm). 4. Tính chiều dài tự do của lò xo. - Theo công thức (19 - 11) và (19 - 12) / 136 - quyển 2. l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d) (mm) l0 = (14 - 0,5) . 0,21 + 13 (1 - 0,21) = 13 (mm). * Kiểm nghiệm lại lò xo với độ lún đã chọn. XLX = 3 4 8.D .W. F G.d Δ Trong đó: ΔF = Fmax - Fmin = 0,8 - 0,48 = 0,32 (mm) Vậy: 3 LX 3 4 8.(2,52) .13.0,32 X 80.10 .(0,21) = = 3,4 (mm) Vậy lò xo đảm bảo độ lún. * Kiểm nghiệm ứng suất khi xoắn. - Theo công thức (4 - 28)/ 172 - quyển 1. ( )x 3 3 8. F.D 8.0,32.2,52 d 3,14. 0,21 Δδ = =π. = 233 (N/mm 2). Vậy δx < [δx] = 580 (N/mm2) lò xo đảm bảo độ bền cơ. 5. Tính lò xo nhả. a. Chọn vật liệu. Ta chọn vật liệu thép các bon như lò xo tiếp điểm chính và phụ. SV: Nguyễn Thanh Huy 47 b. Tính lực lò xo nhả đầu và nhả cuối. * Lực lò xo nhả đầu. Flxnhđ = kdt (Gđ + FΣtđfc + Fms). Với: Kdt = 1,12 - hệ số dự trữ. Gđ = 10 (N) Kms = (0,15 ÷ 0,2) - hệ số ma sát. Chọn Kms = 0,17. Fms = Kms. Gđ = 0,17 . 10 = 1,7 (N) FΣtdfc = 1,6 (N). Vậy : Flxnhđ = 1,12 (10 + 1,6 + 1,7) = 14,9 (N) = 15 N. * Tính lực lò xo nhả cuối: Flxnhc = (1,5 ÷ 2). Flxnhđ chọn Flxnhc = 1,7 . Flxnhđ = 1,7 . 15 = 25,5 (N) Do công suất tắc tơ sử dụng 2 lò xo nhả, nên lực tác dụng lên một lò xo nhả là: Fmax = 25,5 2 = 12,75 (N); Fmin = 15 2 = 7,5 (N). c. Đường kính dây quấn lò xo nhả. - Theo công thức (19 - 6)/135 - quyển 2. D ≥ 1,6 [ ]x F.C.K δ ; d ≥ 1,6 12,75.12.1,11 580 = 0,86 (mm) ⇒ Chọn d = 0,86 (mm). Hay: D = C. d = 12. 0,86 = 10,32 (mm) + Tính số vòng lò xo nhả: Theo công thức (4 - 32)/173 - quyển 1. W = 3 G.d.f 8.C . FΔ (vòng) = ( ) 3 3 80.10 .0,86.10,5 8. 12 .5,21 = 10 (vòng). Trong đó: SV: Nguyễn Thanh Huy 48 ΔF = Fmax - Fmin = 12,75 - 7,5 = 5,25 (N) f = δ = m + l = 7 + 3,7 = 10,5 (mm) Số vòng toàn bộ lò xo. W0 = W + 1 = 10 + 1 = 11 (vòng). + Chuyển vị trí lớn nhất của lò xo kể từ khi chưa chịu tải tới khi chịu tải max. Theo công thức (19 - 3)/134 quyển 2. Xmax = ( )33 max 4 3 4 8. 10,32 .10.12,758.D .W.F 25,6(mm) G.d 80.10 .(0,86) = = + Bước của lò xo khi chưa chịu tải: - Theo công thức (19 - 12/ 136 - quyển 2. t = d + max1,2.X 1,2.25,60,86 W 10 = + = 3,9 (mm). + Tính chiều dài tự do lò xo. XLX = 3 4 8.D .W. F G.d Δ 3 3 4 8.(10,32) .10.5,25 80.10 .(0,86) = = 10,47 (mm) * Kiểm nghiệm ứng suất khi xoắn. - Theo công thức (4 - 28)/ 172 - quyển 1. ( )x 3 3 8. F.D 8.5,25.10,32 d 3,14. 0,86 Δδ = =π. = 215,37 (N/mm 2). Vậy δx < [δx] = 580 (N/mm2) 6. Dựng đường đặc tính cơ: Để dựng đường đặc tính cơ ta tổng hợp lại và xây dựng đường đặc tính cơ theo khe hở làm việc của nam châm điện δ. Fph = F (S) δ: Khe hở làm việc của nam chân điện. δ = m + l = 7 + 3,5 = 10,5 (mm) Trong đó bao gồm: SV: Nguyễn Thanh Huy 49 * Tổng lực ép tiếp điểm chính. FΣtđcc = 60 (N) Ftđcđ = 36 (N). * Tổng lực ép tiếp điểm phụ thường mở: FΣtđfc : 1,6 (N) FΣtđfđ : 0,96 (N). * Tổng lực ép tiếp điểm phụ thường đóng. FΣtđfc = 1,6 (N) FΣtđfđđ = 0,96 (N) * Lực lò xo nhả: FlxnhđΣ = 14,9 (N) FlxnhcΣ = 25,33 (N) * Tổng lượng phần động: Gđ = 10 (N) - Theo sơ đồ động ta vẽ được đặc tính cơ như sau: SV: Nguyễn Thanh Huy 50 PHẦN IV: TÍNH TOÁN NAM CHÂM ĐIỆN I. TÍNH TOÁN SƠ BỘ NAM CHÂN ĐIỆN (NCĐ). 1. Chọn dạng kết cấu. Nam châm điện có nhiều dạng kết cấu khác nhau về mạch từ và cuộn dây, sự khác nhau về dạng kết cấu dẫn đến sự khác nhau về đặc tính chuyển động trong không gian đặc tính lực hút điện từ và công nghệ chế tạo. - Ở phần phân tích chọn phương án ta đã chọn kết cấu nam châm điện là chữ Ш hút thẳng. Cuộn dây đặt trên cực từ giữa, vòng ngắn mạch đặt 2 cực từ bên. - Để việc tính chọn dạng kết cấu đã tối ưu chưa, ta có bước kiểm tra sau: - Xét trên đặc tính phản lực ở chương III ta thấy rằng: Công tắc tơ muốn làm việc được thì khi hút Fđt > Fcơ, khi nhả Ftđ < Fcơ. Theo công thức (5-2)/188 quyển 1. Kkc = dtth th 2F δ = (N 0,5/m). Trong đó: Kkc : Hệ số kết cấu (N0,5/m). Fđtth: lực hút điện từ tại điểm tới hạn (N). δth : Khe hở tới hạn nam châm điện (mm),. δth = 3,5 (mm) = 3,5 . 10-3 (m). - Xét lực hút điện từ tại điểm tới hạn (72,66; 3,5) - Tta có: Fđtth = Kdt. Fcơth. Chọn kdt = 1,12 hệ số dự trữ về lực. Fcơ = 72,66 (N) ⇒ Fđtth = 1,12 . 72,66 = 81,37 (N). Vậy Kkc = 3 2.81,37 3,5.10− = 3644 (N0,5/m). SV: Nguyễn Thanh Huy 51 Theo bảng (5-2) quyển 1 ta thấy chọn dạng kết cấu nam châm điện tối ưu là: Kkc = 3644 (N0,5/m) < Kc = (316 ÷ 25000) [N0,5/m]. 2. Chọn vật liệu. - nam chân điệm xoay chiều, ta chọn mạch từ ghép bằng các lá thép kỹ thuật điện. - Đặc tính quan trọng nhất của thép kỹ thuật điện là quan hệ giữa độ từ cảm B và cường độ tường H. Đặc tính này được xác định bằng thực nghiệm đối với từng loại thép và được cho dưới dạng bảng và đường cong từ hoá. - Theo bảng (5-3)/192 - quyển 1 ta chọn lá thép kỹ thuật điện cho nam châm điện là hợp kim cao. Kí hiệu: ∃41. . Độ dày mỗi lá: Δ = 0,5 (mm). . Từ cảm cực đại tần số 50Hz = f, Bmax = 1,2 (T). . Khối lượng riêng: 7,55 (g/cm3). 3. Chọn Bδth, hệ số từ rò, hệ số từ tản: Chọn: . Từ cảm khe hở không khí tới hạn: Bδth = 0,5 (T). . Hệ số từ tản: σT = 1,5 ứng với δth = 3,5 (mm). . Hệ số từ rò: σr: 1,5 ứng với δth = 3,5 (mm). 4. Xác định các thông số chủ yếu và kích thước chủ yếu nam châm điện. - Theo bảng kết cấu đã chọn ta có: S1 + S3 = S2 và S1 = S3. Trong đó: . S2: diện tích cực từ giữa. . S1, S3: diện tích cực từ biên. Nên: F1 + F3 = F2. Ta có: Fđttt = F1 + F2 + F3 = 2F2. Fđttt: Lực hút điện từ tính toán của toàn bộ nam châm điện. - Theo trang 205 - quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 52 Fđttt = Kdt. Fcơth = 1,12 . 72,66 = 81,37 (N). Vậy F2 = dttt F 81,37 2 2 = = 40,68 (N). - Theo công thức (5-8)/204 quyển 1. S2 = 2 4 2 4 2 th F 40,68 19,9.10 .B 19,9.10 .(0,5)δ = = 817 (mm2). + Xác định kích thước tiết diện lõi thép cực từ giữa: S2 = a x b; chọn a = b. a: chiều rộng tính toán của cực từ giữa. b: Chiều dày tính toán của cực từ giữa. S2 = a2 ⇒ a = 2S 817= = 28,5 (mm) Ta chọn: a = b = 28,5 (mm). - Số lá thép: n = b 28,5 0,5 =Δ = 57 (lá). - Theo công thức (5-12)/206 - quyển 1 ta có: b' = 2 c c c S a.b b K .q K .a K = = Trong đó: Kc = 0,95 - hệ số ép chặt. b' = 28,5 0,95 = 30 (mm). Kích thước này chỉ dùng để tính toán mạch từ và kích thước cuộn dây. Vậy kích thước cực từ giữa là: {a 28,5(mm)b ' 30(mm)== S2 = 28,5 . 30 = 855 (mm2). + Kích thước cực từ bên: Vì cực từ bên có vòng ngắn mạch nên ta có: a' = a 2 2 + Δ vòng.ng.m SV: Nguyễn Thanh Huy 53 Trong đó: a' : Kích thước cực từ bên. Δ: Chiều dày vòng ngắn mạch. Chọn Δ = 2 (mm) a' = 28,5 2 + 2.2 = 18 (mm). Vậy kích thước cực từ bên là: {a ' 18(mm)b' 30(mm)== Hay S1 = S3 = a' . b' = 18 . 30 = 540 (mm2). 5. Xác định kích thước cuộn dây. + Sức từ động tác động (IW)tđ của cuộn dây: - Theo công thức (5 - 18)/209 - quyển 1. (IW)tđ = (IW)h + (IW)nh. Trong đó: (IW)h: Sức từ động cuộn dây khi phần ứng hút. - Theo công thức (5 - 19)/209 quyển 1. Δ SV: Nguyễn Thanh Huy 54 (IW)h = th r h 0 B . .σ Σδ μ Trong đó: μ0 = 1,25 . 10-6 (H/m) - Hệ số từ thẩm qua khe hở không khí. . Bδth = 0,5 (T). . σr = 1,5 - hệ số từ rò. . Σδh = 2.Σδcn. . δcn - khe hở công nghệ. - Theo trang 208 - quyển 1: Σδh = (0,2 ÷ 0,7) (mm). chọn Σδh = 0,4 (mm) = 0,4 . 10-3 (m). (IW)h = 3 6 0,5.1,5.0,4.10 1,25.10 − − = 240 (A. vòng). (IW)nh - sức từ động cuộn dây khi phần ứng nhả: Theo công thức (5 - 20)/210 - quyển 1. (IW)nh = th nh B . 0 Σδ μ Trong đó: Σδnh = 2. δth = 2 . 3,5 = 7 (mm) = 7 . 10-3 (m). (IW)nh = 3 6 0,5.7.10 1,25.10 − − = 2800 (A. vòng). Vậy (IW)tđ = 240 + 2800 = 3040 (A.vòng). + Xác định kích thước cuộn dây: - Theo công thức (5 - 24)/211 - quyển 1: Ta có tiết diện cuộn dây: Scd = max min U td U qt ld i K .(IW) K .K .K .K .j Trong đó: . KUmax = 1,1 Hệ số tăng áp. . KUmin = 0,85 Hệ số tụt áp. SV: Nguyễn Thanh Huy 55 . Kqt = 1 - Hệ số quá tải dòng ở chế độ dài hạn. . J = 2 ÷ 4 (A/mm2) là mật độ dòng điện. Chọn j = 2 (A/mm2). Klđ = 0,3 ÷ 0,6 hệ số lấp đầy cuộn dây. Chọn Klđ = 0,5. Ki: Hệ số bội số dòng điện. Ki = td h (IW) 3040 (IW) 240 = = 12,6 ; với Ki = (4 ÷ 15). Vậy Scd = 1,1.3040 0,85.1.0,5.12,6.2 = 312,3 (mm2). - Từ Scđ ta xác định cuộn dây và bề mặt dày cuộn dây: Theo bảng 212 quyển 1 ta có: cd cd h l = Chiều cao cuộn dây ⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯ bề dày cuộn dây = 2 ÷ 4. → Chọn cd cd h l = 3 ⇒ hcd = 3 . lcd. lcd = cd S 312,3 3 3 = = 10,3 (mm). ⇒ hcd = 3. lcd = 3. 10,3 = 31 (mm). + Xác định kích thước nam châm điện: SV: Nguyễn Thanh Huy 56 + Bề rộng cửa sổ mạch từ: C = lcd + Δ1 + Δ2 + Δ3 + Δ4 + Δ5 Trong đó: Δ1 = 0,5 (mm) - cách điện bề mặt ngoài cuộn dây. Δ2 = 1,5 (mm) - Bề dày khung dây. Δ3 = 5 ÷ 10 (mm) - khoảng cách từ cách điện mặt ngoài đến cực từ bên. → Chọn Δ3 = 7 (mm). Δ4 = 0,5 (mm) - cách điện trong của cuộn dây. Δ5 = 0,5 (mm) - Khe hở lắp ráp. Vậy C = 10,3 + 0,5 + 1,5 + 7 + 0,5 + 0,5 = 20,3 (mm). + Chiều cao cửa sổ mạch từ: hcs = hcd + 2 . Δ2 + lf Trong đó: lf = (5 ÷ 10 ) mm - khoảng cách đầu phần ứng tới cách điện đàu cuộn dây. Chọn lf = 7 (mm) Δ 1 Δ4 lf hcd h cs C Δ 3 Δ5 Δ2 Sd/b' Sn/b' lcd SV: Nguyễn Thanh Huy 57 Vậy hcs = 31 + 2 . 1,5 + 7 = 41 (mm). + Chiều cao nam châm điện: H = d ncs S S h b ' b ' + + - Tiết diện đáy nam châm: Theo trang 216 - quyển 1 ta có: Sđ = 0,6 . S2 = 0,6 . 855 = 513 (mm2). + Chiều cao đáy: hđ = d S 513 b ' 30 = = 17 (mm). + Tiết diện lắp nam châm: Sn = 0,7 . S2 = 0,7 . 855 = 598,5 (mm2). + Chiều cao nắp: hn = n S 598,5 b ' 30 = = 19,95 (mm). + Chiều dài nam châm điện: B = a + 2 . a' + 2 . c = 28,5 + 2. 18 + 2. 20,3 = 105 (mm). II. TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM NAM CHÂM. 1. Sơ đồ thay thế. - Do chọn Bth nhỏ, nên mạch từ không bão hoà ta bỏ qua từ trở sắt từ. Ta có sơ đồ đẳng trị mạch như sau: . Gδ1, Gδ2, Gδ3 : từ dẫn chính các khe hở không khí. . Gt1, Gt2, Gt3 : từ dẫn tản đặc trưng cho từ thông tản ở các khe hở không khí. . Gr1, Gr2: từ dẫn đặc trưng cho từ thông rò của cực từ giữa 2 cực từ bên. Gδ1 Gt1 Gδ2 Gt2 Gδ3 Gt3 Gr2 Gr1 IW SV: Nguyễn Thanh Huy 58 Ta có sơ đồ tương đương: . Để có sơ đồ tương đương: 1 1 t1 2 2 t2 3 3 t3 G G G G G G G G G δ δ δ = +⎧⎪ = +⎨ = +⎪⎩ - Ta có sơ đồ tương đương: . Do kết cấu của NCĐ ta có G1 = G3 là từ dẫn của khe hở ở 2 cực từ bên. vậy ta có sơ đồ tương đương: { 13 1 3 1 r r1 r2 G G G 2G G G G = + = = + . Gδ = 13 2 13 2 G .G G G+ . GΣ = Gδ + Gr 2. Tính từ dẫn khe hở không khí. a. Tính từ dẫn khe hở không khí cực từ bên. (2) G1 G2 G3 Gr2 Gr1 IW Gr IW Gδ (4) IW GΣ (5) G13 G3 Gr IW (3) SV: Nguyễn Thanh Huy 59 - Để có kết quả chính xác hơn ta chọn phương pháp phân chia từ trường. + Tính cho một cực từ bên: Ta có: Gδ = Gδ0 + Gδ1 + Gδ2 + Gδ3 +Gδ4 +Theo bảng (5-4)/221 - quyển 1: Theo mục 1 ta có: 0 0 a.b G .δ = μ δ - từ dẫn hình trụ chữ nhật. + Theo bảng (5-4) / 221 - quyển 1. Theo mục 7 ta có: GS1 là từ dẫn 4 hình 1/2 trụ đặc. Trong đó 2 hình cao là a và 2 hình cao là b. GS1 = 2μ0. 0,26 (a + b) = 0,52 μ0= (a + b). + Theo bảng (5-4)/221 - quyển 1. Theo mục 9 ta có: δ Z Gδ0 Gδ1 Gδ2 Gδ4 Gδ3 SV: Nguyễn Thanh Huy 60 GS2 - Từ dẫn 4 hình 1/2 trụ rỗng trong đó 2 hình cao là: a. 2 hình cao là b. . G1/2 trụ rỗng = μ0 . 0,64 1 / Z+δ (a + b). Với: Z = (0,1 ÷ 0,2) δ; chọn Z = 0,2δ. . G1/2 trụ rỗng = 0,1 μ0 (a+b). . Gδ2 = 0,2 . μ0(a+b). + Theo bảng (5-4) / 221 - quyển 1. Theo mục 11 ta có: . Gδ3 - Từ dẫn 4 hình 1/4 cầu đặc. . G1/4 = 0,077 . μ0. δ. . GS3 = 4. 0,077 . μ0. S = 0,308. μ0. δ + Theo bảng (5-4)/221 - quyển 1 - theo mục 1 - 2 ta có: . Gδ4 - từ dẫn 4 hình 1/4 cầu rỗng. . G1/4 cầu rỗng = 0,25 . μ0.Z; với Z = 0,2.δ . Gδ4 = 4. 0,25 . μ0.0,2. δ = 0,2 μ0.δ Vậy: Gδ = Gδ0 + Gδ1 + Gδ2 + Gδ3 + Gδ4 . = μ0 . a.bδ [a.b + 0,72δ(a=b) + 0,508μ0δ. = 0μδ [a . b + 0,72 δ(a+b) + 0,508 δ 2] Với: { 3 3a 18(mm) 18.10 (m)b 28,5(mm) 28,5.10 (m)− −= == = - Theo kết cấu thì 2 cực từ bên như sau: G1 = G3 = 0 μ δ (0,508 δ 2 + 33. 10-3δ + 0,5 . 10-3) (H) b. Tính từ dẫn khe hở không khí cực từ giữa: - ta cũng dùng phương pháp phân chia từ trường. SV: Nguyễn Thanh Huy 61 G2 = 0 μ δ [0,508δ 2 + 0,72δ (a+b) + a.b]; (H) Với a = b = 28,5 (mm) = 28,5 . 10-3 (m). G2 = 0 μ σ [0,508σ 2 + 41 . 10-3σ + 0,8 . 10-3]. c. Tính từ dẫn rò: - Theo bảng (5 - 6) / 227 - quyển 1. nam châm điện có dạng chữ Ш từ dẫn rò có thể biểu diễn như sau: + Theo bảng (5-6)/27 - quyển 1. Theo mục 5 ta có: Trong đó: Gra - Từ dẫn rò chính giữa 2 cực. Gra = μ0 . csb.h c Với: . hcs = 41 (mm) - Chiều cao cửa sổ mạch từ. . c = 20,3 (mm) - Chiều rộng cửa sổ mạch từ. . b = 28,5 (mm) - kích thước mạch từ. Vậy: Gra = 1,25 . 10-6. 328,5.41.10 20,3 − = 71,9 . 10-9 (H). Theo bảng (5 -4)/221 quyển 1. Theo mục 7 ta có: Grb Grc b' a a/2 Gra a SV: Nguyễn Thanh Huy 62 Trong đó: Grb - từ dẫn rò 1/2 trụ đặc. Grb = 0,26 μ0. Với l = hcs = 41 . 10-3 (m) Vậy Grb = 0,26 . 1,25 . 10-6. 41 . 10-3 = 13,3 . 10-9 (H). - Theo bảng (5-4)/221 - quyển 1 theo mục 9 ta có: Trong đó: Grc - từ dẫn 1/2 trụ rỗng. Grc = μ0 . r0,64.l c 1 a / 2 ⎡ ⎤+ ⎢ ⎥⎣ ⎦ Với: . a = 28,5 . 10-3 (mm) . lr = hcs = 41. 10-3 (m) . μ0 = 1,25 . 10-6 (H/m). . C = 20,3 . 10-3 (m) vậy: Grc = 1,25 . 10-6. 3 3 3 0,64.41.10 20,3.10 1 28,5.10 / 2 − − − ⎛ ⎞+ ⎜ ⎟⎝ ⎠ = 13,5 . 10-9 (H). Vậy Gr1 = Gra + 2Grb + 2Grc. = 71,9 . 10-9 + 2. 13,2 . 10-9= + 2. 13,5 . 10-9. = 125,5 . 10-9 (H). d. Tính từ dẫn tổng khe hở không khí.. - Để tính từ dẫn tổng khe hở không khí ta tính đạo hàm của GΣδ: Ta có: GΣδ = 13 2 1 2 13 2 1 2 G .G 2.G .G G G 2G G ++ + Vậy: ( ) ( ) 1 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 2G .G .(2G G ) (2G G ).(2G .G )dG d 2G G Σδ + − +=δ + Trong đó: G'1 = μ0 (0,508 - 0,5 .10-3/δ2). G'2 = μ0 (0,508 - 0,8 . 10-3/δ2). e. Tính xuất từ rò (g). SV: Nguyễn Thanh Huy 63 - Theo bảng (5-6)/228 quyển 1. Ta có: g = r1 r 2G l Trong đó: Gr1 = 125,5 . 10-9 (H). lr = hcs = 41 . 10-3 (m). Vậy: g = 9 3 2.125,5.10 41.10 − − = 6,12 . 10 -6 (H/m). + Tính từ dẫn rò toàn mạch. Gr = Gr1 + Gr2 = 2Gr1 = 2. 125,5 . 10-9 = 251 . 10-9 (H) + Tính từ dẫn rò qui đổi. Theo trang 242 - quyển 1 ta có: Grqđ = 1 3 . g. lr. Trong đó: g = 6,12 .10-6 (H/m); lr = hcs = 41.10-3 (m); Vậy Grqđ = 1 3 . 6,12 . 10-6 . 41 . 10-3 = 83,6 . 10-9 (H). + Tính từ dẫn tổng: GΣ = Gδ + Grqđ. Ta có: rq® dGdGdG d d d δΣ δ = +δ δ Vì Grqđ không phụ thuộc δ ⇒ rq®dG dδ = 0 Vậy: dGdG d d δΣ =δ δ 3. Xác định từ thông và từ cảm. Theo công thức (4-50) / 263 quyển 1. Fhth = r k. dG dG1 . d 3 d2.G 2 δτη δ 2 δ ϕ ⎛ ⎞+⎜ ⎟δ δ⎝ ⎠ Vưói φδth: Từ thông khe hở không khí tại δth. K = 0,25: Hệ số xét đến thứ nguyên lực F. SV: Nguyễn Thanh Huy 64 Fhth : Lực hút điện từ tại δth. Vì Gr không phụ thuộc δ ⇒ rdG dδ = 0. φđth = 2 hth2.G .F dG k. d δ δ δ Nên: Fth = 2 ®th 2 k. dG . d2.G δ δ φ δ Theo trang 205 quyển 1: Fhth = kdt. F2. Chọn Kdt = 1,12 hệ số dự trữ về lực. F2 = Fđth = 1,12 . 72,66 = 81,37 (N). + Xác định dG d δ δ tại δth = 3,5 (mm). Trong đó G1 = G3 = 0 μ δ (0,508 δ 2 + 33. 10-3δ + 0,5 . 10-3) (H) G2 = 0 μ δ (0,508 δ 2 + 41. 10-3δ + 0,8 . 10-3) (H) Vậy: 6 1 3 6 2 G G 0,22.10 (H) G 0,33.10 (H) −⎧ = =⎨ =⎩ Vậy: GF = 6 6 6 6 2.0,22.10 .0,33.10 2.0,22.10 0,33.10 − − − −+ = 0,18 . 10 -6 (H). Ta có: G'1 = μ0 (0,508 - 0,5.10-3/ δ2) G'2 = μ0 (0,508 - 0,8.10-3/ δ2) Tại δth = 3,5 (mm) = 3,5 . 10-3 (m) Hay: 6 1 6 2 G' 50.10 (H) G' 80.10 (H) − − ⎧ = −⎨ = −⎩ Vậy: ( ) 2 1 2 1 2 1 2 2G' .G' 4G G'dG d 2.G G ' +δ =δ + = 44 . 10 -6. Thay số liệu đã tính vào công thức (4-50)/263 quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 65 ( )262 hth ®th 6 2. 0,18.10 .81,372.G .F dG 0,25.44.10K. d − δ −φ = =δ δ = 5,82 . 10-4 (Wb). Vậy Bδth = 4 ®th 6 2 5,82.10 S 855.10 − − φ = = 0,56 (T) So sánh với việc chọn Bδth = 0,5 (T) là thích hợp. * Xác định hệ số từ rò σr với các δ khác nhau: σr = rq®r0 G1 G δ δ δ δ φ + φφ = = +φ φ φ0: Từ thông chính trong mạch từ. φδ: Từ thông khe hở không khí. σr: hệ số từ rò. Với các giá trị khe hở không khí δ ta xây dựng được bảng sau: δ(mm) 0,2 3,5 5 7 10,5 G1 3,166 0,222 0,169 0,1356 0,11 G2 1,010 0,302 0,254 0,198 0,1576 GΣ 0,9546 0,263 0,2236 0,1966 0,1536 G'1 15625 50 24,365 12,12 5,615 G'2 24999,365 80 39,365 19,77 9,365 dG d δ δ .10 -6H/m 7684 44 21,65 11 6,268 σr 1,03 1,464 1,597 1,7398 2,194 4. Xác định thông số cuộn dây: theo trang 284 quyển 1. Số vòng dây nam châm điện tính theo công thức: W = n min ®m ir tb K .U .K 4,44. .fφ Trong đó: Knmin = 0,85 hệ số tụt áp. Kir = 0,9 K hệ số tính tới sự tổn thất điện áp đường dây. SV: Nguyễn Thanh Huy 66 f = 50 Hz tần số. Uđm = 380 V điện áp định mức. φtb = φđth. σr = 5,82 . 10-4 . 1,5 = 8,73 . 10-4 (Wb). W = 4 0,85.380.0,94 4,44.8,73.10 .50− = 1567 (vòng). + Tiết diện dây quấn: q = klđ . cd cd l .h W (mm2). Trong đó: W = 1567 (vòng) lcd = 10,3 (mm). kld = 0,5. hcd = 31 (mm) Vậy q = 0,5 . 10,3.31 1567 = 0,102 (mm2). + Đường kính dây quấn. - Đường kính dây quấn không có cách điện. d = 4.q 4.0,102 3,14 =π = 0,36 (mm). Theo bảng (5-8) / 276 quyển 1 ta chọn vật liệu dây quấn là điện từ ký hiệu π∃B-1. Với đường kính d = 0,36 (mm) : không có cách điện. q = 0,102 (mm2): tiết diện dây quấn. Tra bảng 5-8/276 quyển 1 ta tra được đường kính cách điện: d' = 0,4 (mm) q' = 3,14 . 2 2 d' 0,4 3,14. 2 2 ⎛ ⎞ ⎛ ⎞=⎜ ⎟ ⎜ ⎟⎝ ⎠ ⎝ ⎠ = 0,44 (mm 2). + Hệ số lấp đầy cuộn dây. Klđ = 2 2 cd cd W. d 1567.3,14(0,4) 4.l .h 4.10,3.31 π = = 0,58. SV: Nguyễn Thanh Huy 67 So sánh Klđ = 0,5 đã chọn. Vậy cuộn dây nhét vừa cửa sổ mạch từ. 5. Tính toán vòng ngắn mạch chống rung. + Xác định trị số trung bình của lực điện từ ở khe hở làm việc khi không có vòng ngắn mạch ở trạng thái hút phần ứng. Theo công thức (5 - 52)/26 quyển 1. Ftbh = 2 2 4tb tb tn tn 19,9.10 S S δ δ 0 φ φ=4. μ Trong đó: Stn : Tổng diện tích trong và ngoài vòng ngắn mạch. Stn = S'1 - 2b'Δ. Với Δ = 2 (mm): Bề rộng vòng ngắn mạch. S'1 = 540 (mm2): Tiết diện cực từ bên. b'= 30 (mm) kích thước lõi. Vậy Stn = 540 - 2. 30 . 2 = 420 (mm2) Từ thông trung bình qua khe hở không khí, phần ứng hút: φδtb = tb r φ σ Trong đó: σr = 1 + 9 rq® 6 G 83.6.10 1 G 0,18.10 − − δ = + = 1,46 (tại δ = 3,5 (mm). So sánh với hệ số từ rò chọn ban đầu σr = 1,5 (mm) là thoả mãn được: φδtb = 45,82.10 1,5 − = 3. 10-4 (Wb). Vậy: Fhtb = 19,9 . 104 ( )24 6 3.10 420.10 − − ⎡ ⎤⎢ ⎥⎢ ⎥⎣ ⎦ = 42,6 (N). + Tỷ số giữa lực điện từ bé nhất và giá trị trung bình của lực điện từ khi không có vòng ngắn mạch. Theo công thức: (5 - 53)/267 quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 68 t = dt cqdhmin htb htb K .FF F F = Theo công thức 267 quyển 1 chọn Kdt = 1. Fcqdh = cd max F 72,66 2 2 = = 36,33 (N) tại δ = 3,5 (mm). Vậy t = 36,33 0,85 42,6 = Tỷ số giữa điện tích cực từ ngoài và trong vòng ngắn mạch: theo 276 quyển 1 α = n t S 2 f 2 0,85 S 4f 4.0,85 − −= = = 0,34. Ta có: St + Sn = 420 (mm2). n t S 0,34 S = . Vậy: 2 t 2 n S 313(mm ) S 107(mm ) ⎧ =⎨ =⎩ + Điện trở vòng ngắn mạch. Theo công thức (5 - 54)/267 quyển 1. rnm = 20 tn 2 h W. .S .4f 4 f S (3f 2) μ −+ Trong đó: W = 2. π. F = 314 (rad/s). Sh = 0,2 . 10-3 (m) khe hở khi nắp hút. μ0 = 1,25 . 10-6 (H/m) Stn = 420 . 10-6 (m2). f = 0,85. Vậy: rnm = 6 6 2 3 2 314.1,25.10 .420.10 .4.0,85 4 0,85 0,2.10 (3.0,85 2) − − − −+ Rnm = 2,45 . 10-4 (Ω). + Góc lệch pha giữa từ thông trong và ngoài vùng ngắn mạch. SV: Nguyễn Thanh Huy 69 Theo công thức (5 - 55)/269 quyển 1, ta có: Tg.ϕ = t nm .G r ω . Gt = 0 t cn .Sμ δ từ dẫn khe hở không khí tương ứng St. tgϕ = 0 t nm h . .S r . ωμ δ Trong đó: ω = 314 (rad/s) μ0 = 1,25 . 10-6 (H/m) St = 313 (mm2) Rnm = 2,45 . 10-4 (Ω) δh = 0,2 . 10-3 (m) Vậy tgϕ = 6 6 4 3 314.1,25.10 .313.10 2,5 2,45.10 .0,2.10 − − − − = Hay ϕ = 68,20 ⇒ cosϕ = 0,37. + Xác định từ thông trong và ngoài vòng ngắn mạch. φt = sh 21 C 2.C.cos φ + + ϕ Trong đó: φn = φt. C C = 0,34 cos 0,37 α =ϕ = 0,91. φSh = 3. 10-4 (Wb). φt = 4 4 2 3.10 1,89.10 1 0,91 2.0,91.0,37 − −=+ + (Wb). φ n = 1,89 . 10-4 . 0,91 = 1,7 . 10-4 (Wb). + Từ cảm khe hở ngoài vùng ngắn mạch. SV: Nguyễn Thanh Huy 70 Bn = 4 n 6 n 1,7.10 S 107.10 − − φ = = 1,58 (T) So sánh Bn < [Bn]= 1,6 T là thích hợp. + Xác định các lực điện từ. Theo trang 268 quyển 1 ta có giá trị lớn nhất của lực điệnt ừ là: Fmax = 2 2tbt tbn tbn tbtF F 2F .F .cos2+ + ϕ Trong đó: Ftbt = 19,9 . 104. 24 4 6 t 1,89.10 19,9.10 S 313.10 2 − τ − ⎛ ⎞φ = ⎜ ⎟⎝ ⎠ = 22,7 (N). Ftbn = 19,9 . 104 . ( )242 4n 6 n 1,7.10 19,9.10 53,7(N) S 107.10 − − φ = = Cos2ϕ = cos (2. 68,2) = -0,72. Vậy: Fmax = ( ) ( )2 222,7 53,7 2.22,7.53,7.0,72+ − = 40,5 (N). * Giá trị trung bình lực điện từ. Theo trang 268 quyển 1: Frb = Ftbt + Ftbn = 22,7 + 53,7 = 76,4 (N). + Giá trị nhỏ nhất của lực điện từ. Theo trang 268 quyển 1. Fmin = Ftb - Fmax = 76,4 - 40,5 = 35,9 (N) Nhận xét: Ta có từ thông dạng qua hai cực từ trên cũng đứng lò từ thông chạy qua cực từ giữa. Nếu từ thông chạy qua 2 cực từ bên bị lệch pha 1 góc là ϕ thì từ thông chạy qua cực từ giữa sẽ bị lệch pha nhau 1 góc ϕ. Do vậy ta có lực điện từ nhỏ nhất là do nam chân điện sinh ra. Fđtmin = 4Fmin = 4. 35,9 = 143,6 N Ta thấy Fđtmin > Fcơ h = 100N do đó nắp không bị rung. + Tổn hao năng lượng trong vòng ngắn mạch. Theo công thức (5 - 57)/269 Quyển 1. SV: Nguyễn Thanh Huy 71 Pnm = [ ]2U max t U min nm K . 2K .r ωφ (W) Trong đó: KUmax = 1,1. KUmin = 0,85. ω = 314 (rad/s) φt = 1,89 . 104 (Wb). rnm = 2,45 . 10-4 (Ω). Vậy Pnm = 4 2 4 (1,1.314.1,89.10 ) 10,2 2.0,85.2,45.10 − − = (W). + Xác định kích thước ngắn mạch: Chu vi vòng ngắn mạch: P = 2 ( b + Δ + tS b ) = 2 31330 2 30 ⎛ ⎞+ +⎜ ⎟⎝ ⎠ = 84,86 (mm). + Ta chọn vòng ngắn mạch là đồng cứng M1. P20 = 0,018 . 10-3 (Ωmm). α = 0,0043 (1/0C). + Nhiệt độ phát nóng của vòng ngắn mạch là: 2000C. P200 = P20[1 + α (θ - 20)] = 0,018 . 10-3 [1 + 0,004 (200 -20)] = 0,03 . 10-3 (Ωmm). + Tiết diện vòng ngắn mạch. S = 200 nm P r ⎣ Trong đó: ⎣ = P = 84,86 (mm). Vậy S = 3 4 0,03.10 .84,86 2,45.10 − − = 5,2 (mm). SV: Nguyễn Thanh Huy 72 SV: Nguyễn Thanh Huy 73 6. Hệ số toả nhiệt vòng ngắn mạch. +Toả nhiệt trong không khí. Theo công thức (5-13) trang 269 - quyển 1. Q1 = 3 . 10-3 (1 + 0,0017 . θ) = 4.10-3 (W/cm2 0C). Với θ = 2000C. nhiệt độ phát nóng của vòng ngắn mạch. + Toả nhiệt trong lõi thép. Q2 = 2,9 . 10-3 (1 + 0,0068 . θ) = 6,8 . 10-3 (W/cm2 0C). * Diện tích toả nhiệt trong vòng ngắn mạch. - Trong không khí: S1 = P. Δ + 2 nmSt hb ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ = 84,86 . 2 + 2 313 30 ⎛ ⎞⎜ ⎟⎝ ⎠ . 5,2 = 278 (mm 2) = 2,78 (cm2). - Trong lõi thép: S2 = 2b. hnm + 2b.Δ + p.hnm. = 2. 30 . 5,2 + 2. 30 . 2 + 84,86 . 5,2. = 873 (mm2) = 8,73 (cm2). * Dòng điện trong ngắn mạch: ↓ Δ ↑ ↓ hnm ↑ SV: Nguyễn Thanh Huy 74 Pnm = 2nm nmI .r Với Inm = nm 4 nm P 10,2 r 2,45.10− = = 204 (A). * Để tính dòng trong cuộn dây ta qui đổi: Inmqđ = nm 2I 2.204 W 1567 = = 0,26 (A) * Tổn hao trong lõi thép. - Xác định trọng lượng lõi thép M. M = V. γ . Kc. Trong đó: Kc = 0,95 hệ số ép chặt. γ = 7,55 (g/cm3) trọng lượng riêng của thép. Ta có: V = H. B. b - 2hcs. c. b Trong đó: H = 77,95 (mm) chiều cao nam châm điện B = 105 (mm) chiều dài nam châm điện. hcs = 41 (mm) chiều cao cửa sổ. b = 30 (mm) kích thước lõi c = 203 (mm) chiều rộng cửa sổ. V = 77,95 . 105 . 30 - 2. 41 . 20,3 . 30 = 195,6 (cm3). Vậy M = 195,6 . 7,55 . 0,95 = 1,4 (KG). * Suất tổn hao lõi thép. Vậy: φmax = U max ®m i2.K .U .K .Wω Trong đó: ki = 10: hệ số bội dòng điện. Ku = 1,1 hệ số tăng áp. Uđm = 380 (V) điện áp điều khiển. W = 1567 (vòng). φmax = 21,1.380.10 314,.1567 = 12.10-3 (Wb) SV: Nguyễn Thanh Huy 75 * Công suất tổn hao trong lõi: PFe = K. P. H,. Trong đó: K = 2 hệ số xét đến sự tăng tổn hao mạch từ. P = 1,5 (W/kg) suất tổn hao riêng lõi thép (bảng 5-4) N = 1,4 (kg) trọng lượng lõi thép. Vậy PFe = 2. 1,5 . 1,4 = 4,2 (W). * Dòng điện đặt cho tổn thất trong lõi. IFe = FC ®m P 4,2 U 380 = = 11. 10-3 (A). 7. Tính dòng điện trong cuộn dây. b th nmqd FeI I I I Iδ= + + +& & & & & Trong đó: Iδ& dòng điện từ hoá khe hở không khí. tbI& dòng điện từ hoá lõi thép. FeI& dòng điện đặc trưng cho tổn hao năng lượng trong lõi thép. Với ®m 2 U I .W .Gδ Σ = ω Trong đó: δ = 0,2 (mm) khe hở công nghệ xét Gδ ở δ = 0,2 (mm) . GΣ = Gδ + Grqđ = 2,76 . 10-6 + 83,6 . 10-9 = 2,8 . 10-6 (H). ω = 314 (rad/s) W = 1567 (Vòng). Uđm = 380 (V). Iδ = 2 6 380 314.1567 .2,8.10− = 0,176 (A). * Ith: dòng điện từ hoá trong lõi thép. Ith. W = ΣHili tổng từ áp trên các phân đoạn mạch từ. Ta có: Htb = m H 2 tra đường cong từ hoá hình (5-6) quyển 1 ta được: Hm = 1,8 (A/cm). SV: Nguyễn Thanh Huy 76 Htb = 1,8 2 = 1,27 (A/cm). Ta có: Ltb = 2. B + 3. C = 2. 10,5 + 3 . 203 = 27,09 (cm). ΣHili = Htb . ltb = 1,27 . 27,09 = 34,4 (A vòng). Ith = i i H l 34,4 W 1567 Σ = = 0,02 (A). + Giá trị biên độ dòng điện hút: Ih = ( ) ( )2 2nmq® Fe thI I I Iδ+ + + = ( ) ( )2 230,26 11.10 0,02 0,176−+ + + = 0,33 (A). + Mật độ dòng khi hút: Jh = h I 0,33 q 0,102 = = 3,2 (A/mm2). Như vậy: Jh = 3,2 (A/mm2) < (Jcp) = 4 (A/mm2). 8. Tính toán dây quấn nam châm điện. + Điện trở dây quấn. Ta có công thức: Rdq = Pθ tb l .W q Trong đó: Pθ = P95 = 0,023 . 10-3 (Ωmm). ltb: Độ dài trung bình một vòng dây. ltb = 4. (a + lcd + 2Δ). Với: ltb = 10,3 (mm) a = 28,5 (mm). Δ = Δ2 + Δ4 + Δ5 = 1,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5 (mm). ltb = 4 (28,5 + 10,3 + 2. 2,5) = 175 (mm) W = 1567 (vòng). q = 0,102 (mm2). SV: Nguyễn Thanh Huy 77 Vậy: Rdq = 0,023 . 10-3 175.1567 0,102 = 61,8 (Ω). * Tổn hao năng lượng trong dây quấn: P = 2hI . R = (0,33) 2. 61,8 = 6,7 (W). * Độ tăng nhiệt bề mặt cuộn dây: - Theo công thức Newtơn: τ = d T P K .S trong đó: KT hệ số toả nhiệt cuộn dây. Theo bảng (5-6)/301 qyển 1: KT = 10 ÷ 20 (W/mm2 0C). Chọn KT = 17 (W/m2 0C). Stn: diện tích toả nhiệt cuộn dây: Stn = Sxq + Sđ. Sxq = P. hcd. VớiP: Chu vi ngoài cuộn dây. P = 2 (a + 2lcd) + 2 (b + 2lcd) = 2 (28,5 + 2. 10,3) + 2 (30 + 2. 10,3) = 199 (mm). Sxq = 199.31 = 6169 (mm2) = 6,169 . 10-3 (m2). Sđ = 3 4 . 2. lcd. Hcd một phần diện tích đáy. = 3 4 .2. 10,3 . 31 = 479 (mm2) = 0,479 . 10-3 (m2) Vậy: Stn = 6,169 . 10-3 + 0,479 . 10-3 = 6,65 . 10-3 (m2). τ = 0 3 6,7 59( C) 17.6,65.10− = Vậyθ = θmt + τ = 40 + 59 = 990C. Như vậy nhiệt độ phát nóng cuộn dây: θ < [θcp] = 1050C. SV: Nguyễn Thanh Huy 78 9. Tính và dựng đặc tính lực hút. - Theo công thức (4-50)/263 quyển 1. Ta có: Fđth = r2 dGK . dG 1 d 3 d2.Gδ φ δ δ⎛ ⎞+⎜ ⎟δ δ⎝ ⎠ Như phần trước đã trình bày: Gr = cost → rdG dδ = 0. Và φδ = tb r φ δ Với δr = 1,46 hệ số từ rò Fđth = 2 tb 2 2 r 2.k. dG d2. .Gδ φ δ⎛ ⎞⎜ ⎟δδ ⎝ ⎠ φtb = u ir ®k®mk .k .U 4,44.f.W kir = 0,94 hệ số xét đến sụt áp trong dây quấn. ku: hệ số thay đổi điện áp nguồn. Uđk = 380 (V) W = 1567 (vòng). Để dựng đặc tính lực hút ta thay đỏi từng giá trị δ: 0,2 ; 1; 3; 5; 7; 10,5 và thay đổi ku tương ứng. ku = 0,85; 1; 1,1. Ta có bảng xác định Fđth theo công thức trên: SV: Nguyễn Thanh Huy 79 δ (mm) Fđth (N) Gδ (H) ku = 0,85 ku = 1 ku = 1,1 0,2 248,93 343,832 416,331 2,8.10-6 3,5 170,729 325,817 285,54 0,18. 10-6 5 116,7 161,191 195,179 0,14 .10-6 7 76,686 105,922 128,256 0,113 .10-6 10,5 71,59 98,902 119,757 0,07 .10-6 Trong đó: G1 = 0 μ δ (0,508δ 2 + 33. 10-3δ + 0,5 . 10-3) G2 = 0 μ δ (0,508δ 2 + 41. 10-3δ + 0,8 . 10-3) G1 = μ0 (0,508 - 0,5 3 2 10− δ ) G2 = μ0 (0,508 - 0,8 3 2 10− δ ) Gδ = 2 1 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2G G 2G' G' 4G G'dG ; 2G G d 2(G G ) + +δ =+ δ + Lần lượt thay các giá trị tương ứng vào công thức: * Tính và dựng đặctính nhả: Ta có hệ số nhả là tỷ số giữa dòng điện hoặc điện áp cuộn dây khi phần ứng của nam châm điện nhả và khi tác động. KnhI = nh nhnhu t® td I U ; k I U = Trong trường hợp đơn giản, ta cũng có thể xác định qua đặc tính lực của nam châm điện (trên sơ đồ đặc tính lực). Knh = c h F F SV: Nguyễn Thanh Huy 80 Xét tại điểm tới hạn: knh = 36,66 72,55 = 0,6. Vậy ta có giá trị điện áp nhỏ (đối với ku = 0,85). Unh = knh. Utđ = knh. 0,85. Uđm = 0,6 . 0,85 . 380 = 193 (V). Từ thông trung bình trong lõi thép khi nhả: φtbnh = 4nh irU .k 193.0,94 4.10 4,44.f.W 4,44.50.1567 −= = (Wb). Cực điện từ tương ứng Unh được xác định theo biểu thức (ứng với 0,85 Uđm). Fđtnh = 2 tbnh 2 2 r 2.K. .dG 2. .G .dδ φ δ δ δ . Thay đổi các giá trị của khe hở không khí δ ta xác định được các giá trị của đặc tính nhả như trong bảng sau: Khe hở δ (mm) 0,2 3,5 5 7 10,5 Fđtnhả (N) 52,26 36 24,5 16,099 15,732 SV: Nguyễn Thanh Huy 81 Tính toán gần đúng thời gian tác động thời gian nhả: Thời gian tác động (ttđ) là quãng thời gian kể từ thời điểm đưa tín hiệu tác động cho đến khi nắp chuyển động xong. (δ = δmin). ttd = t1 + t2. Trong đó: t1 : thời gian khởi động khi tác dộng. t2: thời gian chuyển động khi tác động. Thời gian nhả là quãng thời gian từ khi cắt điện của cuộn dây đến khi nắp của nam châm điện kết thúc chuyển động (δ = δmax). tnh = t3 + t4. Trong đó: t3 : thời gian khởi động khi nhả. T4: thời gian chuyển động khi nhả. * Đối với nam châm điện xoay chiều: Xét thời gian tác động: ttd = t1 + t2. Với t1: Do dòng điện và từ thông biến thiên tuần hoàn. Với tần số f còn lực điện từ theo 2f. Mà trong thời gian t1 vì khe hở không khí lớn (δ =δmax). Nên dòng trong cuộn dây quá lớn vì vậy nếu đóng điện vào thời điểm mà dòng điện đi qua điểm O chỉ sau 1/4 chu kỳ từ thông đạt trị số cực đại còn nếu đóng điện vào thời điểm i ≠ O thì quãng thời gian để đạt từ thông cực đại cũng không quá 1/2 chu kỳ. Do đó lực điện từ đại trị số cực đại với thời gian bé hơn 1/2 chu kỳ. Như vậy, cho rằng t1 = 1/2 chu kỳ là thời gian lâu nhất để khởi động: ⇒ t1 = 1 2.50 = 0,01 (s) t3 = 1 2.50 = 0,01 (s) Với t2 : Theo công thức (19 - 1) trang 59 sách KCĐ 2002. t2 = ( ) n i i c 2m. x F F i Δ −∑ SV: Nguyễn Thanh Huy 82 trong đó: m Khối lượng phần động: m = G 1 g 20 = = 0,1 2 G 1(KG)träng l−îng phÇn ®éng g = 10 (m/s )gia tèc träng tr−êng. =⎧⎪⎨⎪⎩ m = 0,1 kg. Δx1 = (10,5 - 7).10-3 = 3,5 . 10-3 (m) ( ) ( )3 3 1 76,886 71,59 .3,5.10 31,25 25 .3,5.10 S 2 2 − −+ += − = 161,05 . 10-3 (N/m) Δx2 = (7 - 3,5).10-3 = 3,5 . 10-3 (m) ( ) ( )3 3 2 170,73 76,868 .3,5.10 36,66 32,66 .3,5.10 S 2 2 − −+ += − = 311,7 . 10-3 (N/m) Δx3 = (3,5 - 0,2).10-3 = 3,3 . 10-3 (m) ( ) ( )3 3 3 170,73 248,93 .3,5.10 98,63 72,66 .3,3.10 S 2 2 − −+ += − = 409,8 . 10-3 (N/m) ⇒ t2 = 3 2 3 2 3 2 3 3 3 2.0,1.(3,5.10 ) 2.0,1.(3,5.10 ) 2.0,1.(3,3.10 ) 161,05.10 311,7.10 409,8.10 − − − − − −+ + = 0,0096 (s). * t4 = ( ) n n i i i ic c i 2m. x 2m. x F F i S Δ Δ=−∑ ∑ S1 = ( ) ( )3 331,25 25 .3,5.10 16,099 15,032 3,5.10 2 2 − −+ +− = 43,96 . 10-3 (Nm) S2 = ( ) ( )3 332,66 72,66 .3,5.10 36 16,099 3,5.10 2 2 − −+ +− = 93,14 . 10-3 (Nm) SV: Nguyễn Thanh Huy 83 S3 = ( ) ( )3 398,63 72,6 .3,3.10 52,26 36 3,3.10 2 2 − −+ +− = 137.10-3 (Nm) t4 = 3 2 3 2 3 2 3 3 3 2.0,1.(3,5.10 ) 2.0,1.(3,5.10 ) 2.0,1.(3,3.10 ) 43,96.10 93,14.10 137.10 − − − − − −+ + = 0,01261 (S) Vậy ta có thời gian khởi động của phần ứng khi nhả: tkđ = t1 + t2 = 0,01 + 0,0096 = 0,0196 (S) Thời gian nhả của nam châm điện: tnh = t3 + t4 = 0,01 + 0,01261 = 0,02261 (s) SV: Nguyễn Thanh Huy 84 PHẦN V: TÍNH TOÁN BUỒNG DẬP HỒ QUANG 1. Khái niệm chung. Khi đóng hoặc ngắt mạch, đặc biệt ta ngắt mạch điện hồ quang phát sinh ở giữa từng cặp tiếp điểm của thiết bị điện, hồ quang chảy toả ra nhiệt lượng lớn, nếu không được dập tắt kịp thời, thì lượng nhiệt đó sẽ phát bỏng tiếp điểm, cách điện và thậm chí phá hỏng kết cấu thiết bị. Cho nên dập tắt hồ quang có ý nghĩa rất quan trọng đối với tuổi thọ và độ làm việc tin cậy của thiết bị. Trong hồ quang điện xoay chiều dòng điện qua trị số không hai lần trong một chu kỳ khi đó ở vùng catốt độ bền cách điện được phục hồi, do đó người ta lợi dụng hiện tượng này để thiết kế thiết bị dập hồ quang, sao cho hồ quang bị dập tắt ngay khi dòng điện qua trị số không đầu tiên, tuy nhiên hồ quang thường không bị dập tắt ngay tại thời điểm đó. Khi dòng điện xoay chiều qua trị số không ở khu vực hồ quang đồng thời xảy ra 2 quá trình quan hệ mật thiết với nhau. Một quá trình dập hồ quang đó là quá trình ion hoátăng cường. Một quá trình tạo điều kiện do hồ quang cháy lại đó là quá trình phục hồi điện áp. Đặc trưng cho quá trình thứ nhất là tốc độ tăng cường cách điện và đặc trưng cho quá trình thứ hai là tốc độ phục hồi điện áp. Hồ quang xoay chiều được dập tắt toàn bộ khi thoả mãn điều kiện. Quá trình thứ nhất (tốc độ tăng cường cách điện). 2. Các yêu cầu để thiết kế buồng dập hồ quang. - Đảm bảo được khả năng đóng ngắt mạch điện đảm bảo giá trị dòng điện đóng ngắt ở điều kiện cho trước. - Có thời gian cháy nhỏ để giảm ăn mòn tiếp điểm và thiết bị dập hồ quang - Quá điệu áp thấp. SV: Nguyễn Thanh Huy 85 - Thời gian dập tắt hồ quang đối với thiết bị xoay chiều là nhỏ hơn 1 2 chu kỳ khi ngắt dòng điện giới hạn cho phép thời gian dập hồ quang là vài nửa chu kỳ. 3 Vật liệu để làm buồn dập hồ quang. Khi chọn vật liệu ta cần chú ý đến các tính chất sau: - Tính chịu nhiệt - Tính cách điện và chống ẩm - Độ nhám bên trong của buồng dập hồ quang - Độ ứng cao Từ tính chất trên ta chọn vật liệu làm buồng dập hồ quang là: xi măng, amiăng Để tính toán buồng dập hồ quang ta chọn kết cấu buồng dập của công tắt tơ mà ta thiết kế là buồng dập kiểu dàn dập. I. TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN. 1. Tính số lượng tấm: Theo công thức (3.49) quyển 1 trang 153 ntk ≥ 0,6 + 2 dm dm dm dm 2 2 0 0 ph ®m hq K .U K .U K 1 ln. k U 0,35.K .U ⎡ ⎤⎛ ⎞− +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦ + Theo công thức (3 - 40) quyển 1: Kđm = 0,9 . ksd . 01 cosϕ− Với khí cụ điện đóng ngắt 3 pha ta có: Ksử dụng = 1,5 Hệ số công suất của mạch ngắt ta chọn cosϕ = 0,9 Kđm = 0,9 . 1,5 . 1 0,9− = 0,427 Theo công thức (3 - 50) quyển 1/ 135 2 / 3 0 2 . . 1300 ngL I K tK = SV: Nguyễn Thanh Huy 86 Theo công thức (3 - 47) quyển 1/ 134 ( ) ( ) 2 6 0 820 5,7 .10 2 40 273 + −= + − t ng t ng I At K I T δ Trong đó: Δt: bề dày tấm ngăn Theo trang 135 quyển 1: Δt = 1 ÷ 5 (mm) Chọn Δt = 1 (mm) δt: khoảng cách giữa các tấm: Chọn δt = 2,5 (mm) T: nhiệt độ dàn dập (nhiệt độ của tấn dập) Theo công thức (3 - 18) quyển 1 T = 293 + 0,018 . Ing . Z Với Z số lần đóng ngắt trong một giờ: chọn Z = 300 lần / giờ T = 293 + 0,018 . 300 . 300 = 386,5 (0K) ( ) ( ) 2 6 0 820 2,5 300 5,7 1.10 41391 2 300 40 386,5 273 tK + == =+ − L: Điện cảm ngắn mạch. Theo công thức (3 - 32) quyển 1 . . dm ng U Sin L I ϕ ω= Cosϕ = 0,9 → sin ϕ = 0,436 ω = 2 πf = 2.3,14 . 50 = 314 (rad/s) Uđm = 400V; Ing = 300A L = 3400.0,436 1,85.10 ( ) 300.314 H−= 2 / 3 0 3 2 / 3 2 . . 1,85.10 .300 .41391 2,64 1300 1300 ng tL I KK − = = = Tính 0Uhq (là điện áp phục hồi ban đầu của một khoảng trống). Theo công thức (3 - 46) quyển 1 SV: Nguyễn Thanh Huy 87 0Uhq = U0t = 0,6n − Trong đó: U0t = (72 + 0,72 δt) = ( 72 + 0,72 . 2,5) = 73,8 (V) Và n là số khoảng trống. Để tương ứng với Iđm = 100A và Uđm = 400V Ta chọn n = 4 khoảng trống. 0Uhq = 73,8 . 0,6n − = 73,8 . 4 0,6− = 136 (V) Tính 0Uhq : là điện áp hồ quang của 1 khoảng trống: Theo công thức (3 - 46) quyển 1. 0Uhq = ( 110 + 0,003 Ing) (0,7 + 0,04 δt) = (110 + 0,003 . 300 ) (0,7 + 0,04 . 2,5) = 88,72 (V) Vậy số lượng tấm: ntk ≥ 0,6 : 2 2 0 0 . . 1 ln . 0,35 . dm dm dm dm ph ph dm K U K U K k U U K ⎡ ⎤⎛ ⎞− +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦ + ntk ≥ 0,6 . 2 0,427.4000, 427.400 2,5 1 ln . 2,5 136 0,35.88,72.0,427 ⎡ ⎤⎛ ⎞− +⎢ ⎥⎜ ⎟⎝ ⎠⎣ ⎦ + ntk ≥ 1,85 Vậy để phù hợp với số đã cho, ta chọn ntk = 5 (tấm) 2. Kiểm tra điều kiện xảy ra quá trình dao động. Theo công thức (5 - 53) quyển 1. 2 / 3 415. 0,6 . tk ng n fo L L −> Ta có: 2 / 3 3 2 / 3 415. 0,6 415. 5 0,6 10499,98( ) . 1,85.10 .300 − −= =tk ng n Hz L I Theo công thức (3 - 30) quyển 1. f0 = 380 dmU (A + B . Pđm3/4) = 380 400 ( 8000 + 2100 + 74824,63/4) SV: Nguyễn Thanh Huy 88 = 9033202,5 (Hz) Trong đó: A = 8000; B = 2100 là các hệ số tương ứng hệ thống cáp Công suất phụ tải: Pđm = 3 . Uđm . Iđm . cosϕ0 . kdt Kdt = 1,2 là hệ số dự trữ: Uđm = 400V, Iđm = 100A, cosϕ = 0,9 Pđm = 3 . 400 . 100. 0,9 . 1,2 = 74824,6 (W) Vậy f0 > 10499,98 (Hz) thoả mãn điều kiện quá trình không dao động) Thời gian cháy của hồ quang được xác định theo công thức ( 3 - 5)/ 96 quyển 1: 2 29. = + hq hq td hq l t V V Trong đó: 0. hq hq hq R l n R = Theo công thức (3 - 38) quyển 1/131 Rhq = 0 0.6hqU n= − (Với n = 4 khoảng trống vì có 5 tấm) = 88,72 4 0,6− = 163,6 (V) Ta có: Ihq - 0,5 Ing = 0,5 . 300 = 150 (A) 163,6 1,09 150hq R = = (Ω) Rhq là giá trị trung bình của điện trở hồ quang trên 1 cm chiều dài hồ quang của 1 khoảng trống theo công thức (3 - 37) quyển 1 ta có: 0 hq 2 2 ng 14200 14200 R 0,015 0,015 I 300 = + = + = 0,17 (Ω) vậy lhq = hq0 hq R 1,09 6.0,17n.R = = 1,06. Vận tốc chuyển động của hồ quang: Theo công thức (3 - 19)/110 quyển 1. Vhq = 37 . 33 hqI 37. 150= = 196,6 (m/s) SV: Nguyễn Thanh Huy 89 Vtđ: vận tốc tiếp điểm (chọn Vtđ = 10 cm/s). thq = 2 2 1,06 10 9.196,6+ = 0,0018 td: thời gian dập hồ quang là 1/2 chu kỳ tức là td = 0,005. Vậy th q < td nghĩa là thời gian cháy nhỏ hơn thời gian dập. + Chiều dài nhỏ nhất của 1 tấm ngắn. lt > 1,73 . 2 3t ngS .td I lt > 1,73 . 2 32,5 .0,005 300 = 0,36 (cm) Để đảm bảo hồ quang không ra khỏi buồng dập ta chọn lt = 0,4 (cm) 3. Kiểm tra quá trình dập tắt hồ quang. Theo công thức (3-14) quyển 1. Uph = Ung hqR .t l1 e −⎛ ⎞−⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠ Ung = ng max U 2 Theo công thức (3 - 26)/124 quyển 1. Ungmax = Unguồn max = 1,1 2. 3 dmU . Ksử dụng . sin ϕ0 1,2 2.400 .1,5.0,436 234 3 = = (V) Vì ngắt mạch 3 pha bằng khí cụ điện 3 cực ta có: Ksử dụng = 1,5 Vậy: Ung = 234 165, 46( ) 2 V= Điện áp phục hồi theo thời gian Theo công thức (3 - 45) quyển 1. Ubđ = U0bđ + Kbt Trong đó: Kb = K0b . 0,6n − = 41391. 4 0,6− = 76321,2 U0bđ = Ub . 0,6n − = 73,8 . 4 0,6− = 136 (V) SV: Nguyễn Thanh Huy 90 Ubđ = 136 + 7631,2 .t Uph = 165,46 ( 1 - 3 1,09 . 1,85.10 t e −− ) Với các giá trị thời gian khác nhau ta có bảng. t (s) O 0,005 0,01 0,015 Uph 0 156,76 165 165,44 Uđđ 136 517,606 899,212 1280,818 Số tấm dập hồ quang là: 5 tấm Chiều dày của mỗi tấm là: 1 (mm) Khoảng cách giữa các tâm là: 2,5 (mm) Số khoảng trống giữa các tấm là 4 khoảng trống. SV: Nguyễn Thanh Huy 91 PHẦN VI: THIẾT KẾ KẾT CẤU Công tắc tơ điện xoay chiều là một khí cụ điện đóng cắt dòng tải bằng nam châm điện. Theo yêu cầu thiết kế, ta thiết kế công tắc tơ điện xoay chiều 3 pha với điện áp định mức Uđm = 400 (V); Uđk = 380 (V), Iđm = 100 (V) Ta có thể phân cấu tạo của công tắc tơ điện xoay chiều 3 pha làm thành các phần tử cơ bản như sau: - Hệ thống mạch vòng dẫn điện gồm: mạch vòng dẫn điện chính và mạch vòng dẫn điện phụ (Vì có 2 hệ thống tiếp điểm chính, phụ) Trong đó có: Hệ thống thanh dẫn: thanh dẫn động, thanh dẫn tĩnh. Hệ thống đầu nối tiếp điểm: hệ thống tiếp điểm chính, hệ thống tiếp điểm phụ. Trong tiếp điểm phụ có 2 dạng tiếp điểm là: tiếp điểm phụ thường đóng và tiếp điểm phụ thường mở. Ngoài ra nếu phân theo khả năng đóng ngắt thì đó là tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh. Hệ thống nam châm điện gồm: + Lõi, nắp, thân của nam châm điện bằng sắt từ. + Cuộn dây điện áp. hệ thống dập hồ quang: khi đóng ngắt mạch điện hồ quang phát sinh tiếp điểm sẽ được dập tắt an toàn. Cơ cấu lò xo: có lò xo tiếp điểm chính, tiếp điểm phụ, lò xo nhả. Phần đế, năp, thân của công tắc tơ được làm bằng nhựa đen, các phần tử cách điện trong các phần mang điện, vật dẫn điện. 1. HỆ THỐNG MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN. Như ta đã biết: hệ thống mạch vòng dẫn điện chính và phụ đều có cấu tạo như nhau, chỉ khác SV: Nguyễn Thanh Huy 92 - ở mạch vòng dẫn điện chính có hệ thống thanh dẫn mà trên thanh dẫn đó có gắn hệ thống tiếp điểm chính với Iđm = 100 (A) - Mạch vòng dẫn điện phụ có hệ thống thanh dẫn với các tiếp điểm phụ thường mở và thường đóng với khả năng chịu được If = 5 (A) Vì vậy thanh dẫn được chia thành hai thanh dẫn đó là: thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh. + Trên thanh dẫn động có gắn trực tiếp điểm động dạng chữ nhật, nó thực hiện khả năng đóng cắt khi đóng và ngắt dòng điện với kích thước thanh dẫn động là: a = 14 (mm) b = 18 (mm) h = 2 (mm) Mặt khác trên thanh dẫn tĩnh có gắn điểm tĩnh cũng giống như thanh dẫn động vì thanh dẫn động do chịu và đập có khí khi đóng ngắt và phải gia công lỗ để bắt vít nếu thanh dẫn tĩnh có kích thước lớn hơn so với than dẫn động. Kích thước là: a = 16 (mm) b = 20 (mm) h = 2 (mm) + Hệ thống đầu nối tiếp điểm - Với hệ thống đầu nối: Để nối các cực với các dây dẫn bên ngoài hoặc nối với các bộ phận bên trong của mạch vòng dẫn điện. Ta dùng các mối nối tháo rời hoặc bằng ren (vít) được chế tạo từ thep CT3 - Với hệ thống tiếp điểm: Có 2 hệ thống tiếp điểm là: tiếp điểm chính và tiếp điểm phụ, trong đó có tiếp điểm phụ thường đóng và thường mở. 3 tiếp điểm chính với dòng điện 100 (A) 2 tiếp điểm phụ thường mở SV: Nguyễn Thanh Huy 93 2 tiếp điểm phụ thường đóng tương ứng với dòng điện phụ Iđ = 5 (A) Hệ thống tiếp điểm này được chế tạo từ Ag - Ni than dùi việc chế tạo thanh dẫn hay tiếp điểm, các vít đều được tiến hành phay, cắt từ các thanh Cu hay Ag - Ni thanh chì ra các hình dạng cần thiết, sau đó tẩy Baviece làm sạch bên ngoài, đồng thời đảm bảo tính chính xác cao. Các lỗ vít cũng phải được mài nhẵn, tẩy Bavice tốt. 2. HỆ THỐNG NAM CHÂM ĐIỆN. Trong hệ thống nam chân điện có 2 bộ phận cơ bản - Cuộn dây - Mạch từ + Phần mạch từ gồm: lõi, nắp, thân bằng vít từ + Phần cuộn dây: cuộn dây có dạng hình chữ nhật được quấn theo kiểu quấn thường và được ở 2 cực từ bên. a. Kích thước tổng quan của nam châm điện. - Chiều cao nam châm điện: H = 77,95 (mm) - Chiều dài của nam châm điện: B = 105 (mm) b. Các kích thước cơ bản của mạch từ gồm: + Lõi thép được ghép bằng các lá thép kỹ thuận điện mã hiệu : ∃41. Có độ dày 0,5 mm và gồm 57 láứng với Uđk = 380 (V) Mặt khác: do mạch từ mà ta cần thiết kế có dạng hình chữ nhật nếu cực giữa có kích thước lớn hơn so với 2 cực từ bên, đồng thời chống rung 2 cực từ bên được xẻ rãnh để đặt vòng ngắn mạch, ta có kích thước của các cực từ vòng ngắn mạch là" + Với cực từ giữa có: a = 28,5 (mm) b = 28,5 (mm); (b' = 30 (mm)) Tiết diện vòng ngắn mạch Snm = 10,4 (mm) Chiều cao vòng ngắn mạch hnm = 5,2 (mm) Chi vi vòng ngắn mạch Pnm = 84,86 (mm) SV: Nguyễn Thanh Huy 94 Diện tích cực từ ngoài vòng ngắn mạch là Sn = 107 (mm2) Diện tích cực từ trong vòng ngắn mạch là St = 313 (mm2) + Nắp nam châm điên cũng có dạng hình chữ nhật có kích thước như sau: Sn = 598,5 (mm2) hn = 19,95 (mm) Trên nắp có gắn các thanh dẫn cùng với các tiếp điểm để thực hiện chức năng đóng ngắt. + Tiết diện dáy là: Sđ = 513 (mm2) hđ = 17 (mm) Ngoài ra còn có các kích thước cơ bản như sau: - Chiêu cao cửa sổ mạch từ : hCS = 41 (mm) - Bề rộng cửa sổ mạch từ: C = 20,3 (mm) c. Cuộn dây điện áp. - Đường kính dây quấn không kể cách điệu là: 0, 36 - Tiết diện dây quấn không kể cách điệu là: Khi có cách điệu: q = 0,44 (mm2) d = 0,4 (mm) Tương ứng với Uđk = 380 (V) ta có số vòng dây W = 1567 (vòng) Với kích thước cơ bản như sau: - Bề dày cuộn dây là: 10,3 (mm) - Chiều cao cuộn dây là: 31 (mm) - Tiết diện cuộn dây là: 312,3 (mm) 3. BUỒNG ĐIỆN HỒ QUANG Để đảm bảo cho việc dập hồ quang điện dễ dàng ở mạch điện một pha hai chỗ ngắt với Iđm = 100 (A); Uđm = 400 (V) ta phải sử dụng phương pháp dập hồ quang xoay chiều buồng dập kiểu dàn dập phương pháp này cho ta khả năng rút ngắn đáng kể chiều dài hồ quang và dập nó trong thể tích nhỏ, do đó SV: Nguyễn Thanh Huy 95 phát sáng ít và âm thanh bị hạn chế, do đó ó được sử dụng trong công tắc tơ làm việc ở chế độ nhẹ. Tổng số: tấm cầu làm dàn dập là: Ntk = 5 (tấn) Khoảng trồng hồ quang giữa các tầm là: N = 4 4. CƠ CẤU LÒ XO. + Cơ cấu lò xo: lò xo tiếp điểm chình và phụ, lò xo nhỏ a. Với lò xo tiếp điểm chính. Do một lò xo chịu tương ứng lực của hai tiếp điểm, mặt khác do có 3 tiếp điểm chính nếu có 3 lò xo tiếp điểm chính. - Đường kính lò xo tiếp điểm chính là: 1 (mm) - Số vòng của lò xo tiếp điểm chính là: 4 (vòng) Chiều dài tự do của lò xo là: 14,1 (mm) Bước lò xo khi chưa chịu tải: 3,4 (mm) b. Với lò xo tiếp điểm phụ. Do một lò xo tiếp điểm phụ tương ứng 2 tiếp điểm phụ. Tiếp điểm phụ ở đây gồm: Tiếp điểm phụ thường đóng và thường mở với - Đường kính dây quấn lò xo: d = 0,21 (mm) - Số vòng của lò xo tiếp điểm W0 = 13 (Vòng) - Bước lò xo khi chưa chịu tải: 1 (mm) - Chiều dài tự do của lò xo; 13 (mm) c. Lò xo nhả. Với 1 công tắc tơ có 2 lò xo nhả nếu một lò xo nhả lực sẽ giảm đi 1/2 lần Đường kính lò xo nhả: d = 0,86 (mm) Số vòng của lò xo nhả: W0 = 11 (Vòng) Bước của lò xo khi chưa chịu tải: 3,9 (mm) Chiều dài tự do của lò xo là: 39,43 (mm) Ngoài ra cơ cấu cần phải có phần tử chống va đập để tiêu thụ động năng của phần động khi phần động chuyển động hết hành trình của nò. Các SV: Nguyễn Thanh Huy 96 phần tử chống va đập đó là dùng một lò xo lún hay gọi là bộ hoãn xung có tác dụng hạn chế lực va đập, lực rung động xung kích với đường kính lò xo lún từ 0,14 đến 8 (mm) theo FOCT 9389 - 60 để quấn lò xo trong trạng thái nguội không nhiệt luyện. Kiểu lò xo có dạng xoắn hình trụ làm việc bị nén đến 85 - 95%. Vật liệu làm lò xo là dây thép cacbon, lò xo kéo nguội đường kính đã được xác định như trên theo FOCT 3989 - 60 để quấn lò xo trạng thái nguội không nhiệt luyện. Phần đế, thân, vỏ của công tắc tơ được chế tạo bằng nhựa cứng, đen với bề dày của nhựa cứng là 4 - 5 (mm) nhằm tăng độ cứng của công tắc tơ và đảm bảo về mặt giá thành, kích thước công tắc tơ không cồng kềnh về cấu trúc. Khung cách điện của công tắc tơ được chế tạo theo yêu cầu của kết cấu, do cuộn dây xoay chiều không lớn lắm và dùng chế độ nhẹ nên thiết kế chung cbônit. Trường hợp này quấn dây và cách điệu đơn giản hơn và độ dày khung là 2 ÷ 3 mm SV: Nguyễn Thanh Huy 97 KẾT LUẬN Công tắc tơ là khí cụ điện hạ áp, dùng đóng ngắt mạch điện từ xa. Vì vậy công tắc tơ có kích thước nhỏ, cho nên khi thiết kế cần độ chính xác cao. Vì trình độ có hạn nên khi tính toán thiết kế có nhiều chỗ lúng túng, nhất là chương trình năm châm điện. Nhưng với sự hướng dẫn rất chu đáo của thầy Nguyễn Văn Đức cho nên em cũng đã hoàn thành đạt yêu cầu kỹ thuật khi nghiệm lại. Em hy vọng thầy cô trong bộ môn và thầy hướng dẫn Nguyễn Văn Đức có nhiều nhận xét và chỉ bảo thêm để đề tài em thiết kế hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn!. Hà Nội, ngày 29 tháng 5 năm 2003 Sinh viên Nguyễn Thanh Huy SV: Nguyễn Thanh Huy 98 TÀI LIỆU THAM KHẢO Quyển 1: Thiết kế khí cụ điện hạ áp. (Bộ môn Thiết bị điện trường ĐHBK Hà Nội). Quyển 2: Chi tiết máy GS. TS. Nguyễn Trọng Hiệp Quyển 3: Cơ sở lý thuyết khí cụ điện. (Bộ môn Thiết bị điện trường ĐHBK Hà Nội). SV: Nguyễn Thanh Huy 99 MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU ........................................................................ Error! Bookmark not defined. PHẦN I: PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN, CHỌN KẾT CẤU THIẾT KẾ. ........... 1 I. Chọn tiếp điểm: ........................................................................................ 1 II. Chọn buồng dập hồ quang. ................................................................... 2 III. Chọn nam châm điện ........................................................................... 2 IV. Chọn khoảng cách cách điện. .............................................................. 4 PHẦN II: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN. .................................. 6 A. Thanh dẫn. .............................................................................................. 7 I. Tính toán thanh dẫn động. ..................................................................... 7 1. Chọn vật liệu để thanh dẫn điện tốt và đảm bảo độ bền cơ, ta chọn vật liệu có điện trở suất càng nhỏ càng tốt. ..................................................................... 7 2. Tính toán thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn. ............................................ 8 3. Kiểm nghiệm lại thanh dẫn. .......................................................................... 10 II. Xác định kích thước thanh dẫn tĩnh. ................................................. 12 B. tính toán vít đầu nối ............................................................................. 13 I Yêu cầu có bản đối với đầu nối .............................................................. 13 1. Chọn kích thước mối nối. ............................................................................. 13 C. Tính toán tiếp điểm. ............................................................................. 15 I. Yêu cầu tiếp điểm. ................................................................................. 15 II. Tính toán tiếp điểm. ............................................................................. 15 1. Chọn dạng kết cấu. ........................................................................................ 15 2. Chọn vật liệu và tính kích thước cơ bản. ..................................................... 15 3. Tính lực ép tiếp điểm tại một chỗ tiếp xúc. ................................................. 17 4. Tính điện trở tiếp xúc. ................................................................................... 18 5. Tính điện áp rơi trên điện áp tiếp xúc. .......................................................... 20 6. Tính nhiệt độ tiếp điểm. ................................................................................ 20 7. Tính nhiệt độ tiếp xúc. ................................................................................... 21 SV: Nguyễn Thanh Huy 100 8. Dòng điện hàn dính tiếp điểm. ...................................................................... 21 III. Độ mở, lún tiếp điểm. ......................................................................... 23 1. Độ mở: m ....................................................................................................... 23 2. Độ lún tiếp điểm: L ....................................................................................... 23 IV. Độ rung của tiếp điểm ........................................................................ 24 1. Xác định trị số biên độ rung. ......................................................................... 24 2. Xác định thời gian rung tiếp điểm. ............................................................... 25 V. Sự ăn mòn tiếp điểm: ........................................................................... 25 VI. Các biện pháp khắc phục và tăng cường chịu mài mòn của tiếp điểm là: ....................................................................................................... 26 D. Mạch vòng dẫn điện phụ. .................................................................... 27 I. Tính toán thanh dẫn. ............................................................................. 27 1. Thanh dẫn động. ............................................................................................ 27 2. Tính toán kiểm nghiệm thanh dẫn. ............................................................... 28 3. Tính kích thước thanh dẫn tĩnh. .................................................................... 30 II. Tính toán đầu nối. ................................................................................ 30 1. Tính toán vít đầu nối. .................................................................................... 30 2. Tính toán tiếp điểm. ....................................................................................... 31 3. Tính lực ép tiếp điểm..................................................................................... 32 4. Tính điện trở tiếp xúc. ................................................................................... 33 5. Nhiệt độ tiếp điểm. ........................................................................................ 34 6. Tính nhiệt độ tiếp xúc. ................................................................................... 35 7. Tính dòng điện hàn dính tiếp điểm. .............................................................. 35 III. Độ mở - độ lún tiếp điểm. ................................................................... 37 1. Độ mở: m ....................................................................................................... 37 2. Độ lún: l .......................................................................................................... 37 IV. Độ rung tiếp điểm. .............................................................................. 37 1. Biên độ rung................................................................................................... 37 2. Xác định thời gian rung c