Đồ án Thiết kế máy ngắt chân không - Khí cụ điện

Mục lục Chương I: Giới thiệu về máy ngắt chân không- lựa chọn phương án thiết kế Chương II: Tính toán các khoảng cách cách điện Chương III: Tính toán mạch vòng dẫn điện Chương IV: Chọn kết cấu và kiểm nghiệm buồng dập hồ quang Chương V: Tính lực điện động Lời nói đầu Điện năng là nguồn năng lượng quan trọng trong sản xuất và sinh hoạt .Nó có ưu điểm là dễ sản xuất và truyền tải. Trong quá trình truyền tải phải sử dụng điện áp cao, vì thế vấn đề đóng cắt và bảo vệ mạch điện cao áp nảy sinh người ta đã dùng các loại máy ngắt. Máy ngắt sẽ ngắn mạch điện một cách tự động khi hệ thống có sự cố và có thể ngắt mạch điện bằng tay khi cần sửa chữa và nâng cấp hệ thống điện. Với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật, máy ngắt ngày một nhỏ hơn, nhẹ hơn và làm việc tin cậy hơn. Trong đó loại máy ngắt chân không hiện nay đang được sử dụng rông rãi vì có nhiều ưu điễm nổi bạt hơn các loại máy ngắt khác.Do độ bền cách điện của môi trường chân không rất cao nên các loại máy ngắt chân không có ưu điểm là kết cấu gọn nhẹ làm việc tin cậy va có độ an toàn cao. Trong quá trình làm đồ án em được nhận đề tài: thiết kế máy ngắt chân không – loại máy ngắt mà hiện nay đang được nghiên cứu,phát triển để được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn ở nước ta điều này đã giúp em tiếp cận với thực tế hơn . Em xin chân thành cảm ơn thầy Bùi Tín Hữu đã giúp em hoàn thành đồ án này.

doc32 trang | Chia sẻ: lvcdongnoi | Ngày: 15/06/2013 | Lượt xem: 1707 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Thiết kế máy ngắt chân không - Khí cụ điện, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Môc lôc Ch­¬ng I: Giíi thiÖu vÒ m¸y ng¾t ch©n kh«ng- lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ Ch­¬ng II: TÝnh to¸n c¸c kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn Ch­¬ng III: TÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn Ch­¬ng IV: Chän kÕt cÊu vµ kiÓm nghiÖm buång dËp hå quang Ch­¬ng V: TÝnh lùc ®iÖn ®éng Lêi nãi ®Çu §iÖn n¨ng lµ nguån n¨ng l­îng quan träng trong s¶n xuÊt vµ sinh ho¹t .Nã cã ­u ®iÓm lµ dÔ s¶n xuÊt vµ truyÒn t¶i. Trong qu¸ tr×nh truyÒn t¶i ph¶i sö dông ®iÖn ¸p cao, v× thÕ vÊn ®Ò ®ãng c¾t vµ b¶o vÖ m¹ch ®iÖn cao ¸p n¶y sinh ng­êi ta ®· dïng c¸c lo¹i m¸y ng¾t. M¸y ng¾t sÏ ng¾n m¹ch ®iÖn mét c¸ch tù ®éng khi hÖ thèng cã sù cè vµ cã thÓ ng¾t m¹ch ®iÖn b»ng tay khi cÇn söa ch÷a vµ n©ng cÊp hÖ thèng ®iÖn. Víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc vµ kü thuËt, m¸y ng¾t ngµy mét nhá h¬n, nhÑ h¬n vµ lµm viÖc tin cËy h¬n. Trong ®ã lo¹i m¸y ng¾t ch©n kh«ng hiÖn nay ®ang ®­îc sö dông r«ng r·i v× cã nhiÒu ­u ®iÔm næi b¹t h¬n c¸c lo¹i m¸y ng¾t kh¸c.Do ®é bÒn c¸ch ®iÖn cña m«i tr­êng ch©n kh«ng rÊt cao nªn c¸c lo¹i m¸y ng¾t ch©n kh«ng cã ­u ®iÓm lµ kÕt cÊu gän nhÑ lµm viÖc tin cËy va cã ®é an toµn cao. Trong qu¸ tr×nh lµm ®å ¸n em ®­îc nhËn ®Ò tµi: thiÕt kÕ m¸y ng¾t ch©n kh«ng – lo¹i m¸y ng¾t mµ hiÖn nay ®ang ®­îc nghiªn cøu,ph¸t triÓn ®Ó ®­îc ®­a vµo sö dông réng r·i h¬n ë n­íc ta ®iÒu nµy ®· gióp em tiÕp cËn víi thùc tÕ h¬n . Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n thÇy Bïi TÝn H÷u ®· gióp em hoµn thµnh ®å ¸n nµy. Hà Nội: ngày 25 th¸ng 5 n¨m 2007 Sinh viªn: Ch­¬ng i Giíi thiÖu vÒ m¸y ng¾t ch©n kh«ng – ph©n tÝch lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ I). Gíi thiÖu chung vÒ m¸y ng¾t ch©n kh«ng 1. Kh¸i niÖn: M¸y ng¾t ch©n kh«ng lµ lo¹i m¸y ng¾t hå quang ®­îc dËp t¾t trong m«i tr­êng ch©n kh«ng b»ng c¸ch t¹o ra qu·ng ®øt trong m¹ch ®iÖn ë ®é ch©n kh«ng cao 10 - 10mm Hg. ë m¸y ng¾t ch©n kh«ng ¸p suÊt trong buång dËp rÊt thÊp d­íi 10 Pa do cã mËt ®é kh«ng khÝ rÊt thÊp: hµnh tr×nh tù do cña ph©n tö ®¹t 50m cßn hµnh tr×nh tù do cña ®iÖn tö ®¹t tíi 300m, cho nªn ®é bÒn ®iÖn trong ch©n kh«ng kh¸ cao, hå quang sÏ bÞ dËp t¾t vµ cã ®iÒu kiÖn ch¸y l¹i sau khi dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng. ë ¸p suÊt 10Pa, ®é bÒn ®iÖn ®¹t tíi 100 kV/ mm. V× vËy víi ®iÖn ¸p trung ¸p ( ®Õn 35 kV ) ®é më cña tiÕp ®iÓm cña buång c¾t ch©n kh«ng kho¶ng 6 – 25 mm. ViÖc sö dông ch©n kh«ng lµm m«i tr­êng dËp hå quang trong m¸y ng¾t lµ do ch©n kh«ng cã ®Æc ®iÓm sau : + §é bÒn ®iÖn cao + Phôc håi nhanh chãng ®é bÒn ®iÖn cña kho¶ng trèng hå quang TÝnh chÊt nµy cña ch©n kh«ng cã ®­îc lµ do m«i tr­êng ch©n kh«ng cã mËt ®é ph©n tö khÝ rÊt nhá dÉn ®Õn kh¶ n¨ng va ®Ëp vµ ion ho¸ c¸c ph©n tö khÝ khi hå quang ch¸y lµ rÊt thÊp. *) ­u ®iÓm cña m¸y ng¾t ch©n kh«ng . - KÝch th­íc nhá gän, kh«ng g©y ch¸y næ . - Tuæi thä cao khi c¾t dßng ®Þnh møc ( ®Õn 10000 lÇn ®ãng c¾t ). - VËn hµnh vµ b¶o d­ìng ®¬n gi¶n, gÇn nh­ kh«ng cÇn b¶o d­ìng ®Þnh kú v× lo¹i m¸y ng¾t nµy ®­îc sö dông kh¸ phæ biÕn ë l­íi ®iÖn ¸p trung ¸p vµ chñ yÕu dïng l¾p ®Æt trong nhµ. - Dßng ®iÖn c¾t ®Õn 50kA, thêi gian ch¸y cña hå quang ng¾n cì 15ms. 2) Nguyªn lý dËp hå quang trong m«i tr­¬ng ch©n kh«ng . §èi víi m¸y ng¾t th× viÖc dËp t¾t hå quang mét c¸ch nhanh chãng khi nã ph¸t sinh lµ rÊt quan trong vµ ¶nh h­ëng ®Õn chÊt l­îng cña m¸y ng¾t. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng th× hå quang ®­îc dËp t¾t nh­ sau : Khi hai tiÕp ®iÓm t¸ch rêi nhau th× tõ ©m cùc c¸c ®iÖn tö ®­îc gi¶i phãng vµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa d­¬ng cùc. Gi÷a hai tiÕp ®iÓm tån t¹i mét ®iÖn tr­êng ®­îc gia tèc ®é vµ ®Ëp vµo bÒ mÆt d­¬ng cùc nã cã tèc ®é rÊt lín ph¸ huû d­¬ng cùc. Tõ cùc d­¬ng gi¶i phãng ra c¸c ion d­ong. C¸c ion nµy chuyÓn ®éng vÒ ©m cùc. Sù chuyÓn ®éng qua l¹i cña c¸c ®iÖn tö vµ ion lµ nguyªn nh©n xuÊt hiÖn vµ duy tr× dßng hå quang. Khi c¸c ®iÖn tö vµ c¸c ion chuuyÓn ®éng ng­îc chiÒu nhau song song víi qu¸ tr×nh ion ho¸ lµ qu¸ tr×nh ph¶n øng ion ho¸ còng s¶y ra rÊt m¹nh. T¹i thêi ®iÓm ®Çu tiªn khi dßng hå quang qua trÞ sè 0 h¬i kim lo¹i khuyÕch t¸n trong b×nh ch©n kh«ng do mËt ®é c¸c ph©n tö khÝ trong b×nh rÊt thÊp nªn Ýt s¶y ra ion ho¸, ng¨n chÆn hå quan ch¸y l¹i lÇn thø hai. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng sau kho¶ng 10s dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng khi kho¶ng c¸ch cÊch ®iÖn cßn nhá th× ®é bÒn ®iÖn ®· ®­îc phôc håi. 3) Mét sè lo¹i m¸y ng¾t ch©n kh«ng cã mÆt trªn thÞ tr­¬ng ViÖt Nam hiÖn nay. MÆc dï n­íc ta do mét sè ®iÒu kiÖn ch­a s¶n xuÊt m¸y ng¾t nh­ng thÞ tr­êng ViÖt Nam vÉn rÊt ®a d¹ng víi sù tham gia cña c¸c h·ng s¶n xuÊt m¸y ng¾t trªn thÕ giíi nh­ : ABB, Siemens, sneichder, c¸c h·ng s¶n xuÊt cña Trung Quèc , Hång K«ng… 4) Lùa chän ph­¬ng ¸n thiÕt kÕ. C¸c lo¹i m¸y ng¾t nãi chung vµ m¸y ng¾t ch©n kh«ng nãi riªng cã kÕt cÊu kh¸ ®a d¹ng vµ ph«ng phó. Mçi kiÓu m¸y ng¾t cã thÓ ®­îc thùc hiÖn víi nhiÒu ph­¬ng ¸n kÕt cÊu kh¸c nhau, mçi ph­¬ng ¸n trÝnh bµy d­íi d¹ng mét s¬ ®å biÓu hiÖn c¸c ®Æc ®iÓm chÝnh cña kÕt cÊu ®ã. S¬ ®å kÕt cÊu cña m¸y ng¾t cÇn thÓ hiÖn ®­îc : + Sè l­îng kho¶ng ng¾t dßng ®iÖn trong mçi pha, c¸ch bè trÝ t­¬ng ®èi cña tiÕp ®iÓm. + Sè l­îng, vÞ trÝ, c¸ch bè trÝ t­¬ng ®èi cña thiÕt bÞ dËp hå quang. + KÕt cÊu cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn vµ c¸ch bè trÝ t­¬ng ®èi cña c¸c bé phËn dÉn ®iÖn. + Ph­¬ng ph¸p c¸ch ®iÖn. + C¸ch bè trÝ ®Þnh h­íng c¸c trô kim lo¹i sø. + CÊu tróc vµ c¸ch bè trÝ cña bé truyÒn ®éng c¬ khÝ. + C¸ch bè trÝ t­¬ng ®èi cña m¸y ng¾t vµ bé truyÒn ®éng. Qua tham kho¶ c¸c d¹ng kÕt cÊu m¸y ng¾t kh¸c nhau cña mét sè h·ng s¶n xuÊt m¸y ng¾t ë cÊp ®iÖn ¸p vµ dßng ®iÖn t­¬ng øng. Em lôa chän kÕt cÊu cña h·ng ABB nh­ sau: S¬ ®å kÕt cÊu m¸y ng¾t ch©n kh«ng 22kV 1. §Çu vµo Buång ng¾t ch©n kh«ng Sø b¶o vÖ c¸ch ®iÖn §Çu ra Thanh dÉn lß xo tiÕp ®iÓm cæ c¸ch ®iÖn trôc gi÷ Bé phËn ®iÒu chØnh kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm C¶m biÕn vÞ trÝ b¶o vÖ c¸ch ®iÖn Cuén ®ãng Nam ch©m vÜnh cöu Thanh nam ch©m chuyÓn ®éng trong lßng cuén d©y Cuén ng¾t Bé phËn ®ãng ng¾t b¨ng tay M¸y ng¾t ®­îc thiÕt kÕ cã nh÷ng kÕt cÊu gåm nh÷ng phÇn chÝnh sau: 1.M¹ch vßng dÉn ®iÖn M¹ch vßng dÉn ®iÖn lµ bé phËn dÉn ®iÖn vµo vµ lÊy ®iÖn ra cña m¸y ng¾t nã gåm cã: a) Thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh + TiÕt diÖn h×nh trßn vµ ch÷ nhËt + VËt liÖu lµm b»ng ®ång b) §Çu nèi Yªu cÇu cña ®Çu nèi lµ ph¶i t¹o ra ®­îc lùc Ðp cÇn thiÕt ®Ó ®iÖn trë tiÕp xóc nhá h¬n gi¸ trÞ cho phÐp. §Ó t¹o ra lôc Ðp cÇn thiÕt ta sö dông c¸c bu l«ng vµ èc viÕt . c) TiÕp ®iÓm. §©y lµ bé phËn quan träng cña khÝ cô ®iÖn nãi chung vµ m¸y ph¸t nãi riªng,víi dßng ®iÖn ®Þnh møc 1000A th× nªn chän kÕt tiÕp ®iÓm d¹ng tiÕp xóc mÆt h×nh nãn côt vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm lµ ®ång cadini tho¶ m·n c¸c yªu cÇu víi dßng ®iÖn lµm viÖc lín ( vÝ dô nhiÖt ®é nãng ch¶y cao, ®iÖn trë suÊt nhá ). 2)Buång dËp hå quang Khi ®ãng c¾t hå quang ph¸t sinh nã d­îc dËp t¾t trong m«i tr­¬ng ch©n kh«ng. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng buång dËp hå quang lµ bé phËn hÕt søc quan träng, ®ã lµ mét buång kÝn cã ®é ch©n kh«ng cao trong ®ã cã c¸c tiÕp ®iÓm tÜnh vµ tiÕp ®iÓm ®éng. 3)C¬ cÊu truyÒn ®éng Sö dông c¬ cÊu truyÒn lùc ®ång thêi kÕt hîp víi viÖc sö dông nam ch©m ®iÖn thùc hiÖn thao t¸c ®ãng ng¾t ( ë ®©y sö dông mét cuén d©y ®ãng vµ mét cuén d©y ng¾t khi c¸c cuén d©y nam ch©m ®iÖn nam ch©m diÖn nµy ®­îc cÊp ®iÖn th× nã sÏ sinh ra lùc ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn c¬ cÊu truyÒn ®éng thùc hiÖn c¸c thao t¸c ®ãng ng¾t t­¬ng øng ). 4) KÕt cÊu bé phËn dÉn ®iÖn - Mçi pha sö dông mét buång dËp hå quang nªn viÖc tÝnh to¸n c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c pha chØ cÇn tÝnh to¸n ë ®Çu vµo vµ ®Çu ra. - C¸ch ®iÖn ë c¸c bé phËn mang ®iÖn víi ®Êt ta chän kÕt cÊu sø trô ( cã thÓ thay b»ng vËt liÖu dÎo epoxy ) Nguyªn lý ho¹t ®éng: M¸y ng¾t ®­îc thiÕt kÕ theo s¬ ®å trªn cã thÓ lµm viÖc ë hai chÕ ®é tù ®éng vµ b»ng tay. - ChÕ ®é lµm viÖc b»ng tay d­îc thôc hiÖn b»ng thanh truyÒn lùc 15. Khi t¸c ®éng vµo thanh truyÒn lùc 15 th«ng qua c¬ cÊu truyÒn ®éng t¸c ®éng lùc nªn cÇn mang tiÕp ®iÓm ®éng thôc hiÖn thao t¸c ®ãng ng¾t tuú theo tr¹ng th¸i t¸c ®éng. - ChÕ ®é lµm viÖc tù ®éng ®­îc thùc hiÖn th«ng qua nam ch©m ®iÖn, khi cã tÝn hiÖu t¸c ®éng c¸c nam ch©m nµy sÏ thùc hiÖn c¸c thao t¸c ®ãng ng¾t. + §Ó thùc hiÖn thao t¸c ®ãng th× cuén d©y ®ãng sÏ ®­îc cÊp ®iÖn ®ång thêi cuén d©y ng¾t sÏ bi c¾t ®iÖn. Cuén ®ãng ®­îc cÊp ®iÖn sÏ t¹o ra trong lßng nã mét tõ tr­êng. Tõ tr­êng nµy sÏ t¸c ®éng lªn thanh nam ch©m vÜnh cöu ®Æt trong lßng cña nã mét lùc ®iÖn tõ F th«ng qua b« truyÒn ®éng t¸c ®éng lªn thanh dÉn ®éng ®­a tiÕp ®iÓm ®éng l¹i gÇn tiÕp ®iÓm tÜnh vµ thùc hiÖn thao t¸c ®ãng. T­¬ng tù nh­ thÕ khi muèn ng¾t m¹ch th× cÊp ®iÖn cho cho cuén ng¾t vµ ng¾t ®iÖn ë cuén ®ãng, cuén ng¾t cã ®iÖn sÏ sinh ra lùc ®iÖn tõ t¸c ®éng lªn thanh nam ch©m vÜnh cöu qua bé truyÒn ®éng t¸c ®éng lªn thanh dÉn ®éng vµ ®­a tiÐp ®iÓm ®éng ra xa tiÕp ®iÓm tÜnh. _ Khi c¸c tiÕp ®iÓm ë tr¹ng th¸i ®ãng th× lß xo 6 t¹o ra lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®ång thêi cuén ®ång 11 t¸c ®éng gi÷ cho hai tiÕp ®iÓm lu«n tiÕp xòc víi nhau mét c¸ch ch¾c ch¾n. Chó ý; Khi m¸y ng¾t ë tr¹ng th¸i ®ãng th× cuén ®ãng lu«n cã ®iÖn cßn cuén ng¾t kh«ng cã ®iÖn ng­îc l¹i khi m¸y ng¾t ë trang th¸i ng¾t th× cuén ng¾t cã ®iÖn cßn cuén ®ãng bÞ c¾t ®iÖn. Ch­¬ng ii tÝnh to¸n kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn I) Kh¸i qu¸t chung C¸ch ®iÖn cña khÝ cô ®iÖn cã t¸c dông c¸ch ly c¸c vËt dÉn ®iÖn, gi÷a c¸c pha víi nhau vµ víi c¸c bé phËn nèi ®Êt. §èi víi m¸y ng¾t cÇn ®¶m b¶o c¸c ®iÒu kiÖn sau: + Gi÷a c¸c bé phËn mang ®iÖn cña m¸y ng¾t ®èi víi ®Êt + Gi÷a c¸c bé phËn mang ®iÖn ¸p kh¸c nhau cña mét cùc khi c¸c tiÕp ®iÓm hoµn toÇn t¸ch rêi. + Gi÷a c¸c phÇn bªn c¹nh cã c¸c cùc cã ®iÖn ¸p cao Møc ®é c¸ch ®iÖn chung cÇn ph¶i phï hîp víi c¸c tiªu chuÈn kü thuËt. Møc ®é c¸ch ®iÖn ®­îc ®¶m b¶o b»ng c¸ch chän kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn cÇn thiÕt vµ kÝch th­íc cña c¸c bé phËn c¸ch ®iÖn ( sø c¸ch ®iÖn, c¸c tÊm c¸ch ®iÖn, tÊm ng¨n….) C¸ch ®iÖn gåm hai lo¹i : + C¸ch ®iÖn bäc trùc tiÕp lÊy bé phËn dÉn ®iÖn nh­ s¬n c¸ch ®iÖn, v¶i, giÊy. + C¸ch ®iÖn cã kÕt cÊu riªng ( sø c¸ch ®iÖn). Sø c¸ch ®iÖn gåm nhiÒu lo¹i víi kÕt cÊu vµ chøc n¨ng kh¸c nhau gåm: Sø trô, sø vá, sø kÐo, sø ®ßn, sø èng dÉn khÝ sø ®Çu vµo… VËt liÖu c¸ch ®iÖn cã thÓ ph©n lo¹i nh­ sau: Kh«ng khÝ, dÇu, chÊt r¾n, phøc hîp vµ ch©n kh«ng. §é bÒn c¸ch ®iÖn ®­îc thÓ hiÖn b»ng ®iÖn ¸p chäc thñng, ®iÖn ¸p phãng ®iÖn trªn bÒ mÆt vµ ®é bÒn xung. §iÖn ¸p nµy g©y ra chäc thñng gäi lµ ®iÖn ¸p choc thñng, cßn ®iªn ¸p g©y ra phãng ®iÖn trªn bÒ mÆt c¸ch ®iÖn chÊt r¾n gäi lµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn. §iÖn ¸p phãng ®iÖn chia ra lµm hai lo¹i : §iÖn ¸p phãng ®iÖn kh« vµ ®iªn ¸p phãng ®iÖn ­ít. Nh­ vËy kÕt qu¶ tÝnh to¸n vµ chän c¸c kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn ta cã thÓ x¸c ®Þnh ®­îc kÝch th­íc s¬ bé cña m¸y ng¾t cÇn thiÕt kÕ. * Yªu cÇu cña c¸ch ®iÖn: - Hoµn toµn lo¹i trõ kh¶ n¨ng chäc thñng c¸ch ®iÖn, phãng ®iÖn trªn bÒ mÆt vµ ®é bÒn xung. - Tr¸nh kh«ng cho xuÊt hiÖn hiÖn t­îng ion ho¸ côc bé phãng ®iÖn vÇng quang trªn bÒ mÆt. - H¹n chÕ tèi thiÓu kh¶ n¨ng sinh tia löa ®iÖn, kh«ng ®Ó cÊp c¸ch ®iÖn gÇn n¬i cã hå quang ph¸t sinh. - Sö dông tèi ®a c¸ch ®iÖn ®óc vµ c¸ch ®iÖn dÎo. - Cã thÓ lµm viÖc trong mäi ®iÒu kiÖn mäi khÝ hËu. II) TÝnh to¸n cña c¸ch ®iÖn. C¨n cø vµo yªu cÇu cña c¸ch ®iÖn vµ kÕt cÊu cña m¸y c¾t ®· chän tÝnh to¸n c¸c kho¶ng c©ch c¸ch ®iÖn: 1).Kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c pha Do chän kÕt cÊu m¸y c¾t ba pha cã ba buång dËp hå quang riªng rÏ nªn ta chØ cÇn tÝnh c¸ch ®iÖn pha cho c¸c ®Çu vµo cña m¸y ng¾t. Sù phãng ®iÖn ®Æc tr­ng nhÊt gi÷a pha – pha lµ x¶y ra phãng ®iÖn thanh – thanh kh«ng nèi ®Êt. §iÖn ¸p phãng ®iÖn tÝnh to¸n: U = K.U Trong ®ã: U : §iÖn ¸p phãng ®iÖn tiªu chuÈn K: HÖ sè dù tr÷ do phãng ®iÖn trong kh«ng khÝ ta chän hÖ sè dù tr÷ K = 1 §iÖn ¸p phãng ®iÖn tiªu chuÈn ta chän: U= 3. U= 2.22=66 ( KV ) U = 1.66= 66 ( KV ) Tra ®å thÞ h×nh 1-14KC§CA suy ra kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c pha lµ: S= 20 ( cm ) 2. TÝnh to¸n chiÒu cao cña sø trô ®ì ( ®©y chÝnh lµ kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a m¸y ng¾t vµ ®Êt ): §Ó c¸ch ®iÖn gi÷a m¸y vµ m¸y ng¾t vµ ®Êt ta dïng sø trô. Sø trô cã t¸c dông cè ®Þnh, ®ì, vµ c¸ch ®iÖn sù phãng ®iÖn x¶y ra ë ®©y ®Æc tr­ng nhÊt lµ sù phãng ®iÖn theo bÒ mÆt sø. Ta x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p phãng ®iÖn bÒ mÆt sø theo c«ng thøc: U = K.U Ta chän hÖ sè dù tr÷ K = 1,5 , vµ Uë ®©y ®­îc tÝnh lµ ®iÖn ¸p pha do sù phãng ®iÖn x¶y ra ë ®©y lµ gi÷a pha vµ ®Êt. §iÖn ¸p phãng ®iÖn tÝnh to¸n tra trong b¶ng 1-9 KC§CA øng víi ®iÖn ¸p pha lµ: U= 22/= 12,7 ( KV ) Ta ®­îc U= 62,32 ( KV ) §iÖn ¸p phãng ®iÖn tÝnh to¸n: U= 1,5.62,32 =93,5 ( KV ) Tõ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn tÝnh to¸n ta tra ®å thÞ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn kh« cña sø c¸ch ®iÖn trong kh«ng khÝ ë tÇn sè c«ng nghiÖp h×nh 1- 15 KC§CA ta suy ra chiÒu cao cña sø c¸ch ®iÖn: S= 31,16 ( cm ) §Ó ®¶m b¶o ta chän S= 35( cm ) 3. X¸c ®Þnh chiÒu cao buång dËp hå quang: §©y còng chÝnh lµ kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn gi÷a ®Çu ®­a ®iÖn ¸p vµo vµ ®Çu lÊy ®iÖn ra cña m¸y ng¾t, do ®ã ë ®©y cã thÓ x¶y ra hiÖn t­îng phãng ®iÖn gi÷a ®Çu vµo vµ ®Çu ra cña m¸y ng¾t khi m¸y ng¾t ë tr¹ng th¸i ng¾t, vµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ë ®©y lµ ®iÖn ¸p pha, d¹ng phãng ®iÖn x¶y ra lµ phãng ®iÖn theo bÒ mÆt sø. D¹ng phãng ®iÖn nµy gièng nh­ ë trªn ®· tÝnh, ta cã kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn, ®ång thêi lµ chiÒu cao cña sø bao bäc buång dËp hå quang la: S= 35( cm ) 4. X¸c ®Þnh ®é më cña tiÕp ®iÓm S ( cm ): §é më cña tiÕp ®iÓm lµ kho¶ng c¸ch gi÷a tiÕp ®iÓm tÜnh vµ tiÕp ®iÓm ®éng ë tranh th¸i ng¾t cña m¸y ng¾t. §é më cÇn ph¶i ®ñ lín ®Ó dËp t¾t hå quang mét c¸ch nhanh chãng, nÕu ®é më lín th× viÖc dËp t¾t hå quang sÏ dÔ dµng tuy nhiªn nh­ng nã l¹i ¶nh h­ëng ®Õn thêi gian ng¾t vµ kÝch th­íc cña m¸y ng¾t. §é më cña tiÕp ®iÓm d­îc chän sao cho khi ë tr¹ng th¸i ng¾t hå quang kh«ng ph¸t sinh ®ång thêi ®é më ph¶i ®­îc tÝnh to¸n sao cho t¹i ®ã viÖc dËp t¾t hå quang lµ nhanh nhÊt . Sù phãng ®iÖn ®Æc tr­ng s¶y ra gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh ë tr¹ng th¸i ng¾t lµ phãng ®iÖn gi÷a kim- kim nèi ®Êt, vµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ë ®©y lµ ®iÖn ¸p pha. Trong mét sè tr­êng hîp th× ®iÖn ¸p tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh cã thÓ lµ ®iÖn ¸p d©y. §Ó an toµn trong qu¸ tr×nh vËn hµnh ta chän ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ë ®©y lµ ®iÖn ¸p d©y. Víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng lµ: 10mmHg th× ®é bÒn c¸ch ®iÖn lµ kho¶ng 5mm øng víi 100KV. Nh­ vËy víi ®iÖn ¸p phãng ®iÖn lµ : U= 3. U= 3.22=66 ( KV ) ®Ó ®¶m b¶o an toµn trong tr­êng hîp s¶y ra qu¸ ®iªn ¸p ta chän ®é më c¸c tiÕp ®iÓm lµ: 1,5 cm. Chän S4 = 1,5 cm 5. Kho¶ng c¸ch tõ tiÕp ®iÓm tíi thµnh b×nh cña buång dËp hå quang lµ S5 S5 ®­îc chän sao cho viÖc phãng ®iÖn qua thµnh b×nh buång dËp hå quang lµ kho kh¨n h¬n so víi viÖc phãng ®iÖn trùc tiÕp qua hai tiÕp ®iÓm. Do ®ã ta cã : S5 > S4/2 Chén S5 = 3 cm Ch­¬ng iii tÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn I) Kh¸i qu¸t chung: M¹ch vßng dÉn ®iÖn cña m¸y ng¾t lµ tæng hîp cña c¸c phÇn tö dÉn ®iÖn nh­ thanh dÉn, xµ ngang, d©y nèi mÒn, tiÕp ®iÓm ®éng, tiÕp ®iÓm tÜnh. Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc c¸c phÇn tö nµy sÏ bÞ ph¸t nãng, nguyªn nh©n lµ do: Khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c phÇn tö ®Òu cã ®iÖn trë vµ chç tiÕp xóc cßn cã ®iÖn trë tiÕp xóc. NÕu ®iÖn trë cµng lín, dßng ®iÖn cµng lín th× sù ph¸t nãng cµng nhiÒu, biÓu thÞ cña sù ph¸t nãng lµ n¨ng l­îng nhiÖt ( Q= I.R ). NhiÖm vô thiÕt kÕ tÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn lµ ph¶i x¸c ®Þnh kÝch th­íc cña c¸c chi tiÕt mach vßng dÉn ®iÖn. TiÕt diÖn vµ kÝch th­íc cña c¸c chi tiÕt sÏ quyÕt ®Þnh c¬ cÊu cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn. Khi thiÕt kÕ tÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn cña m¸y ng¾t cÇn chó ý: Do m¸y ng¾t lµm viÖc víi dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p cao nªn c¸c t¸c t¸c ®éng nhiÖt vµ c¸c t¸c ®éng ®iÖn ®éng lµ rÊt lín sÏ g©y ra ph¸t nãng tõng bé phËn vµ g©y ra phô t¶i ®iªn ®éng lín qu¸ kh¶ n¨ng cho phÐp. T¸c ®éng nhiÖt vµ c¸c t¸c ®éng nhiÖt qu¸ lín lµ nguyªn nh©n ph¸ sù lµm viÖc b×nh th­êng cña mµy ng¾t. Trong thùc tÕ, ngoµi chÕ ®é lµm viÖc b×nh th­êng cã nghÜa lµm viÖc víi dßng ®Þnh møc ( Idm ) m¸y ng¾t cßn lµm viÖc víi dßng ng¾n m¹ch trong thêi gian rÊt ng¾n ( 5 – 10 s ) . MÆc dï khi cã sù cè bé truyÒn ®éng nhanh chãng ng¾t m¹ch trong thêi gian rÊt ng¾n nh­ng víi thêi gian ®ã còng ®ñ ®Ó lµm nãng c¸c bé phËn mang ®iÖn cña m¸y ng¾t. §Ó ®¶m b¶o an toµn cho m¸y ng¾t lµm viÖc th× ph¶i chän h×nh d¸ng, kÝch th­íc kÕt cÊu cña bé phËn dÉn ®iÖn sao cho phï hîp ®Ó sù ph¸t nãng cña chóng kh«ng v­ît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp. Nõu nhiÖt ®é ph¸t nãng cña chóng lín h¬n nhiÖt ®é cho phÐp th× chóng sÏ h­ háng, c¸ch ®iÖn chãng giµ cçi vµ dÉn ®Õn tuæi thä m¸y gi¶m. §èi víi tiÕp ®iÓm th× sÏ bÞ hµn dÝnh, ch¶y mßn tiÕp ®iÓm. Yªu cÇu cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn: + Víi dßng ®iªn ®Þnh møc ch¶y trong m¹ch vßng dÉn ®iÖn th× nhiÖt ®é ph¸t nãng cña chi tiÕt m¹ch vßng kh«ng ®­îc v­ît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp. + ChÞu ®­îc dßng ®iÖn ng¾n m¹ch trong nh÷ng thêi gian nhÊt ®Þnh. + Lùa ®iÖn ®éng sinh ra khi cã dßng ng¾n m¹ch ch¹y qua kh«ng ph¸ háng kÕt cÊu cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn. II) §Çu nèi. §Çu nèi tiÕp xóc lµ phÇn tö quan träng cña khÝ cô ®iÖn nãi chung vµ m¸y ng¾t nãi riªng, nã cã t¸c dông nèi c¸c bé phËn dÉn ®iÖn ®Ó ®­a ®iÖn vµo . Do vËy khi thiÕt kÕ cÇn chó ý ®Çu nèi cho phï hîp ®Æc biÖt lµ trong cao ¸p. Cã thÓ chia ®Çu nèi lµm hai lo¹i . + C¸c cùc ®Ó nèi víi d©y dÉn bªn ngoµi + Mèi nèi c¸c bé phËn bªn trong m¹ch vßng dÉn ®iÖn C¸c yªu cÇu ®ãi víi mèi nèi: + §Çu nèi ph¶i ®¶m b¶o ®ñ ®é bÒn nhiÖt vµ ®é bÒn ®iÖn ®éng + N¨ng l­îng tæn hao nhá + §¶m b¶o Rtx< [ Rtx ] - ®iÖn trë tiÕp xóc cho phÐp + ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n nhiÖt ®é lµm viÖc kh«ng v­ît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp * TÝnh to¸n lùa chän mèi nèi Tõ s¬ ®å m¸y ng¾t ®· chän ta cã kÕt cÊu cña c¸c mèi nèi nh­ sau ViÖc lùa chén kÝch th­íc mèi nèi phô thuéc vµo dßng lµm viÖc ®Þnh møc cña khÝ cô ®iÖn: Víi dßng ®Þnh møc Idm = 1000A tra b¶ng 2-19TKKC§HA chän mèi nèi d¹ng bu l«ng b»ng thÐp kh«ng dÉn ®iÖn cã ®­êng kÝnh hÖ ren lµ 4x16mm III) TÝnh to¸n thanh dÉn Víi kÕt cÊu chän nh­ trªn, than dÉn trong m¸y ng¾t ®­îc lµm b»ng ®ång kÐo nguéi. C¸c th«ng sè cña ®ång kÐo nguéi: Ký hiÖu Khèi l­îng riªng ( ) 8,9 g/cm NhiÖt ®é nãng ch¶y ( ) 1083 C §iÖn trë suÊt ë 0C ( 0 ) 1,75. 10 ( m ) §é dÉn nhiÖt ( ) 393 ( W/mC ) §é cøng Briven ( HB ) 80 – 120 ( kg/cm) HÖ sè tû nhiÖt ( ) 10-4 ( 1/C ) HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë ( ) 0,0043 ( 1/C ) NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña ®ång trong ch©n kh«ng lµ: [] = ( 75C ) 1) TÝnh to¸n thanh dÉn tÜnh Thanh dÉn tÜnh g¾n víi tiÕp ®iÓm tÜnh cã kÕt cÊu d¹ng thanh trßn * TÝnh to¸n thanh dÉn ë chÕ ®é dµi h¹n. ChÕ ®é lµm viÑc dµi h¹n cã dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¶y qua thanh dÉn, ®Ó m¸y ng¾t lµm viÖc b×nh th­êng th× nhiÖt ®é thanh dÉn kh«ng v­ît qu¸ nhiÖt ®é cho phÐp: = 75C ChÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n khi cã dßng ®iÖn ®Þnh møc ®i qua, do thanh dÉn cã ®iÖn trë nªn bÞ ph¸t nãng, ta coi nhiÖt l­îng sin ra bÞ to¶ hoµn toµn ra m«i tr­êng xung quanh. Ph­¬ng tr×nh c©n b»ng nhiÖt: J. = ( 3- 1) Víi Jdm : lµ mËt ®é dßng ®iÖn ®Þnh møc: Jdm = Idm/F ( 3- 2 ) KT : lµ hÖ sè to¶ nhiÖt cña thanh dÉn, thanh dÉn ®ång lµm viÖc th¼ng ®ømg th× KT = 6 – 9 [ W/ mmC ] Chän KT = 8 .10 [ W/ mmC ] S : lµ chu vi to¶ nhiÖt cña thanh dÉn [mm] F: lµ tiÕt diÖn thanh dÉn [mm] lµ nhiÖt ®é cña thanh dÉn ë chÕ ®é lµm viÖc dµi [C ] Trong ch©n kh«ng ta chän nhiÖt ®é lµm cña thanh dÉn lµ: = 70C lµ nhiÖt ®é cña m«i tr­¬ng xung quanh: = 40 [C ] Thanh dÉn tÜnh cã d¹ng h×nh trô trßn ®Æc biÖt nªn: S =.d , F = .d/4 ( 3- 3 ) Tõ c¸c c«ng thøc ( 3 – 2), ( 3 – 1 ), ( 3 – 3 ) ta suy ra ®­êng kÝnh cña thanh dÉn tÜnh : d = 3 [ 1 + ] = 1,75.10[ 1 + 0,0043.70 ] = 2,2765.10-5() Thay sè vµo ta cã: d = (mm) §©y lµ ®­êng kÝnh cho phÐp nhá nhÊt cña thanh dÉn. §Ó ®¶m b¶o thanh dÉn lµm viÖc tin cËy vµ bÒn v÷ng ta chän ®­êng kÝnh thanh dÉn tÜnh: d = 40 (mm) Víi kÝch th­íc ®· chän diÖn tÝch tiÕt diÖn thùc tÕ cña thanh dÉn tÜnh: Ft = .= =1256 (mm2) 2) TÝnh to¸n thanh dÉn ®éng: - Thanh dÉn ®éng g¾n víi tiÕp ®iÓm ®éng, kÕt cÊu cña thanh dÉn ®éng cã h×nh trô gièng nh­ thanh dÉn tÜnh. - Chän vËt liÖu lµm thanh dÉn ®éng lµ ®ång kÐo nguéi nh­ ®èi víi thanh dÉn tÜnh. - Theo kÕt cÊu cña m¸y ng¾t ®· chän th× thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh cã tiÕt diÖn nh­ nhau. Nh­ vËy thanh dÉn ®éng cã ®­êng kÝnh d = 40mm 3) PhÇn thanh dÉn ®­a ®iÖn ra tõ thanh dÉn ®éng (cã thÓ thay thÕ b»ng d©y dÉn mÒm). Thanh dÉn ®­a ®iÖn vµo cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt. MÆt c¾t ngang cña thanh dÉn cã d¹ng b a a bÒ réng cña thanh dÉn b bÒ dµy cña thanh dÉn §Ó ®¶m b¶o thanh dÉn nµy lµm viÖc an toµn tøc lµ cã nhiÖt ®é lµm viÖc vµ mËt ®é dßng ®iÖn n»m trong giíi h¹n cho phÐp th× nã ph¶i cã tiÕt diÖn t­¬ng ®­¬ng víi tiÕt diÖn cña thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh. Cã S = axb = Cã thÓ chän a=1,5b 1,5.b2 = b = .d = .40 = 28,936 (mm) Chän b = 30mm Cã a = 1,5 x 30 = 45 Chän a = 50 (mm) NÕu sö dông d©y dÉn mÒm th× tæng diÖn tÝch cña d©y dÉn ph¶i cã gi¸ trÞ t­¬ng ®­¬ng diÖn tÝch cña thanh dÉn tÜnh hoÆc ®éng. 4) KiÓm nghiÖm thanh dÉn. a. ChÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n. *) §èi víi c¸c thanh dÉn tÜnh vµ thanh dÉn ®éng trong chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n m¸y ng¾t lµm viÖc víi dßng ®Þnh møc. Khi ®ã mËt ®é dßng ®iÖn trong thanh dÉn lµ: J = Idm/S Idm lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc = 1000A S = /4 = .402/4 = 1256 (mm2) J = 1000/1256 = 0,796 (A/mm2) J = 0,796< 1 VËy thanh dÉn tÝnh to¸n tho¶ m·n ®iÒu kiÖn lµm viÖc dµi h¹n. * §èi víi thanh dÉn ®iÖn vµo ta cã J = Idm/axb = 1000/50x45 = 0,444 0,444 < 1VËy thanh dÉn tÝnh to¸n tho¶ m·n ®iÒu kiÖn lµm viÖ dµi h¹n. b) ChÕ ®é ng¾n m¹ch. ChÕ ®é ng¾n m¹ch th× dßng ®iÖn ch¶y qua thanh dÉn cã trÞ sè rÊt lín, do ®ã thanh dÉn ph¶i cã ®é bÒn nhiÖt vµ ®é bÒn ®iÖn ®éng sao cho khi dßng ng¾n m¹ch ch¹y qua thanh dÉn kh«ng bÞ ph¸ huû. Do kÕt cÊu cña m¸y ng¾t ®· ®­îc chän lùc ®iÖn ®éng x¶y ra trong qu¸ tr×nh ng¾n m¹ch t¸c ®éng lªn thanh dÉn lµ lín vµ kh«ng ¶nh h­ëng nhiÒu ®Õn thanh dÉn nªn ta chØ cÇn kiÓm tra ®é bÒn nhiÖt cña thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch. HiÖn t­îng ng¾n m¹ch x¶y ra trong mét kho¶ng thêi gian rÊt ng¾n nªn cã thÓ coi qu¸ tr×nh ng¾n m¹ch lµ qu¸ tr×nh ®o¹n nhiÖt, kh«ng cã sù to¶ nhiÖt ra ngoµi. Khi ng¾n m¹ch x¶y ra m¸y ng¾t sÏ cã thÓ ch­a c¾t ngay v× cã thÓ hiÖn t­îng ng¾n m¹ch chØ x¶y ra tøc thêi. Nh­ng khi ng¾n m¹ch x¶y ra trong mét kho¶ng thêi gian cho phÐp nµo ®ã th× m¸y ng¾t sÏ ng¾t (1s, 2s, 3s, 5s,10s). Trong kho¶ng thêi gian ng¾n m¹ch cho phÐp dã th× thanh dÉn ph¸t nãng rÊt cao, nªu v­ît qu¸ nhiÖt cho phÐp th× thanh dÉn sÏ bÞ mÊt ®i ®é bÒn c¬ vµ m¸y ng¾t cã thÓ bÞ háng. Do ®ã ta cÇn ph¶i kiÓm tra thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch xem thanh dÉn cã tho¶ m·n ®iÒu kiÖn lµm viÖc cho phÐp khi ng¾n m¹ch x¶y ra hay kh«ng. Víi thanh dÉn b»ng ®ång th× nhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp ë chÕ ®é ng¾n h¹n lµ 250C. Theo bµi ra m¸y ng¾t ph¶i ng¾t dßng ®iÖn cã gi¸ trÞ lín gÊp 10 lÇn gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®Þnh møc, tøc lµ m¸y ng¾t ph¶i ng¾t ®­îc dßng ng¾n m¹ch cã trÞ sè lµ: Inm = 10Idm = 10.1000 = 10.000 (A) Ta kiÓm nghiÖm thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch trong kh¶ng thêi gian cho phÐp lµ 1s, 2s, 3s, 5s,10s víi dßng ng¾n m¹ch nh­ trªn. Víi thanh dÉn ®· chän vµ tÝnh to¸n ë trªn th× mËt ®é dßng ®iÖn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch lµ: Jnm = Inm/F = 10.000/1256 = 7,96 (A/mm2) ë chÕ ®é ng¾n m¹ch ta cã: i2nm.R.dt = CT.d (*) Trong ®ã: R lµ ®iÖn trë cña thanh dÉn lóc ng¾n m¹ch, R ®­îc tÝnh theo c«ng thøc: R = Kph.0..(1+ Kph lµ hÖ sè tæn hao phô tÝnh ®Õn hiÖu øng mÆt ngoµi vµ hiÖu øng gÇn. NhiÖt dung cña thanh dÉn ë nhiÖt ®é ng¾n m¹ch: CT = C0.(1+).G C¸c ký hiÖu : 1: lµ chiÒu dµi thanh dÉn ( m ). F: lµ tiÕt diÖn thanh dÉn ( m2 ). G: lµ khèi l­îng vËt dÉn: G = .l.F Thay c¸c ®¹i l­îng trªn vµo (*) ta cã: LÊy tÝch ph©n hai vÕ ta ®­îc kÕt qu¶. J2nm.tnm= A-A Trong ®ã: A, Alµ hai gi¸ trÞ cña tÝch ph©n hai vÕ bªn ph¶i, lµ nhiÖt ®é cña thanh dÉn ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n, . Tra s¸ch khÝ cô ®iÖn ta cã nhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña ®ång ë chÕ ®é ng¾n h¹n lµ: 250C, tõ h×nh 2-9 s¸ch khÝ cô ®iÖn ta cã: A= A250= 3,75.104 [ A2s/mm2] A = A60= 1,6.104 [ A2s/mm2] J2nm.tnm= 3,75. 104 – 1,6. 104 = 2,15.104 [ A2s/mm2] Tõ biÓu thøc trªn ta tÝnh ra ®­îc c¸c gi¸ trÞ mËt ®é dßng ®iÖn khi lµm viÖc ë chÕ ®é ng¾n m¹ch víi thêi gian cho phÐp: Thêi gian ng¾n m¹ch MËt ®é dßng ®iÖn ng¾n MËt ®é dßng ®iÖn ng¾n cho phÐp [ tnm ] ( s ) m¹ch Jnm( A/ mm2 ) m¹ch cho phÐp [ jnm ] 1 146,6 163 3 84,7 94,1 5 65,6 67 10 46,4 51,5 Tõ b¶ng kÕt qu¶ trªn ta thÊy r»ng mËt ®é dßng ®iÖn trong thanh dÉn khi s¶y ra ng¾n m¹ch nhá h¬n trÞ sè dßng ®iÖn cho phÐp. VËy thanh dÉn cã thÓ chôi ®­îc ng¾n m¹ch. Nh­ vËy thanh dÉn thiÕt kÕ tho¶ m·n ®iÒu kiÖn lµm viÖc dµi h¹n vµ ng¾n h¹n vµ ng¾n m¹ch. KÕt luËn: Thanh dÉn víi c¸c kÝch th­íc ®· chän: D= 40 ( mm ) b= 45 ( mm ) a = 50 ( mm ) Lµ tho¶ m·n yªu cÇu cña m¸y ng¾t. IV) TÝnh to¸n tiÕp ®iÓm 1)Kh¸i qu¸t chung C¸c tiÕp ®iÓm cè ®Þng vµ di ®éng lµ mét trong nh÷ng chi tiÕt quan träng nhÊt cña m¸y ng¾t. TiÕp ®iÓm cña m¸y ng¾t lµm viÖc trong nh÷ng ®iÒu kiÖn hÕt søc phøc t¹p, v× trong qu¸ tr×nh ®ãng c¾t gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm ph¸t sinh hå quang cã thÓ lµm ch¶y vµ ch¸y tiÕp ®iÓm. Ngoµi ra qu¸ tr×nh lµm viÖc b×nh th­êng cña tiÕp ®iÓm do ®iÖn trë tiÕp xóc t¨ng tiÕp ®iÓm bÞ ph¸t nãng do ®ã th­êng xuyªn x¶y ra hao mßn vµ hµn dÝnh tiÕp ®iÓm. *) Yªu cÇu ®èi víi tiÕp ®iÓm: + Khi lµm viÖc dµi h¹n víi dßng ®iÖn ®Þnh møc tiÕp ®iÓm kh«ng phÊt nãng qu¸ trÞ sè nhiÖt ®é cho phÐp. + Ph¶i æn ®Þnh ®èi víi t¸c ®éng nhiÖt vµ ®iÖn ®éng cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch nghÜa lµ dßng ®iÖn ng¾n m¹ch hoÆc ®ãng m¸y ng¾t vµo ng¾n m¹ch kh«ng x¶y ra dËp n¸t hoÆc nãng ch¶y tiÕp ®iÓm. + Khi lµm viÖc víi dßng ®Þnh møc vµ khi ®ãng ng¾t dßng ®iÖn trong giíi h¹n cho phÐp tiÕp ®iÓm ph¶i cã ®é mßn ®iÖn vµ c¬ bÐ nhÊt vµ ®é rung cña tiÕp ®iÓm kh«ng ®­îc lín h¬n trÞ sè cho phÐp. *) Qu¸ tr×nh thiÕt kÕ tiÕp ®iÓm tu©n theo tr×nh tù sau: + Chän d¹ng kÕt cÊu tiÕp ®iÓm + Chän vËt liÖu vµ kÝch th­íc c¬ b¶n cña tiÕp + X¸c ®Þnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm, nhiÖt ®é lµm viÖc cña tiÕp ®iÓm, ®iÖn trë tiÕp xóc, vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é lµm viÖc chÝnh. + X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè vÒ ®é rung cña tiÕp ®iÓm vµ c¸c biÖn ph¸p gi¶m rung. + X¸c ®Þnh ®é chÞu mßn cña tiÕp ®iÓm vµ c¸c biÖn ph¸p gi¶m sù ¨n mßn 2)Lùa chän kÕt cÊu tiÕp ®iÓm - KÕt cÊu cña tiÕp ®iÓm: Do dßng ®iÖn lµm viÖc cña m¸y ng¾t t­¬ng ®èi lín I®m = 1000A nªn chän tiÕp ®iÓm d¹ng tiÕp xóc mÆt, lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®­îc t¹o ra bëi lß xo Ðp tiÕp ®iÓm. MÆt kh¸c do dßng lín nªn ®Ó ®¶m b¶o cho lß xo lµm viÖc an toµn nªn dßng ®iÖn kh«ng ®i qua lß xo Ðp tiÕp ®iÓm. - Trong qu¸ tr×nh lµm viÖc khi hai tiÕp ®iÓm tiÕp xóc víi nhau thùc tÕ lµ chØ cã mét sè ®iÓm trªn bÒ mÆt tiÕp ®iÓm thùc sù tiÕp xóc víi nhau, do ®ã dßng ®iÖn ®i qua tiÕp ®iÓm bÞ thu hÑp l¹i vµ ®©y chÝnh lµ nguyªn nh©n ph¸t sinh lùc ®iÖn ®éng gi÷a hai tiÕp ®iÓm. Lùc nµy cã xu h­íng ®Èy hai tiÕp ®iÓm ra xa nhau lµm cho diÖn tÝch tiÕp xóc bÞ thu nhá vµ lµm t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc. §Ó ®¶m b¶o cho tiÕp ®iÓm lµm viÖc an toµn th× ®èi víi dßng ®iÖn t­¬ng ®èi lín nh­ trªn ta xÎ c¸c r·nh trªn bÒ mÆt tiÕp xóc. Khi lùc ®iÖn ®éng xuÊt hiÖn trong qu¸ tr×nh lµmg viÖc th× nã ®­îc ®¶y qua c¸c r·nh nµy, c¸c tiÕp ®iÓm tiÕp xóc víi nhau mét c¸ch an toµn. 3)Chän vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm. Víi dßng ®Þnh møc cña m¸y ng¾t t­¬ng ®èi lín ta chän vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm lµ ®ång Cadimi cã c¸c ®Æc tÝnh kü thuËt ®¸p øng ®­îc yªu cÇu. *) C¸c th«ng sè cña ®ång Cadimi Ký hiÖu MK Khèi l­îng riªng(g) 8,7g/cm3 NhiÖt ®é nãng ch¶y(qnc) 10830C §iÖn trë suÊt ë 200C(r0 ) 2,3.10-8 (Wm) = 2,3.10-5 (Wmm) §é dÉn nhiÖt (l) 380 (W/m0C) §é cøng Briven (Hb ) 95- 110 (kg/cm2 ) HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë (a) 0,004 (1/0C ) HÖ sè tØ nhiÖt (b) 10-4(1/0C ) NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña ®ång trong ch©n kh«ng lµ [q]: 750C 4)X¸c ®Þnh kÝch th­íc tiÕp ®iÓm TiÕp ®iÓm ®éng g¾n víi thanh dÉn ®éng cßn tiÕp ®iÓm tÜnh g¾n víi thanh dÉn tÜnh. Víi kÕt cÊu m¸y ng¾t ®· chän th× tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh cã kÝch th­íc nh­ nhau. §Ó cho tiÕp ®iÓm lµm viÖc an toµn vµ tin cËy th× theo kinh nghiÖm ®èi víi m¸y ng¾t cã dßng lµm viÖc lín th× mËt ®é dßng ®iÖn ë chç tiÕp xóc Jtx < 0.31 A/mm2. Ta chän mËt ®é dßng ®iÖn ë ®©y lµ Jtx = 0,25A/mm2, khi ®ã ta cã tæng thÓ diÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc lµ: Stx = I®m/Jtx= 1000/0,25=4000 (A/mm2) §­êng kÝnh tiÕp ®iÓm lµ: Stx = dtx = ( mm ) Chän dtd= 75 mm Khi ®ã ta cã diÖn tÝch tiÕp xóc lµ : Stx = = MËt ®é dßng ®iÖn chç tiÕp xóc lµ: Jtx = *) BÒ dµy cña tiÕp ®iÓm BÒ dµy cña tiÕp ®iÓm phô thuéc vµo ®é ¨n mßn cña tiÕp ®iÓm. ta t¹m chän bÒ dµy tiÕp ®iÓm lµ 3 cm. Do khi ®ãng c¾t hå quang ph¸t sinh do nhiÖt ®é cña hå quang rÊt lín nã sÏ ®èt chÊy tiÕp ®iÓm dÉn ®Õn tiÕp ®iÓm bÞ hao mßn. NÕu l­îng kim lo¹i cña tiÕp ®iÓm bÞ hao mßn qu¸ nhiÒu sÏ ¶nh h­ëng ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc an toµn cña m¸y ng¾t. Khi thiÕt kÕ m¸y ng¾t th× lu«n cã mét giíi h¹n vÒ ®é bÒn ®iÖn vµ ®é bÒn c¬ nhÊt ®Þnh. BÒ dµy cña tiÕp ®iÓm ®­îc chän dùa vµo tuæi thä ®iÖn vµ tuæi thä c¬ cña tiÕp ®iÓm, vµ nã ®­îc chän sao cho tæng khèi l­îng kim lo¹i bÞ ¨n mßn ( hay thÓ tÝch kim lo¹i bÞ ¨n mßn) kh«ng v­ît qu¸ 50% khèi l­îng ( hay thÓ tÝch) cña toµn tiÕp ®iÓm 5)X¸c ®Þnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm, nhiÖt ®é, ®iÖn trë tiÕp xóc: Lùc Ðp tiÕp ®iÓm cÇn thiÕt t¸c dông lªn tiÕp ®iÓm, ta tÝnh theo c«ng thøc (2.56)s¸chKC§CA: Ptd = Víi: Idm: lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¶y qua tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n A: lµ h»ng sè Vizeman – Frans A = 2,42.10-8 [ V/K ] : lµ øng suÊt dËp cña vËt liÖu [ Kg/cm2 ] : HÖ sè dÉn nhiÖt [ W/cm®é ] ë ®©y =3,8 [ W/cm®é ] T0: NhiÖt ®é ë xa v« cïng, ®©y chÝnh lµ nhiÖt ®é cña thanh dÉn T0 = Trong ®ã: : lµ ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu thanh dÉn do nã thay ®æi theo nhiÖt ®é nªn ta lÊy xÊp xØ ë nhiÖt ®é 70C = 2,3.10-5 [ 1+ 0,004.( 70 – 20 ) ] = 2,76.10-5 () K: hÖ sè to¶ nhiÖt tõ bÒ mÆt vËt liÖu K = 8.10-6 w/mm2®é S: lµ chu vi tiÕt diÖn thanh dÉn S = F: lµ diÖn tÝch tiÕt diÖn thanh dÉn F = Thay sè vµo ta cã: T0 = K Víi nhiÖt ®é cña thanh dÉn nh­ trªn ta chän. Ttx = 317 + 6 = 323 K arccos Thay c¸c gi¸ tri trªn vµo biÓu thøc tÝnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm ta cã lùc Ðp cÇn thiÕt lªn tiÕp ®iÓm: Ptd = ( Kg ) Nh­ vËy ®Ó ®¶m b¶o cho tiÕp ®iÓm lµm viÖc an toµn tøc lµ cã nhiÖt ®é thÊp h¬n nhiÖt ®é cho phÐp th× lùc Ðp tiÕp ®iÓm ph¶i cã gi¸ trÞ lín h¬n 55,48( Kg ) *Ta cã thÓ x¸c ®Þnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm cÇn thiÕt theo c«ng thøc sau: Theo c«ng thøc ( 2 – 60 ) TKKC§CA Ptd = ( 5 – 2 ) : lµ ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm = 2,76.10-4 : lµ hiÖu øng dËp cña vËt liÖu [ Kg/ cm2 ] §ång cadini cã = 5200 [ Kg/ cm2 ] : lµ hÖ sè dÉn nhiÖt [ W/cm®é ] = 3,8 [ W/cm®é ] Thay sè vµo c«ng thøc ( 5 – 2 ) ta cã: Ptd = ( Kg ) Tõ kÕt qu¶ trªn ta nhËn thÊy hai ph­¬ng ph¸p trªn cho hai kÕt qu¶ t­¬ng ®­¬ng nhau. +) X¸c ®Þnh lùc Ðp cÇn thiÕt cña lß xo tiÕp ®iÓm Ta cã: Plx = Ptd + Pdd Pdd lµ lùc ®iÖn ®éng t¸c ®éng lªn tiÐp ®iÓm Ptd lµ lùc Ðp cÇn thiÕt cña lß xo Ðp tiÕp ®iÓm Víi kÕt cÊu tiÕp ®iÓm ®· chän ta cã thÓ bá qua lùc ®iÖn ®éng t¸c ®éng qua l¹i gi÷a c¸c phÇn mang ®iÖn. Khi cã lùc ®iÖn ®éng chØ gåm lùc ®iÖn ®éng do dßng ®iÖn bÞ th hÑp khi ®i qua chç tiÕp xóc sinh ra. Lùc nµy cã xu h­íng ®Èy hai tiÕp ®iÓm ra xa nhau vµ cã gi¸ trÞ lµ: Fdd = [ Idm dßng ®Þnh møc qua tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n Kh hÖ sè thÓ hiÖn h×nh d¸ng kÝch th­íc vµ vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm víi kÕt cÊu ®· chän ta cã Kh = 4.10-3 A/ kg0,.5 Fdd = ( Kg ) Nh­ vËy ta cã lùc Ðp cña lß xo Ðp tiÕp ®iÓm lµ: plx = 61,68 + 0,25 = 61,93 ( Kg ) Chän lùc Ðp cña lß xo Ðp tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n lµ: 70 ( Kg ) Ch­¬ng iv Chän kÕt cÊu vµ kiÓm nghiÖm buång dËp hå quang I)Kh¸i niÖm chung vÒ tÝnh to¸n c¸c thiÕt bÞ dËp hå quang Trong m¸y ng¾t cao ¸p thiÕt bÞ dËp hå quang lµ bé phËn quan träng nhÊt, khi ng¾t m¹ch ®iÖn ë ®ã x¶y ra c¸c qu¸ tr×nh c¬ b¶n dËp hå quang vµ tiÕp theo lµ phôc håi ®é bÒn vÒ ®iÖn gi÷a c¸c kho¶ng c¸ch tiÕp ®iÓm. Qu¸ tr×nh x¶y ra rÊt phøc t¹p vµ phô thuéc vµo sù lµm viÖc cña kiÓu thiÕt bÞ dËp hå quang, phô thuéc vµo kh¶ n¨ng dËp hå quang cña thiÕt bÞ vµ phô thuéc vµo ®Æc tuyÕn V-A cña qu¸ tr×nh ®ã. D¹ng ®Æc tuyÕn cña qu¸ tr×nh nµy phô thuéc vµo nguyªn t¾c t¸c ®éng cña thiÕt bÞ vµ vµo c¸c ®Æc ®iÓm, kÕt qu¶ tõng chi tiÕt cña nã. TÝnh vµ thiÕt kÕ thiÕt bÞ dËp hå quang lµ mét trong nh÷ng nhiÖm vô quan träng khi thiÕt kÕ m¸y ng¾t. Trong tÝnh to¸n cÇn ph¶i x¸c ®Þnh c¸c tham sè c¶u thiÕt bÞ vµ c¸c ®Æc tuyÕn cña nã: C¸c tham sè cña thiÕt bÞ dËp hå quang gåm: Sè l­îng vµ kÝch th­íc cña c¸c ®­êng r·nh dËp hå quang Sè l­înh, vÞ trÝ tu¬ng hç vµ trÞ sè c¸c kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm trong lóc dËp t¾t hå quang còng nh­ kÝch th­íc, h×nh d¸ng cña tiÕp ®iÓm t¹o thµnh c¸c kho¶ng c¸ch. C¸c ®Æc tuyÕn cña thiÕt bÞ dËp hå quang gåm: §Æc tuyÕn tèc ®é chuÓyn ®éng cña c¸c tiÕp ®iÓm dËp hå quang vµ cña van (nÕu cã) TrÞ sè lín nhÊt vµ ®Æc tuyÕn thay ®æi ¸p suÊt cña m«i tr­êng t¹o thµnh khÝ trong buång dËp hå quang (trong c¸c ®­êng r·nh lµm viÖc, trong kh«ng gian vµ trong c¸c thiÕt kÕ ®Ó th¶i khÝ, …) Tèc ®é ch¸y cña m«i tr­êng dËp hå quang trong vïng dËp hå quang ë tõng ®o¹n dËp hå quang. Tèc ®é chuyÓn dÞch cña th©n hå quang trong tõ tr­êng (nÕu ¸p dông dËp hå quang bb»ng ®iÖn tõ). Sù thay ®æi ®iÖn ¸p trªn hå quang vµ n¨ng l­îng th¶i ra trong hå quang. Sù thay ®æi tr¹ng th¸i (®é dÉn tõ, ®é bÒn ®iÖn, nhiÖt ®é…) mµ gäi ®ã lµ th©n d­ ë cuèi nöa chu k× cña dßng ®iÖn vµ sù phôc håi vÒ ®é bÒn vÒ ®iÖn cña kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm. Mét sè ®Æc tuyÕn: Tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c tiÕp ®iÓm ¸p suÊt cña m«i tr­êng ch©n kh«ng ®­îc sö dông lµm tham sè cho tr­íc ®Ó tÝnh to¸n c¸c kh©u kh¸c cña m¸y ng¾t liªn quan ®Õn c¸c tiÕp ®iÓm cña thiÕt bÞ dËp hå quang (truyÒn ®éng c¬ khÝ, truyÒn ®éng b×nh chøa kh«ng khÝ, van…). Nh­ vËy tÝnh chÝnh x¸c kÝch th­íc c¸c chi tiÕt cña thiÕt bÞ dËp hå quang ph¶i ®­îc tiÕn hµnh tr­íc khi tÝnh vµ gia c«ng c¸c kh©u kh¸c cña m¸y ng¾t. ThiÕt bÞ dËp hå quang cña c¸c m¸y ng¾t hiÖn ®¹i ph¶i tho¶ m·n c¸c yªu cÇu chung: DËp t¾t hå quang ®iÖn ch¾c ch¾n ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc chi tr­íc, khi ng¾t c¸c dßng ®iÖn giíi h¹n trong mét thêi gian nhÊt ®Þnh. dËp hå quang ®iÖn nhanh chãng vµ ch¾c ch¾n, kh«ng ch¸y lËp l¹i khi ng¾t c¸c dßng ®iÖn ®iÖn dung cña ®­êng d©y kh«ng t¶i vµ c¸c dßng ®iÖn kh¸ng cña m¸y biÕn ¸p kh«ng t¶i. Lµm viÖc æn ®Þnh kh«ng thay ®æi c¸c ®Æc tuyÕn ®o¹n ®Çu trong thêi gian vËn hµnh quy ®Þnh vµ sè lÇn ®ãng ng¾t quy ®Þnh. KÕt cÊu ®¬n gi¶n dÔ gia c«ng vµ thuËn tiÖn trong vËn hµnh. Tiªu hao m«i tr­êng dËp hå quang (chÊt láng, kh«ng khÝ nÐn hay khÝ) hoµn thµnh thao t¸c quy ®Þnh cÇn ph¶i Ýt nhÊt. Trong khi tÝnh vµ thiÕt kÕ thiÕt bÞ dËp hå quang c¸c tham sè cho tr­íc gåm cã: S¬ ®å kÕt cÊu cña thiÕt bÞ Lo¹i vµ tÝnh chÊt cña m«i tr­êng dËp hå quang §iÖn ¸p ®Þnh møc ®Æt vµo tÊt c¶ c¸c kho¶ng c¸ch cña m¸y ng¾t ®ãng liªn tiÕp gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm víi nhau vµ ph©n bè ®iÖn ¸p gi¶ ®Þnh(hay ®· tÝnh tr­íc theo trong kho¶ng c¸ch riªng). TrÞ sè dßng ®iÖn ng¾t giíi h¹n lín nhÊt vµ c«ng suÊt ng¾t ®Þnh møc. TÇn sè cña thµnh phÇn qu¸ ®é ®iÖn ¸p phôc håi vµ hÖ sè t¨ng biªn ®é. Dßng ®iÖn phô t¶i cña hÖ thèng tiÕp ®iÓm thiÕt bÞ dËp hå quang khi lµm viÖc dµi h¹n. ¸p suÊt kh«ng khÝ (khÝ) cho tr­íc trong b×nh chøa vµ trong c¸c èng dÉn kh«ng khÝ (nÕu thiÕt kÕ m¸y ng¾t kh«ng khÝ trô). Thêi gian dËp hå quang vµ chu tr×nh thao t¸c quy ®Þnh. Gi¶ ®Þnh c¸ch bè trÝ thiÕt bÞ dËp hå quangtrong m¸y ng¾t. II) ThiÕt bÞ dËp hå quang cña m¸y ng¾t ch©n kh«ng ThiÕt bÞ dËp hå quang lµ mét bé phËn quan träng cña m¸y ng¾t ch©n kh«ng, nã cã t¸c dông dËp t¾t hå quang mét c¸ch nhanh chãng ®Ó tiÕp ®iÓm vµ c¸c bé phËn kh¸c kh«ng bÞ hå quang lµm nãng ch¶y dÉn ®Õn háng m¸y c¾t. Qu¸ tr×nh dËp hå quang cña m¸y ng¾t ch©n kh«ng ®­îc thùc hiÖn trong d¹ng buång kÝn cã mËt ®é ch©n kh«ng cao trong ®ã cã chøa tiÕp ®iÓm tÜnh vµ tiÕp ®iÓm ®éng. Ch©n kh«ng cã kh¶ n¨ng dËp t¾t hå quang do cã ®é bÒn c¸ch ®iÖn cao kh¶ n¨ng nµy cã ®­îc lµ do mËt ®é c¸c ph©n tö khÝ trong m«i tr­êng ch©n kh«ng lµ rÊt thÊp 10-9mmHg, dÉn ®Õn kh¶ n¨ng ion ho¸ c¸c ph©n tö khÝ khi hå quang ch¸y lµ rÊt nhá. Còng bëi ®é bÒn ®iÖn cña ch©n kh«ng cao vµ ®Æc thï cña ph­¬ng ph¸p dËp hå quang trong m«i tr­êng ch©n kh«ng nªn c¸c m¸y ng¾t ch©n kh«ng cã kÝch th­íc nhá gän h¬n so víi m¸y ng¾t dÇu vµ m¸y ng¾t kh«ng khÝ. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng th× viÖc t¹o ra vµ duy tr× m«i tr­êng ch©n kh«ng cho buång dËp hå quang lµ rÊt quan träng vµ quyÕt ®Þnh ®Õn kh¶ n¨ng lµm viÖc tin cËy cña m¸y ng¾t. Bëi v× nÕu ®é ch©n kh«ng trong buång dËp hå quang kh«ng ®­îc duy tr× th× ®é bÒn c¸ch ®iÖn gi÷a kho¶ng më cña hai tiÕp ®iÓm sÏ gi¶m vµ dÉn ®Õn kh¶ n¨ng phãng ®iÖn gi÷a chóng, ®iÒu nµy lµ hÕt søc nguy hiÓm. *) Nguyªn lý dËp t¾t hå quang trong m«i tr­êng ch©n kh«ng Khi hai tiÕp ®iÓm t¸ch rêi nhau th× tõ ©m cùc c¸c ®iÖn tö ®­îc gi¶i phãng vµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa d­¬ng cùc. Gi÷a hai tiÕp ®iÓm tån t¹i mét ®iÖn tr­êng do ®ã c¸c ®iÖn tö chuyÓn ®éng trong ®iÖn tr­êng ®­îc gia t¨ng tèc ®é vµ khi nã ®Ëp vµo bÒ mÆt d­¬ng cùc nã cã tèc ®é rÊt lín® ph¸ huû d­¬ng cùc. *)Nguyªn lý dËp t¾t hå quang trong m«i tr­êng ch©n kh«ng Khi hai tiÕp ®iÓm t¸ch rêi nhau th× ©m cùc c¸c ®iÖn tö ®­îc gi¶i phãng vµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa d­¬ng cùc. Gi÷a hai tiÕp ®iÓm tån t¹i mét ®iÖn tr­êng do c¸c ®iÖn tö chuyÓn ®éng trong ®iÖn tr­êng ®­îc gia t¨ng tèc ®é vµ khi nã ®Ëp vµo bÒ mÆt d­¬ng cùc nã cã tèc ®é rÊt lín ph¸ huû d­¬ng cùc. Tõ d­¬ng cùc ph¸ huû c¸c ion d­¬ng. C¸c ion nµy chuyÓn ®éng vÒ ©m cùc. Sù chuyÓn ®éng qua l¹i cña c¸c ®iÖn tö vµ ion lµ nguyªn nh©n xuÊt hiÖn vµ duy tr× dßng hå quang. Khi c¸c ®iÖn tö vµ c¸c ion chuyÓn ®éng ng­îc chiÒu nhau song song víi qu¸ tr×nh ion ho¸ lµ qu¸ tr×nh ph¶n ion ho¸ còng s¶y ra m¹nh.T¹i thêi ®iÓm ®Çu tiªn khi dßng hå quang qua trÞ sè kh«ng h¬i kim lo¹i khuyÕch t¸n trong b×nh ch©n kh«ng do mËt ®é c¸c ph©n tö khÝ trong b×nh rÊt thÊp nªn Ýt x¶y ra ion ho¸, ng¨n chÆn hå quang ch¸y l¹i lÇn thø hai. §èi víi m¸y ng¾t ch©n kh«ng sau kho¶ng 10-5s dßng ®iÖn qua trÞ sè 0 khi kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn cßn nhá th× ®é bÒn ®iÖn còng ®­îc phôc håi. III) ThiÕt kÕ buång dËp hå quang. * )KÕt cÊu: Buång dËp hå quang ®­îc thiÕt kÕ cã kÕt cÊu nh­ h×nh vÏ, m«i tr­êng ch©n kh«ng t¹o ra vµ duy tr× trong buång kÝn. C¸c l¸ thÐp lµ lß xo 1 cã t¸c dông duy tr× m«i tr­êng hå quang khi thanh dÉn chuyÓn ®éng trong b×nh. * VËt liÖu: Buång dËp hå quang ®­îc chÕ t¹o b»ng thÐp c¸ch ®Ön. * KÝch th­íc buång dËp hå quang: - ChiÒu cao buång dËp hå quang: Tõ kÕt qu¶ cña phÇn tÝnh to¸n c¸ch ®iÖn ta cã ®­îc chiÒu cao cña buång d¹p hå quang lµ: h= 35 ( cm ). - §­êng kÝnh trong cña buång dËp hå quang: D = Dtd + 2S5 Dtd ®­êng kÝnh tiÕp ®iÓm S5 Kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn tõ tiÕp ®iÓm tíi thµnh b×nh buång dËp hå quang. D = 12 + 2.3 = 18 ( cm ) - BÒ dµy thµnh b×nh buång dËp hå quang: §Ó ®¶m b¶o ®é bÒn kÕt cÊu ta chän bÒ dµy thµnh b×nh buång dËp hå quang lµ 5mm - §­êng kÝnh cña c¸c l¸ thÐp lß xo: C¸c l¸ thÐp lß xo cã t¸c dông duy tr× m«i tr­êng ch©n kh«ng trong buång dËp hå quang. Ta chän ®­êng kÝnh cña l¸ thÐp nµy lµ: Dlx = 1,5.Dtd Dtd ®­êng kÝnh thanh dÉn Dtd = 7 ( cm ) KÕt luËn: Buång dËp hå quang thiÕt kÕ cã c¸c th«ng sè sau: ChiÒu cao H = 350mm §­êng kÝnh trong D = 180 mm BÒ dµy thµnh b×nh buång dËp hå quang lµ 5mm §­êng kÝnh cña l¸ thÐp lß xo la Dlx = 105mm IV) KiÓm nghiÖm buång dËp hå quang. Khi hå quang ch¸y th× ®iÖn ¸p gi÷a hai tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh bÞ gi¶m. Sau khi hå quang bÞ dËp t¾t, ®iÖn ¸p gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh sÏ t¨ng dÇn trë l¹i ®iÖn ¸p pha. Do sau khi hå ch¸y th× mét sè phÇn tö khÝ trong m«i tr­êng ch©n kh«ng bÞ ion ho¸ t¹o thµnh c¸c ph©n tö mang ®iÖn do ®ã ®é bÒn ®iÖn kh«ng cßn ®­îc ®¶m b¶o. §Ó håi phôc l¹i ®é bÒn ®iÖn cña ch©n kh«ng cÇn ph¶i mÊt mét thêi gian nhÊt ®Þnh. Trong thêi gian nµy cã thÓ bÞ phãng ®iÖ trë l¹i. Do ®ã ®Ó hå quang lËp l¹i sau khi t¾t th× tèc ®é t¨ng ®é bÒn c¸ch ®iÖn ph¶i lín h¬n tèc ®é phôc håi ®iÖn ¸p, tøc lµ thæa m·n ®iÒu kiÖn. Trong ®ã: lµ tèc ®é phôc håi ®iÖn ¸p Tèc ®é t¨ng ®é bÒn c¸ch ®iÖn Gi¶ sö qu¸ tr×nh phôc håi ®iÖn ¸p lµ qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng. Ta kiÓm tra ®iÒu kiÖn phãng ®iÖn lËp l¹i ë kho¶ng thêi gian dµi sau khi t¾t hå quang. E Qu¸ tr×nh phôc håi ®iÖn ¸p gi÷ tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh XÐt l¹i kho¶ng thêi gain ®ñ dµi ta cã ®iÖn ¸p phôc håi Uph = Umax = Udmf Uph = .22 = 17,96 ( KV ) (I) Uphbd = Uphs ( 1 – e-1/T ) Trong ®ã: Uph: §é bÒn ®iÖn phôc håi kho¶ng thêi gian tr¹nh th¸i lµm l¹nh khi ¸p suÊt khÝ vµ chiÒu dµi kho¶ngkh«ng gian ®· cho. T: lµ h»ng sè thêi gain lµm l¹nh Ta xÐt ®iÒu kiÖn ®Ó hå quang kh«ng ch¸y lËp l¹i t¹i kho¶ng thêi gian ®ñ dµi tÝnh tõ lóc hå quang t¾t. Uphbd = Uphs Tõ ®å thÞ ta cã ®é bÒn ®iÖn phôc håi kho¶ng kh«ng gian trong tr¹ng th¸i lµm l¹nh khi ¸p suÊt cña m«i tr­êng ch©n kh«ng vµ chiÒu dµi kho¶ng kh«ng gian ®· cho. Uphs = 250 KV ( II ) Tõ ( I ) vµ ( II ) ta thÊy ®é bÒn ®iÖn phôc håi kho¶ng kh«ng gian gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm chÝng lín h¬n nhiÒu so víi ®iÖn ¸p phôc håi. Hå quang sau khi t¾t kh«ng thÓ ch¸y lËp l¹i ®­îc. Ch­¬ng v tÝnh lùc ®iÖn ®éng I) TÝnh to¸n c¸c l­c. 1. LËp s¬ ®å ®éng. S¬ ®å ë ®©y ®­îc lËp cho tr­êng hîp lµm viÖc khã kh¨n ®ã lµ khi m¸y ng¾t thùc hiÖn thao t¸c ®ãng. Ta lËp s¬ ®å ®éng cho mét pha. *= m+1 Lùc c¬ t¸c dông bao gåm: Lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh Lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô ( bá qua ) Lùc Ðp cña lß xo tiÕp ®iÓm Träng l­îng phÇn ®éng Lùc ma s¸t ( bá qua ) 2. TÝnh to¸n c¸c lùc a. Lùc Ðp tiÕp ®iÓm: Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu: Ftdd = 1,20.Ftd Ftdd = 1,20.260=312 ( kg ) Lùc Ðp tiÕp ®iÓm cuèi: Ftdc= 1,8.Ftd = 1,8.260 = 468 ( kg ) b. Lùc lß xo tiÕp tiÕp ®iÓm: - Lùc lß xo tiÕp ®iÓm ®Çu: Flxtdd = Gd + Ftdd Trong ®ã: Träng l­îng phÇn ®éng : Gd = mc.Idm Víi mc= 7-10g/A, chän mc= 8 ( g/A ) Gd = 8.1000 = 8000 ( g ) = 8 ( kg ) Flxtdd = 8 + 312 = 320 ( kg ) - Lùc lß xo tiÕp ®iÓm cuèi: Flxtdc = Gd + Ftdc = 8 + 468 = 476 ( kg ) II) TÝnh to¸n lß xo tiÕp ®iÓm - Lß xo tiÕp ®iÓm lµ chi tiÕt rÊt quan träng cña m¸y ng¾t, nã t¹o ra lùc Ðp tiÕp ®iÓm gi÷a tiÕp ®iÓm tiÕp xóc víi nhau mét c¸ch ch¾c ch¾n vµ tr¸nh hiÖn t­îng ph¸t nãng qu¸ trÞ sè cho phÐp còng nh­ hµn dÝnh tiÕp ®iÓm. - Yªu cÇu ®èi víi lß lo tiÕp ®iÓm: T¹o ®­îc lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®ñ lín ngay c¶ ë nh÷ng lÇn ®ãng ng¾t cuèi khi tiÕp ®iÓm bÞ mßn . - Chän lß xo xo¾n h×nh trô chÞu nÐn, lo¹i lß xo nµy cã ­u ®iÓm Ýt bÞ ¨n mßn vÒ c¬, lµm viÖc linh ®éng, kh«ng bÞ ph¸t nãng. - Ta tra b¶ng 4-1 ( TKKC§HA ), víi yªu cÇu vÒ lùc lín ta chän vËt liÖu lµm lß xo lµ d©y thÐp cacbon. §é bÒn giíi h¹n khi kÐo k = 2650 N/ mm2 Giíi h¹n mái cho phÐp khi uèn u = 930 N/ mm2 Giíi h¹n mái cho phÐp khi xo¾n x = 580 N/ mm2 Module ®µn håi 200.103 N/ mm2 Module tr­ît 80.103 N/ mm2 §iÖn trë suÊt 0,190,22.10-6 m Flxtdd = 320 ( kg ) Flxtdc = 476 ( kg ) Nh­ vËy trong kho¶ng = m + 1 = 15 + 10 = 25 ( mm ) lß xo ph¶i sin ®­îc lùc lµ : F =476 – 320 = 156 ( kg ) = 1560 ( N ) - Theo c«ng thøc 4- 31 ( TKKC§HA ) §­êng kÝnh d©y lß xo lµ: d = 1,6. Do lùc F lín nªn ®­êng kÝnh d©y lß xo t­¬ng ®èi lín nªn ta chän C = F = Flxtdc = 4760 ( N ) C: lµ chØ sè lß xo D: ®­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo ( mm ) d: ®­êng kÝnh d©y hoÆc thanh quÊn lß xo ( mm ) F: lùc kÐo hoÆc nÐn h­íng trôc ( N ) x: øng suÊt xo¾n cho phÐp ( gíi h¹n mái ) ( N/ mm2 ) d = 1,6. = 7,017 ( mm ) Chän ®­êng kÝnh d©y lß xo lµ: d = 7 ( mm ) +) §­êng kÝnh lß xo: D = C.d = 6.7 = 42 ( mm ) = 4,2( cm ) Sè vßng lµm viÖc cña lß xo: W = = 5 ( vßng ) Víi: G: mo ®ule chèng tr­ît ( N/mm2 ) f = m+1= 25 ( mm ) +) Sè vßng kÕt cÊu: Wkc = 5 + 2 = 7 ( vßng ) +) B­íc lß xo: tk = d = 7( mm ) tn = d + f/W = 7 + 25/7 = 10,57 ( mm ) +) ChiÒu dµi kÕt cÊu: lk = tk. W = 7.7 = 49 ( mm ) = 4,9 ( cm ) ln = W.tn + 1,5.d = 7.10,57 + 1,5.7 = 84,49 (mm ) = 8,449 ( cm ) +) øng suÊt xo¾n thùc tÕ cña lß xo: x1 = KÕt luËn: Lß xo Ðp tiÕp ®iÓm cã c¸c th«ng sè lµ : §­êng kÝnh d©y lß xo d = 7 ( mm ) §­êng kÝnh lß xo D = 42 ( mm ) Sè vßng lo xo W = 5 ( vßng ) ChiÒu dµi kÕt cÊu ln = 84,49 ( mm ) II) TÝnh lùc ®iÖn tõ Theo c«ng thøc 4 – 50 ( TKKC§AP ), lùc hót ®iÖn tõ trung b×nh ®­îc tÝnh: Fhb = K. Víi ba tr­êng hîp: U = 0,85.Udm ( Ku = 0,85 ) U = Udm ( Ku =1) U = 1,1 Udm ( Ku =1,1) Trong ®ã K = 0,25 víi F tÝnh b»ng Newton Mµ ( E = 4,44.f.W. ; E = ( 0,7 – 0,8 ) Udm ) U = 200 ( V ) lµ ®iÖn ¸p ®Æt vµo hai ®Çu cña nam ch©m ®iÖn +) Ku = 0,85 +) Ku = 1 +) Ku = 1,1

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • docDAMH may ngat chan khong.doc
Luận văn liên quan