Đề tài Công tắc tơ xoay chiều ba pha

o c«ng thøc (2 – 39) ta cã biªn ®é rung cña mét cÆp tiÕp ®iÓm. Trong ®ã: Ft®® = ( 0,5 ¸ 0,7). Ft®c . Ta chän Ft®® = 0,6 . Ft®c Mµ Ft®c = Ft® = 0,04 ( kg) Ft®® = 0,6 . Ft®c = 0,6 . 0,04 = 0,024 ( kg) m® = ( kg.s2/m): khèi l­îng phÇn ®éng. mµ: G® = mc. I®m ( kg) Theo b¶ng (2-17)/55 - quyÓn 1 ta cã: mc = (5¸10). 10-3 (kg/A) Chän mc = 9. 10-3 (kg). G® = 9. 10-3. 5 = 45. 10-3 (kg.A). LÊy g = 9,8 (m/s2): gia tèc träng tr­êng. Nªn khèi l­îng phÇn ®éng: m® = v® = 0,1 (m/s): vËn tèc t¹i thêi ®iÓm va ®Ëp. kv: hÖ sè va ®Ëp Theo trang 72 - quyÓn 1 ta chän hÖ sè va ®Ëp kv= 0,9. VËy C«ng thøc trªn x¸c ®Þnh biªn ®é rung cña mét cÆp tiÕp ®iÓm. V× ë ®©y ta thiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ xoay chiÒu ba pha cã 2 cÆp tiÕp ®iÓm phô th­êng më nªn ta cã biªn ®é rung: 2. X¸c ®Þnh thêi gian rung tiÕp ®iÓm: Theo c«ng thøc (2-40)- quyÓn 1 ta cã thêi gian rung cña mét cÆp tiÕp ®iÓm: Trong ®ã: m® = 0,0046 (kg.s2/m): khèi l­îng phÇn ®éng. v® = 0,1 (m/s): vËn tèc t¹i thêi ®iÓm va ®Ëp. Ft®® = 0,024 (kg). VËy thêi gian rung cña mét cÆp tiÕp ®iÓm: ë ®©y c«ng t¾c t¬ cã ba cÆp tiÕp ®iÓm th­êng më nªn ta cã thêi gian rung cña tiÕp ®iÓm: So s¸nh tm < [tm] = 10 (ms) lµ phï hîp. VI. sù ¨n mßn cña tiÕp ®iÓm: X¸c ®Þnh ®é mßn cña tiÕp ®iÓm ta tÝnh theo c«ng thøc (2-54) quyÓn- 1 ta cã: g® + gng = 10-9.( k®. I2® + kng. I2ng). kk® Trong ®ã: (g® + gng): khèi l­îng tiÕp ®iÓm bÞ ¨n mßn trong khi ®ãng vµ ng¾t. I® = 4. I®m= 4. 5 = 20 (A): dßng ®iÖn khi ®ãng. Ing= 4. Ing= 4. 5 = 20 (A): dßng ®iÖn khi ng¾t. k®, kng: hÖ sè mßn khi ®ãng vµ khi ng¾t. Theo b¶ng (2-11)- quyÓn 1 ta chän: k® = kng = 0,5 ( g/A2). kk® = (1,1¸2,5): hÖ sè kh«ng ®ång ®Òu ®¸nh gi¸ ®é mßn (theo trang 79- quyÓn 1). Chän kk® = 2. VËy khèi l­îng mßn mét lÇn ®ãng ng¾t: g® + gng = 10-9 .( 0,5 . 202 + 0,5 . 202 ). 2,2 =0,08 . 10-5 (g). Khèi l­îng hao mßn cña 1 cÆp tiÕp ®iÓm sau 105 lÇn ®ãng ng¾t: gm. Gm = 105 (g® + gng) = 105. 10-5. 0,08 = 0,08 (g). VËy sau 105 lÇn ®ãng ng¾t tiÕp ®iÓm mßn: m = 0,08 (g) Khèi l­îng tiÕp ®iÓm: gt® = vt®. g Trong ®ã: g = 10,5 ( g/cm3): khèi l­îng riªng cña vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm. vt® = vt®®+ vt®t = 2. vt®® (cm3): thÓ tÝch cña tiÕp ®iÓm. vt®® = S®. h® = p.h® = ® thÓ tÝch tiÕp ®iÓm: vt® = 2. 15. 10-3 = 30 (cm3). VËy khèi l­îng cña tiÕp ®iÓm: gt® = vt®. g gt® = 30. 10-3. 10,5 = 0,315 (g). VËy ®é mßn tiÕp ®iÓm 25,29% < 70%. Nªn sau 105 lÇn ®ãng ng¾t tiÕp ®iÓm vÉn lµm viÖc tèt. PhÇn III: TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh c¬ §ÆC §IÓM CñA C¥ CÊU Kh¸c víi c¬ cÊu trong m¸y ®iÖn quay c¸c c¬ cÊu trong khÝ cô ®iÖn nãi chung vµ trong c«ng t¾c t¬ nãi riªng chØ chuyÓn ®éng trong mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh ®­îc h¹n chÕ bëi c¸c c÷ chÆn. Khi nghiªn cøu c¬ cÊu c«ng t¾c t¬ ta chñ yÕu kh¶o s¸t 2 qu¸ tr×nh. +.Qu¸ tr×nh ®ãng tiÕp ®iÓm. +.Qu¸ tr×nh ng¾t tiÕp ®iÓm. Qu¸ tr×nh ®ãng cña c«ng t¾c t¬ th× lùc hót ®iÖn tõ ph¶i th¾ng ®­îc c¸c lùc ph¶n cña lß xo. Ng­îc l¹i qu¸ tr×nh ng¾t cña c«ng t¾c t¬ th× c¸c lùc ph¶n cña qu¸ tr×nh ®ãng trë thµnh lùc hót ®iÖn tõ. Yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¬ cÊu: §¶m b¶o trÞ sè cÇn thiÕt cña c¸c th«ng sè ®éng lùc häc cña c¬ cÊu chÊp hµnh nh­: hµnh tr×nh, ®é më, ®é lón… Lùc chuyÓn ®éng cña c¬ cÊu ®¶m b¶o viÖc ®ãng vµ ng¾t cña c¬ cÊu chÊp hµnh khi lµm viÖc dµi h¹n hay ng¾n m¹ch. Tèc ®é cña c¬ cÊu ph¶i ®¶m b¶o thùc hiÖn ®óng chøc n¨ng. C¬ cÊu cÇn ®¶m b¶o thêi gian t¸c ®éng ë møc cÇn thiÕt. Ngoµi 4 yªu cÇu c¬ b¶n trªn cßn mét sè yªu cÇu kh¸c tïy thuéc vµo c¸c tr­êng hîp sö dông. A. TÝnh to¸n c¬ cÊu: I. S¬ ®å ®éng. Theo trang 147 - quyÓn 1 ta cã: Tr¹ng th¸i: (d = 0) Tr¹ng th¸i (d = m + 1). 1/2 Ft®f 1/2 Ft®f Flxnc + Ft®cc + G® F®f 1/2 Ft®f 1/2 Ft®f Flxnc + G® Trong ®ã: d: khe hë kh«ng khÝ gi÷a th©n vµ phÇn øng. Ft®cc: lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh cuèi lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh t¹o nªn. Flxnc: lùc Ðp cuèi cña lß xo nh¶. F®t: lùc hót ®iÖn tõ Flxn®: lùc Ðp ®Çu cña lß xo nh¶. Ft®f : lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng më. Ft®f : lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng. II. TÝnh lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh : Lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh cã t¸c dông sinh ra lùc Ðp tiÕp ®iÓm khi ®ãng nh»m lµm gi¶m ®iÖn trë tiÕp xóc (Rtx) ®ång thêi kh¾c phôc sù hao mßn tiÕp ®iÓm. 1. Chän kiÓu vµ vËt liÖu lß xo : KiÓu lß xo phô thuéc vµo s¬ ®å ®éng vµ kÕt cÊu cña c«ng t¾c t¬ vµ phô thuéc vµo viÖc chän vËt liÖu lß xo. Dùa vµo c«ng dông cña khÝ cô ®iÖn ®Ó chän vËt liÖu lß xo cã øng xuÊt cho phÐp cao hay thÊp. §èi víi c«ng t¾c t¬ lµm viÖc víi tÇn sè ®ãng ng¾t lín cã tÝnh chèng ¨n mßn, tuæi thä cao. Theo b¶ng (4-1)- quyÓn 1 ta chän vËt liÖu lµ thÐp c¸c bon lß xo kiÓu xo¾n h×nh trôc chÞu nÐn. KÝ hiÖu I B cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: [dk] = 2650 (N/mm2) §é bÒn giíi h¹n khi kÐo. [d®h] = 800 (N/mm2) §é bÒn giíi h¹n ®µn håi. [du] = 930 (N/mm2) Giíi h¹n cho phÐp khi uèn. [dX] = 580 (N/mm2 ) Giíi h¹n cho phÐp khi xo¾n. E= 200 . 103 (N/mm2) Modul ®µn håi. G = 80 . 103 (N/mm2) M«®un tr­ît. r = (0,19 ¸ 0,22). 10-6 (Wm) §iÖn trë suÊt. 2. Lùc lß xo cña tiÕp ®iÓm chÝnh : Lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh cuèi: Ft®cc = Ft®q= 6 (N). Theo trang 154 - quyÓn 1 ta cã lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh ®Çu : Ft®c® = k. Ft®cc. Trong ®ã: k = (0,5 ¸ 0,7) chän k = 0,6. Nªn lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh ®Çu: Ft®c® = 0,6. Ft®cc = 0,6. 6 = 3,6 (N). Do cÊu t¹o cña hÖ thèng tiÕp ®iÓm lµ 1 pha cã 2 chç ng¾t cho nªn 1 lß xo theo cÊu t¹o chÞu lùc t­¬ng øng 2 tiÕp ®iÓm. VËy Ft®cc = Fmax = 2. 6 = 12 (N). Ft®c® = Fmin = 2. 3,6 = 7,2 (N). 3. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo : Theo c«ng thøc (19 - 6)- quyÓn 2. Trong ®ã: d: ®­êng kÝnh d©y dÉn lß xo (mm). [dx] = 580 (N/mm2) : giíi h¹n cho phÐp khi xo¾n. c = 10 : lµ chØ sè lß xo (nã ®Æc tr­ng cho ®é cong cña c¸c vïng lß xo). D: ®­êng kÝnh trung b×nh lß xo. k : hÖ sè xÐt ®Õn ®é cong cña d©y lß xo. Theo trang 134 - quyÓn 2 ta chän : c = 10 Þ k = 1,14. F = Ft®cc = 12 (N) : lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh cuèi. VËy ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo: Chän ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo d = 0,8 (mm). Nªn ®­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo: D = c. d = 10 .0,8 = 8 (mm) L0 4. TÝnh sè vßng lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh: Theo c«ng thøc (19-7)- quyÓn 2 ta cã sè vßng lß xo: Trong ®ã: DF = Fmax- Fmin = 12 - 7,2 = 4,8 (N). G = 8 . 103 (N/mm2): m«®un tr­ît. d = 0,8 (mm): ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo. f = l = 3 (mm): kho¶ng lón lß xo. Nªn sè vßng cña lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh: chän W = 5 (vßng). Sè vßng toµn bé lß xo: W0 = W + 1 = 5 + 1 = 6 (vßng). +. ChuyÓn vÞ trÝ lín nhÊt cña lß xo khi ch­a chÞut ¶i tíi khi chÞu t¶i max. Theo c«ng thøc (19 - 3)- quyÓn 2: Trong ®ã: Fmax = 12 (N): lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh cuèi. G = 80. 103 (N/mm2): m«®un tr­ît. +. B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: Theo c«ng thøc (19 - 12 - quyÓn 2. 5. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo: Theo c«ng thøc (19 - 11) vµ (19 - 12)- quyÓn 2 ta cã: l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d). l0 = (6 - 0,5). 0,8 + 5 (2,8-1) = 14,4 (mm). +. KiÓm nghiÖm l¹i lß xo víi ®é lón ®· chän. Trong ®ã: DF = Fmax- Fmin = 12- 7,2 = 4,8 (N). So s¸nh víi ®é lón ®· chän lµ phï hîp.VËy lß xo ®¶m b¶o ®é lón. +. KiÓm nghiÖm øng suÊt khi xo¾n : Theo c«ng thøc (4 - 28)- quyÓn 1. VËy øng suÊt khi xo¾n tÝnh to¸n dx < [dx] = 580 (N/mm2) nªn lß xo ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. iii. TÝnh lß xo tiÕp ®iÓm phô: Ta chän vËt liÖu thÐp cacbon nh­ lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. C¸c th«ng sè kü thuËt nh­ ®· nªu ë phÇn trªn. 1. TÝnh to¸n lùc lß xo tiÕp ®iÓm phô: Lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô cuèi: Ft®fc = Ft®f = 0,4 (N). Theo trang 154 - quyÓn 1 ta cã lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh ®Çu : Ft®f® = k. Ft®fc. Trong ®ã: k = (0,5 ¸ 0,7) chän k = 0,6. Nªn lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô ®Çu: Ft®f® = 0,6. Ft®fc = 0,6. 0,4 = 0,24 (N). Do cÊu t¹o cña hÖ thèng tiÕp ®iÓm lµ 1 pha cã 2 chç ng¾t cho nªn 1 lß xo theo cÊu t¹o chÞu lùc t­¬ng øng 2 tiÕp ®iÓm. VËy Ft®fc = Fmax = 2. 0,4 = 0,8 (N). Ft®f® = Fmin = 2. 0,24 = 0,48 (N). 2. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo : Theo c«ng thøc (19 - 6)- quyÓn 2. Trong ®ã: d: ®­êng kÝnh d©y dÉn lß xo (mm). [dx] = 580 (N/mm2) : giíi h¹n cho phÐp khi xo¾n. c =12 : lµ chØ sè lß xo (nã ®Æc tr­ng cho ®é cong cña c¸c vïng lß xo). D: ®­êng kÝnh trung b×nh lß xo. k : hÖ sè xÐt ®Õn ®é cong cña d©y lß xo. Theo trang 134 - quyÓn 2 ta chän : c = 12 Þ k = 1,11. F = Ft®fc = 0,8 (N) : lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô cuèi. VËy ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo: Chän ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo d = 0,22 (mm). Nªn ®­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo: D = c. d = 12 .0,22 = 2,64 (mm) 3. TÝnh sè vßng lß xo tiÕp ®iÓm phô: Theo c«ng thøc (19-7)- quyÓn 2 ta cã sè vßng lß xo: Trong ®ã: DF = Fmax- Fmin = 0,8 -0,48 = 0,32 (N). G = 8 . 103 (N/mm2): m«®un tr­ît. d = 0,22 (mm): ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo. f = l = 3 (mm): kho¶ng lón lß xo. c = 12 Nªn sè vßng cña lß xo tiÕp ®iÓm phô: Chän W = 12 (vßng). Sè vßng toµn bé lß xo: W0 = W + 1 = 12 + 1 = 13 (vßng). +. ChuyÓn vÞ trÝ lín nhÊt cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i tíi khi chÞu t¶i max: Theo c«ng thøc (19 - 3)/134- quyÓn 2: Trong ®ã: Fmax = 0,8 (N): lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô cuèi. G = 80. 103 (N/mm2): m«®un tr­ît. +. B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: Theo c«ng thøc (19 - 12/ 136 - quyÓn 2. 4. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo: Theo c«ng thøc (19 - 11) vµ (19 - 12)- quyÓn 2 ta cã: l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d). l0 = (13- 0,5). 0,22 + 12 (0,974- 0,22) = 11,8 (mm). +. KiÓm nghiÖm l¹i lß xo víi ®é lón ®· chän. Trong ®ã: DF = Fmax- Fmin = 0,8- 0,48 = 0,32 (N). So s¸nh víi ®é lón ®· chän f = 3 (mm) lµ phï hîp.VËy lß xo ®¶m b¶o ®é lón. KiÓm nghiÖm øng suÊt khi xo¾n : Theo c«ng thøc (4 - 28)- quyÓn 1ta cã øng suÊt khi xo¾n: VËy dx < [dx] = 580 (N/mm2) nªn lß xo ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. iv. TÝnh lß xo nh¶: Ta chän vËt liÖu lµm lß xo nh¶ lµ thÐp c¸c bon, cã c¸c th«ng sè kü thuËt nh­ lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh vµ lß xo tiÕp ®iÓm phô. 1. TÝnh lùc lß xo nh¶ ®Çu vµ nh¶ cuèi: · Lùc lß xo nh¶ ®Çu : Flxnh® = kdt (G® + FSt®fc + Fms). Trong ®ã: kdt = (1,1¸ 1,3) : hÖ sè dù tr÷. Chän k =1,2. G® = 6 (N) : träng l­îng phÇn ®éng. Fms = kms. G® = 0,15. 6 = 0,9 (N) kms = (0,15 ¸ 0,2) - hÖ sè ma s¸t. Chän kms = 0,15. FStdfc =2. Ft®fc = 2. 0,8 =1,6(N): tæng lùc lß xo tiÕp ®iÓm phô cuèi. VËy lùc lß xo nh¶ ®Çu: Flxnh® = 1,2 (6 + 1,6 + 0,9) = 10,2 (N). · TÝnh lùc lß xo nh¶ cuèi: Ta cã: Flxnhc = (1,5 ¸ 2). Flxnh® Chän Flxnhc = 1,6. Flxnh® = 1,6. 10,2 = 16,32 (N) Do thiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ sö dông 2 lß xo nh¶. Nªn lùc t¸c dông lªn mét lß xo nh¶ lµ: 2. §­êng kÝnh d©y quÊn lß xo nh¶: Theo c«ng thøc (19 - 6)- quyÓn 2. Trong ®ã: Fmax = 8,16 (N): lùc lß xo nh¶ lín nhÊt. [dx] = 580 (N/mm2) : giíi h¹n cho phÐp khi xo¾n. c : chØ sè lß xo. k : hÖ sè xÐt ®Õn ®é cong cña lß xo. Theo trang 134- quyÓn 1 ta chän : c = 12 ; k = 1,11. VËy ®­êng kÝnh d©y quÊn cña lß xo : Chän d = 0,7 (mm). Víi d = 0,7 (mm) nªn ®­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo D = 12.0,7 = 8,4 (mm). 3. TÝnh sè vßng lß xo nh¶: Theo c«ng thøc (19-7)- quyÓn 2 ta cã: Trong ®ã: DF = Fmax- Fmin = 8,16- 5,1 = 3,06 (N). G = 8 . 103 (N/mm2): m« ®un tr­ît. d = 0,7 (mm): ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo. f = 9 (mm): khe hë nam ch©m ®iÖn. c = 12 Nªn sè vßng cña lß xo nh¶: Chän W = 12 (vßng). Sè vßng toµn bé lß xo: W0 = W + 1 = 12 + 1 = 13 (vßng). +. ChuyÓn vÞ trÝ lín nhÊt cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i tíi khi chÞu t¶i max: Theo c«ng thøc (19 - 3)- quyÓn 2: Trong ®ã: Fmax = 8,16 (N): lùc lß xo nh¶ lín nhÊt. G = 80. 103 (N/mm2): m« ®un tr­ît. +. B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: Theo c«ng thøc (19 – 12)- quyÓn 2. 4. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo: Theo c«ng thøc (19 - 11) vµ (19 - 12)- quyÓn 2 ta cã: l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d). l0 = (13- 0,5). 0,7 + 12 (3,12- 0,7) = 37,79 (mm). +. KiÓm nghiÖm l¹i lß xo víi ®é lón ®· chän. Trong ®ã: DF = Fmax- Fmin = 8,16- 5,1 = 3,06 (N). So s¸nh víi ®é lón ®· chän [fchän] = 9 lµ phï hîp.VËy lß xo ®¶m b¶o ®é lón. +. KiÓm nghiÖm øng suÊt khi xo¾n : Theo c«ng thøc (4 - 28)/ 172 - quyÓn 1. VËy øng suÊt khi xo¾n tÝnh to¸n dx < [dx] = 580 (N/mm2) nªn lß xo ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. b. Dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬: §Ó dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬ ta tæng hîp l¹i vµ x©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬ theo khe hë lµm viÖc cña nam ch©m ®iÖn d. Fph = F (d). Víi d: khe hë lµm viÖc cña nam ch©n ®iÖn. d = m + l = 6 + 3 = 9 (mm). Trong ®ã bao gåm: · Tæng lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh: v× theo thiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ cã 3 tiÕp ®iÓm chÝnh th­êng më nªn ta cã: FSt®cc = 3. 12 = 36 (N). FSt®c® = 3. 7,2 = 21,6 (N). · Tæng lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng më: theo thiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ cã 2 hai tiÕp ®iÓm phô th­êng më nªn ta cã: FSt®fc = 2. 0,8 = 1,6 (N). FSt®f® = 2. 0,48 = 0,96 (N). · Tæng lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng: c«ng t¾c t¬ theo thiÕt kÕ cã 2 tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng nªn ta cã: FSt®fc = 2. 0,8 = 1,6 (N). FSt®f® = 2. 0,48 = 0,96 (N) · Lùc lß xo nh¶: FS lxnhc = 16,32 (N). F Slxnh® = 10,2 (N). · Tæng l­îng phÇn ®éng: G® = 6 (N). VËy theo s¬ ®å ®éng ta vÏ ®­îc ®Æc tÝnh c¬ nh­ sau: d (mm) 0 1.6 0.96 3 6 0.96 1.6 59.92 42.84 36 21.6 18.24 14.6 10.2 16.32 6 l m l m Ft®fH Ft® G® Flxnh¶ F∑t®c Fc¬ PhÇn IV: TÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn I. TÝnh to¸n s¬ bé nam ch©n ®iÖn: 1. Chän d¹ng kÕt cÊu. Nam ch©m ®iÖn lµ lo¹i c¬ cÊu ®iÖn tõ biÕn ®æi n¨ng l­îng tõ ®iÖn n¨ng thµnh c¬ n¨ng. Nam ch©m ®iÖn cã nhiÒu d¹ng kÕt cÊu kh¸c nhau vÒ m¹ch tõ vµ cuén d©y. Sù kh¸c nhau vÒ d¹ng kÕt cÊu dÉn ®Õn sù kh¸c nhau vÒ: ®Æc tÝnh chuyÓn ®éng trong kh«ng gian, ®Æc tÝnh lùc hót ®iÖn tõ vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o. Theo kinh nghiÖm chÕ t¹o vµ qua tham kh¶o em chän kiÓu d¸ng kÕt cÊu cña nam ch©m ®iÖn lµ m¹ch tõ ch÷ Ш hót th¼ng. Cuén d©y ®­îc ®Æt ë cùc tõ gi÷a vµ vßng ng¾n m¹ch ®­îc ®Æt ë hai cùc tõ bªn. §Ó viÖc chän d¹ng kÕt cÊu cña nam ch©m ®iÖn ®· tèi hay ch­a ta cã c¸c b­íc kiÓm tra sau: XÐt trªn ®Æc tÝnh ph¶n lùc ta thÊy r»ng c«ng t¾c t¬ muèn lµm viÖc ®­îc th× khi hót lùc hót ®iÖn tõ ph¶i lín h¬n ®Æc tÝnh c¬ F®t > Fc¬ vµ khi nh¶ Ft®< Fc¬. Theo c«ng thøc (5-2)- quyÓn 1ta cã hÖ sè kÕt cÊu: kkc = (N0,5/ m). Trong ®ã: F®tth: lùc hót ®iÖn tõ t¹i ®iÓm tíi h¹n (N). dth : Khe hë tíi h¹n cña nam ch©m ®iÖn (mm),. dth = 3 (mm) = 3. 10-3 (m). XÐt lùc hót ®iÖn tõ t¹i ®iÓm tíi h¹n (42,84 ; 3): Ta cã: F®tth = kdt. Fc¬th. Chän kdt = 1,2: hÖ sè dù tr÷ vÒ lùc. Fc¬th = 42,84 (N) Þ F®tth = 1,2. 42,84 = 51,4 (N). Nªn ta cã hÖ sè kÕt cÊu: Theo b¶ng (5-2) - quyÓn 1 ta thÊy chän d¹ng kÕt cÊu nam ch©m ®iÖn tèi ­u lµ: [ kkc ] = 316¸2500 (N0,5/m). Nh­ vËy hÖ sè kÕt cÊu tÝnh to¸n kkc = 3380 (N0,5/m) < [ kkc ] lµ phï hîp. VËy ta chän kiÓu d¸ng kÕt cÊu nam ch©m ®iÖn d¹ng ch÷ Ш lµ hîp lý. 2. Chän vËt liÖu: M¹ch tõ cña nam ch©n ®iÖm xoay chiÒu m¹ch tõ ®­îc ghÐp b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn. §Æc tÝnh c¬ b¶n cña vËt liÖu tõ lµ quan hÖ gi÷a tõ c¶m B vµ c­êng ®é tõ tr­êng H. §Æc tÝnh nµy ®­îc x¸c ®Þnh trong b¶ng c¸c ®­êng cong tõ hãa vµ ®Æc tÝnh quan träng kh¸c cña vËt liÖu tõ lµ quan hÖ gi÷a ®é tõ thÈm t­¬ng ®èi vµ ®é tõ c¶m B. Theo b¶ng (5-3) - quyÓn 1 ta chän vËt liÖu lµm m¹ch tõ cho nam ch©m ®iÖn lµ thÐp kü thuËt ®iÖn hîp kim cao. KÝ hiÖu $41. §é dµy mçi l¸: D = 0,5 (mm). Tõ c¶m cùc ®¹i tÇn sè f = 50 (Hz): Bmax = 1,2 (T). Khèi l­îng riªng: 7,55 (g/cm3). 3. Chän tõ c¶m, hÖ sè tõ rß, hÖ sè tõ t¶n t¹i d = dthd: Chän Tõ c¶m khe hë kh«ng khÝ tíi h¹n: Bdth = 0,5 (T). HÖ sè tõ t¶n st = 1,5 øng víi dth = 3 (mm). Theo trang 197- quyÓn 1ta cã st = (1¸1,8). HÖ sè tõ rß sr = 1,5 øng víi dth= 3 (mm). V× khe hë kh«ng khÝ dth = 3(mm) theo trang 202- quyÓn 1 sr = (1¸4). 4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè chñ yÕu vµ kÝch th­íc chñ yÕu nam ch©m ®iÖn: Theo d¹ng kÕt cÊu cña nam ch©m ®· chän ta cã: S1 + S3 = S2 vµ S1 = S3. Trong ®ã: S2: diÖn tÝch cùc tõ gi÷a. S1, S3: diÖn tÝch cùc tõ bªn. Nªn ta cã: F2= F1 + F3 = 2F1= 2F3. VËy lùc hót tÝnh to¸n toµn bé nam ch©m ®iÖn: F®ttt = F1 + F2 + F3 = 2F2. Mµ ta l¹i cã lùc hót ®iÖn tõ tÝnh to¸n: F®ttt = kdt. Fc¬th = 1,2. 42,84 = 51,4 (N). Nªn lùc hót ®iÖn tõ cña cùc gi÷a nam ch©m: Theo c«ng thøc (5-8) - quyÓn 1 ta cã tiÕt diÖn cùc tõ gi÷a: +. X¸c ®Þnh kÝch th­íc tiÕt diÖn lâi thÐp cùc tõ gi÷a: S2 = a. b Ta chän a = b. Trong ®ã: a: chiÒu réng tÝnh to¸n cña cùc tõ gi÷a. b: chiÒu dµy tÝnh to¸n cña cùc tõ gi÷a. VËy S2 = a2 Þ a = chän: a = b = 23 (mm). Sè l¸ thÐp cña m¹ch tõ nam ch©m ®iÖn: Theo c«ng thøc (5-12) - quyÓn 1 ta cã: kc = 0,94: hÖ sè Ðp chÆt. VËy kÝch th­íc cùc tõ gi÷a theo tÝnh to¸n lµ: a = 23 (mm). b = 24,5 (mm). Nªn ta cã diÖn tÝch cùc tõ gi÷a: S2 = 23. 24,5 = 563,5 (mm2). +. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cùc tõ bªn: V× cùc tõ bªn cã vßng ng¾n m¹ch nªn chiÒu réng cña cùc tõ bªn lµ: a' = vßng.ng.m Trong ®ã: a' : kÝch th­íc cùc tõ bªn. Dvßng.ng.m : chiÒu dµy vßng ng¾n m¹ch, chän D = 2 (mm). Þ BÒ dµy cùc tõ bªn: VËy kÝch th­íc cùc tõ bªn lµ: a¢ = 15,5 (mm). b¢ = 24,5 (mm). TiÕt diÖn cùc tõ bªn: S1 = S3 = a¢. b¢ = 15,5. 24,5 = 379,75 (mm2). D 5. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cuén d©y : a. Søc tõ ®éng cña cuén d©y nam ch©m ®iÖn: Theo c«ng thøc (5 - 18)- quyÓn 1: (IW)t® = (IW)h + (IW)nh. Trong ®ã: +.(IW)h: Søc tõ ®éng cuén d©y khi phÇn øng hót. Theo c«ng thøc (5 - 20) - quyÓn 1: (IW)h = Víi: m0 = 1,256. 10-6 (H/m): hÖ sè tõ thÈm qua khe hë kh«ng khÝ. Bdth = 0,5 (T): tõ c¶m khe hë kh«ng khÝ tíi h¹n. sr = 1,5: hÖ sè tõ rß. Sdh = 2.Sdcn: khe hë t­¬ng ®­¬ng khi phÇn øng hót. Theo trang 208- quyÓn 1 Sdh = (0,2 ¸ 0,7) (mm) chän Sdh = 0,4 (mm). VËy sùc tõ ®éng khi phÇn øng hót: +.(IW)nh: søc tõ ®éng cuén d©y khi phÇn øng nh¶: Theo c«ng thøc (5 - 19)- quyÓn 1 ta cã: (IW)nh = Víi: Sdnh = 2. dth = 2. 3 = 6 (mm). VËy søc tõ ®éng cña cuén d©y khi phÇn øng nh¶: VËy søc tõ ®éng t¸c ®éng cña cuén d©y nam ch©m ®iÖn : (IW)t® = 239 + 2388 = 2627 (A.vßng). TÝnh hÖ sè béi sè cña dßng ®iÖn: So s¸nh [ki]=4,5¸15 ta thÊy ki =11 lµ phï hîp b. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cuén d©y: Theo c«ng thøc (5 - 24)- quyÓn 1 ta cã tÊt cña cuén d©y: Trong ®ã: kUmax = 1,1 : hÖ sè t¨ng ¸p. kUmin = 0,85 : hÖ sè sôt ¸p. kqt = 1: hÖ sè qu¸ t¶i dßng ë chÕ ®é dµi h¹n. J = 2 ¸ 4 (A/mm2): mËt ®é dßng ®iÖn. Chän j = 2,5 (A/mm2). kl® = 0,3 ¸ 0,6: hÖ sè lÊp ®Çy cuén d©y. Chän kl® = 0,5. ki = 11: hÖ sè béi sè dßng ®iÖn. VËy tiÕt diÖn cuén d©y: +. X¸c ®Þnh chiÒu cao vµ bÒ dµy cña cuén d©y : Theo b¶ng 212- quyÓn 1 ta cã: (2¸4)Chän = 3 Þ hcd = 3 . lcd. Nªn bÒ dµy cuén d©y : Þ ChiÒu cao cuén d©y : hcd = 3. lcd = 3. 9 = 27 (mm). c. X¸c ®Þnh kÝch th­íc nam ch©m ®iÖn: D3 D2 l f h cd h cs C D 4 D5 D 2 S d/b' S n/b' l cd +. BÒ réng cöa sæ m¹ch tõ: C = lcd + D1 + D2 + D3 + D4 + D5 Trong ®ã: D1 = (1¸2) mm: bÒ dµy tÊm c¸ch ®iÖn khung d©y quÊn Chän D1=1,5mm. D2 = (0,5¸1) mm : líp c¸ch ®iÖn phÝa trong cuén d©y Chän D2 = 0,5 mm D3 = (0,5¸1) mm :líp c¸ch ®iÖn phÝa ngoµi cuén d©y Chän D3= 0,5 mm. D4 = (5¸10) mm: kho¶ng c¸ch tõ c¸ch ®iÖn m¹ch ngoµi ®Õn cùc tõ bªn. Chän D4 = 6 mm. D5 = 0,5 (mm): khe hë l¾p r¸p. VËy bÒ réng cöa sæ: C = 9 +1,5 + 0,5 + 0,5 + 6 + 0,5 = 18 (mm). +. ChiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ: hcs = hcd + 2 . D1 + lf Trong ®ã: lf = (5 ¸ 10 ) mm: kho¶ng c¸ch ®Çu phÇn øng tíi c¸ch ®iÖn ®Çu trªn cuén d©y. Chän lf = 7 (mm). hcd = 27 (mm): chiÒu cao cöa sæ cuén d©y. VËy chiÒu cao cöa sæ: hcs = 27 + 2 . 1,5 + 7 = 37 (mm). +. ChiÒu cao nam ch©m ®iÖn: Trong ®ã: b = 24,5 (mm): bÒ dµy cùc tõ. S® : tiÕt diÖn ®¸y nam ch©m. Theo trang 216- quyÓn 1 ta cã: S® = 0,6. S2 = 0,6. 563,5 = 338,1 (mm2). Þ ChiÒu cao ®¸y cña nam ch©m: Sn: tiÕt diÖn n¾p nam ch©m: Chän: Sn = 0,7. S2 = 0,7. 563,5 = 394,45 (mm2). Þ ChiÒu cao n¾p cña nam ch©m: VËy chiÒu cao nam ch©m ®iÖn: H = 13,8 + 37 + 16,2 = 67 (mm). +. ChiÒu dµi nam ch©m ®iÖn: B = a + 2. a' + 2. C = 24,5 + 2. 15,5 + 2. 18 = 89 (mm). Nh­ vËy ta chän s¬ bé kÝch th­íc cña nam ch©m ®iÖn: a = 23 (mm): chiÒu réng cùc tõ gi÷a. a¢= 15,5 (mm): chiÒu réng cùc tõ bªn. b = 24,5 (mm): bÒ dµy m¹ch tõ. C = 18 (mm): chiÒu réng cöa sæ m¹ch tõ. h = 37 (mm): chiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ. H = 67 (mm): chiÒu cao nam ch©m ®iÖn. B = 89 (mm): chiÒu dµi nam ch©m ®iÖn. II. TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm nam ch©m. Gd1 Gt1 Gd2 Gt2 Gd3 Gt3 Gr2 Gr1 IW 1. S¬ ®å thay thÕ. Do chän Bth= 0,5 (T) nªn m¹ch tõ kh«ng b·o hoµ ta bá qua tõ trë s¾t tõ. Nªn ta cã s¬ ®å ®¼ng trÞ m¹ch nh­ sau (h×nh 1): Gd1, Gd2, Gd3 : tõ dÉn chÝnh c¸c khe hë kh«ng khÝ. Gt1, Gt 2, Gt3: tõ dÉn t¶n ®Æc tr­ng cho tõ th«ng t¶n ë c¸c khe hë kh«ng khÝ. (2) G1 G2 Gr2 Gr1 IW Gr1, Gr2: tõ dÉn ®Æc tr­ng cho tõ th«ng rß cña cùc tõ gi÷a 2 cùc tõ bªn. G3 Ta cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng (h×nh 2) : §Ó cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng: G13 G2 Gr (3) IW Ta cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng (h×nh 3): Do kÕt cÊu cña NC§ ta cã G1 = G3 lµ tõ dÉn cña khe hë ë 2 cùc tõ bªn. Gd Nªn ta cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng: Gr (4) IW Gd = VËy ta cã s¬ ®å thay thÕ t­¬ng ®­¬ng (h×nh 5) : IW GS (5) GS = Gd + Gr 2. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ : a. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ cùc tõ bªn : §Ó cã kÕt qu¶ chÝnh x¸c h¬n ta chän ph­¬ng ph¸p ph©n chia tõ tr­êng. Theo ph­¬ng ph¸p nµy tõ tr­êng ë khe hë kh«ng khÝ ®­îc chia thµnh c¸c tr­êng thµnh phÇn cã d¹ng h×nh häc ®¬n gi¶n. +. TÝnh cho mét cùc tõ bªn: d Z G d0 G d1 G d2 Gd4 Gd3 Theo h×nh vÏ ta cã tæng tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ: Gd = Gd0 + Gd1 + Gd2 + Gd3 +Gd4 Theo b¶ng (5-4)- quyÓn 1: +.Theo môc 1 ta cã tõ dÉn trô h×nh ch÷ nhËt:  : tõ dÉn h×nh trô ch÷ nhËt. +. Theo môc 7 ta cã tõ 4 h×nh nöa trô ®Æc, trong ®ã cã 2 h×nh cã chiÒu dµi a, 2 h×nh cã chiÒu dµi b : Gd1 = 2. m0. 0,26 (a + b) = 0,52 m0= (a + b). +. Theo môc 9 ta cã tõ dÉn cña 4 h×nh nöa trô rçng víi ®­êng kÝnh trong d, ®­êng kÝnh ngoµi (d + m); 2 h×nh cã chiÒu dµi a, 2 h×nh cã chiÒu dµi b: Víi Z = (0,1 ¸ 0,2). d chän Z = 0,2.d. Þ Tõ dÉn 4 h×nh nöa trô rçng: +. Theo môc 11 ta cã tõ dÉn 4 nöa trô cÇu ®Æc víi ®­êng kÝnh d: Gd3 = 4. 0,077 . m0. d = 0,308. m0. d +. Theo môc 13 ta cã tõ dÉn 4 h×nh nöa cÇu rçng víi ®­êng kÝnh trong d, ®­êng kÝnh ngoµi (d + 2.Z): chän Z = 0,2.d VËy tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ cùc tõ bªn: Gd = Gd0 + Gd1 + Gd2 + Gd3 + Gd4 = + 0,52. m0.(a+b) + 0,2. (a+b) + 0,2. m0. d + 0,308. m0. d = . [a . b + 0,72. d. (a+b) + 0,508. d2] Theo kÕt cÊu thiÕt kÕ cña nam ch©m th× tõ dÉn cña khe hë kh«ng khÝ 2 cùc tõ bªn: G1 = G3 = Gd = . [0,508. d2 + 28,8. 10-3 .d + 379, 75. 10-6 ] (H). Trong ®ã: a = 15,5 (mm). b = 24,5 (mm). b. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ cùc tõ gi÷a: Khi tÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ cùc tõ gi÷a ta còng dïng ph­¬ng ph¸p ph©n chia tõ tr­êng. VËy ta cã tõ dÉn cùc cña cùc tõ gi÷a cña nam ch©m ®iÖn: G2 = [0,508. d2 + 0,72. d. (a+b) + a.b] (H). G2 = [0,508. d2 + 34,2. 10-3. d + 563,5. 10-6] (H). Víi kÝch th­íc cña cùc tõ gi÷a: a = 23 (mm). b = 24,5 (mm). c. TÝnh tõ dÉn rß: Theo b¶ng (5 - 6)- quyÓn 1 v× ta chän nam ch©m ®iÖn cã d¹ng ch÷ Ш tõ dÉn rß cã thÓ biÓu diÔn nh­ sau: Grc b Gra a a 2 Grb Ta cã tõ dÉn rß: Gr1= Gr2= Gra + 2. Grb+ 2. Grc. Trong ®ã: +. Theo b¶ng (5-6)- quyÓn 1: theo môc 5 ta cã: Gra : tõ dÉn rß chÝnh gi÷a 2 cùc. Gra = m0. (H). Víi: hcs = 37 (mm): chiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ. c = 18 (mm): chiÒu réng cöa sæ m¹ch tõ. b = 24,5 (mm): bÒ dµy cùc tõ. Nªn ta cã: +. Grb: tõ dÉn rß 1 nöa trô ®Æc. Theo b¶ng (5 -4)- quyÓn 1: theo môc 7 ta cã: Grb = 0,26. m0.lr Víi lr = hcs = 37. 10-3 (m). VËy tõ dÉn rß 1 nöa trô ®Æc: Grb = 0,26. 1,25. 10-6. 37. 10-3 = 12. 10-9 (H). +. Grc: tõ dÉn 1 nöa trô rçng. Víi: a = 23. 10-3 (m): chiÒu réng cùc tõ gi÷a. lr = hcs = 37. 10-3 (m): chiÒu dµi tõ rß. m0 = 1,25 . 10-6 (H/m): hÖ sè tõ thÈm qua khe hë kh«ng khÝ. C = 18. 10-3 (m): chiÒu réng cöa sæ m¹ch tõ. Þ VËy ta cã tõ dÉn rß: Gr1 = Gr2 = Gra + 2Grb + 2Grc. = 63,2. 10-9 + 2. 12. 10-9+ 2. 11,6. 10-9= 110,4.10-9(H). d. TÝnh tõ dÉn tæng khe hë kh«ng khÝ: §Ó tÝnh tõ dÉn tæng khe hë kh«ng khÝ ta tÝnh ®¹o hµm cña Gd. V× vËy ta cã: Nªn ®¹o hµm : Trong ®ã: G'1 = m0. ( 0,508 – 379.75.10-6/ d2). G'2 = m0. ( 0,508 – 563,5. 10-6/ d2). e. TÝnh xuÊt tõ rß (g) : Theo môc 6 - b¶ng (5-6)- quyÓn 1 ta cã suÊt tõ rß : Trong ®ã: Gr1 = 110,4. 10-9 (H). lr = hcs = 37. 10-3 (m). +. TÝnh tõ dÉn rß toµn m¹ch. Gr = Gr1 + Gr2 = 2Gr1 = 2. 110,4. 10-9 = 220,8. 10-9 (H). + TÝnh tõ dÉn rß qui ®æi: Theo trang 242 - quyÓn 1 ta cã: Grq® =. g. lr Trong ®ã: g = 5,9.10-6 (H/m): suÊt tõ rß. lr = hcs = 37.10-3 (m). VËy tõ dÉn rß qui ®æi: Grq® = . 5,9. 10-6. 37. 10-3 = 72.7. 10-9 (H). +. TÝnh tõ dÉn tæng: GS = Gd + Grq®. §¹o hµm 2 vÕ ta cã : V× tõ dÉn rß qui ®æi kh«ng phô thuéc vµo d nªn : Þ 3. X¸c ®Þnh tõ th«ng vµ tõ c¶m t¹i d = dth: Theo c«ng thøc (4-50)- quyÓn 1: Trong ®ã: fdth: tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ t¹i ®iÓm tíi h¹n dth= 3 (mm). k = 0,25: HÖ sè xÐt ®Õn thø nguyªn lùc F. Fhth = 25,7 (N). V× tõ dÉn rß qui ®æi kh«ng phô thuéc vµo d nªn : . Nªn tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ t¹i ®iÓm tíi h¹n : +. X¸c ®Þnh t¹i ®iÓm tíi h¹n: dth = 3 (mm) ta cã: G1 = G3 = . [ 0,508. d2 + 28,8. 10-3 .d + 379,75. 10-6 ] (H). = .[0,508. 32.10-6+ 28,8.3. 10-6+379,75. 10-6] = 0,2.10-6 (H). G2 = [0,508. d2 + 34,2. 10-3. d + 563,5. 10-6] (H). =.[ 0,508. 32. 10-6 +34,2. 3. 10-6+563,5.10-6] = 0,28.10-6(H). Nªn ta cã : Mµ ta l¹i cã: Þ VËy tõ th«ng ë khe hë lµm viÖc tíi h¹n: Ta cã tõ c¶m tíi h¹n: So s¸nh víi viÖc chän Bdth = 0,5 (T) lµ thÝch hîp. · X¸c ®Þnh hÖ sè tõ rß sr víi c¸c d kh¸c nhau: f0: tõ th«ng chÝnh trong m¹ch tõ. fd: tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ. sr: hÖ sè tõ rß. Víi c¸c gi¸ trÞ khe hë kh«ng khÝ d ta x©y dùng ®­îc b¶ng sau: d(mm) 0,2 1 3 7 9 G1 2,42 0,51 0,2 0,11 0,09 G2 3,58 0,75 0,28 0,15 0,12 GS 0,9546 0,263 0,2236 0,1966 0,1536 G'1 10923 476,3 52,3 9,09 5,25 G'2 16693 707 78 13,8 8,1 9010 405,8 45,8 7,87 4,59 sr 1,04 1,19 1,43 1,81 2,0 4. X¸c ®Þnh th«ng sè cuén d©y: theo trang 284 quyÓn 1. Sè vßng d©y nam ch©m ®iÖn tÝnh theo c«ng thøc trang 284- quyÓn 1: Trong ®ã: knmin = 0,85: hÖ sè sôt ¸p. kir = (0,6¸0,9): hÖ sè tÝnh tíi sù tæn thÊt ®iÖn ¸p ®­êng d©y. Chän kir = 0,75. f = 50 (Hz) tÇn sè. U®m = 380 (V): ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. ftb = f®th. sr = 3,06. 10-4. 1,5 = 4,59. 10-4 (Wb). VËy sè vßng cuén d©y nam ch©m: +. TiÕt diÖn d©y quÊn: Trong ®ã: W = 2377 (vßng): sè vßng cuén d©y. lcd = 9 (mm): bÒ dÇy cuén d©y. kld = 0,5: hÖ sè lÊp ®Çy. Víi kl® = (0,3¸0,6). hcd = 27 (mm): chiÒu cao cuén d©y. VËy tiÕt diÖn d©y quÊn nam ch©m: +. §­êng kÝnh d©y quÊn cña cuén d©y : §­êng kÝnh d©y quÊn kh«ng cã c¸ch ®iÖn. Theo b¶ng (5-8)- quyÓn 1 ta chän vËt liÖu d©y quÊn lµ ®iÖn d©y quÊn lµ ®ång ký hiÖu p$B-1. Tra b¶ng víi ®­êng kÝnh d = 0,25 (mm) : kh«ng cã c¸ch ®iÖn. Nªn ta cã ®­êng kÝnh d©y quÊn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn : d¢ = 0,27 (mm). Nªn tiÕt diÖn d©y quÊn kÓ c¶ c¸ch ®iÖn : Nªn ta cã hÖ sè lÊp ®Çy cuén d©y : So s¸nh víi kl® = (0,3¸0,6) ta thÊy kl® = 0,55 lµ hîp lý. 5. TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch chèng rung: +. X¸c ®Þnh trÞ sè trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ ë khe hë lµm viÖc khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch ë tr¹ng th¸i hót cña phÇn øng. Theo c«ng thøc (5 - 52)- quyÓn 1 ta cã lùc hót trung b×nh khi hót. Trong ®ã: Stn : tæng diÖn tÝch trong vµ ngoµi vßng ng¾n m¹ch Stn = S1 – 2.b.Dn.m. Víi Dn.m = 2 (mm): bÒ réng vßng ng¾n m¹ch. S1 = 379,75 (mm2): tiÕt diÖn cùc tõ bªn. b= 24,5 (mm): bÒ réng cùc tõ. Nªn: Stn = 379,75 - 2. 24,5. 2 = 281,75 (mm2). fdtb: tõ th«ng trung b×nh qua khe hë kh«ng khÝ khi phÇn øng hót. VËy lùc hót trung b×nh khi hót: +. Tû sè gi÷a lùc ®iÖn tõ nhá nhÊt vµ gi¸ trÞ trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch: Theo c«ng thøc (5 - 53)- quyÓn 1 ta cã: Trong ®ã: kdt = 1: hÖ sè dù tr÷ cña thµnh phÇn lùc ®Ëp m¹ch. T¹i d= 3 (mm). VËy : Tû sè gi÷a ®iÖn tÝch cùc tõ ngoµi vµ diÖn tÝch cùc tõ trong vßng ng¾n m¹ch theo 276 - quyÓn - 1 Mµ ta cã: St + Sn = 281,75 (mm2). VËy ta cã : St = 196 (mm2). Sn = 85,75 (mm2). +. §iÖn trë vßng ng¾n m¹ch: Theo c«ng thøc (5 - 54)- quyÓn 1 ta cã ®iÖn trë vßng ng¾n m¹ch Trong ®ã: w = 2. p. f = 314 (rad/s). Sh = 0,2. 10-3 (m): khe hë khi n¾p hót. m0 = 1,256 . 10-6 (H/m) Stn = 281,75 . 10-6 (m2). f = 0,73. VËy ®iÖn trë vßng ng¾n m¹ch: +. Gãc lÖch pha gi÷a tõ th«ng trong jt vµ jn khi sè vßng ng¾n m¹ch Wnm=1. Theo c«ng thøc (5 - 55)- quyÓn 1 ta cã: Mµ ta cã: Nªn gãc lÖch pha: Trong ®ã: w = 314 (rad/s) m0 = 1,256. 10-6 (H/m) St = 196 (mm2) rnm = 1,72 . 10-4 (W) dh = 0,2 . 10-3 (m) Þ j = 660 Þ cosj = 0,4. VËy ta thÊy j = 660 lµ phï hîp víi j =( 500¸800 ). +. X¸c ®Þnh tõ th«ng trong vµ ngoµi vßng ng¾n m¹ch: Theo c«ng thøc ( 5- 56 )- quyÓn 1 ta cã tõ th«ng trong vßng ng¾n m¹ch: Trong ®ã: fdh = 2,04. 10-4 (Wb). Þ nªn ta cã tõ th«ng ngoµi vßng ng¾n m¹ch: fn = c.ft = 1,1.1,16.10-4= 1,276.10-4 +. Tõ c¶m khe hë vïng ngoµi vßng ng¾n m¹ch. So s¸nh Bn = 1,49 (T) < [Bn]= 1,6 (T) lµ thÝch hîp. + X¸c ®Þnh c¸c lùc ®iÖn tõ. Theo c«ng thøc trang 268- quyÓn 1 ta cã gi¸ trÞ lín nhÊt cña lùc ®iÖn tõ lµ: Trong ®ã: Cos2j = cos (2. 66) = - 0,67. VËy: Þ Gi¸ trÞ trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ: Frb = Ftbt + Ftbn = 13,6 + 37,8 = 51,4 (N). VËy gi¸ trÞ nhá nhÊt cña lùc ®iÖn tõ: Fmin = Ftb - Fmax = 51,4 - 30,4 = 21 (N). NhËn xÐt: Ta cã tõ th«ng d¹ng qua hai cùc tõ trªn còng ®øng lß tõ th«ng ch¹y qua cùc tõ gi÷a. NÕu tõ th«ng ch¹y qua 2 cùc tõ bªn bÞ lÖch pha 1 gãc lµ j th× tõ th«ng ch¹y qua cùc tõ gi÷a sÏ bÞ lÖch pha nhau 1 gãc j. Do vËy ta cã lùc ®iÖn tõ nhá nhÊt lµ do nam ch©n ®iÖn sinh ra. F®tmin = 4. Fmin = 4. 21 = 84 (N). Ta thÊy F®tmin > Fc¬ h = 59,9(N) do ®ã n¾p kh«ng bÞ rung. +. Tæn hao n¨ng l­îng trong vßng ng¾n m¹ch: Theo c«ng thøc (5 - 57)- quyÓn 1 ta cã: Trong ®ã: kUmax = 1,1: hÖ sè t¨ng ¸p. kUmin = 0,85: hÖ sè sôt ¸p. w = 314 (rad/s) ft = 1,16. 10-4 (Wb). rnm = 1,72. 10-4 (W). Þ +. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cña vßng ng¾n m¹ch: Chu vi vßng ng¾n m¹ch: P = 2 ( b + D + ) = 2. ( 24,5 + 2 + ) = 69 (mm). Chän vËt liÖu lµm vßng ng¾n m¹ch lµ ®ång cøng tinh khiÕt r20 = 0,01681. 10-3 (Wmm): ®iÖn trë suÊt ë 200C. a = 0,0043 (1/0C): hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë. NhiÖt ®é ph¸t nãng cña vßng ng¾n m¹ch lµ 2000C. Nªn ta cã ®iÖn trë suÊt cña vËt dÉn ë nhiÖt ®é ph¸t nãng: r200 = r20. [1 + a (q - 20)] = 0,01681. 10-3 [1 + 0,0043. (200 -20)] = 0,03 . 103 (Wmm). TiÕt diÖn vßng ng¾n m¹ch. Nh­ vËy chiÒu cao cña vßng ng¾n m¹ch: ¯ D ­ ¯ hnm ­ 6. HÖ sè to¶ nhiÖt vßng ng¾n m¹ch. +To¶ nhiÖt trong kh«ng khÝ: Theo c«ng thøc (5-13)- quyÓn 1 ktkk= 3. 10-3 .(1 + 0,0017 . q) = 3. 10-3 .(1 + 0,0017. 200 ) = 4,02. 10-3 (W/cm2 0C). Víi q = 2000C. nhiÖt ®é ph¸t nãng cña vßng ng¾n m¹ch. + To¶ nhiÖt trong lâi thÐp. ktkk= 2,9. 10-3. (1 + 0,0068. q) = 2,9. 10-3. (1 + 0,0068. 200 ) = 6,84. 10-3 (W/cm2 0C). DiÖn tÝch to¶ nhiÖt trong vßng ng¾n m¹ch: - Trong kh«ng khÝ: S1 = 2. Pnm. D + 2. . hnm = 2. 69. 2 + 2. = 372 (mm2). - Trong lâi thÐp: S2 = 2b. hnm + 2b.D + P.hnm = 2. 24,5. 6 + 2. 2. 24,5 + 69. 6= 806 (mm2). +.Dßng ®iÖn ®Æc tr­ng cho tæn hao n¨ng l­îng trong ng¾n m¹ch: Þ dßng ®iÖn trong cuén d©y ta qui ®æi: 7. Tæn hao trong lâi thÐp: +. X¸c ®Þnh träng l­îng lâi thÐp M. M = V. g . kc. Trong ®ã: kc = 0,94: hÖ sè Ðp chÆt. g = 7,55 (g/cm3): träng l­îng riªng cña thÐp. V = H. B. b - 2hcs. c. b : thÓ tÝch lâi. Víi: H = 67 (mm): chiÒu cao nam ch©m ®iÖn B = 89 (mm): chiÒu dµi nam ch©m ®iÖn. hcs = 37 (mm): chiÒu cao cöa sæ. b = 24,5 (mm): kÝch th­íc lâi c = 18 (mm) chiÒu réng cöa sæ. Nªn ta cã: V = 67.89. 24,5 - 2. 37 .18. 24,5 = 113,5 (cm3). VËy träng l­îng lâi thÐp: M = 113,5. 7,55 . 0,94 = 0,8 ( kg). +. SuÊt tæn hao lâi thÐp øng víi tõ c¶m cùc ®¹i: Trong ®ã: kir = 0,8 Ku = 1,1: hÖ sè t¨ng ¸p. U®k = 380 (V): ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. W = 2377 (vßng): sè vßng cuén d©y. VËy tõ c¶m cùc ®¹i cña lâi thÐp: So s¸nh víi viÖc chän Bmax = 1,2 (T). +. C«ng suÊt tæn hao trong lâi: PFe = kd. Pmax. M Trong ®ã: kd = (2¸3): hÖ sè xÐt ®Õn sù t¨ng tæn hao m¹ch tõ. Chän kd = 2 Pmax =P10. = 1,55. (1,13)2 =1,98 (W/kg) Víi P10 = 1,55 (W/kg): suÊt tæn hao riªng lâi thÐp ( theo b¶ng 5-4). M = 0,8 (kg): khèi l­îng m¹ch tõ. VËy c«ng suÊt tæn hao trong lâi thÐp: PFe = 2. 1,98. 0,8 = 3,168 (W). 8. TÝnh dßng ®iÖn trong cuén d©y: a. Dßng ®iÖn trong cuén d©y khi hót: Khi n¾p ®ãng d rÊt nhá (d = 0,2 mm), dßng ®iÖn trong cuén d©y gåm: dßng ®iÖn trong cuén d©y, dßng ®iÖn tõ ho¸ khe hë, dßng ®iÖn kh¾c phôc tæn hao trong lâi thÐp vµ dßng ng¾n m¹ch. Trong ®ã: +.: dßng ®iÖn tõ ho¸ khe hë kh«ng khÝ. V× R<< X nªn coi R» 0. Víi GS = Gd + Grq® = 2,05. 10-6 + 72,7. 10-9 = 2,13. 10-6 (H). w = 314 (rad/s). W = 2377 (Vßng): sè vßng cuén d©y. U®k = 380 (V). VËy ta cã: +. Ith: dßng ®iÖn tõ ho¸ trong lâi thÐp. Theo ph­¬ng tr×nh tõ ho¸ lâi thÐp ta cã: Ith. W = SHi . li Trong ®ã: SHi . li = SHtb . ltb: tæng tõ ¸p trªn c¸c phan ®o¹n m¹ch tõ. Htb: gi¸ trÞ trung b×nh cña c­êng ®é tõ tr­êng trong lâi thÐp tÝnh theo gi¸ trÞ hiÖu dông cña Bmax. C¨n cø vµo ®­êng cong tõ ho¸ cña thÐp 41 h×nh ( 5-6 ) quyÓn 1: Hm = 1,8 (A/cm). Mµ: Htb = = 1,27 (A/cm). Ta cã: Ltb = 2. B + 3. C = 2. 8,9 + 3. 1,8= 23,2 (cm). VËy ta cã dßng ®iÖn tõ hãa trong lâi thÐp: +. : dßng ®iÖn ®Æc tr­ng cho tæn hao n¨ng l­îng trong lâi thÐp. Trong ®ã: PFe = 3,168 (W): c«ng suÊt tæn hao trong lâi thÐp. U®k = 380 (V): ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña cuén d©y. kumax = 1,1: hÖ sè t¨ng ¸p. VËy dßng ®iÖn ®Æc tr­ng cho tæn hao trong lâi: +. Ivq® = 0,16 (A): dßng ®iÖn qui ®æi cña cuén d©y. VËy gi¸ trÞ biªn ®é cña dßng ®iÖn khi hót: Nªn ta cã mËt ®é dßng khi hót: Nh­ vËy: Jh = 3,33 (A/mm2) < [Jcp] = 4 (A/mm2) lµ phï hîp. b. Dßng ®iÖn cuén d©y khi nh¶ d = 9 (mm): Khi nh¶ dßng ®iÖn trong cuén d©y chñ yÕu lµ dßng ®iÖn tõ ho¸ khe hë kh«ng khÝ, dßng ®iÖn tõ hãa lâi thÐp vµ tæn hao rÊt lín. Do vËy dßng ®iÖn trong cuén d©y ®­îc tÝnh gÇn ®óng theo c«ng thøc: Trong ®ã: GS = Gd + Grq® = 76,2. 10-9+72,2. 10-9 = 148. 10-9 (H). kumax = 1,1: hÖ sè t¨ng ¸p. W= 2377 (vßng). U®m = 380 (V). Dßng ®iÖn khi nh¶: HÖ sè tÇng dßng ®iÖn: VËy kI = 8,3 n»m trong giíi h¹n cho phÐp [kI] = ( 4¸15 ). 9. TÝnh to¸n nhiÖt d©y quÊn nam ch©m ®iÖn: +. TÝnh ®iÖn trë d©y quÊn : Theo c«ng thøc: Trong ®ã: ltb: ®é dµi trung b×nh cña mét vßng d©y. ltb = 4. ( a + lcd + 2D) Víi: lcd = 9 (mm): bÒ dµy cuén d©y. a = 23 (mm): bÒ réng cùc tõ gi÷a. D = D1 + D2 + D5 = 1,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5 (mm). Þ ltb = 4 (23 + 9 + 2. 2,5) = 148 (mm) W = 2377 (vßng): sè vßng cuén d©y. q = 0,057 (mm2): tiÕt diÖn d©y quÊn. rq: ®iÖn trë suÊt cña d©y quÊn ë nhiÖt ®é cho phÐp cña cÊp c¸ch ®iÖn. rq = r20. [ 1+ a. ( 105- 20 )] = 0,01681. 10-3.[ 1+0,0043.(105-20)] = 0,023.10-3 (W.mm). Nªn ®iÖn trë d©y quÊn: +. Tæn hao n¨ng l­îng trong d©y quÊn: Pdq = Ih2 . R = (0,19)2. 142 = 5,12 (W). Trong ®ã  Ih = 0,19 (A) : dßng ®iÖn khi hót. +. §é t¨ng nhiÖt bÒ mÆt cuén d©y: Theo c«ng thøc Newt¬n vÒ sù hót lµm nãng cuén d©y cña nam ch©m ®iÖn ta cã: Trong ®ã: kT: hÖ sè to¶ nhiÖt cuén d©y. Theo b¶ng (5-6)- qyÓn 1: kT = (10 ¸ 20) (W/mm2 0C). Nªn ta chän kT = 17 (W/m2 0C). Stn: diÖn tÝch to¶ nhiÖt cña cuén d©y Stn = Sxq + S®. Sxq = P. hcd Víi P: chu vi ngoµi cuén d©y. P = 2. ( a + 2lcd) + 2. ( b + 2lcd) = 2. ( 23 + 2. 9) + 2. (24,5 + 2. 9) = 167 (mm). Sxq = 167.27 = 4509 (mm2) = 4,509. 10-3 (m2). S® = . 2. lcd. hcd : mét phÇn diÖn tÝch ®¸y. = .2. 9. 27 = 365 (mm2) = 0,365. 10-3 (m2) Nªn diÖn tÝch to¶ nhiÖt : Stn = 4,509. 10-3 + 0,365. 10-3 = 4,874. 10-3 (m2). NhiÖt ®é ph¸t nãng cña cuén d©y: q = qmt + t = 40 + 61,79 = 101,79 (0C). Nh­ vËy nhiÖt ®é ph¸t nãng cuén d©y q = 101,79 < [qcp] = 1050C lµ hoµn toµn phï hîp. 10. TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc hót: Theo c«ng thøc (5-50)- quyÓn 1. Trong ®ã : k = 0,25 : hÖ sè xÐt tíi thø nguyªn lùc. fd = ftb: tõ th«ng trung b×nh cña lâi thÐp. ku: hÖ sè ®¸nh gi¸ sù thay ®æi ®iÖn ¸p nguån. kir = 0,75: hÖ sè ®¸nh gi¸ sù ¶nh h­ëng ®iÖn ¸p trong d©y quÊn. sr: hÖ sè tõ rß. Nh­ phÇn tr­íc ®· tr×nh bµy: Gr = cost ® U®k = 380 (V): ®iÖn ¸p cuén d©y. W = 2377 (vßng): sè vßng cuén d©y. VËy lùc hót ®iÖn tõ: Thay ®æi c¸c hÖ sè ku ta cã: ku = 0,85 ® Ftb = 4,59. 10-4(Wb). ku = 1 ® Ftb = 5,4. 10-4(Wb). ku = 1,1 ® Ftb = 5,94. 10-4(Wb). §Ó dùng ®Æc tÝnh lùc hót ta thay ®ái tõng gi¸ trÞ d: 0,2 ; 1; 3; 5; 7; 9 vµ thay ®æi ku t­¬ng øng. ku = 0,85; 1; 1,1. Nªn ta cã b¶ng x¸c ®Þnh F®th theo c«ng thøc trªn: d (mm). F®th Gd (H). ku = 0,85. ku = 1. ku = 1,1. 0,2 125,77 174,04 210,6 2,05.10-6 1 99,42 145,28 180 0,43.10-6 3 56,47 78,16 94,57 0,17.10-6 5 39,85 55,16 66,75 0,1.10-6 6 28,71 39,74 43,2 0,096.10-6 9 18,49 24,82 29,61 0,0810-6 +.TÝnh vµ dùng ®ÆctÝnh nh¶: Ta cã hÖ sè nh¶ lµ tû sè gi÷a dßng ®iÖn hoÆc ®iÖn ¸p cuén d©y khi phÇn øng cña nam ch©m ®iÖn nh¶ vµ khi t¸c ®éng. knhI = knhU = Trong tr­êng hîp ®¬n gi¶n, ta còng cã thÓ x¸c ®Þnh qua ®Æc tÝnh lùc cña nam ch©m ®iÖn (trªn s¬ ®å ®Æc tÝnh lùc). knh = XÐt t¹i ®iÓm tíi h¹n: knh = = 0,59. VËy ta cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nh¶: víi ku = 0,85. Unh = knh. Ut® = knh. 0,85. U®m = 0,59. 0,85. 380 = 190,57 (V). Tõ th«ng trung b×nh trong lâi thÐp khi nh¶: VËy lùc ®iÖn tõ t­¬ng øng víi Unh ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ cña khe hë kh«ng khÝ d ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ cña ®Æc tÝnh nh¶ nh­ trong b¶ng sau: Khe hë d (mm) 0,2 3 5 6 9 F®tnh¶ (N) 32,57 15,33 11,49 7,58 4,4 11. TÝnh to¸n gÇn ®óng thêi gian t¸c ®éng vµ thêi gian nh¶: Thêi gian t¸c ®éng (tt®) lµ qu·ng thêi gian kÓ tõ thêi ®iÓm ®­a tÝn hiÖu t¸c ®éng cho ®Õn khi n¾p chuyÓn ®éng xong. (d = dmin). ttd = t1 + t2. Trong ®ã: t1 : thêi gian khëi ®éng khi t¸c déng. t2: thêi gian chuyÓn ®éng khi t¸c ®éng. Thêi gian nh¶ lµ qu·ng thêi gian tõ khi c¾t ®iÖn cña cuén d©y ®Õn khi n¾p cña nam ch©m ®iÖn kÕt thóc chuyÓn ®éng (d = dmax). tnh = t3 + t4. Trong ®ã: t3 : thêi gian khëi ®éng khi nh¶. t4: thêi gian chuyÓn ®éng khi nh¶. +. §èi víi nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu: XÐt thêi gian t¸c ®éng: ttd = t1 + t2. Víi t1: Do dßng ®iÖn vµ tõ th«ng biÕn thiªn tuÇn hoµn. Víi tÇn sè f cßn lùc ®iÖn tõ theo 2f. Mµ trong thêi gian t1 v× khe hë kh«ng khÝ lín (d =dmax). Nªn dßng trong cuén d©y qu¸ lín v× vËy nÕu ®ãng ®iÖn vµo thêi ®iÓm mµ dßng ®iÖn ®i qua ®iÓm O chØ sau 1/4 chu kú tõ th«ng ®¹t trÞ sè cùc ®¹i cßn nÕu ®ãng ®iÖn vµo thêi ®iÓm i ¹ O th× qu·ng thêi gian ®Ó ®¹t tõ th«ng cùc ®¹i còng kh«ng qu¸ 1/2 chu kú. Do ®ã lùc ®iÖn tõ ®¹i trÞ sè cùc ®¹i víi thêi gian bÐ h¬n 1/2 chu kú. Nh­ vËy cho r»ng t1 = 1/2 chu kú lµ thêi gian l©u nhÊt ®Ó khëi ®éng: Þ t1 = = 0,01 (s). t3 = = 0,01 (s). Víi t2 : Theo c«ng thøc (19 - 1)- quyÓn 3 ta cã: Trong ®ã: m khèi l­îng phÇn ®éng. m = = 0,061 (kg). Víi g = 9,8 (m/s2): gia tèc träng tr­êng. G = 0,6 (kg): träng l­îng phÇn ®éng. - Dx1 = ( 9 – 6 ).10-3 = 3. 10-3 (m) - Dx2 = (6 - 3).10-3 = 3. 10-3 (m). - Dx3 = (3- 0,2).10-3 = 2,8. 10-3 (m). Mµ ta cã: VËy ta cã thêi gian khëi ®éng cña phÇn øng khi nh¶: tk® = t1 + t2 = 0,01 + 0,011 = 0,021 (s). Thêi gian nh¶ cña nam ch©m ®iÖn: tnh = t3 + t4 = 0,01 + 0,013 = 0,023 (s). PhÇn V: TÝnh to¸n buång dËp hå quang I. kh¸i niÖm chung : ë ®iÒu kiÖn b×nh th­êng chÊt khÝ hÇu nh­ kh«ng dÉn ®iÖn vµ lµ m«i tr­êng c¸ch ®iÖn tèt. Trong khÝ cô ®iÖn khi ®ãng hoÆc ng¾t m¹ch, ®Æc biÖt lµ khi ng¾t m¹ch ®iÖn hå quang sÏ ph¸t sinh ë gi÷a tõng cÆp tiÕp ®iÓm cña c«ng t¾c t¬. Hå quang ch¸y to¶ ra mét nhiÖt l­îng lín, nÕu kh«ng ®­îc dËp t¾t kÞp thêi th× l­îng nhiÖt ®ã sÏ ph¸t báng tiÕp ®iÓm, c¸ch ®iÖn thËm chÝ ph¸ háng kÕt cÊu cña thiÕt bÞ ®iÖn. Cho nªn dËp t¾t hå quang cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi tuæi thä vµ ®é lµm viÖc tin cËy cña thiÕt bÞ. Trong hå quang ®iÖn xoay chiÒu dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng hai lÇn trong mét chu kú. Khi ®ã ®é bÒn catot ®é bÒn c¸ch ®iÖn ®­îc phôc håi. Do ®ã ng­êi ta lîi dông hiÖn t­îng nµy ®Ó thiÕt kÕ buång dËp hå quang sao cho dßng ®iÖn dËp t¾t ngay sau khi dßng ®iªn ®i qua trÞ sè kh«ng ®Çu tiªn. Tuy nhiªn hå quang th­êng kh«ng bÞ dËp t¾t ngay t¹i thêi ®iÓm ®ã. Khi dßng ®iÖn xoay chiÒu qua trÞ sè kh«ng ë khu vùc hå quang ®ång thêi x¶y ra hai qu¸ tr×nh mËt thiÕt víi nhau : +. Qu¸ tr×nh dËp hå quang: lµ qu¸ tr×nh i«n ho¸ t¨ng c­êng. +. Qu¸ tr×nh t¹o ®iÒu kiÖn cho hå quang ch¸y l¹i: lµ qu¸ tr×nh phôc håi ®iÖn ¸p §Æc tr­ng cho qu¸ tr×nh thø nhÊt lµ tèc ®é t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn vµ ®Æc tr­ng cho qu¸ tr×nh thø hai lµ tèc ®é phôc håi ®iÖn ¸p. II. c¸c yªu cÇu cña hÖ thèng dËp hå quang: §¶m b¶o ®­îc kh¶ n¨ng ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn nghÜa lµ ®¶m b¶o gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®ãng vµ dßng ®iÖn ng¾t ë ®iÒu kiÖn cho tr­íc. Cã thêi gian ch¸y nhá ®Ó gi¶m ¨n mßn tiÕp ®iÓm vµ thiÕt bÞ dËp hå quang Qu¸ ®iÖn ¸p thÊp. KÝch th­íc hÖ thèng dËp hå quang nhá, vïng khÝ i«n ho¸ nhá. NÕu kh«ng nã cã thÓ chäc thñng c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c phÇn vµ cã thÓ toµn bé khÝ cô ®iÖn. iii. tÝnh to¸n buång dËp hå quang: 1. Chän kÕt cÊu vµ vËt liÖu lµm buång dËp hå quang: Nh­ ®· tr×nh bµy ë phÇn chän kÕt cÊu. §Ó tÝnh to¸n buång dËp hå quang ta chän kÕt cÊu buång dËp cña c«ng t¾c t¬ mµ ta thiÕt kÕ lµ: buång dËp kiÓu dµn dËp. Khi chän vËt liÖu lµm buång dËp hå quang ta cÇn chó ý ®Õn c¸c tÝnh chÊt sau: TÝnh chÞu nhiÖt cña vËt liÖu. TÝnh c¸ch ®iÖn vµ chèng Èm. §é nh¸m bªn trong cña buång dËp hå quang. §é øng cao. Tõ tÝnh chÊt trªn ta chän vËt liÖu lµm buång dËp hå quang lµ xi m¨ng- ami¨ng. 2. Sè l­îng tÊm: Theo c«ng thøc (3- 49) quyÓn 1 ta cã sè l­îng tÊm: Trong ®ã: +. k®m: hÖ sè ®Þnh møc. Theo c«ng thøc (3 - 40) quyÓn 1 ta cã: k®m = 0,9 . ksd. Theo trang 124- quyÓn 1 víi khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t 3 pha ta cã: ksd = 1,5. HÖ sè c«ng suÊt cña m¹ch ng¾t ta chän cosj = 0,85. Nªn hÖ sè ®Þnh møc: k®m = 0,9. 1,5. = 0,52. +.Theo c«ng thøc (3 - 50)- quyÓn 1 ta cã: Ing = 4.I®m = 4. 60 = 240 (A): dßng ®iÖn khi ng¾t. Theo c«ng thøc (3 - 47) quyÓn 1: Trong ®ã: Dt, dt : bÒ dµy vµ kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÊm. Theo trang 135- quyÓn 1 ta cã : Dt = 1 ¸ 5 (mm). Chän Dt = 1 (mm) dt ³ 2 (mm). Chän dt = 2 (mm) T: nhiÖt ®é cña tÊm dµn dËp. Theo c«ng thøc (3 - 48)- quyÓn 1 ta cã: T = 293 + 0,018 . Ing . = 293 + 0,018. 240. = 367,8 (0K). Víi Z = 300 (lÇn/h): sè lÇn ®ãng ng¾t trong mét giê. §iÖn c¶m ng¾n m¹ch ( theo c«ng thøc 3-32 quyÓn 1). Cosj0 = 0,85 ® sin j0 = 0,52. w = 2. p. f = 2. 3,14 . 50 = 314 (rad/s). U®m = 400 (V). Ing = 240 (A). Nªn ta cã: VËy ta cã: +.Uph0: ®iÖn ¸p phôc håi ban ®Çu cña mét kho¶ng trèng. Theo c«ng thøc (3 - 46) quyÓn 1 ta cã: Trong ®ã: U0t = (72 + 0,72 dt ) = ( 72 + 0,72 . 2) = 73,44 (V). Vµ n: lµ sè kho¶ng trèng. §Ó t­¬ng øng víi I®m = 60A ; U®m = 400V.Ta chän n = 2 kho¶ng trèng. Nªn: +. Uhq0: ®iÖn ¸p hå quang cña 1 kho¶ng trèng. Theo c«ng thøc (3-5)- quyÓn 1. Uhq0 = ( 110 + 0,003. Ing).( 0,7 + 0,04 dt) = (110 + 0,003 . 240 ).( 0,7 + 0,04. 2) = 86,34 (V). Nªn sè l­îng tÊm : VËy ®Ó phï hîp ta chän sè tÊm thiÕt kÕ ntk = 5 (tÊm) 3. KiÓm tra ®iÒu kiÖn x¶y ra qu¸ tr×nh dao ®éng: Theo c«ng thøc (5 - 53) quyÓn 1 ta cã; Theo c«ng thøc (3 - 30)- quyÓn 1: f0 = . ( A + B . P®m3/4) = . ( 8000 + 2100 + 424003/4). = 59502376 (Hz). Trong ®ã: A = 8000; B = 2100: hÖ sè t­¬ng øng hÖ thèng c¸p. P®m : C«ng suÊt phô t¶i: P®m = . U®m . I®m . cosj0 . kdt Kdt = 1,2 lµ hÖ sè dù tr÷: U®m = 400V, I®m = 60A, cosj0 = 0,85. P®m = . 400 . 60. 0,85. 1,2 = 42400 (W). VËy f0 > 8348 (Hz) nªn tho¶ m·n ®iÒu kiÖn qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng. 4.Thêi gian ch¸y cña hå quang: Theo c«ng thøc (3 - 5)- quyÓn 1: Trong ®ã: +.Vt® = 0,1 (m/s) = 10 (cm/s): tèc ®é cña tiÕp ®iÓm. +. lhq: chiÒu dµi hå quang trªn mét kho¶ng trèng. Theo c«ng thøc (3 - 38)- quyÓn 1 n = 4: sè kho¶ng trèng ( v× ta chän nt = 5 ). - Rhq: ®iÖn trë toµn bé cña hå quang. Ta cã: Ihq = 0,5. Ing = 0,5 . 240 = 120 (A) : dßng ®iÖn hå quang. Uhq = Uhq0.  : ®iÖn ¸p hå quang. Uhq0 = 86,34 (V) : ®iÖn ¸p hå quang trong mét kho¶ng trèng. Þ Uhq = 86,34. = 159,2 (V).  Nªn ®iÖn ta cã: - Rhq0 : gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn trë hå quang trªn 1 cm chiÒu dµi hå quang cña 1 kho¶ng trèng. Theo c«ng thøc (3 - 37)- quyÓn 1 ta cã: VËy chiÒu dai hå quang: - Vhq: vËn tèc chuyÓn ®éng cña hå quang.Theo c«ng thøc (3-19)- quyÓn 1: Vhq = 37. = 37. = 182,5 (m/s). VËy thêi gian ch¸y cña hå quang: Ta cã thêi gian dËp hå quang lµ 1/2 chu kú. VËy thêi gian dËp hå quang td = 0,005 (s). Nªn thq< td nghÜa lµ thêi gian ch¸y nhá h¬n thêi gian dËp hå quang lµ hîp lý. +. ChiÒu dµi nhá nhÊt cña 1 tÊm ng¾n. lt ³ 1,73. dt. td. = 1,73. 22. 0,005. = 0,22 (cm). §Ó ®¶m b¶o hå quang kh«ng ra khái buång dËp ta chän lt = 0,3 (cm). 5. KiÓm tra qu¸ tr×nh dËp t¾t hå quang: +. Qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng cña ®iÖn ¸p phôc håi: theo trang 125-quyÓn 1 ta cã: Trong ®ã: Theo c«ng thøc (3-26)- quyÓn 1: U®m = 400 (V): ®iÖn ¸p ®Þnh møc. ksd = 1,5 v× c«ng t¾c t¬ ®ãng ng¾t ba pha. sinj0 = 0,52. Þ Nªn ta cã: Ung = = 198 (V). VËy ®iÖn ¸p phôc håi qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng: +. §iÖn ¸p phôc håi phô thuéc vµo ®é bÒn phôc håi: Theo c«ng thøc (3 - 45) quyÓn 1 ta cã: U®b = U0®b + kt. t Trong ®ã: kt = k0t. = 457528. = 843634 (v/s). U0®b = 73,44. = 135,4 (V) Ub® = 135,4 + 843634.t Víi c¸c gi¸ trÞ thêi gian kh¸c nhau ta cã b¶ng. t (s) 0 0,005 0,01 0,015 Uph 0 180,8 196,5 197,8 U®b 135,4 4353,57 8571,74 12789,91 Sè tÊm dËp hå quang lµ: 5 tÊm ChiÒu dµy cña mçi tÊm lµ: 1 (mm) Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÊm lµ: 2 (mm) Sè kho¶ng trèng gi÷a c¸c tÊm lµ 4 kho¶ng trèng. 134,5 180,8 196,5 197,8 4353,57 8571,74 12789,91 U(v) t(s) 0 KÕt luËn C«ng t¾c t¬ lµ khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p, dïng ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn tõ xa. V× vËy c«ng t¾c t¬ cã kÝch th­íc nhá, cho nªn khi thiÕt kÕ cÇn ®é chÝnh x¸c cao. V× tr×nh ®é cã h¹n nªn khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ cã nhiÒu chç lóng tóng, nhÊt lµ ch­¬ng tr×nh n¨m ch©m ®iÖn. Nh­ng víi sù h­íng dÉn chu ®¸o vµ tËn t×nh cña thÇy gi¸o NguyÔn V¨n §øc cho nªn em còng ®· hoµn thµnh ®¹t yªu cÇu kü thuËt khi nghiÖm l¹i. Em rÊt mong nhËn ®­îc lêi nhËn xÐt vµ gãp ý còng nh­ sù chØ b¶o cña c¸c thÇy c« gi¸o trong bé m«n ®Ó ®Ò tµi cña em ®­îc hoµn thiÖn h¬n. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n!. Hµ Néi, ngµy 10 th¸ng 4 n¨m 2004 Sinh viªn TrÇn Quang ThÞnh. Tµi liÖu tham kh¶o QuyÓn 1: ThiÕt kÕ khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p. (Bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn tr­êng §HBK Hµ Néi). QuyÓn 2: Chi tiÕt m¸y GS. TS. NguyÔn Träng HiÖp QuyÓn 3: C¬ së lý thuyÕt khÝ cô ®iÖn. (Bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn tr­êng §HBK Hµ Néi). Môc lôc Trang Lêi nãi ®Çu 1 PhÇn I: ph©n tÝch chän ph­¬ng ¸n-chän kÕt cÊu 4 A. kh¸i niÖm chung 4 I. kh¸i niÖm vÒ c«ng t¾c t¬ 4 Ii. ph©n lo¹i 4 iii. c¸c yªu cÇu ®èi víi c«ng t¾c t¬ 4 iv. cÊu t¹o cña c«ng t¾c t¬ 5 v. nguyªn lý ho¹t ®éng 5 b. ph©n tÝch chän ph­¬ng ¸n kÕt cÊu 5 i. m¹ch tõ 6 ii. tiÕp ®iÓm 6 iii. hå quang ®iÖn 7 iv. nam ch©m ®iÖn 8 C. chän kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn 9 PhÇn ii: thiÕt kÕ tÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn 11 a. m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh 11 i. thanh dÉn 12 i.1 tÝnh to¸n thanh dÉn ®éng 12 1.Chän vËt liÖu thanh dÉn 12 2.TÝnh to¸n thanh dÉn lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n 13 3.KiÓm nghiÖm l¹i thanh dÉn 14 i.2 tÝnh to¸n thanh dÉn tÜnh 17 ii. vÝt ®Çu nèi 17 ii.1 yªu cÇu ®èi víi ®Çu nèi 17 ii.2 chän d¹ng kÕt cÊu ®Çu nèi 18 ii.3 tÝnh to¸n ®Çu nèi 18 iii. tiÕp ®iÓm 19 iii.1 yªu cÇu cña tiÕp ®iÓm 19 iii.2 chän kÕt cÊu vµ vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm 20 iii.3 tÝnh to¸n tiÕp ®iÓm 20 1. Chän kÝch th­íc c¬ b¶n 20 2. Lùc Ðp tiÕp ®iÓm t¹i chç tiÕp xóc 21 3. TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc 23 4. TÝnh ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë tiÕp xóc 24 5. TÝnh nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm 24 6. TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc 25 7. Dßng ®iÖn hµn dÝnh tiÕp ®iÓm 25 iv. ®é më ®é lón tiÕp ®iÓm 27 1. §é më 27 2. §é lón 28 v. ®é rung tiÕp ®iÓm 28 1. X¸c ®Þnh trÞ sè biªn ®é rung 28 2. X¸c ®Þnh thêi gian rung tiÕp ®iÓm 29 vi. sù ¨n mßn tiÕp ®iÓm 30 1. C¸c yÕu tè ¶nh h­ëng tíi sù ¨n mßn tiÕp ®iÓm 30 2. TÝnh to¸n ®é mßn cña tiÕp ®iÓm 30 b. m¹ch vßng dÉn ®iÖn phô 31 i. thanh dÉn 31 i.1 thanh dÉn ®éng 32 1. Chän vËt liÖu thanh dÉn 32 2. TÝnh to¸n thanh dÉn lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n 32 3. TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm l¹i thanh dÉn 33 I.2 tÝnh to¸n thanh dÉn tÜnh 35 ii. tÝnh ®Çu nèi 36 1 Chän d¹ng mèi nèi 36 2. TÝnh to¸n vÝt ®Çu nèi 36 iii. tÝnh to¸n tiÕp ®iÓm 37 iiI.1 chän d¹ng kÕt cÊu vµ vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm.. 37 iii.2 tÝnh to¸n tiÕp ®iÓm 37 1. Chän kÝch th­íc c¬ b¶n 37 2. TÝnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm t¹i chç tiÕp xóc 38 3. TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc 39 4. TÝnh ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë tiÕp xóc 40 5. TÝnh nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm 40 6. TÝnh nhiÖt ®é tiÕp xóc 41 7. Dßng ®iÖn hµn dÝnh 42 iii. ®é më- ®é lón tiÕp ®iÓm 43 iv. ®é rung cña tiÕp ®iÓm 44 1. X¸c ®Þnh trÞ sè biªn ®é rung 44 2. Thêi gian rung tiÕp ®iÓm 45 vi. sù ¨n mßn cña tiÕp ®iÓm 45 PhÇn iii: tÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh c¬ 47 a. tÝnh to¸n c¬ cÊu 47 i. s¬ ®å ®éng 47 ii. lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh 48 1. Chän kiÓu vµ vËt liÖu lµm lß xo 48 2. Lùc lß xo cña tiÕp ®iÓm chÝnh 49 3. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo 49 4. TÝnh sè vßng lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh 50 5. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo 51 iii. lß xo tiÕp ®iÓm phô 51 1. Lùc lß xo tiÕp ®iÓm phô 51 2. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo 52 3. TÝnh sè vßng lß xo tiÕp ®iÓm phô 52 4. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo 53 iv. lß xo nh¶ 54 1. TÝnh lùc lß xo nh¶ ®Çu vµ nh¶ cuèi 54 2. §­êng kÝnh d©y quÊn lß xo nh¶ 54 3. TÝnh sè vßng lß xo nh¶ 55 4. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo 56 b. dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬ 56 PhÇn iv: tÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn 59 i. tÝnh to¸n s¬ bé nam ch©m ®iÖn 59 1. Chän dang kÕt cÊu 59 2. Chän vËt liÖu 60 3. Chän tõ c¶m, hÖ sè tõ rß, hÖ sè tõ t¶n 60 4. X¸c ®Þnh th«ng sè chñ yÕu vµ kÝch th­íc nam ch©m ®iÖn 60 5. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cuén d©y 62 ii. tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm nam ch©m 66 1. S¬ ®å thay thÕ 66 2. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ 67 3. X¸c ®Þnh tõ th«ng vµ tõ c¶m t¹i d = dth 71 4. X¸c ®Þnh th«ng sè cuén d©y 73 5. TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch chèng rung 74 6. HÖ sè táa nhiÖt vßng ng¾n m¹ch 79 7. Tæn hao trong lâi thÐp 80 8. TÝnh dßng ®iÖn trong cuén d©y 81 9. TÝnh to¸n nhiÖt d©y quÊn nam ch©m ®iÖn 83 10. TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc hót 85 11. TÝnh to¸n gÇn ®óng thêi gian t¸c ®éng vµ thêi gian nh¶ 87 PhÇn v: tÝnh to¸n buång dËp hå quang 90 i. kh¸i niÖm chung 90 ii. c¸c yªu cÇu cña buång dËp hå quang 90 iii. tÝnh to¸n buång dËp hå quang 91 1. Chän kÕt cÊu vµ vËt liÖu lµm buång hå quang 91 2. Sè l­îng tÊm 92 3. KiÓm tra ®iÒu kiÖn x¶y ra qu¸ tr×nh dao ®éng 93 4. Thêi gian ch¸y cña hå quang 93 5. KiÓm tra qu¸ tr×nh dËp t¾t hå quang 95