Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
III. Mạch vòng dẫn điện chính

III. Mạch vòng dẫn điện chính

Tải bản đầy đủ - 0trang

Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ ỏp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

Iđm = 18 A : dòng điện định mức.

a

n: hệ số hình dáng, n = = 5 ữ 10, chọn n = 7.

b

Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và

hiệu ứng gần.

Kf = Kbm.Kg = 1,03 ữ 1,06. Chọn Kf = 1,06.

KT : hệ số tản nhiệt, KT = (6 ữ 12).10-6 (W/ 0 C.mm2) Chọn KT=

7,5.10-6.

: điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định.

= 20[1+( - 20)]

ρ20 : ®iƯn trë st cđa vËt liƯu ë 20OC.

α : hƯ sè nhiƯt ®iƯn trë cđa vËt liƯu.

θ: nhiệt độ ổn định của đồng , ở đây ta lấy bằng nhiệt độ

phát nóng cho phép = [] = 95 OC.

⇒ ρ95 = 0,0158.10 -8[1+4,3.10 -3(95 - 20)] 2,1.10 -8 (.m)

ôđ : độ tăng nhiệt ổn định.

ôđ = - mt với mt= 40 OC là nhiệt độ môi trờng

ôđ = 95 - 40 = 55 OC

VËy ta cã

b= 3



18 2.2,1.10 − 8.1,06

≈ 0,54(mm)

2.7.(7 + 1).7,5.10 − 6.55



a = b.n =7. 0,54 = 3,78 (mm)

VËy kích thớc tối thiểu của thanh dẫn động là a = 3,78 mm và b = 0,54 mm.

Tuy nhiên hình dạng của thanh dẫn động còn phụ thuộc vào hình dạng của

tiếp điểm.

Chọn tiếp điểm theo bảng 2-15(TL1.T51)

với Iđm = 18 A ta chän ®êng kÝnh tiÕp ®iĨm dt® = 8 mm và chiều cao tiếp

điểm là htđ= 1,5 mm.

Chọn lại kích thớc của thanh dẫn động: a= 10 mm vµ b= 1,2 mm

c. KiĨm tra kÝch thíc lµm ë điều kiện làm việc dài

hạn

Diện tích thanh dẫn:

Ngọc Văn Tó



- 10 -



TB§-§T1



Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

S = a.b =10.1,2 = 12 (mm 2 )

• Chu vi thanh dÉn:

P = 2.(a+b) = 2.(10+1,2) = 22,4 (mm)

Mật độ dòng điện :

Idm 18

j=

=

= 1,5 (A/mm2) < [j] =2 ữ 4 (A/mm2)

12

S

thoả mãn về kết cấu.

Nhiệt độ thanh dẫn :

Từ công thøc 2-4 (TKKC§HA) ta cã



I 2 .ρ θ .K f

I 2 .ρ 0 .(1 + α .θ od ).K f

S.P =

=

K T .(θ o − θ mt )

K T .(θ od − θ mt )





θ «d



I 2 .ρ 0 .K f . + S.P.K T .θ mt

= θ td =

S.P.K T − I 2 .ρ 0 .K f .α



víi ρ0 : ®iƯn trë st cđa ®ång kÐo ngi ë 00C

ρ 20

0,0158.10 − 3

ρ0=

=

= 0,015.10 − 3 (Ω.mm)

1 + α .θ 1 + 0,0043.20

mt : nhiệt độ môi trờng, mt = 400C

Thay vµo ta cã :

18 2.0,015.10 − 3.1,06 + 12.22,4.7,5.10 − 6.40

θ td =

= 430C

12.22,4.7,5.10 − 6 − 18 2.0,015.10 − 3.1,06.0,0043

VËy θtd < [θcp] = 950C ⇒ thanh dÉn thoả mãn về nhiệt độ ở chế độ

định mức.

d. Kiểm tra thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch

Đặc điểm của quá trình ngắn mạch:

Dòng điện và mật độ dòng điện có trị số rất lớn.

Thời gian tác động nhỏ.

Từ đặc điểm trên rõ ràng khi xảy ra ngắn mạch nhiệt độ thanh dẫn tăng

lên rất lớn có thể làm thanh dẫn bị biến dạng. Do đó cần phải kiểm tra khi có

ngắn mạch thì mật độ dòng điện thanh dẫn có nhỏ hơn mật độ dòng điện cho

phép không.

Từ công thức 6-21 (TL1) :



Ngọc Văn Tú



- 11 -



TBĐ-ĐT1



Thit kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com



j nm =



A nm − A d

t nm



Trong đó:

Inm = Ibn : dòng điện ngắn mạch hay dòng điện bền nhiệt.

tnm = tbn : thời gian ngắn mạch hay thêi gian bỊn nhiƯt.

Anm = Abn : h»ng sè tích phân ứng với ngắn mạch hay bền nhiệt.

Ađ : hằng số tích phân ứng với nhiệt độ đầu.

Tra đồ thị hình 6-5 (TL1.T313) ta có:

Với bn = 3000C có Abn = 3,65.104 (A2s/mm4)

θ® = 950C cã A® = 1.6.104 (A2s/mm4)

tnm (s)

3

4

10



jnm (A/mm2)

87

75

47.4



[jnm]cp (A/mm2)

94

82

51



Vậy mật độ dòng điện của thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch nhỏ hơn mật

độ dòng điện cho phép, nên thanh dẫn có thể chịu đợc ngắn mạch.



2. Thanh dẫn tĩnh

Thanh dẫn tĩnh đợc nối với tiếp điểm tĩnh và gắn với đầu nối. Vì vậy thanh

dẫn tĩnh phải có kích thớc lớn hơn thanh dẫn ®éng.

Ta cã thĨ chän kÝch thíc thanh dÉn tÜnh nh sau :

at = 10 mm

bt = 1,5 mm

Do thanh dÉn động thoả mãn ở chế độ dài hạn và ngắn hạn mà thanh dẫn

tĩnh có tiết diện và chu vi lớn hơn thanh dẫn động cho nên thanh dẫn tĩnh cũng

thoả mãn chế độ dài hạn và ngắn hạn.



ii. Đầu nối

Đầu nối tiếp xúc là phần tử quan trọng của khí cụ điện, nếu không chú ý dễ

bị hỏng nặng trong quá trình vận hành nhất là những khí cụ điện có dòng điện

lớn và điện áp cao.

Ngọc Văn Tú



- 12 -



TB§-§T1



Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện h ỏp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

Các yêu cầu đối với mối nối

Nhiệt độ các mối nối khi làm việc ở dài hạn với dòng điện định mức

không đợc tăng quá trị số cho phép.

Khi tiếp xúc mối nối cần có đủ độ bền cơ và độ bền nhiệt khi có dòng

ngắn mạch chạy qua.

Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lợng tổn hao và nhiệt độ phải ổn định khi

khí cụ điện vận hành liên tục.

Kết cấu của mèi nèi gåm cã : mèi nèi cã thĨ th¸o rời đợc, không thể tháo rời

đợc, mối nối kiêm khớp bản lề có dây nối mềm hoặc không có dây nối mềm. ở

đây ta chon mối nối có thể tháo rời đợc và bằng bu lông.

Với dòng điện định mức Iđm = 18A theo bảng 2-9 (TKKCĐHA) chọn bu lông

5 bằng thép không dẫn điện và trụ đồng 5.



b

a

Stx



Diện tích bề mặt tiếp xúc : Stx =



Idm

j



Đối với thanh dẫn và chi tiết đồng có tần số f = 50 Hz và dòng điện định mức

Iđm < 200A thì có thể lấy mật độ dòng điện j = 0,31 A/mm2

18

Stx =

= 58,1 (mm 2 )

0,31

Lùc Ðp tiÕp xóc : Ftx = ftx.Stx

Trong đó

ftx là lực ép riêng trên các mèi nèi, ftx = 100 ÷ 150 kG/cm2

chän ftx=100 kG/cm2 = 100.10-2 kG/mm2

⇒ Ftx = 100.10 -2.58,1 = 58,1 (kG)

Theo công thức 2-25(TL1.T59). Điện trở tiếp xúc là:



R tx =

Ngọc Văn Tú



K tx

(0,102.Ftx ) m

- 13 -



TBĐ-ĐT1



Thit k cụng tc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

Trong đó

m =1

đồng-đồng tiếp xúc mặt Ktx =(0.09 ữ 0.14).10-3 chän Ktx = 0,1.10-3

0,1.10 − 3

⇒ R tx =

= 1,7.10 5 ( )

0,102.58,1

Điện áp tiếp xúc

Utx = Iđm.Rtx =18.1,7.10 5= 0,31 (mV)

Vậy điện áp tiếp xúc nhỏ hơn điện áp tiếp xúc cho phép ([Utx]cp =30 mV), nên

bu lông đã chọn thoả mãn yêu cầu.



iii. Tiếp điểm

a. Nhiệm vụ của tiếp điểm

Tiếp điểm thực hiện chức năng đóng ngắt của các khí cụ điện đóng ngắt.



b. Yêu cầu đối với tiếp điểm

Khi Công tắc tơ làm việc ở chế độ định mức , nhiệt độ bề mặt nơi không

tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ cho phép. Nhiệt độ của vùng tiếp xúc phải bé

hơn nhiệt độ biến đổi tinh thể của vật liệu tiếp điểm.

Với dòng điện lớn cho phép (dòng khởi động, dòng ngắn mạch) tiếp điểm

phải chịu đợc độ bền nhiệt và độ bền điện động.

Khi làm việc với dòng điện định mức và khi đóng ngắt dòng điện trong

giới hạn cho phép , tiếp điểm phải có độ mòn điện và cơ bé nhất , độ rung

của tiếp điểm không đợc lớn hơn trị số cho phép.



3. Vật liệu làm tiếp điểm

Vật liệu làm tiếp cần đảm bảo các yêu cầu sau: điện trở suất và điện trở tiếp

xúc bé, ít bị ăn mòn, ít bị ôxy hoá, khó hàn dính, độ cứng cao, đặc tính công

nghệ cao, giá thành hạ và phù hợp với dòng điện I = 18 A.

Từ bảng 2-13 (TL1) ta chọn vật liêu là bạc niken than chì, với các thông số

kỹ thuật sau:

Ký hiệu

KMK.A32

Tỷ trọng ()

8,7 g/cm3

Nhiệt độ nóng chảy (nc)

1300 0C

Điện trở suất ở 200C (20)

0,035.10-3 mm

Độ dẫn nhiệt ()

3,25 W/cm 0C

Ngọc Văn Tú



- 14 -



TBĐ-ĐT1



Thit k cụng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

Độ cứng Briven (HB)

45 ữ 65 kG/mm2

Hệ số dẫn nhiệt ®iÖn trë (α)

0,0035/ 0C

NhiÖt ®é cho phÐp cÊp A ([θcp])

950 C

Nh đã chọn ở phần tính thanh dẫn động ta có kích thớc của tiếp điểm là d

= 8 mm; h=1,5 mm.



4. Lực ép tiếp điểm

Theo công thức kinh nghiệm

Ftđ = ftđ x Iđm

Tra bảng 2-17 ta chọn ftđ = 15 (g/A)

Ft® = 15 x 18 = 270 (g) = 0,270 (kg) = 2,70 (N)



5. Điện trở tiếp điểm

Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm đợc tính theo công thức 2-25(TL1.T159)

K tx

Rtx =

(0,102.Ftd ) m

Trong ®ã :

Ft® = 2,70 (N)

Ktx : hệ số kể đến sự ảnh hởng của vật liệu và trạng thái bề mặt

3

của tiếp điểm. Ktx = ( 0,2 ÷ 0,3)10 ⇒ chän Ktx = 0,25.10-3

m: hƯ số dạng bề mặt tiếp xúc. vì là tiếp xúc mặt m = ( 0,7 ữ 1 )

nên chọn m = 0,8

Thay vµo ta cã:

0,25.10 − 3

R tx =

= 7.10 4 ( )

0 ,8

(0,102.2,7)



6. Điện áp tiếp xúc

Utx = I®m.Rtx =18.7.10-4 = 0,0126 (V) = 12,6 (mV)

VËy ®iƯn áp nơi tiếp xúc Utx thoả mãn điều kiện nhỏ hơn điện áp tiếp xúc

cho phép [Utx] = 2 ữ 30 mV.



7. Nhiệt độ tiếp điểm và nhiệt độ nơi tiếp xúc

Theo công thức 2-11(TL1.T52) nhiệt độ phát nóng của tiếp điểm



td = mt



Ngọc Văn Tú



2

2

I dm

.

I dm

.Rtd

+

+

S .P.K T 2. λ .S .PK T



- 15 -



TB§-§T1



Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com



Trong ®ã:

θt® : nhiƯt ®é cđa tiÕp diĨm.

ρθ: ®iƯn trë st cđa vËt iƯu lµm tiÕp ®iĨm ë 95oC

ρθ = ρ95 =ρ20.[1+ α(θ-20)] = 3,5.10-5.(1+0,0035.(95-20)]

= 4,42.10-6 ( Wcm)

θmt : nhiệt độ môi trờng, mt =400C

Rtđ : điện trở tiÕp ®iĨm.

h

S



Rt®= ρ θ . = 4,42.10 − 5.



1,5

= 1,07.10 − 6 (W)

63,6



P, S : chu vi, tiÕt diƯn cđa thanh dÉn.

P = 2,24 cm ; S = 12.10-2 (cm2)

⇒ θ td = 40 +



18 2.4,42.10 − 6

18 2.1,07.10 − 6

+

= 47,1 0C

2,24.12.10 − 2.7,5.10 − 4 2. 3,93.2,24.12.10 − 2.7,5.10 4



Nhiệt độ của điểm tiếp xúc là:

tx = θ td



I 2 dm .R 2 tx

18 2.(7.10 − 4 ) 2

+

= 47,1 +

= 48,24 0 C

−6

8.λ .ρ θ

8.3,93.4,42.10



8. Dòng điện hàn dính

Khi dòng điện qua tiếp điểm lớn hơn dòng điện định mức I đm (quá tải , khởi

động , ngắn mạch) , nhiệt độ sẽ tăng lên và tiếp điểm bị đẩy do lực điện động

dẫn đến khả năng hàn dính . Độ ổn định của tiếp ®iĨm chèng ®Èy vµ chèng hµn

dÝnh gäi lµ ®é ỉn định điện động (độ bền điện động) . Độ ổn định nhiệt và ổn

định điện động là các thông số quan trọng đợc biểu thị qua trị số dòng điện hàn

dính Ihd , tại trị số đó sự hàn dính của tiếp điểm có thể không xảy ra nếu cơ cấu

ngắt có đủ khả năng ngắt tiếp điểm .

Trị số dòng điện hàn dính xác định theo quan hệ lý thuyết 2-33 (TL1.T66)

Ihdbđ = A fnc . Ftd



(A)



Trong đó:



Ngọc Văn Tó



- 16 -



TB§-§T1



Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

A=



1

α θ nc )

3

2

π H B ρ O (1 + α θ nc )

3

32λ θ nc (1 +

O



ρO : ®iƯn trë st cđa vËt liƯu ë 20OC .

Ta cã ρ20 = ρO(1+α.20)

⇒ ρO =



ρO

1 + α .20



3,5.10-8

⇒ ρO =

= 3,27.10 − 8 (Ω m)

1 + 0,0035 .20

λ : hƯ sè dÉn nhiƯt cđa vËt liƯu.

λ = 3,25 W/cm.OC = 325 W/m.OC

θnc : nhiƯt ®é nãng chảy của vật liệu, nc = 1300 OC

HBo : độ cøng Britnel .

HBo = 50 kG/mm2 = 50.106 (kg/m)

⇒ A=



1

.0,0035.1300)

3

= 1135,74 (A/Kg1/2 )

2

π .50.10 6.3,27.10 − 8.(1 + .0,0035.1300)

3

32.3,25.1300.(1 +



fnc : hệ số đặc trng cho sự tăng diện tích tiếp xúc trong qúa trình

phát nóng, chọn fnc = 3.

Ftđ = 0,275 (kG)

⇒ Ihd = 1135,74. 3. 0,275 = 1031,59(A)

TÝnh theo c«ng thøc thùc nghiƯm 2-36 (TL1)

Ihd = Khd. Ftd

Trong ®ã:

Khd : hƯ sè hµn dÝnh , chän Khd = 2000 A/kG1/2

Ft® = 0,275 (kG)

⇒ Ihd = 2000. 0,275 = 1048,8(A )

Ta thÊy Ihdb® LT < Ihdbd TN .Chän Ihdbd = Ihdbd TN = 1048,8A

Inm = 10.I®m = 10.18 = 180A

Vì Inm < Ihdbd cho nên tiếp điểm không bị hàn dính.



9. Độ rung và thời gian rung của tiếp điểm



Ngọc Văn Tú



- 17 -



TBĐ-ĐT1



Thit k cụng tc t

ỏn khí cụ điện hạ áp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

Khi tiÕp ®iĨm đóng, thời điểm bắt đầu tiếp xúc sẽ có xung lực va đập cơ khí

giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh gây ra hiện tợng rung tiếp điểm. Tiếp điểm

động bị bật trở lại với một biên độ nào đó rồi lại và tiếp tục va đập, quá trình này

xảy ra trong một khoảng thời gian rồi chuyển sang trạng thái tiếp xúc ổn định, sự

rung kết thúc. Qúa trình rung đợc đánh giá bằng độ lớn của biên độ rung Xm và

thời gian rung tm

Theo công thức 2-39(TL1.T72) biên độ rung cho 3 tiếp điểm thờng mở là :



m đ .vdo2 .(1 − K V )

Xm =

2.Ftdd

Trong ®ã

m® : khối lợng phần động.

mđ =K.Iđm với K= 7 (g/A)

m® = 7.18 = 126 (g) =0,126 (kg)

v®o : tèc ®é tiÕp ®iĨm t¹i thêi ®iĨm va ®Ëp .

v®o = 0,1 m/s

KV : hệ số va đập phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu.

Kv = 0,85 ữ 0,9 ⇒ chän KV = 0,9.

Ft®® : lùc Ðp tiÕp ®iĨm ®Çu.

Ft®®= 0,7.Ft® =0,7.0,275 = 0,1975 (kg) =1,975 (N)

0,175.0,12 (1 − 0,9)

Xm =

= 4,4.10 5 (m)

2.1,975

Do công tắc tơ có ba tiếp điểm nên độ rung của 1 tiếp điểm là

X

0,044

Xmtd = 3m = 3 = 0,015 (mm)

Theo công thức 2-40 (TL1.T72) thời gian rung của tiếp điểm là



tm =

⇒ tm =



2.m d .v do 1 − K V

F tdd



2.0,175.0,1. 1 − 0,9

= 5,6.10 − 3 (s) = 5,6 (ms)

1,975



Do công tắc tơ có ba tiếp điểm chính cho nên thời gian rung của một tiếp

điểm là



Ngọc Văn Tú



- 18 -



TB§-§T1



Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện h ỏp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com



t



=

mtd



t m 5,6

=

= 1,9 (ms)

3

3



10.Độ mòn của tiếp điểm

Sự mòn của tiếp điểm xảy ra trong quá trình đóng và quá trình ngắt mạch

điện. Nguyên nhân gây ra sự ăn mòn của tiếp điểm là ăn mòn về hoá học, về cơ

và về điện trong đó chủ yếu là do quá trình mòn điện .

Khối lợng mòn trung bình của một cặp tiếp điểm cho một lần đóng ngắt là:

2

2

gđ + gng = 10 -9(Kđ. I d + Kng. I ng )Kk®

Trong ®ã :

Kk® : hƯ số không đồng đều, đánh giá độ mòn không đều của

các tiếp điểm, Kkđ =1,1 ữ 2,5, chọn Kkđ =1,5

Kđ, Kng : hệ số mòn khi đóng và khi ngắt, tra bảng 2-21

(TL1.T79) ta có

Kng=Kđ = 0,01 (g/A2)

Iđ và Ing : dòng điện đóng và dòng điện ngắt.

Iđ = 5Iđm =5.18 = 90 (A)

Ing =3.I®m = 3.18 = 54 (A)

g® và gng : khối lợng mòn riêng của mỗi một lần đóng và ngắt.

gđ + gng = 10 -9 .(0,01.902 +0,01.542 ).1,5 =1,65.10-7 ( g)

Sau N = 106 lÇn đóng ngắt, khối lợng mòn là :

Gm = N.(gđ + gng)

= 106 . 1,65.10-7 = 0,165( g)

ThĨ tÝch mßn mét sau một lần đóng cắt là



V1lan =



Gm 0,165

=

= 0,02(cm 3 )



8,7



Thể tích ban đầu của tiếp điểm là

Vtđ =







d2

.h =

4







.8 2

.1,5 = 75,4(mm 3 )

4



Lợng mòn của tiếp điểm sẽ là :

V m% =



Ngọc Văn Tú



V

20

.100% =

.100% = 26,5%

Vtd

75,4



- 19 -



TB§-§T1



Thiết kế cơng tắc tơ

Đồ án khí cụ điện hạ ỏp

Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com

Độ mòn cho phép của tiếp điểm là Vm % =70%. Cho nên độ mòn của tiếp

điểm mà ta thiết kế là thoả mãn.



11. Độ lún, độ mở của tiếp điểm

a. Độ mở

Độ mở của tiếp điểm là khoảng cách giữa tiếp điểm động và tiếp điểm

tĩnh ở trạng thái ngắt của công tắc tơ.

Độ mở cần phải đủ lớn để có thể dập tắt hồ quang nhanh chóng, nếu độ

mở lớn thì việc dập tắt hồ quang sẽ dễ dàng.Tuy nhiên khoảng cách quá lớn sẽ

ảnh hởng tới kích thớc của công tắc tơ.

Ta lấy độ mở của tiếp điểm là m=5mm.

b. Độ lún

Độ lún l của tiếp điểm là quãng đờng đi thêm đợc của tiếp điểm động nếu

không có tiếp điểm tĩnh cản lại.

Việc xác định độ lún của tiếp điểm là cần thiết vì trong quá trình làm việc

tiếp điểm sẽ bị ăn mòn. để đảm bảo tiếp điểm vẫn tiếp xúc tốt thì cần có một độ

lún hợp lý.

Theo cônh thức lí thuyÕt l= A+ B.I®m = 1,5 + 0,02.18 = 1,86 2 (mm).



II.Mạch vòng dẫn điện phụ

Việc tính mạch vòng dẫn điện phụ tơng tự với cách tính vòng dẫn điện

chính, với Iđm =10A.



1.Thanh dẫn

a. Thanh dẫn động

Vật liệu và kết cấu: giống với thanh dẫn động trong mạch vòng dẫn điện

chính.

tính toán thanh dẫn

2

Im

. .K f

3

b=

2.n.(n + 1).K T . ụd

Trong đó

Iđm= 10 (A)

n= 7

Ngọc Văn Tú



- 20 -



TB§-§T1



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

III. Mạch vòng dẫn điện chính

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×