Đề tài Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay chiều ba pha

10 ( KN.) Chọn số lượng bulông, vít là 1. Theo thực nghiệm để đạt trị số điện trở tiếp xúc và điện áp rơi cho phép, cần phải tạo ra lực ép riêng ftx trên mối nối các thanh đồng đủ lớn : Chọn ftx (lực ép riêng) =100 (KG/cm2) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 10 Diện tích tiếp xúc đầu nối: tx dm dndntx J IbaS == . (2.8) Do Iđm = 200A nên ta chọn [J tx ] = 0,31 A/mm2 Theo công thức (2.8) ta có: )(645 31,0 200 2mm J IS tx dm tx === Lực ép tiếp xúc đầu nối là : Ftx = ftx.Stx = 100.645.10-2 = 6,45 (KN) < 10 (KN) Diện tích phần đầu nối được xác định theo công thức: Sđn = Stx + Stt = 645 + 74 = 719 (mm2) Xác định điện trở tiếp xúc của đầu nối : Rtxđn = m tx tx F k ).102,0( (2.9) ktx là hệ số ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm. Với tiếp xúc đồng - đồng ktx = 0,14.10-3 và m = 1 tiếp xúc bề mặt. Rtxđn = )(10.21,0)6450.102,0( 10.14,0 63 Ω= − − Điện áp tiếp xúc: Utx = Itx.Rtxđn = 200.0,21.10-6 = 4,2.10-6(V) = 0,42 (mV) Kết luận : Do Utx = 0,42 (mV) < [utx] = (2 ÷ 30 mV) nên phần đầu nối thiết kế thoả mãn yêu cầu kĩ thuật. Với dòng Iđm = 5A thì chọn vít có d = 3 (mm), kí hiệu M1 và tiết diện tính toán 7,1(mm2). Số lượng vít là 1. )(13,16 31,0 5 2mm J IS tx dm tx === Lực ép tiếp xúc đầu nối l: Ftx = ftx.Stx = 100.16,13.10-2 .9,81= 158 (N) Diện tích phần đầu nối được xác định theo công thức: Sđn = Stx + Stt = 16,13 + 7,1 = 23,2 (mm2) Xác định điện trở tiếp xúc của đầu nối : Rtxđn = )(10.22,8)158.102,0( 10.14,0 63 Ω= − − Điện áp tiếp xúc: Utx = Itx.Rtxđn = 5.8,22.10-6 = 0,0411 (mV) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 11 Kết luận : Do Utx = 0,411 (mV) < [utx] = (2 ÷ 30 mV) nên phần đầu nối thiết kế thoả mãn yêu cầu kĩ thuật. 2.5. Tính toán tiếp điểm. 2.5.1.Yêu cầu đối với tiếp điểm. Dẫn điện tốt, kiểu dáng và kết cấu hợp lý. Tiếp điểm là bộ phận dễ hư hỏng nhất vì vậy mà tuổi thọ của công tắc tơ là tuổi thọ tiếp điểm. Chế độ định mức thì θtx < [θtx] = θ biến đổi tinh thể tiếp điểm. Ngoài ra độ bền cơ, bền điện, độ rung tiếp điểm cũng phải nhỏ hơn trị số cho phép, hao mòn tiếp điểm phải ở mức quy định. Chế độ ngắn mạch thì phải chịu được độ bền nhiệt và độ bền điện động, với tiếp điểm hồ quang thì phải có khả năng ngắt lớn. Kết cấu tiếp điểm: Tiếp điểm kiểu công sôn(Hình 1). Thường dùng cho dòng điện bé (đến 5A), tải nhẹ. Dạng tiếp xúc điểm không có lò xo tiếp điểm riêng mà lợi dụng tính đàn hồi của thanh dẫn động để tạo lực ép tiếp điểm và không có buồng dập hồ quang. Tiếp điểm kiểu cầu(Hình 2). Với đặc điểm một pha có hai chỗ ngắt nên hồ quang bị phân đoạn. Tiếp điểm động chuyển động thẳng, không dây nối mềm, lò xo ép tiếp điểm dạng xoắn hình trụ, kết cấu đơn giản, thường dùng trong các công tắc tơ, khởi động từ điều khiển động cơ điện có dòng điện định mức khá lớn. Tiếp điểm kiểu ngón(Hình 3).Một pha có một chỗ ngắt, phần động chuyển động quay, vì vậy có dây dẫn mềm để nối với tiếp điểm động. Bằng kết cấu này, vùng Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 12 tiếp xúc làm việc không bị hồ quang. Loại kết cấu này thường sử dụng trong các máy cắt hạ áp (áp tô mát) và các thiết bị đóng cắt có chế độ làm việc nặng nề. Tiếp điểm kiểu dao(Hình 4). Thường dùng cho cầu dao có dòng điện bé (đến vài trục ampe). Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ tính đàn hồi của lá đồng tiếp điểm tĩnh. Với dòng điện lớn, người ta dùng tấm thép lò xo dạng phẳng để tạo lực ép tốt hơn. Với kết cấu này, khi bị ngắn mạch lực điện động sẽ cùng chiều với lực ép tiếp điểm, đảm bảo tiếp xúc tốt. Loại tiếp điểm kiểu dao chỉ dùng đóng cắt không điện hoặc dòng điện bé (dòng không tải), thường gặp ở cầu dao, dao cách ly. Tiếp điểm kiểu đối. Tận dụng được khoảng không rỗng bên trong lòng trụ tiếp điểm nên có thể tăng được khả năng dập hồ quang. Mặt khác nếu tính đủ diện tích tiếp xúc của tiếp điểm cũng như thanh dẫn động (tĩnh) thì nó có thể dẫn dòng điện lớn cỡ hàng trăm ampe. Tiếp điểm kiểu hoa huệ. Loại tiếp điểm này thường dùng cho các máy cắt dòng điện cỡ hàng ngàn ampe. Kết cấu này cũng thường được sử dụng trong các trạm đóng cắt trọn bộ, lắp ráp kiểu mô - đun. 2.5.2.Chọn dạng kết cấu tiếp điểm. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 13 Do yêu cầu làm việc với dòng điện Iđm = 200A nên ta chọn kết cấu tiếp điểm kiểu cầu hai chỗ ngắt, tiếp xúc mặt, có buồng dập hồ quang: 9 Tiếp xúc mặt nên đảm bảo được dòng điện lớn hàng trăm ampe. 9 Khả năng tẩy sạch bụi bẩn lồi lõm trên bề mặt tiếp xúc. 9 Khả năng ngắt lớn, không cần dây nối mềm. 9 Dập hồ quang dễ dàng. Với tiếp điểm phụ do dòng làm việc 5A nên ta chọn tiếp điểm kiểu cầu hai chỗ ngắt tiếp xúc điểm, dập hồ quang tự nhiên. 2.5.3.Độ mở, độ lún. Độ lún: Là khoảng cách mà tiếp điểm động có thể đi thêm được nếu không bị cản lại bởi tiếp điểm tĩnh. Theo công thức lý thuyết: l = a + b.Iđm Với a = 1,5 (mm) b = 0,02 (mm/A) Thay số : lc = 1,5 + 0,02. 200 = 5,5 (mm) Với dòng I = 5A thì độ lún là: lf = 1,5 + 0,02. 5 = 1,6 (mm). Độ mở: Để đảm bảo cách điện do có hồ quang sinh ra trong quá trình đóng, cắt mạch điện nên ta phải chọn độ mở hay khoảng cách giữa hai tiếp điểm phải thật an toàn. Với dòng điện làm việc Iđm = 200A thì ta chọn độ mở mc = 9 (mm). Với dòng điện I = 5A ta chọn độ mở mf = 10,9 (mm) để sao cho tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm chính bằng với cho tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm phụ. 2.5.4.Chọn vật liệu và kích thước tiếp điểm. Kích thước tiếp điểm: phụ thuộc vào Iđm, kết cấu và tần số đóng cắt. Dựa vào Iđm, và kích thước thanh dẫn đã chọn ở trên ta chọn kích thước tiếp điểm theo bảng 2- 15 trang 51 TKKCĐHA: Tiếp điểm chính có chiều rộng atđ = 20 (mm), chiều dài btđ = 24,5 (mm) và chiều cao tiếp điểm h = 3 (mm). Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 14 Tiếp điểm chính có dạng tiếp xúc mặt, đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ, điện trở tiếp xúc, lực ép tiếp điểm và điện áp tiếp xúc khi lam việc với dòng khá lớn 200A. Tiếp điểm phụ có dạng tiếp xúc điểm do dòng làm việc nhỏ I =5A. Theo kích thước thanh dẫn phụ có chiều rộng a = 5 (mm) và cao b = 1 (mm). Ta chọn tiếp điểm phụ có đường kính d = 4 (mm) và cao h = 1 (mm). Để đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật của tiếp điểm ta dùng bạc kim loại gốm để thiết kế chế tạo tiếp điểm bảng 2-13 trang 44 TKKCĐHA: Tên hằng số vật lý Giá trị Đơn vị Ký hiệu MC Tỷ trọng 10 g/ cm3 Nhệt độ nóng chảy 961 0C Điện trở suất ở 200C 1,8.10 -3 Ω.mm Độ dẫn nhiệt 0,416 W/cm.0C Tỷ trọng nhiệt 0,234 Ws/ cm.0C Độ cứng 35 ÷ 45 Briven.kg/ mm2 Hệ số nhiệt điện trở 4.10 -3 1/ 0C 2.5.5.Xác định nhiệt độ, điện trở tiếp xúc, lực ép tiếp điểm và điện áp tiếp xúc khi làm việc dài hạn. Tính toán lực ép tiếp điểm: Theo công thức lý thuyết 2-14 trang 53 TLKKCĐHA: Ftđ 1 = 22 2 arccos 1. .16 ... ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ tx td dm T T HBAI λ π (2.10) Trong đó : Ttđ (0K ) : Nhiệt độ trụ dẫn chỗ xa nơi tiếp xúc Ttd = 69,60C = 342,60K Ttx( 0K ) : Nhiệt độ nơi tiếp xúc giữa hai tiếp điểm Ttx= Ttd +8 = 77,60C = 350,6 0K Iđm : Dòng điện định mức. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 15 λ : Hệ số dẫn nhiệt (λ =0,416 W/ cm0C). A : Hằng số A= 2,3.10-8 ( V/ 0C ) HB: Độ cứng Briven (HB = 40 Briven. Kg/ mm2). Thay số vào ( 2-10 ): Ftđ 1 = ( ) ( ) 22 82 6,350 6,342arccos 1. 416,0.16 40.14,3.10.3,2.200 ⎥⎦ ⎤⎢⎣ ⎡ ⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛ − = 8,5 (N) Do dạng tiếp xúc ta chọn là tiếp xúc mặt nên Ftđ = 3.Ftđtt = 25,5 (N) Xác định Ftđ theo thực nghiệm: Ftđtt = ftđ.Iđm Với ftđ: hệ số ép tiếp điểm ftđ = 7 ÷ 15 (G/A) Ta chọn: ftđ = 10 (G/A) Ftđ = 10.200 = 2000 ( G) = 20 (N ) Vậy so sánh Ftđtt với Ftđ = 3.Ftđtt = 25,5 (N) vậy ta chọn Ftđ = 25,5 (N). Khi đó ta có thể tăng dự trữ lực, đảm bảo độ ổn định điện động. Cần chú ý rằng Ftđ = Ftđc là tiếp điểm đóng ổn định. Lực ép tiếp điểm đầu Ftđđ là lực ép khi tiếp điểm tĩnh bắt đầu tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh khi đóng. Thông thường Ftđđ = 0,4 ÷ 0,7 Ftđc Như vậy ta có: Ftđc = Ftđ = 25,5 (N) Ftđđ = 0,7.Ftđc = 17,85 (N) Với tiếp điểm phụ dòng 5A: Ftđcf = 10.5 = 50 (G) = 0,5 (N) Ftđđf = 0,7.Ftđcf = 0,35 (N) Xác định điện trở và điện áp tiếp xúc: Biểu diễn quan hệ giữa lực ép tiếp điểm với điện trở tiếp xúc. Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm không bị phát nóng tại 200C xác định theo công thức 2 - 24 trang 58 (TLTKKCĐHA): Rt x 20 = )(10.3,410.5,25 40. 2 10.8,1. 2 53 6 1 Ω== − − ππρ tdF HB Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm không bị phát nóng tại 200C xác định theo công thức 2 - 25 (TLTKKCĐHA): Rt x 20 = ( )mtd tx F k .102,0 (2-12) Trong đó: Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 16 kt x : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm. kt x = ( 0,2 ÷ 0,2 ).10-3 Chọn ktx =0,2.10-3. Ftđ = 25,5 N : lực ép tiếp điểm. m : hệ số dạng bề mặt tiếp xúc ( tiếp xúc mặt : m = 1). Rtx20 = ( )1 3 5,25.102,0 10.2,0 − = 0,07.10-3 (Ω). So sánh hai kết quả thực nghiệm và lý thuyết ở trên ta lấy Rtx20 = 0,05.10-3Ω Xác định điện trở ở chế độ làm việc của tiếp điểm, ta xét lúc [θcp] = 950C là khi có dòng điện chạy qua, tiếp điểm bị phát nóng: Rtx[θ] = Rtx 20.[1+ 2/3.α.( [θ]-20 )] = 0,05.10-3.[ 1+ 2/3.4.10-3.(95-20)] = 0,055.10-3 ( Ω ) Đối với tiếp điểm phụ: Rt x 20 = )(10.51,45 40. 2 10.8,1. 2 6 6 1 Ω== − − ππρ tdF HB Rtx20 = ( ) 5,0 3 5,0.102,0 10.2,0 − = 0,88.10-3 (Ω). So sánh hai kết quả thực nghiệm và lý thuyết ở trên ta lấy Rtx20 = 0,88.10-3Ω Xác định điện trở ở chế độ làm việc của tiếp điểm, ta xét lúc [θcp] = 950C là khi có dòng điện chạy qua, tiếp điểm bị phát nóng: Rtx[θ] = Rtx 20.[1+ 2/3.α ( [θ]-20 )] = 0,055.10-3.[ 1+ 2/3.4.10-3.(95-20)] = 0,066.10-3 ( Ω ) Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm : Utx = I.Rtx = 200. 0,066.10-3 = 13,2.10-3 ( V ) = 13,2 ( mV ) Theo tiêu chuẩn thì Utx phải nằm trong khoảng ( 2 ÷ 30 ) mV Vậy Utx < [Utx] = 30 mV hoàn toàn thoả mãn yêu cầu thiết kế. Đối với tiếp điểm phụ: Utx = I.Rtx = 5.0,88.10-3 =4,4.10-3 ( V ) = 4,4( mV ) Vậy Utx < [Utx] = 30 mV hoàn toàn thoả mãn yêu cầu thiết kế. Tính toán nhiệt độ tiếp điểm: Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 17 Dựa vào sự cân bằng nhiệt trong quá trình phát nóng của thanh dẫn dài vô hạn có tiết diện không đổi. Giả thiết có một đầu tiếp xúc với thanh dẫn khác và nguồn nhiệt đặt tại nơi tiếp xúc. Theo công thức 2-11 TKKCĐHA, ta có: θtđ= θmt + λρλ ρ θ θ ..8 ).( ... .. 2 1 .. . 222 txdm T txdm T dm RI kPS RI kPS I ++ (2-13) Trong đó : θmt : Nhiệt độ môi trường xung quanh tiếp điểm: 400C . θtx : Nhiệt độ nơi tiếp xúc (0C). Rtx : Điện trở tiếp xúc; Rtx = 10,98.10-5 (Ω). kT:Hệ số tản nhiệt ra môi trường của thanh dẫn. Tra bảng 6-5 TLTKKCĐHA kT = 6.10-6 W/ mm2 0C. ρθ : Điện trở suất của vật liệu tiếp điểm (Ωmm). ρθ = ρ95 = ρ20 .[ 1 + α.([θcp] - 20 )] = 1,8.10-6[ 1+ 4.10-3(95-20 )] = 2,34.10-6 (Ωmm). λ : Độ dẫn nhiệt; λ = 0,416 (W/cm 0C). S, P : Diện tích và chu vi tiếp điểm: Stđ = atđ.btđ = 20.24,5 = 490 (mm2). Ptđ = 89 (mm). Thay số vào (2-13) ta được : θtđ = 40 + ( ) ( ) 6 23 6 32 6 62 10.34,2.16,4.8 )10.66,0.200.( 10.6.89.490.16,4 10.66,0.200 10.6.89.490 10.34,2.200 − − − − − − ++ = 40 + 2,28 + 13,39 + 10,48 = 66,15 ( 0C ) θtx < [θtx] =1800C là nhiệt độ hoá mềm của vật liệu làm tiếp điểm. 2.5.6.Tính dòng hàn dính. Xác định trị số dòng điện hàn dính theo quan hệ lý thuyết: Theo công thức 2-33 TLTKKCĐHA ta có: tdnchdbd FfAI ..= (2-14) Trong đó: fnc =2 ÷ 4 là hệ số đặc trưng cho sự tăng diện tích tiếp xúc. Ftd là lực ép tiếp điểm. Ftd =25,5 (N) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 18 A là hệ số phụ thuộc vật liệu được tính theo công thức: )..3/21.(.. )..3/11(..32 00 nc ncnc HB A θαρπ θαθλ + += (2-15) )961.10.4.3/21).(10.4.201/(10.8,1.40. )961.10.4.3/11(961.16,4.32 336 3 −−− − ++ += πA = 625,56 Theo (2-14) ta có: )(3,17692.4.56,625 AI hdbd == Xác định trị số dòng điện hàn dính theo thực nghiệm : Theo công thức 2 - 36 TLTKKCĐHA, xác định trị số dòng điện hàn dính theo lực ép tiếp điểm . Ihd = tdF .khd = 2 .1200 = 1697 (A) Trong đó : Ftđ : là lực ép tiếp điểm Ftđ = 2,55 KG khd : hệ số hàn dính phụ thuộc dòng điện làm việc, tra bảng 2-19 trang 67 (TLTKKCĐHA): khd = 1200 A/KG So sánh hai kết quả trên ta lấy giá trị dòng hàn dính: Ihd = 1697 (A). Với dòng ngắn mạch In = 10.Iđm = 2000 A thì không thể làm cho tiếp điểm hàn dính được. 2.5.7.Sự rung của tiếp điểm. Theo công thức 2-39 TLTKKCĐHA, với tiếp điểm cầu: Biên độ rung của tiếp điểm: Xm = ( ) tdd Vdod F KVM .2 1.. 2 −∑ (2-15) Trong đó : Ftđ đ : Lực ép tiếp điểm đầu. Ftđđ = 1,575 KG Vđo : Vận tốc tại thời điểm va đập. Vđo = 0,1 m/s KV : Hệ số va đập phụ thuộc tính đàn hồi vật liệu. Với vật liệu thanh dẫn là đồng nên ta có KV = 0,9. Mđ∑ : Khối lượng phần động (KG.s2/m) mc : Trọng lượng đơn vị, mc =8.10-3KG/A Trọng lượng phần động : Mđ∑ = mc.Iđm = 8.200 = 1,6 (KG.s2/m) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 19 Từ (2-15) ta có : Xm = ( ) ( ) 75,15.3.2 9,01.1,0.6,1 2 − = 0,017 (mm) Xác định thời gian rung: Tương ứng với biên độ rung cho đến lúc tiếp điểm làm việc ổn định, ta có thời gian rung. Theo công thức 2 - 40 TLTKKCĐHA: tm = 75,15.3 9,01.1,0.6,1.2 .3 1...2 −=−Σ ttd Vdod F kVM = 2,14 (ms) Khoảng thời gian rung sơ bộ là : t∑ = ( 1,5 ÷ 2 ).2.tm tm∑ = 2.2.2,14 = 8,56 ms < [tm] = 10 ms. Thấy rằng thời gian rung là 8,56 ms < [tm] = 10 ms là thời gian rung cho phép, biên độ rung nhỏ hơn độ lún khá nhiều vì vậy thiết kế trên là chấp nhận được. 2.5.8.Sự mòn tiếp điểm và biện pháp khắc phục. Trong quá trình đóng, ngắt các tiếp điểm có hiện tượng hồ quang xuất hiện, mặt khác do va chạm cơ khí dẫn tới có một độ mòn tiếp điểm nhất định. Theo công thức 2 - 54 TLTKKCĐHA: Khối lượng ăn mòn trung bình khi đóng, ngắt một lần tiếp điểm : gđ + gng = 10-9.( kđ.I2đ + kng.I2ng).kkđ kkđ : Hằng số mòn không đồng đều kkđ = 1,5. kđ , kng : Hệ số mòn khi ngắt và đóng tiếp điểm. Tra bảng 2-21 trang 79 TLTKKCĐHA ta chọn: kđ = kng = 0,05 Ing = 6.Iđm = 1200A : Dòng điện ngắt. Id = 4.Iđm = 800 A : Dòng điện quá độ lúc đóng. gđ + gng = 10-9.0,05.[(Iđ)2 + (Ing)2].1,5 gđ + gng = 7,775.10-5 (g) Với yêu cầu thiết kế tuổi thọ của tiếp điểm là 105 lần đóng cắt, vậy tổng khối lượng mòn là : ∑g =( gđ + gng ).105 = 7,775.10-5.105 = 7,775 (g) Khối lượng tiếp điểm: Gtđ = γtđ.Vtđ γtđ- Trọng lượng riêng của vật liệu làm tiếp điểm γtđ = 10 (g/cm3) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 20 Vtđ - Thể tích của tiếp điểm. Vtđ = a.b.c = 20.24,5.3 = 1,47 (cm3) Khối lượng tiếp điểm: Gtđ = 10.1,47 = 14,7 (g). 53,0 7,14 775,7 == td m G G vậy 75,05,0 ≤≤ td m G G Tiếp điểm chọn như trên là đảm bảo quá trình làm việc của công tắc tơ. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 21 Chương 3. Kết cấu trong khí cụ điện 1. Đặc điểm cơ cấu, các yêu cầu cơ bản và các số liệu ban đầu. Khác với máy điện quay, các cơ cấu khí cụ điện thường được chuyển động trong một giới hạn được xác định bởi các cứ chặng. Chuyển động trong cơ cấu khí cụ điện có hai quá trình khác biệt là quá trình đóng và quá trình ngắt. Trong quá trình đóng thì Ftđ > Fc cản trở chuyển động (phản lực). Trong quá trình ngắt thì Ftđ < Fc (F cản trở - phản lực của quá trình đóng thành lực chuyển động). Các yêu cần cơ bản đối với cơ cấu khí cụ điện: Đảm bảo trị số cần thiết các thông số động học của cơ cấu chấp hành. Ví dụ như hành trình chuyển động, độ mở, độ lún, góc quay… Lực chuyển động của cơ cấu cần đảm bảo ổn định việc bảo vệ đóng cắt của cơ cấu hành trình trong khi làm việc bình thươngf cũng như khi sự cố. Tốc độ chuyển động của tiếp điểm phải đủ lớn để giảm thời gian cháy của hồ quang, nhưng cũng không được lớn quá tránh va đạp mạnh. Các khâu của cơ cấu chấp hành phải làm việc tin cậy, dễ sửa chữa, tháo lắp, vận hành đơn giản. 2. Lập sơ đồ động của kết cấu. Tác dụng của sơ đồ động cho ta biết sơ bộ một cách rõ ràng và chính xác sự truyền và biến đổi chuyển động trong các khâu trong cơ cấu. Sơ đồ động được dựng ở các vị trí đặc trưng nhất của cơ cấu đóng cắt: δ = l + m và δ = δod + δcn = 0, và trường hợp nắp của công tắc tơ đặt ngược. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 22 Sơ đồ động cần biểu diễn rõ các khâu, khớp trong cơ cấu và sự liên quan các khâu trong cơ cấu: độ lớn hành trình, góc quay, chiều dài cánh tay, tỉ số truyền, đặt và định hướng các véctơ lực, các số liệu khác như độ mở, độ lún, khe hở không khí Lực cơ tác dụng bao gồm: 9 Lực ép tiếp điểm chính thường mở. 9 Lực ép tiếp điểm phụ thường mở. 9 Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng. 9 Lực ép tiếp điểm cuối. 9 Lực lò xo nhả. 9 Khối lượng phần động. Lực ma sát (bỏ qua). 3. Lực tác dụng và phản lực tác dụng trong cơ cấu, quy đổi lực. Ta phân lực và mô men thành hai loại: lực tác động và phản lực tác động. Lực và mô men chuyển động của cơ cấu truyền động điện từ là các lực tác động. Các lực này đặt vào khâu chủ động. Lực cản có ích là lực ép của lò xo tiếp điểm. Lực có hại là lực ma sát. Trọng lực có thể có ích hoặc có hại. Khi quy đổi lực ta cần chú ý: Khi điểm đặt lực chuyển động chính tức lực điện từ và các lực, phản lực không cùng điểm đặt thì ta phải quy đổi về cùng một vị trí để thuận tiện cho việc xây dựng đặc tính lúc tính toán và so sánh. Lực và mô men sau khi quy đổi phải bằng lực và mô men trước khi quy đổi. Công của lực và mô men trước quy đổi bằng công của lực và mô men sau quy đổi. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 23 Điểm quy đổi là điểm đặt của lực điện từ. Cần quy đổi cả độ mở và độ lún về khe hở không khí. Lực ép tiếp điểm chính thường mở: Lực ép tiếp điểm cuối: Ftđc = 6.Ftđ = 6.25,5 = 153 N Lực ép tiếp điểm đầu: Ftđđ = 0,6.Ftđc = 0,6.153= 91,8 N Lực ép tiếp điểm phụ thường mở: Lực ép tiếp điểm cuối: Ftđctm = 4.Ftđf = 4.0,5 = 2 N Lực ép tiếp điểm đầu: Ftđđtm = 0,6.Ftđc = 0,6.2 = 1,2 N Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng: Lực ép tiếp điểm đầu: Ftđđtđ = 2 N Lực ép tiếp điểm cuối: Ftđctđ = 1,2 N Lực lò xo nhả: Lực nhả đầu Fnhđ = kdtr.(Gđ + Ftđđtđ) = 1,2.(1,6.9,81 + 2) = 21,23 (N) Lực nhả cuối: Fnhc =1,5.Fnhđ = 1,5.21,23 = 31,8 (N) Trong đó kdtr là hệ số dự trữ lực cho trong khoảng 1,1 đến 1,3. Ta chọn kdtr = 1,2 4. Dựng đặc tính của lực tác dụng và phản lực tác dụng. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 24 Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 25 Chương 4. Tính toán lò xo 1. Khái niệm chung. Lò xo là bộ phận quan trọng của công tắc tơ tạo nên tiếp điểm (lò xo tiếp điểm), tạo lực ngắt cơ cấu trong quá trình ngắt của cơ cấu (lò xo nhả). Yêu cầu với lò xo tiếp điểm và lò xo nhả: 9 Độ đàn hồi phù hợp. 9 Đặc tính cơ ổn định. 9 Bền cơ học cao. 9 Không hoặc ít bị ăn mòn của hoá chất và môi trường. 2. Chọn kiểu lò xo và vật liệu làm lò xo. Kiểu lò xo: Qua phân tích và đánh giá các loại lò xo, ta chọn kiểu lò xo xuắn hình trụ, không dẫn điện. Loại này ít bị ăn mòn hoá chất, ít chịu ảnh hưởng của môi trường, độ bền cơ cao, làm việc tin cậy, an toàn, không bị phát nóng và già hoá. Vật liệu làm lò xo: Theo tính chất đóng cắt của công tắc tơ dùng để đóng cát mạch điện với tần số đóng cắt 450 lần/h. Tuổi thọ 105 lần đóng cắt. Ta chon vật liệu lò xo là lá thép cacbon Γ0TC 9389-60Π có độ bền trung bình. (tra theo bảng 4-1 TLTKKCĐHA): Tên đại lượng vật lý Giá trị Đơn vị Giới hạn mỏi cho phép khi xoắn (δx) 480 N/ mm2 Modul chống trượt (G) 80.103 N/ mm2 Modul đàn hồi (E) 200.103 N/ mm2 Điện trở suất (ρ) 0,19 ÷ 0,2.10-6 Ω.m Độ bền giới hạn khi kéo (σk) 2200 N/ mm2 Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 26 Độ bền giới hạn mỏi khi uốn (σu) 770 N/ mm2 Các thông số của lò xo: x: Hành trình của lò xo tính từ vị trí đó là lò xo sinh ra lực lớn nhất. fđ: Độ võng ban đầu của lò xo. Fđ, lđ: Lực nén ban đầu và chiều dài ban đầu của lò xo. ltđ: chiều dài tự do của lò xo. 3. Tính toán lò xo. Lò xo tiếp điểm chính: Lực ép cần thiết do một lò xo tạo ra: Flx = 1,3.Ftđc = 1,3.25,5 = 33,15 (N). Khoảng làm việc của lò xo : flv = fđ = 5,5 (mm) Khoảng lún của lò xo : ll llll l l lE lE F F c dc d c d c tdD tdC .5,26,0 1 . . =Δ⇒ ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ =Δ−Δ=Δ =Δ Δ=Δ Δ= Vậy khoảng lún của lò xo là : )(75,13.5,2 mmllf c ==Δ= Chọn khoảng lún của lò xo là : )(14 mmf = Chọn chỉ số hình dáng của lò xo: C = D/d = 8. Đường kính lò xo tính theo công thức 4.31 trang 173 TLTKKCĐHA: )(2,1 480 8.15,33.6,1 . .6,1 mm CF d x lx ≈== δ Đường kính trung bình của lò xo: D = 1,2.8 = 9,6 (mm). Số vòng của lò xo tính theo công thức 4.32 trang 173 TLTKKCĐHA: 9 30.8.8 12.2,1.10.80 ..8 .. 3 3 3 ≈== FC fdGW (vòng) Bước lò xo chịu nén: tn = d + f/W = 1,2 + 12/9 = 2,53 (mm). Chiều dài tự do của lò xo: ln = W.tn + 1,5.d = 9.2,53 + 1,5.1,2 = 24,57 (mm). Kiểm tra lại tính toán lò xo ta có: Khoảng lún thực tế của lò xo: )(11,25)(62,11 2,1.10.80 15,33.)2,1/6,9.(9.8 . ...8 3 33 mmmm dG FCWf >=== Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 27 ứng suất thực tế: )/(63,424 . ..8 2 3 mmNd DF xtt == πσ < [σx] = 480 (N/mm 2) Vậy lò xo tính toán hoàn toàn thoả mãn yêu cầu làm việc của công tăc tơ. Lò xo tiếp điểm phụ: Lực ép cần thiết do một lò xo tạo ra: Flx = 2.Ftđf = 2.0,5 = 1 (N). Khoảng lún cần thiết: f = 2,5.fđ = 4 (mm) Chọn chỉ số hình dáng của lò xo: C = D/d = 11. Đường kính lò xo tính theo công thức 4.13 trang 173 TLTKKCĐHA: )(24,0 480 11.1.6,1..6,1 mmCFd x lx === δ Đường kính trung bình của lò xo: D = 0,24.11 = 2,6 (mm). Số vòng của lò xo: 7 1.11.8 4.24,0.10.80 ..8 .. 3 3 3 ≈== FC fdGW lv (vòng) Bước lò xo chịu nén: tn = d + flv/W = 0,24 + 4/7 = 0,8 (mm). Chiều dài tự do của lò xo: ln = W.tn + 1,5.d = 7.0,8 +1,5.0,24 = 6 (mm). Khoảng lún thực tế của lò xo: )(8,3 24,0.10.80 1.)24,0/6,2.(7.8 . ...8 3 33 mm dG FCWf ≈== Ứng suất thực tế: )/(479 . ..8 2 3 mmNd DF xtt == πσ < [σx] = 480 (N/mm 2) Vậy lò xo tính toán hoàn toàn thoả mãn yêu cầu làm việc của công tăc tơ. Lò xo nhả: Lực ép do một lò xo tạo ra khi khí cụ điện ở trạng thái đóng : )(9,15 2 31,8 2 N F F nhClx === Khoảng làm việc của lò xo: flv = m = 8 (mm) Khoảng lún của lò xo : Ta có : ll mlll l l lE lE F F c dc d c d c nhD nhC .3 5,1 . . =Δ⇒ ⎪⎭ ⎪⎬ ⎫ =Δ−Δ=Δ =Δ Δ=Δ Δ= Vậy khoảng lún của lò xo là : )(24.3 mmllf c ==Δ= Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 28 Chọn chỉ số hình dáng của lò xo: C = d D =10 Đường kính lò xo tính theo công thức 4.13 trang 173 TLTKKCĐHA: d = 1,6 )(87,0 480 10.9,156,1. mmCF x ≈=σ Đường kính trung bình của lò xo: D = C.d = 10.0,87 = 8,7 (mm) Số vòng của lò xo: 15 74,12.10.8 24.87,0.10.80 ..8 .. 3 3 3 ≈== FC fdGw (vòng) Bước lò xo chịu nén: )(47,2 15 2487,0 mm w fdtn =+=+= Chiều dài tự do của lò xo: ln = w.tn + 1,5.d = 15.2,42 +1,5.0,87 = 37,6 (mm) Khoảng lún thực tế của lò xo: )(3,24 82,0.10.80 15.10.9,15.8 . ..8 3 33 mm dG wCFftt === Ứng suất thực tế: )(472 82,0.14,3 10.74,12.8 . ..8 222 mm N d CF xtt ≈== πσ <σcp = 480 N/mm 2 Vậy lò xo tính toán hoàn toàn thoả mãn yêu cầu làm việc của công tăc tơ. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 29 Chương 5. Nam Châm Điện 1. Khái niệm chung. Nam châm điện (NCĐ) là cơ cấu điện từ dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng. Nam châm điện được sử dụng rộng rãi trong khí cụ đóng ngắt. Đó là cơ cấu sinh ra lực để phần tử tác động. Các quá trình tính toán NCĐ rất phức tạp. Thông thường ta tính toán theo công thức gần đúng rồ kiểm nghiệm lại theo lý thuyết. 2. Nhiệm vụ thiết kế. + Bài toán thiết kế. + Bài toán kiểm nghiệm. + Tính toán kiểm nghiệm. 3. Chọn dạng kết cấu. NCĐ có nhiều dạng kết cấu khác nhau về mạch từ và cuộn dây, do đó cần chọn kết cấu phù hợp rồi mới chọn phương án. Để chọn dạng kết cấu tối ưu, dựa trên cơ sở tính toán và thực nghiệm các dạng nam châm điện khác nhau, ta tiến hành chọn theo chỉ tiêu hình học và khối lượng. Đối với NCĐ xoay chiều thì theo công thức 5 - 1 trang 188 TLTKKCĐHA: kkc = th dtttF δ .2 ( N0,5/ m ) (5 - 1) Trong đó: Fđttt : Lực hút điện từ tính toán của nam châm điện. δth : Khe hở làm việc của nam châm điện. δth = 4,5 (mm). KKC: đặc trưng tỉ số đường kính và chiều cao cuộn dây. Mỗi dạng kết cấu của NCĐ trong một phạm vi nhất định của KKC sẽ đạt tối ưu về trọng lượng. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 30 Do F ≡ S ≡ D2 và δ ≡ l (chiều cao mạch từ hay cuộn dây) nên ta có: kkc ≡ l D với D là đường kính lõi cuộn dây (mạch từ) Fđttt =K.Fδth = 1,2.135,3 = 162,36 (N) Theo 5-1 ta có: kkc = 400410.5,4 36,162.2 3 ≈− ( N0,5/ m ) Dựa vào bảng 5.2 trang 189 TLTKKCĐHA ta chọn nam châm điện hình chữ E, nắp hút thẳng như phần trên đã lựa chọn. 4. Mạch từ nam châm điện. Mạch từ NCĐ được chế tạo từ thép kĩ thuật điện (tôn silic). Ta chọn các lớp tôn có bề dày 0,5 mm để chế tạo mạch từ cho NCĐ. Chọn vật liệu làm mạch từ là ∋31 có các thông số (bảng 5.3 trang 191 TLTKKCĐHA): Tên đại lượng vật lý Giá trị Đơn vị Lực từ phản kháng HC 0,35 A/ cm Từ cảm dư 0,8 ÷ 1,2 T Từ cảm bão hoà 2 T Độ tự thẩm 250 H/ m Độ tự thẩm cực đại 6 ÷ 7 H/ m Điện trở suất 40 ÷ 60.10-8 Ωcm Khối lượng riêng 7,65 G/ cm3 Thành phần Cácbon 0,02 ÷0,03 % Tổn hao từ trễ khi bão hoà 0,1 ÷ 0,15 mJ/ cm3 Từ cảm lõi sắt 0,6 T Chiều dày lá thép 0,5 mm 5. Chọn từ cảm Bσ, σr, σt chọn tại σth Khi nam châm điện làm việc, đặc tính điện từ Fđt(δ) nguy hiểm nhất là khi Fđt(δ) < Fcơ(δ). Thường xảy ra tại điểm tới hạn δ = 5,5 (mm) và Fđt(δ) = Ftt = k.Fcơ(δth) = 1,2.135,3 = 162,36 (N). Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 31 a/2 b a Chọn Bσ = 0,45 (T) ; hệ số từ rò σr = 1,45 và hệ số từ tản σt = 1,5. 6. Xác định tiết diện lõi thép, kích thước, thông số chủ yếu. Xác định tiết diện lõi thép mạch từ: Theo công thức 5.8 trang 204 TLTKKCĐHA ta có tổng diện tích lõi thép mạch từ để đạt được lực từ cần thiết tại điểm tới hạn: 32424 10.22,35,0.10.9,19. 36,162 .10.9,19 − Σ === lm dttt B F S (m2) = 32,2 (cm2). Diện tích lõi cực từ giữa: S11 = SΣ/2 = 32,2/2 ≅ 16,1 (cm2). Diện tích lõi hai cự từ nhánh: S12 = S13 = S11/2 = 8(cm2). Với cự từ giữa ta chọn b/a = 0,92 a = )(3,4 92,0 11 cm S = Chọn a = 4,4 (cm) b = 0,92.4,4 = 4,05 (cm). Số lá thép: n = b/0,5 = 40,5/0,5 = 81 (lá). Cạnh thực của lõi thép: b’ = b/Kc = 4,05/0,92 = 4,4 (cm) chọn 44 (mm). Kc chọn bằng 0,92 là hệ số ép chặt của lõi thép. Đối với hai cực từ hai nhánh chọn b’ = 44 (mm). Do mạch từ đã chọn là mạch từ chữ E nên a’ = a/2 + 2.Δv = 26 (mm), Δv = 2(mm) là chiều rộng vòng ngắn mạch. Xác định kích thước cuộn dây:/ Tính sức từ động cuộn dây: Cuộn dây nam châm điện phải tạo ra sức từ động (Ftd = IW) sinh ra lực điện từ đủ lớn để nam châm điện làm việc bình thường. Sức từ động trong cuộn nam châm điện xoay chiều phụ thuộc vào đặc tính làm việc của nam châm điện, tổn hao do từ trễ, dòng xoáy. Do đó ta có phương trình cân bằng áp khi nắp nam châm điện ở vị trí tới hạn δ = δth theo công thức 5.18 trang 209 TLTKKCĐHA: (IW) δtd = (IW)δh + (IW) δnh (IW)δh: sức từ động do tổn hao trễ, dòng xoáy và vòng ngắn mạch không tải trong quá trình làm việc. (IW) δnh: sức từ động ứng với nắp nhả, phụ thuộc vào δ. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 32 )/(3541 10..4 10.5,5.2.45,0.2..(IW) 7 3 00 vongA BB thnh h ===Σ= − − πμ δ μ δ δδ δ )/(5,278 10..4 10.5,0.45,1.45,0..(IW) 7 3 0 vongA B hrnh h ≈=Σ= − − πμ δσδ δ Σδh = 2. δcn + δgđ + δcd: δcn = 0,03 ÷ 0,1(mm) khe hở công nghệ. δcd = 0,1 ÷ 0,5(mm) khe hở công nghệ. δgđ khe hở công nghệ. Σδh = 0,2 ÷ 0,7(mm) chọn bằng 0,5 (mm) Kiểm tra bội số tăng dòng điện: 157,13 5,278 5,2783541 (IW) (IW) <=+== h td iK δ δ Ta thấy Ki = 13,4 thoả mãn yêu cầu Ki = 4 ÷ 15 nên thiết kế trên là đảm bảo. Xác định kích thước cuộn dây: Tiết diện cuộn dây và diện tích cửa ssổ mạch từ cần thiết để đặt cuộn dây được xác định theo quan hệ giữa sức từ động, các kích thước cuộn dây và [j]. Khi tính toán cuộn dây ta quan tâm đển trạng thái làm việc dài hạn của nam châm điện, đó là trạng thái hút của nam châm điện và ở chế độ nặng nề nhất khi U = Kmax.Uđm. Theo công thức 5.24 trang 211 TLTKKCĐHA ta có: ildqtU tdU cd KKjKK IWKS .... ).( min max= Kumax = 1,1: hệ số tính đến điện áp nguồn tăng mà nam châm điện vẫn làm việc mà không bị cháy. Kumax = 0,85: hệ số tính đến sự giảm điện áp nguồn mà nam châm điện vẫn sinh ra được lực điện từ đủ lớn để hút được. Kqt =1: hệ số quá tải cho phép khi nam châm điện làm việc ở các chế độ. Kld: hệ số lấp đầy Kld = 0,2 ÷ 0,7. Chọn Kld = 0,5. j = 2,5 (A/mm2): mật độ dòng điện cho trong khoảng 2 ÷ 5(A/mm2) )(288 7,13.5,0.5,2.1.85,0 )5,2783541.(1,1 2mmScd ≈+= Lấy hệ số hình dáng Khd = 3= cd cd h l với nam châm điện xoay chiều. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 33 Ta có chiều dài cuộn dây: hcd = )(mm8,93 288 3 ≈=cdS chọn hcd = 10 (mm). Khi đó ta có chiều cao cuộn dây là: lcd = 3.hcd = 3.10 = 30(mm) Kết cấu mạch từ: a = 44 mm; b =40,5 mm; b’ = 44 mm. Δ1 = 0,5 mm chiều dày cách điện giữa lõi sắt và khung dây Δ2 = 1,5 mm bề dày khung dây quấn. Δ3 = Δ4 = 0,5 mm bề dày cách điện cuộn dây Δ5 = 5,0 mm; Δ6 = 8,0 mm Chiều rộng cuộn dây : hcd = 10 mm, chiều cao: lcd = 30 mm Chiều cao lõi mạch từ : hl = lcd + 2.Δ2 = 33 mm Chiều rộng cửa sổ mạch từ : c = Δ1 + Δ2 + 2Δ3 + hcd + Δ4 = 18 mm Chiều cao cửa sổ mạch từ: hcs = lcd + 2.Δ2 + Δ6 = 41 mm Diện tích nắp mạch từ : Sn = 0,5.Sl1 = 0,6.442 ≈1161 mm2 hn = )(7,285,40 1161 mm b Sn == Diện tích đáy mạch từ : Sđ = 0,5.Sl1 = 0,5. 441 ≈ 968 mm2 hđ = )(9,235,40 968 mm b Sd ≈= Tổng chiều cao mạch từ: H = hcs + hđ + hn = 41 + 28,7 + 23,9 = 93,6 (mm) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 34 Tổng chiều dài nam châm điện: L = 2.c + a +2.a’ = 2.18 + 44 + 2.26 = 132 (mm) 7. Lập sơ đồ thay thế mạch từ. 213 213. δδ δδδ GG GGG += 0111 δδ GGG t += 0222 δδ GGG t += 0333 δδ GGG t += 3113 δδδ GGG += 2δG 21 rrr GGG +=Σ 21 rrr GGG +=Σ δGGG r += ΣΣ Bỏ qua từ trở sắt từ ( μFe >> μδ ), ta có mạch từ đẳng trị. Tính các từ dẫn: Dùng phương pháp phân chia từ trường để tính từ dẫn qua khe hở không khí. Ta chia ra làm 17 hình : Một hình chữ nhật với các cạnh a, b và chiều cao δ: Gδ0 = δ μ ba..0 Hai hình nửa khối trụ đặc, đường kính δ, chiều dài a: G1 = 0,26.μ0.a Hai hình nửa khối trụ đặc, đường kính δ, chiều dài b: G2 = 0,26.μ0.b Hai hình nửa trụ rỗng với đường kính trong δ, đường kính ngoài (δ + 2m), chiều dài a, từ dẫn mỗi hình là: G3 = )1.( .2.0 + m a δπ μ Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 35 Hai hình nửa trụ rỗng với đường kính trong δ, đường kính ngoài (δ + 2m), chiều dài b, từ dẫn mỗi hình là: G4 = )1.( .2.0 + m b δπ μ Bốn hình 1/4 cầu đặc với đường kính δ: G5 = 0,077μ0.δ Bốn hình 1/4 cầu rỗng với đường kính trong δ. đường kính ngoài (δ + 2m), từ dẫn mỗi hình là: G6 = 4 .0 mμ Vì tất cả các từ dẫn này song song với nhau nên từ dẫn tổng Gδ2 ở khe hở không khí sẽ là tổng của 17 từ dẫn trên : Gδ = Gδ0 + 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) Gδ= )308,0.() )1.( 452,0(.) )1.( 452,0(... 0000 m m b m aba ++ + ++ + ++ δμδπ μδπ μδ μ Chọn m = 0,15δ ta có: Gδ = μ0.( δδ 458,0.686,0.686,0 . +++ baba ) Với khe hở cực từ giữa, do a*b = 44*44 (mm) nên: Gδ2 = μ0.( δδ 458,010.03,48 10.1225 36 ++ − − ) (H) Với khe hở cực từ bên, do a*b = 26*44 (mm) nên: Gδ1 = Gδ3 = μ0.( δδ 458,010.765,38 10.5,752 36 ++ − − ) (H) Theo sơ đồ trên ta có: Gδ13 = Gδ1 + Gδ3 =μ0.( δδ 916,010.53,77 10.1505 36 ++ − − ) Vậy từ dẫn tổng qua khe hở không khí: Gδ = 132 132. δδ δδ GG GG + Gδ = δδ δδδδμ 374,110.56,12510.2730 )916,010.53,7710.1505).(458,010.03,4810.1225( 3 6 3 6 3 6 0 ++ ++++ − − − − − − (H) Từ tản khe hở cực từ giữa: Gt2 = μ0.( δ458,010.03,48 3 +− ) (H) Từ tản khe hở cực từ bên: Gt1 = Gt3 = μ0.( δ458,010.765,38 3 +− ) (H) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 36 a/2a/2 b c Đối với mạch từ xoay chiều, từ dẫn rò được tính theo công thức: GrqđΣ = lr hg3 1 gr : suất từ dẫn rò hl : chiều cao lõi mạch từ Tính suất từ dẫn rò gr? Dùng phương pháp chân chia từ trường ta có: + một hình trụ chữ nhật b’.l.c: G0 = c lb'..0μ + hai hình 1/2 trụ tròn đặc đường kính c, chiều cao 1: G1 = 2.0,26.μ0.l + hai hình 1/2 trụ tròn rỗng đường kính trong c, ngoài c+a, chiều cao 1. G2 = )14.( .2.2.0 + a c l π μ GΣ = 2.( G0 + G1 + G2) = ) )14.( 452,0'(..2 0 + ++ a cc bl π μ ) )14.( 452,0'(.2G g 0r + ++== Σ a cc b l π μ GrqđΣ = lgr3 1 = ) )14.( 452,0'( 3 ..2 0 + ++ a cc bl π μ GrqđΣ = 24,135.10-7.l = 24,135.10-7.41.10-3 = 0,09896.10-6 (H) Hệ số từ tản : σt = 000 0 0 11 δδδ δ δ δ G Gttt +=Φ Φ+=Φ Φ+Φ=Φ Φ Hệ số từ rò : σr = δδδ δ δ G Grrr +=Φ Φ+=Φ Φ+Φ=Φ ΦΣ 11 Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 37 Kết quả tính toán: δ (mm) 0.5 1,6 5,5 11,9 13,5 Gδ13 (.10-6) (H) 3,8804 1,2813 0,5229 0,2834 0,2631 Gδ2 (.10-6) (H) 3,1394 1,0234 0,4052 0,2082 0,1907 Gδ (.10-6) (H) 1,7354 0,5689 0,193 0,1200 0,1105 G’δ13 (.10-6) (H) -7563,80 -737,61 -92,243 -14,767 -10,953 G’δ2 (.10-6) (H) -6156,94 -600,74 -75,443 -12,381 -9,276 G’δ (.10-6) (H) -3394,15 -331,12 -39,531 -6,763 -5,052 σr 1,070 1,1739 1,424 1,7246 1,8955 Như vậy tại điểm tới hạn δ = 5,5 mm, hệ số rò σr ≈ 1,424 xấp xỉ hệ số rò ban đầu chọn (σr = 1,45). Sai số là 1,8%, do vậy đạt yêu cầu. Từ thông mạch từ (tính ở lõi giữa) được tính theo công thức: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ += ΣΣ Σ δδ φ δ δ δ d dG d dG G KF rqdhdt .3 1 .2 . 2 2 Theo đó ta có: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ + =Φ ΣΣ Σ δδ δ δ δ d dG d dGK GF rqd hdt . 3 1. ..2 2 Trong đó: K = 0,25 là hệ số tính tới thứ nguyên của lực. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 38 δd dGrqdΣ = 0 và Fhđt = 1/2.Fhtt = 1/2.162,36 = 81,18 (N) 46 122 10.82,8 10.531,39.25,0 10.193,0.39,52.2 − − − ==Φδ (Wb) Từ cảm mạch tại δ = 4,5 mm là: Bδ = 456,010.44.44 10.82,8 6 4 2 ==Φ − − lS δ (T) Giá trị từ cảm thực tế tính được xấp xỉ giá trị ban đầu chọn (Bδ = 0,5T) do đó giá trị chọn đạt yêu cầu. Từ thông trung bình qua lõi sắt mạch từ chính khi nắp hút: 44 10.56,1210.82,8.424,1. −− === thrtb δφσφ (Wb) Từ cảm trung bình qua lõi sắt mạch từ chính khi nắp hút: Btb = 65,010.44.44 10.56,12 6 4 2 == − − S tbφ (T) Nhận thấy Btb = 0,65 (T) < Bmax = 2 (T). Số vòng dây nam châm điện: W = )(1042 .1056,12.50.44,4 9,0.380.85,0 ..44,4 .. 4- min vong f KUK tb IRdmU ≈=Φ Uđm : điện áp định mức của cuộn dây, Uđm = 380V KUmin : hệ số tính đến sụt áp, KUmin = 0,85 KIR: hệ số có tính đến điện áp rơi trên điện trở của cuộn dây khi phần ứng bị hút, ta chọn KIR =0,9. Tiết diện dây quấn: q = )(mm 14,0 1042 10.30.0,5. 2== W KS ldcd Đường kính dây: d = (mm) 43,014,0.4.4 == ππ q . Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 39 Chọn theo tiêu chuẩn bảng 5.8 trang 276 TLTKKCĐHA: ta lấy d = 0,44 (mm). Kiểm tra lại Klđ: )(mm 1591042.4 .0,44. 4 . 222 === ππ WdScd Klđ = 0,53 10.30 591 === cs cd S S < 0,7. Vậy nam châm điện hoàn toàn thoả mãn yêu cầu thiết kế. Tính toán vòng ngắn mạch (vòng chống rung): Do F = f(t) nên trong quá trình đóng mạch điện thì sẽ xuất hiện sự rung của tiếp điểm. Vì vậy ta cần thiết kế vòng ngắn mạch hay vòng chống rung để giảm tối đa hiện tượng rung này. Vật liệu vòng ngắn mạch ta chọn bằng đồng, vòng ngắn mạch đặt ôm một phần diện tích cực từ như hình vẽ. Chọn bề rộng vòng ngắn mạch là 2 mm. Trị số trung bình của lực điện từ ở khe hở khi không có vòng ngắn mạch, khe hở làm việc ở trạng thái hút theo công thức 5-52 ta có: ( ) tnrh tb tbh S F 2 2 4 .4 10.9,19 σ δΦ= Trong đó: Φδtb: Từ thông trung bình ở khe hở làm việc khi hút: σrh: Hệ số từ dò khi phần ứng hút (δ = 0,5 mm) σr = 1,07. Stn: Diện tích tổng trong và ngoài vòng ngắn mạch. Stn = Sl1 - Snm = a’.b’ – 2.b’.Δ =(26.44 -2.44.2).10-6 =968.10-6(m2) Ftbh = 7,70 2.44.2).10- (26.44.07,1.4 )10.56,12(.10.9,19 6-2 24 4 ≈ − (N) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 40 Tỉ số fl của lực điện từ bé nhất và trị trung bình của lực điện từ khi không có vòng ngắn mạch: 76,0 7,70 8,202.25,0.1,1.25,0.. maxmin ≈==== tbh cdt tbh cqdhdt tbh l F FK F FK F F f Điện trở vòng ngắn mạch tính theo công thức 5-54: ( ) Ω=−+ .= −0 622; 10.25,56342.3 .4 . . l l l h tn nm ff fS r δ μω Góc lệch pha ϕ giữa từ thông ngoài Φn và từ thông trong Φt khi số vòng ngắn mạch Wnm = 1 theo công thức 5-55 : hnm t nm t r S r Gtg δ ωμω . .. 0==ϕ Trong đó : St: Diện tích cực từ trong vòng ngắn mạch St = 3,6455,01 2.44.2).10- (26.44 1 1 -6 =+=+ tnSα (mm 2) tgϕ = 16,2 10.25,563.10.5,0 10.3,645.10..4.314 63 67 =−− −−π ⇒ ϕ = 65,160 Từ thông trong vòng ngắn mạch: Ta có 2,1 16,65cos 5,0 cos 0 ==ϕ= αC Wb CC t rh h t 3 02 4 2 10.325,0 16,65cos.2,1.22,11.057,1.2 10.56,12 cos..21.2 − − ≈ ++ =Φ ϕ++ Φ=Φ σ δ Từ thông ngoài vòng ngắn mạch. Φn = C.Φt = 1,2.0,325.10-3 = 0,39.10-3 (Wb). Từ cảm ở khe hở vùng ngoài vòng ngắn mạch. )(2,1 10.3,645.5,0 10.39,0 . 6 3 T SS B t n n n n ≈=Φ=Φ= − − α < 2(T)=[B] Lực điện từ phía ngoài vòng ngắn mạch: ( ) N S F n n tbn 97,9010.3,645.5,0 10.39,010.9,19.10.9,19 6 23 4 2 4 ≈=Φ= − − Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 41 Lực điện từ phía trong vòng ngắn mạch: ( ) N S F t t tbt 6,3110.3,645 10.32,010.9,19.10.9,19 6 23 4 2 4 ≈=Φ= − − Lực điện từ cực đại: ϕ++= 2cos...222max tbntbttbntbt FFFFF = N5,64)16,65.2cos(.97,90.6,31.297,906,31 022 =++ Lực điện từ trung bình: Ftb = Ftbt + Ftbn = 122,57 (N) Lực điện từ nhỏ nhất: NFFF tb 07,585,6457,122maxmin =−=−= Như vậy lực điện từ nhỏ nhất khi hút phải lớn lực cơ của phần ứng: FminΣ = 4.Fmin = 4.58,07 = 232,38 (N) Theo đồ thị ta thấy Fcơmax = 202,8 (N) < FminΣ = 232,38 (N). Do vậy điều kiện FminΣ > Fcơ khi nắp đóng (δ = 0,5 mm) là hoàn toàn thoả mãn. Tổn hao trong vòng ngắn mạch: ( ) ( ) W rK KP nmu tU nm 610.25,763.2.85,0 10.235,0.314.1,1 .2. . 62 23 2 min 2 max ==Φ.= − −ω PnmΣ = 2.Pnm = 12 W Dòng điện trong vòng ngắn mạch: Inm = )(66,8810.25,763 6 6 Ar P nm nm == − Dòng trong vòng ngắn mạch quy đổi về cuộn dây: Inmqđ = Inm.(Wnm/W) Wnm: Số vòng dây cuộn ngắn mạch Wnm = 1. W: Số vòng dây nam châm điện. W = 1500. Inmqđ = A12,01500 1.66,88.2 = Kích thước vòng ngắn mạch: Chọn vật liệu vòng ngắn mạch là đồng ủ cứng: Tên hằng số vật lý Giá trị Đơn vị Điện trở suất 200C (ρ20) 1,7.10-8 Ω.m Hệ số nhiệt điện trở 0,0043 1/ 0C Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 42 Nhiệt độ hoá mềm cho phép 250 0C Tổng chiều dài vòng ngắn mạch: lnm = 2.(b’ + 2.Δ + at) =2.(35 + 2.2 + 399,543/35) = 100,83 (mm) Tiết diện vòng ngắn mạch: )(96,3 10.25,763 83,100.10.03,0. 26 3 200 mmr lS nm nm nm === −−ρ m.10.03,0)180.0043,01(10.7,1))20200.(1.( 6820200 Ω=+=−+= −−αρρ Chiều cao vòng ngắn mạch: )(2 2 96,3 mmSh nmnm ≈=Δ= Tính toán nhiệt và tổn hao: Nhiệt độ phát nóng vòng ngắn mạch: θnm = τnm + θ0 < [θ] = 2500C Trong đó : TFeTFeTkkTkk nm SKSK P .. +=τ KTkk = 3.10-3.(1 + 0.0017.40) = 4,02. 10-3(W/cm2) KTFe = 2,9.10-3.(1 + 0.0068.40) = 6,844. 10-3(W/cm2) STkk = 2.Δv.b’ + 2.(at +2.Δv).Δv = 2.2.35 + 2.( 399,543/35 +2.2).2 = 201,662 (mm2) STFe = 2.Δv.b’ + 4.b’.h nm = 2.2.35 + 4.35.2 = 420 (mm2) C02323 16310.420.10.844,610.662,201.10.02,4 6 =+= −−−−τ θnm = τnm + θ0 = 2030C < [θ] = 2500C Tổn hao sắt: ΔPFe = Pm.m.K. K: hệ số thực nghiệm làm tăng tổn hao. Chọn K = 1,5. m: trọng lượng mạch từ m = γ.V = γ.l.S l: tổng chiều dài mạch từ. S: tiết diện mạch từ. m =γ.(H.b’.L-2.c.b’.hcs) = 7,65(90,7.35.114 – 2.18.35.41).10-3 =2,37(kg) γ: khối lượng riêng vật liệu mạch từ. γ = 7,65 (g/cm3) Pm: suất tổn hao ứng với Bm (B cực đại trong lõi thép) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 43 )/( 0,1 . P 22 10m KgW BP m ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛= P10: suất tổn hao ứng f = 50Hz và B = 1(T), P10 = 1,6(W/Kg). )(82,0 10.1060 10.73,8 6 4 max T S B l l m ==Φ= − − )/(07,1 0,1 82,0.6,1 P 2 m KgW=⎟⎠ ⎞⎜⎝ ⎛= Công suất tổn hao sắt: ΔPFe = m.Pm.K = 2,37.1,07.1,5 = 3,8(W) Dòng điện đặc trưng cho tổn hao sắt: )(009,0 380.1,1 8,3 .1,1 A U PI dm Fe Fe ==Δ= Dòng điện trong cuộn dây: Dòng điện khi nắp hút: 22 )()( Fenmqdthh IIIII +++= δ )(22,0 10.88,1 380.1,1.1,1 3 AX UI h dm ==≈δ với )(10.88,1 10.5,0 10.106010.14,3.4.1500.314.. 33 6 72 0 2 Ω=== − − − h h SWX δμω W lHI iith .Σ= Hi là cường độ từ trường chạy trong các đoạn mạch từ. Hi có giá trịn như nhau do Sn ≅ Sđ = S11/2. Li là chiều dà các đoạn mạch từ. Do đó ta có được W lHI ith ..Σ= , trong đó Σli = 2.L +3.hcs = 2.114 + 3.41 = 351 (mm) và theo đường cong vật liệu mạch từ ứng với Bmax = 0,9(T) ta có H = 1,8(A/cm). )(042,0 1500 1,35.8,1 AIth == Dòng điện khi nắp hút: )(29,0)009,012,0()22,0042,0( 22 AIh =+++= Mật độ dòng khi nắp hút: )/(443,2 39,0. 29,0.4 . .4 2 22 mmAd I q Ij hh ==== ππ Dòng điện khi nắp mở: )(8,1 21,231 380.1,1.1,1 A X UI m dm m === Trong đó Xm = ω.W2.Gm = ω.W2.(Gδm + Grm) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 44 b’ a hcd Xm =314.15002.(0,2283.10-6 + 9,896.10-8) = 231,21(Ω) Kiểm tra bội số dòng điện: 2,6 29,0 8,1 ≈== h m I I IK < 15 hoàn toàn thoả mãn. Tính toán nhiệt cuộn dây: Điện trở cuộn dây: q Wl q lR tbcdcdcd ... ρρ == Trong đó: m cd .10.98,1)75.0043,01(10.5,1 ))2095.(1.( 88 20 Ω=+= −+= −− αρρ ltb = 1/2.[2.(a +b’) + (2.(a +b’) +2.π.hcd)] ltb = 1/2.[2.(35 +35) + (2.(35 + 35) +2.π.10)] = 171,4 (mm) q: tiết diện dây quấn. )(6,42 10.39,0. 1500.10.4,171.4.10.98,1 . ..4. 62 3 8 2 Ω=== − − − ππρ d WlR tbcdcd Công suất tiêu thụ cuộn dây: Pcd = Ih2.Rcd = 0,292.42,6 = 3,5 (W) Độ tăng nhiệt cuộn dây: tt SK P . =τ Trong đó Kt: hệ số toả nhiệt, chọn Kt = 13 (W/m2. 0C) Từ bảng 6-5 trang 301 TLTKKCĐHA, Kt =6 ÷ 14(W/m2. 0C) St : diện tích toả nhiệt. Với khung dây là nhựa bakenit K = 1. St = K.ST + Sn = Stn = lcd.[2.(a +b’) + 2.(a +b’) +2.π.hcd] St = 30.[2.(35 + 35) + 2.(35 + 35) +2.π.41] = 16128,4 (mm2) C SK PPP tt cdnmFe 0 6 5810.4,16128.14 5,368,3 . =++=++Δ= −τ θ = τ + θ0 = 980C < [θ] = 1050C Tính và dựng đặc tính lực hút F = f(δ): Áp dụng công thức: ⎟⎟⎠ ⎞ ⎜⎜⎝ ⎛ +Φ= δδ δ δ σ d dG d dG G KF rhtb .3 1. .2 . 2 2 Với r cd δδ Φ=Φ và Kir = 0,9; r UK δδ .10.27,10 4−=Φ U UirdmU cd K K Wf KUK .10.27,10 1500.50.44,4 9,0.380. ..44,4 .. 4−===Φ Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 45 K : hệ số tính tới thứ nguyên của lực K = 0,25 và δd dGr = 0 δδδδ δ δ δ δ d dG G K d dG G KF r U r U htb .. .10.65,18. ..2 .10.27,10.25,0 22 28 22 282 −− == FhtΣ = 2. Fhtb Ứng với các giá trị tương ứng của KU = 0,85; 1; 1,1 ta lập bảng quan hệ F = f(δ) để vẽ đặc tính lực hút: δ (mm) 0.5 1,6 5,5 11,9 13,5 Gδ (.10-6) (H) 1,7354 0,5689 0,193 0,1200 0,1105 G’δ (.10-6) (H) -3394,15 -331,12 -39,531 -6,763 -5,052 σr 1,070 1,1739 1,424 1,8246 1,8955 FhtΣ (N)( KU = 0,85) 345,85 266,08 150,50 57,02 46,03 FhtΣ (N)( KU = 1) 446,26 350,93 230,63 85,63 56,95 FhtΣ (N)( KU =1,1) 577,27 427,08 275 112,68 74,97 Theo bảng tính toán ta thấy đặc tính cơ ứng với KU = 0,85 và tại độ mở tới hạn δth = 5,5 mm thì FhtΣ (N)( KU = 0,85) = 150,50 (N) > Fcơ(δth) = 135,3 (N). Do nam châm điện làm việc với công tắc tơ nên dựa vào đặc tính cơ của nó ta có thể đi đến kết luận FhtΣ (N) > Fcơ với mọi δ. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 46 Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 47 Tính toán đặc tính nhả của nam châm điện: Hệ số nhả là tỉ số giữa điện áp cuộn dây khi phần động của nam châm điện hút và nhả. Dựa vào hệ số Knh ta có thể xác định được độ nhạy của nam châm điện. Với nam châm điện có độ nhạy cao thì đặc tính Fnh phải nằm hoàn toàn dưới đặc tính cơ. Đối với công tắc tơ xoay chiều thì Knh = 0,4 ÷ 1. Dựa vào đặc tính của nam châm điện chọn Knh = td nh td nh F F U U = tại δth = 5,5 mm. Khi đó Knh = 53,050,150 42 == h nh F F . Dựa vào quan hệ này ta có Fh = Knh2. Fnh = 0,28. Fnh. Bảng tính toán chi tiết: δ (mm) 0.5 1,6 5,5 11,9 13,5 FhtΣ (N) 345,85 266,08 150,50 57,02 46,03 Fnh (N) 96,84 74,5 42 16 12,89 Tính thời gian tác động và thời gian nhả: Thời gian tác động: ttđ = t1 + t2 Thời gian tác động khi nhả: tnh = t3 + t4 t1 , t3 : thời gian khởi động khi tác động và khi nhả. t2 , t4 : thời gian chuyển động khi tác động và khi nhả. Vì nam châm điện xoay chiều nên t1 , t3 ≤ 1/2.T = 1/2.0,02 = 0,01 (s) Chọn t1 = t3 = 0,01 (s) Để tính t2 ta dùng công thức: ∑∑ −Δ=Δ= 4 1 4 1 2 )( ..2 ich i i FF xmtt Với Δxi = δi - δi-1 quãng đường đi doạn thứ i. i i ich x SFF Δ Δ=− )( và m là khối lượng phần động. [(a + 2.c + 2.a’).b’.hn + a.b’.(hcs – hcd) + 2.a’.b’.(hcs – hcd)] Vđ =127,45 (cm2) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 48 m = Vđ.γFe =127,45.7,65 = 0,975 (Kg) t2 = 0,005 + 0,0058 + 0,0136 + 0,0125= 0,037 (s) Để tính t2 ta dùng công thức: ∑∑ −Δ=Δ= 4 1 4 1 4 )( ..2 ich i i FF xmtt t4 = 0,015 + 0,018 + 0,034 + 0,012= 0,079 (s) Vậy ta có: Thời gian tác động: ttđ = t1 + t2 = 0,01 + 0,037 = 0,047 (s) Thời gian tác động khi nhả: tnh = t3 + t4 = 0,01 + 0,079 = 0,089 (s) Tính khối lượng công tắc tơ: Khối lượng công tắc tơ bao gồm khối lượng mạhc từ, khối lượng cuộn dây, khối lượng phần kết cấu: Gctt = Gcd + GFe + Gph Theo tính toán ở trên ta có: GFe = 2,37 (Kg) Gcd = Gcu = γcu.lcu.q =γcu.ltb.W.π.d2/4. Gcd = 3,89.17,14.1042.π.0.0372/4 Gcd =0,107 (Kg) Khối lượng phần kết cấu: Gph = 0,8.( Gcd + GFe) = 1,98 (Kg) Khối lượng công tắc tơ: Gctt = 0,107 + 2,37 + 1,98 =4,457 (Kg) Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 49 Chương 6. Thiết kế buồng dập hồ quang 1. Khái niệm về hồ quang điện. Đối với khí cụ điện, cầu dao, công tắc tơ... khi đóng cắt mạch, hồ quang phát sinh trên tiếp điểm. Nếu hồ quang cháy lâu, khí cụ điện trên hệ thống điện sẽ hỏng. Hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong không khí hay hơi với mật độ dòng [j] lớn và nhiệt độ [θ] cao, đồng thời kèm theo hiệu ứng ánh sáng. Đó là mối quan hệ phức tạp giữa điện và nhiệt. Do ảnh hưởng của hồ quang điện, mạch điện ngắt không dứt khoát gây cháy hỏng tiếp điểm đồng thời gây quá điện áp. Do đó việc dập hồ quang trong khí cụ điện là rất quan trọng. Hồ quang điện phát sinh là quá trình ion hoá chất khí với các dạng chính: 9 Tự phát xạ điện từ. 9 Phát xạ nhiệt điện tử. 9 Ion hoá do va chạm. 9 Ion hoá do nhiệt độ cao. 9 Tái hợp và khuếch tán. Để dập tắt hồ quang cần phải tăng cường phản ion hoá bằng cách giảm đường kính hồ quang. 2. Đặc điểm hồ quang điện xoay chiều. Đặc điểm của dòng điện xoay chiều là cứ sau nửa chu kỳ của nguồn cung cấp thì dòng điện và điện áp qua trị số không một lần. Do đó người ta dựa vào đây để ngắ mạch điện mà hồ quang sinh ra được giảm đi một cách đáng kể so với dòng một chiều. Khi dòng điện i = 0 thì khu vực hồ quang đồng thời sảy ra: 9 Quá trình phản ion hóa mạnh đến mức mất dần tính dẫn điện. 9 Quá trình phục hồi điện áp hồ quang từ điện áp tắt đến điện áp cháy. 3. Yêu cầu đối với hệ thống dập hồ quang. 9 Đảm bảo được khả năng đóng và khả năng ngắt Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 50 9 Quá điện áp thấp. 9 Kích thước hệ thống dập hồ quang nhỏ. 9 Có khả năng hạn chế ánh sáng và âm thanh. 9 Thời gian cháy nhỏ, giảm mòn tiếp điểm, thiết bị dập hồ quang. 4. Giá trị dòng điện ngắt trong khi tính toán hệ thống dập hồ quang. Trong quá trình tính toán và lựa chọn buồng dập hồ quang ta cần chú ý tới sự phụ thuộc của dòng điện ngắt vào thời gian hồ quang cháy. Vùng (I): thời gian hồ quang cháy thq tỉ lệ với dòng ngắt ing. Trong vùng này thq cháy nhỏ nên ta có thể dập hồ quang trong vùng này bằng cách tăng dòng điện phục hồi (CTT làm việc với dòng điện xoay chiều). Vùng (II): thq cháy lớn, nên thời gian dập hồ quang cũng lớn. Biện pháp dập hồ quang chủ yếu là sử dụng cách kéo dài cơ khí. Vùng (III): thq cháy nhỏ, dòng ngắt rất lớn. Nhân tố chủ yếu dập hồ quang trong vùng này là sử dụng lực điện động của dòng hồ quang với từ trường dòng điện khác trong mạch vòng dẫn điện và từ trường cuộn thổi từ. 5. Vật liệu kết cấu buồng dập hồ quang. Vật liệu làm buồng dập phải có khả năng chịu được nhiệt độ cao, có tính cách điện cao và có khả năng chống ẩm. Để dập tắt hồ quang một cách nhanh chóng thì mặt trong của buồng dập phải có độ nhám bề mặt phải nhỏ nhất nghĩa là mặt bên trong buồng dập phải nhẵn. Một số vật liệu dùng để làm vỏ hộp dập hồ quang. Vật liệu xi măng – amiang: Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 51 Ximăng - amian loại tấm theo Γ0CT 8697- 58 được ép từ xi măng - amian và nhựa amian. Đối với những chi tiết bằng nhựa xi măng - amian có độ nhẵn bề mặt lớn. Vật liệu ép chịu hồ quang: Nó gồm nhiều vật liệu tổng hợp lại: Sợi amian và các loại chịu lửa (như mêlominơ, nhựa si lic hữu cơ, nhựa êpôcxi và các loại nhựa khác). Thành phần của chúng phụ thuộc vào kết cấu của chi tiết. Các chi tiết làm vật liệu này có tính chụi nhiệt, chịu hồ quang cao, cách điện tốt và đạt được độ nhẵn bề mặt. Gốm xilicat: Buồng dập hồ quang bằng vật liệu gốm sử dụng có hiệu quả kinh tế cao chỉ khi sản xuất khối lượng lớn vì sự gia công của nó rất phức tạp. 6. Kết cấu và kiểu buồng dập. Qua phân tích các dạng kết cấu và kiểu buồng dập. Chọn kiểu buồng dập hồ quang là kiểu dàn dập. Dàn dập được chế tạo từ lá thép non. Kiểu Dàn dập Số lượng tấm cho một chỗ ngắt 5 Bề dầy một tấm (mm) 1 Khoảng cách giữa các tấm (mm) 3 Với kiểu buồng dàn dập phù hợp với dòng điện định mức 200A tiếp điểm chữ nhật có hai chỗ ngắt phù hợp với công tắc tơ có chế độ làm việc trung bình. Buồng kiểu dàn dập cho ta khả năng rút ngắn đáng kể chiều dài hồ quang và dập nó trong thể tích nhỏ do đó phát sáng ít và âm thanh bị hạn chế. Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 52