Đồ án Môn học khí cụ điện

nh dẫn động. Các thông số của đồng kéo nguội : Ký hiệu Tỷ trọng (ã) Nhiệt độ nóng chảy (ènc) Điện trở suất ở 200C (ñ20) Độ dẫn nhiệt (ë) Độ cứng Briven (HB) Hệ số dẫn nhiệt điện trở (á) Nhiệt độ cho phép cấp A ([ècp]) ML-TB 8,9 g/cm3 10830C 0,0174.10-3 Ùmm 3,9 W/cm 0C 80 ÷ 120 kG/cm2 0,0043 1/ 0C 950 C b) Tính toán thanh dẫn - Chọn kết cấu thanh dẫn có tiết diện ngang hình chữ nhật với bề rộng a, bề dầy b b  l a Theo công thức 2-6 (TL1) :  b a Đồ án môn học Khí cụ điện b =  3  I 2 .ñè.K f 2.n.(n + 1).K T .ô« d trong đó : - I = 40 A : dòng điện định mức. - n: hệ số hình dáng, n = a/b = 5 ÷ 10, chọn n = 8 - Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần. Kf = Kbm.Kg = 1,03 ÷ 1,06 . Chọn Kf = 1,05. - KT : hệ số tản nhiệt, KT = (6 ÷ 12).10-6 (W/ 0 C.mm2) - ñõ : điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định ñè = ñ20[1+á(è - 20)] ñ20 : điện trở suất của vật liệu ở 20OC á : hệ số nhiệt điện trở của vật liệu è: nhiệt độ ổn định của đồng , ở đây ta lấy bằng nhiệt độ phát nóng cho phép õ = [õ] = 95 OC. ⇒ ñ95 = 0,0174.10 -3[1+4,3.10 -3(95 - 20)] ≈ 0,023.10 -3 (Ù.mm) - ôôđ : độ tăng nhiệt ổn định ôôđ = è - èmt với èmt =40 OC là nhiệt độ môi trường ⇒ ôôđ = 95 - 40 = 55 OC Vậy ta có  b = 3 40 2.0,023.10 −3.1,03 2.9.(9 + 1).10.10 −6.55  ≈ 0.65(mm) a = b.n =0.65.10 =6.5( mm) Tuy nhiên để đảm bảo cho thanh dẫn động có thể chịu được phát nóng thì a>dtđ (dtđ : đường kính tiếp điểm). Tra bảng 2-15 với Iđm = 40A thì dtđ = 8 ÷ 12 mm, nên chọn dtđ = 8 mm. Do đó ta chọn a = 10 mm, b = 1m m Đồ án môn học Khí cụ điện c) Kiểm tra kích thước làm ở điều kiện làm việc dài hạn - Diện tích thanh dẫn : S = a.b =10.1 = 10 mm2 - Chu vi thanh dẫn: P = 2.(a+b) = 2.(10+1) = 22 mm - Mật độ dòng điện : j = I dm S  = 40 10  = 4 A / mm 2 < [j] =2 ÷ 4 A/mm2 thoả mãn về kết cấu - Nhiệt độ thanh dẫn : Từ công thức 2-4 (TKKCĐHA) ta có S.P = I 2 .ñ è .K f K T .(è « d − è mt )  = I 2 .ñ 0 .(1 + á.è ¤§ ).K f K T .(è « d − è mt ) è « d  = è td = I 2 .ñ 0 .K f . + S.P.K T .è mt S.P.K T − I 2 .ñ 0 .K f .á với ñ0 : điện trở suất của đồng kéo nguội ở 00C ñ 0 = ñ 20 1 + á.è  = 0,0174.10 −3 1 + 0,0043.20  = 0,016.10 −3 Ù.mm èmt : nhiệt độ môi trường, èmt = 400C Thay vào ta có : è td  = 40 2.0,016.10 −3.1,05 + 22.10.8.10 −6.40 22.10.8.10 −6 − 40 2.0,016.10 −3.1,05.0,0043 = 57.370C Vậy ètd < [ècp] =950C thanh dẫn thoả mãn về nhiệt độ ở chế độ định mức d) Kiểm tra thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch Đặc điểm của quá trình ngắn mạch - Dòng điện và mật độ dòng điện có trị số rất lớn Đồ án môn học Khí cụ điện - Thời gian tác động nhỏ Từ đặc điểm trên rõ ràng khi xảy ra ngắn mạch nhiệt độ thanh dẫn tăng lên rất lớn có thể làm thanh dẫn bị biến dạng. Do đó cần phải kiểm tra khi có ngắn mạch thì mật độ dòng điện thanh dẫn có nhỏ hơn mật độ dòng điện cho phép không Từ công thức 6-21 (TKKCĐHA) : I 2nm .t nm 2  =  I 2bn .t bn 2  = j2nm .t nm = A nm − A d = A bn − A d ⇒ jnm =  A nm − A d t nm Trong đó : Inm = Ibn : dòng điện ngắn mạch hay dòng điện bền nhiệt tnm = tbn : thời gian ngắn mạch hay thời gian bền nhiệt S : tiết diện thanh dẫn động Anm = Abn : hằng số tích phân ứng với ngắn mạch hay bền nhiệt Ađ : hằng số tích phân ứng với nhiệt độ đầu Tra đồ thị hình 6-6 ta có : Với èbn = 3000C có Abn = 3,75.104 A2s/mm4 èđ = 950C có Ađ = 1.6.104 A2s/mm4 Vậy mật độ dòng điện của thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch nhỏ hơn mật độ dòng điện cho phép, nên thanh dẫn có thể chịu được ngắn mạch 2.Thanh dẫn tĩnh Thanh dẫn tĩnh được nối với tiếp điểm tĩnh và gắn với đầu nối. Vì vậy thanh dẫn tĩnh phải có kích thước lớn hơn thanh dẫn động.tnm 2 jnm (A/mm ) 2 [jnm]cp (A/mm ) 3s 84,6 94 4s 73,3 82 S S Đồ án môn học Khí cụ điện Ta có thể chọn kích thước thanh dẫn tĩnh như sau : a = 15 mm b = 2 mm II. Đầu nối Đầu nối tiếp xúc là phần tử quan trọng của khí cụ điện, nếu không chú ý dễ bị hỏng nặng trong quá trình vận hành nhất là những khí cụ điện có dòng điện lớn và điện áp cao. Có thể chia đầu nối làm hai loại : - Các đầu cực để nối với dây dẫn bên ngoài - Mối nối các bộ phận bên trong mạch vòng dẫn điện Các yêu cầu đối với mối nối - Nhiệt độ các mối nối khi làm việc ở dài hạn với dòng điện định mức không được tăng quá trị số cho phép, do đó mối nối phải có kích thước và lực ép tiếp xúc Ftx đủ để điện trở tiếp xúc Rtx không lớn, ít tổn hao công suất - Khi tiếp xúc mối nối cần có đủ độ bền cơ và độ bền nhiệt khi có dòng ngắn mạch chạy qua - Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lượng tổn hao và nhiệt độ phải ổn định khi khí cụ điện vận hành liên tục Kết cấu của mối nối gồm có : mối nối có thể tháo rời được, không thể tháo rời được, mối nối kiêm khớp bản lề có dau nối mềm hoặc không có dây nối mềm. ở đây ta chon mối nối có thể tháo rời được và bằng bu lông Với dòng điện định mức Iđm =40A theo bảng 2-10 (TKKCĐHA) chọn bu lông bằng thép CT3 có đường kính hệ ren mm M6 x 25 b a Stx Đồ án môn học Khí cụ điện Diện tích bề mặt tiếp xúc : Stx =  I dm j Đối với thanh dẫn và chi tiết đồng có tần số f = 50 Hz và dòng điện định mức Iđm < 200A thì có thể lấy mật độ dòng điện j = 0,31 A/mm2 ⇒ Stx = 40 0,31  = 129 (mm 2 ) Lực ép tiếp xúc : Ftx = ftx.Stx với ftx là lực ép riêng trên các mối nối, ftx = 100 ÷ 150 kG/cm2 Chọn ftx=100 kG/cm2 = 100.10-2 kG/mm2 ⇒ Ftx = 100.10 -2. 129= 129 (kG) Điện trở tiếp xúc : R tx =  K tx (0,102.Ftx ) m với Ktx = 0,12 . 10-3 , m = 0,8 ( tiếp xúc mặt ) ⇒ R tx  = 0,12.10 −3 (0,102.129)  0.8  = 1,524.10 −5 Ù Điện áp tiếp xúc : Utx = Iđm.Rtx = 40. 1,524.10—5 = 2.22 mV Vậy điện áp tiếp xúc nhỏ hơn điện áp tiếp xúc cho phép ([Utx]cp =30 mV), nên bu lông đã chọn thoả mãn yêu cầu III. Tiếp điểm 1. Nhiệm vụ của tiếp điểm - Tiếp điểm làm nhiệm vụ đóng cắt điện 2. Yêu cầu đối với tiếp điểm Đồ án môn học Khí cụ điện - Khi Công tắc tơ làm việc ở chế độ định mức , nhiệt độ bề mặt nơi không tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ cho phép. Nhiệt độ của vùng tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ biến đổi tinh thể của vật liệu tiếp điểm. - Với dòng điện lớn cho phép (dòng khởi động , dòng ngắn mạch) tiếp điểm phải chịu được độ bền nhiệt và độ bền điện động . Hệ thống tiếp điểm dập hồ quang phải có khả năng đóng ngắt cho phép không bé hơn trị số định mức. - Khi làm việc với dòng điện định mức và khi đóng ngắt dòng điện trong giới hạn cho phép , tiếp điểm phải có độ mòn điện và cơ bé nhất , độ rung của tiếp điểm không được lớn hơn trị số cho phép. 3. Vật liệu làm tiếp điểm Vật liệu làm tiếp cần đảm bảo các yêu cầu sau: điện trở suất và điện trở tiếp xúc bé, ít bị ăn mòn, ít bị ôxy hoá, khó hàn dính, độ cứng cao, đặc tính công nghệ cao, giá thành hạ và phù hợp với dòng điện I = 40A Từ bảng 2-13 ( TKKCĐHA ) ta chọn vật liêu là bạc niken than chì, với các thông số kỹ thuật sau: Ký hiệu Tỷ trọng (ã) Nhiệt độ nóng chảy (ènc) Điện trở suất ở 200C (ñ20) Độ dẫn nhiệt (ë) Độ cứng Briven (HB) Hệ số dẫn nhiệt điện trở (á) Nhiệt độ cho phép cấp A ([ècp]) (Đồng Cadimi) KMK.A32 8,7 g/cm3 1300 0C 0,035.10-3 Ùmm 3,25 W/cm 0C 45 ÷ 65 kG/cm2 0,0035/ 0C 950 C Kích thước của tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện định mức và kích thước của thanh dẫn động hoặc của thanh dẫn tĩnh. Đối với dòng điện định mức Iđm =40 từ bảng 2-15( TKKCĐHA) ta có: Đường kính tiếp điểm dtđ =12mm Chiều cao tiếp điểm htđ = 2,5mm Đồ án môn học Khí cụ điện 4. Lực ép tiếp điểm Lực ép tiếp điểm đảm bảo cho tiếp điểm làm việc bình thường ở chế độ dài hạn, mà trong chế độ ngẵn hạn dòng điện lớn, lực ép tiếp điểm phải đảm bảo cho tiếp điểm không bị xảy ra do lực điện động và không bị hàn dính khi tiếp điểm bị đẩy và bị rung. - Theo công thức kinh nghiệm Ftđ = ftđ x Iđm Tra bảng 2-17 ta chọn ftđ = 10 G/A Ftđ =10 x 40 =400G = 4N = 0,4KG - Tính theo công thức lý thuyết 2-14 (TL1) , tại một điểm tiếp xúc , lực ép tiếp điểm sẽ là : Ftđ1 = I 2dm . A.ð.H B 2  .  1 ⎡ ⎢arccos( ⎣  Ttd ⎤ )⎥ Ttx ⎦  2 trong đó : - A=2,3.10 -8 (V/ OC) : hằng số Loen. - - HB : độ cứng Britnel của tiếp điểm HB = 45 kG/mm2 ë = 3,9 W/cm.OC - hệ số dẫn nhiệt của thanh dẫn - Ttd : nhiệt độ thanh dẫn chỗ xa nơi tiếp xúc, lấy bằng nhiệt độ phát nóng dài hạn Ttd = 57,5 + 273 = 330,5 OK - Ttx = ètd +8 + 273 = 336 OK 2 2,3.10 −8.ð .45 2  .  ⎡ 330,5 ⎤ 1  2  = 0,411 (kG) Do tiếp điểm tiếp xúc mặt nên n=3 Ftđ = Ftđ1.n = 0,411 = 1,422 KG. Bảng 2-17 (55)16.ë ⇒ Ftđ1 = 40 . 16.(0,39) ⎢⎣arccos( 336 )⎥⎦ Đồ án môn học Khí cụ điện So sánh kết quả giữa thực nghiệm và lý thuyết ta chọn Ftd=1 KG=10N.Do sức ép tiếp điểm xác định theo quan hệ lý thuyết với dòng điện lớn cho sai số tương đối lớn. 5. Điện trở tiếp điểm Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm được tính theo công thức thực nghiệm 2- 25 Rtx =  K tx (0,102.Ftd ) m trong đó : Ftđ = 10(N) Ktx : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm, Ktx = (0,2 ÷0,3).10 -3 , chọn Ktx = 0,25.10-3 Do tiếp xúc mặt nên chọn m=0,8 Thay vào ta có: Rtx = 0,25.10 −3 0,8  = 2,46.10 −4 (Ù) 6. Điện áp tiếp xúc Trong trạng thái đóng của tiếp điểm, điện áp rơi trên mạch vòng dẫn điện chủ yếu là do điện trở tiếp xúc của các phần tử đầu nối, điện trở của các vật liệu làm tiếp điểm là không đáng kể so với Rtx, vì vậy công thức điện áp rơi trên tiếp điểm sẽ bằng : Utx = Iđm.Rtx =40.2,46.10-4 = 9.88 mV Vậy điện áp nơi tiếp xúc Utx thoả mãn điều kiện nhỏ hơn điện áp tiếp xúc cho phép [Utx] = 2 ÷ 30 mV 7. Nhiệt độ tiếp điểm và nhiệt độ nơi tiếp xúc Dựa vào sự cân bằng nhiệt trong quá trình phát nóng của thanh dẫn, có tiếp điện không đổi, giả thử có một đầu tiếp xúc với thanh dẫn khác và nguồn nhiệt đặt xa nơi tiếp xúc(0,102.10) Đồ án môn học Khí cụ điện Nhiệt độ phát nóng của tiếp điểm : è td = è mt + 2 S.P.KT  + 2 2. ë.S.PKT = 40 + 40 2.4,42.10 −5 −6  + 40 2.5.5310 −7 2. 0,325.10.72  = 56,7 0 C Nhiệt độ nơi tiếp xúc è tx = è td + 2 8.ë.ñè  = 56,7 + 40 2.1,78.10 −4 8.0,325.4,42.10  0 trong đó : - ñè = ñ20.( 1 + á.(è-20)) = 3,5.10-5. (1 + 0.325.(95 – 20)) = 4,42.10-5 Ùmm - èmt : nhiệt độ môi trường, èmt =400C - Rtđ, Rtx : điện trở tiếp điểm và điện trở tiếp xúc - P, S : chu vi, diện tích 8. Dòng điện hàn dính Khi dòng điện qua tiếp điểm lớn hơn dòng điện định mức Iđm (quá tải , khởi động , ngắn mạch) , nhiệt độ sẽ tăng lên và tiếp điểm bị đẩy do lực điện động dẫn đến khả năng hàn dính . Độ ổn định của tiếp điểm chống đẩy và chống hàn dính gọi là độ ổn định điện động (độ bền điện động) . Độ ổn định nhiệt và ổn định điện động là các thông số quan trọng được biểu thị qua trị số dòng điện hàn dính Ihd , tại trị số đó sự hàn dính của tiếp điểm có thể không xảy ra nếu cơ cấu ngắt có đủ khả năng ngắt tiếp điểm . ⋅ Trị số dòng điện hàn dính xác định theo quan hệ lý thuyết 2-33 (TL1) Ihdbđ = A f nc . Ftd (A) trong đó A =  O  1 3 2I dm.ñè I dm.Rtd 10.22.8.10 I dm .Rtx2 −5 =62,9 C 32ëè nc (1 + áè nc ) ðH B ñ O (1 + áè nc ) 3 Đồ án môn học Khí cụ điện ñO : điện trở suất của vật liệu ở 20OC . Ta có ñ20 = ñO(1+á.20) ⇔ ñO = ñ O 1 + á.20 ⇔ ñO =  0,035.10 -3 1 + 0,0035 .20  = 1,6.10 −8 (Ùm) ë : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ë = 3,25 W/cm.OC = 0,325 W/m.OC ènc : nhiệt độ nóng chảy của vật liệu, ènc = 1300 OC HBo : độ cứng Britnel . HBo = 45 kG/mm2 ⇒ A= 1 3 −5 2 3  = 1350,86 fnc : hệ số đặc trưng cho sự tăng diện tích tiếp xúc trong qúa trình phát nóng, chọn fnc = 3. Ftđ = 1 kG. Ihd = 1350,86. 3. 1 = 2339,6( A) ⋅ Tính theo công thức thực nghiệm 2-36 (TL1) Ihd = Khd. Ftd Khd : hệ số hàn dính , chọn Khd = 2000 A/kG0,5 Ftđ = 0,4 kG Ihd = 2000. 0.4 = 1264,9( A) Như vậy Ihd > 10.Iđm = 10.40 = 400 (A) , đảm bảo cho tiếp điểm không bị hàn dính. 9. Độ rung và thời gian rung của tiếp điểm Khi tiếp điểm đóng, thời điểm bắt đầu tiếp xúc sẽ có xung lực va đập cơ khí giữa tiếp diểm động và tiếp điểm tĩnh gây ra hiện tượng rung tiếp điểm. Tiếp điểm động bị bật trở lại với một biên độ nào đó rồi lại và tiếp tục va đập,32.,0,325.1300.(1 + .0,0035.1300) Đồ án môn học Khí cụ điện quá trình này xảy ra trong một khoảng thời gian rồi chuyển sang trạng thái tiếp xúc ổn định , sự rung kết thúc. Qúa trình rung được đánh giá bằng độ lớn của biên độ rung Xm và thời gian rung tm ⋅ Theo công thức 2-39 , biên độ rung cho 3 tiếp điểm thường mở là : Xm = m d .v 2do .(1 − K V ) 2.3.Ftd Với : mđ : khối lượng phần động mđ = Gd g  = mC .I dm g  = 10.40 9,81  = 40.77 ( G.s2/m ) vđo : tốc độ tiếp điểm tại thời điểm va đập . vđo = 0,1 m/s KV : hệ số va đập phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu chọn KV = 0,85. Ftđđ : lực ép tiếp điểm đầu, Ftđđ = 1000 ⇒ Xm = 40.77.0,12 (1 − 0,85) 2.3.1000 = 0,01 mm ⋅ Theo công thức 2-20, thời gian rung ứng với biên độ rung Xm là : t m = 2md v do 1 − K V 3Ftd = 2.40,77.0,1. 1 − 0,85 3.1000  = 1,6 (ms) Tổng thời gian rung : tmÓ = (1,5÷1,8).2.tm Chọn tmÓ= 4,89÷6ms 10. Độ mòn của tiếp điểm Sự mòn của tiếp điểm xảy ra trong quá trình đóng và quá trình ngắt mạch điện. Nguyên nhân gây ra sự ăn mòn của tiếp điểm là ăn mòn về hoá học, về cơ và về điện trong đó chủ yếu là do quá trình mòn điện . Đồ án môn học Khí cụ điện Khối lượng mòn trung bình của một cấp tiếp điểm cho một lần đóng ngắt là : gđ + gng = 10 -9(Kđ. I 2d + Kng. I 2ng )Kkđ trong đó : Kkđ : hệ số không đồng đều,đánh giá độ mòn không đều của các tiếp điểm, Kkđ =1,1 ÷ 2,5, chọn Kkđ =1,3 Kđ và Kng : hệ số mòn khi đóng và khi ngắt, tra bảng 2-21 ta có Kng=Kđ = 0,01 (g/A2) Iđ và Ing : dòng điện đóng và dòng điện ngắt Iđ = 4.Iđm =4.40 = 160 A Ing = 2.Iđm =2.40 = 80 A gđ và gng : khối lượng mòn riêng của mỗi một lần đóng và ngắt ⇒ gđ + gng = 10 -9(0,01.1602 + 0,01.802).1,3 = 0,42.10-6 (g) Sau N = 106 lần đóng ngắt , khối lượng mòn là : Gm = N.(gđ + gng) = 106.0,4210 -6 = 0,42 g Vì tiếp điểm cầu có hai điểm ngắt , tính cho một chỗ tiếp xúc : Gm1 = Gm 2  = 0,42 2  = 0,21 (g) Thể tích mòn : Vm = Gm1 ã  = 0,21 8,7  3 Thể tích ban đầu của tiếp điểm Vtđ = h.ð . d 2 4  = 2,5.ð . 12 2 4  = 169.65 (mm 3 ) Lượng mòn của tiếp điểm sẽ là : Vm% = Vm Vtd  .100% = 24 169,65  .100% = 14,14%= 0,024 (cm 3 ) = 24 (mm ) Đồ án môn học Khí cụ điện 11. Độ lún, độ mở của tiếp điểm a) Độ mở - Độ mở của tiếp điểm là khoảng cách giữa tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh ở trạng thái ngắt của công tắc tơ - Độ mở cần phải đủ lớn để có thể dập tắt hồ quang nhanh chóng, nếu độ mở lớn thì việc dập tắt hồ quang sẽ dễ dàng.Tuy nhiên khoảng cách quá lớn sẽ ảnh hưởng tới kích thước của công tắc tơ - Theo kinh nghiệm với dòng Iđm =40 A và điện áp Uđm = 380 V ta chọn độ mở m = 6 mm b) Độ lún - Độ lún l của tiếp điểm là quãng đường đi thêm được của tiếp điểm động nếu không có tiếp điểm tĩnh cản lại - Việc xác định độ lún của tiếp điểm là cần thiết vì trong quá trình làm việc tiếp điểm sẽ bị ăn mòn. để đảm bảo tiếp điểm vẫn tiếp xúc tốt thì cần có một độ lún hợp lý - Chọn độ lún theo công thức kinh nghiệm với dòng điện Iđm = 40 A thì độ lún l = 2mm C. Mạch vòng dẫn điện phụ Cách tính mạch vòng dẫn điện phụ tương tự với cách tính vòng dẫn điện chính, chỉ khác ở là trong mạch vòng phụ dòng điện là 5A I. Thanh dẫn 1. Thanh dẫn động - Vật liệu làm thanh dẫn trong mạch vòng phụ cũng là Đồng kéo nguội, các thông số vẫn là: Ký hiệu Tỷ trọng (ã) Nhiệt độ nóng chảy (ènc) ML-TB 8,9 g/cm3 10830C Đồ án môn học Khí cụ điện Điện trở suất ở 200C (ñ20) Độ dẫn nhiệt (ë) Độ cứng Briven (HB) Hệ số dẫn nhiệt điện trở (á) Nhiệt độ cho phép cấp A ([ècp]) - Kích thước thanh dẫn Theo công thức 2-6 (TL1) :  0,0174.103 Ùmm 3,9 W/cm 0C 80 ÷ 120 kG/cm2 0,0043 1/ 0C 950 C b = 3 I 2 .ñè.K f 2.n.(n + 1).K T .ô« d trong đó : - I = 5 A : dòng điện định mức. - n: hệ số hình dáng, n = a/b = 5 ÷ 10, chọn n = 7. - Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần. Kf = Kbm.Kg = 1,03 ÷ 1,06 . Chọn Kf = 1,05. - KT : hệ số toả nhiệt, KT = (6 ÷ 12).10-6 (W/ 0 C.mm2) chọn KT = 6.10-6 (W/ 0 C.mm2) - ñõ : điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định ñè = ñ20[1+á(è - 20)] ñ20 : điện trở suất của vật liệu ở 20OC á : hệ số nhiệt điện trở của vật liệu è: nhiệt độ ổn định của đồng , ở đây ta lấy bằng nhiệt độ phát nóng cho phép õ = [õ] = 95 OC. ⇒ ñ95 = 0,0174.10 -3[1+4,3.10 -3(95 - 20)] ≈ 0,023.10 -3 (Ù.mm) - ôôđ : độ tăng nhiệt ổn định ôôđ = è - èmt với èmt =40 OC là nhiệt độ môi trường ⇒ ôôđ = 95 - 40 = 55 OC Đồ án môn học Khí cụ điện Vậy ta có  b = 3  5 2.0,023.10 −3.1,05 2.7.(7 + 1).6.10 −6.55  ≈ 0,27 mm a = b.n =0,27.7 =1,7 mm Tuy nhiên để đảm bảo cho thanh dẫn động có thể chịu được phát nóng thì a > dtđ (dtđ : đường kính tiếp điểm). Tra bảng 2-15 với Iđm = 5A thì dtđ = 2 ÷ 5 mm, nên chọn dtđ = 4 Vì vậy chọn a = 5 mm và b = 0,8 mm - Mật độ dòng điện : j = I dm S  = 5 4  = 1,25 A / mm 2 < [j] =2 ÷ 4 A/mm2 thoả mãn về kết cấu - Nhiệt độ thanh dẫn : Từ công thức 2-4 (TKKCĐHA) ta có S.P = I 2 .ñ è .K f K T .(è « d − è mt )  = I 2 .ñ 0 .(1 + á.è ¤§ ).K f K T .(è « d − è mt ) è « d  = è td = I 2 .ñ 0 .K f . + S.P.K T .è mt S.P.K T − I 2 .ñ 0 .K f .á với ñ0 : điện trở suất của đồng kéo nguội ở 00C ñ 0 = ñ 20 1 + á.è  = 0,0174.10 −3 1 + 0,0043.20  = 0,016.10 −3 Ù.mm èmt : nhiệt độ môi trường, èmt = 400C Thay vào ta có : è td = 5 2.0,016.10 −3.1,05 + 4.11,6.6.10 −6.40 4.11,6.6.10 −6 − 52.0,016.10 −3.1,05.0,0043 = 41,80C Vậy ètd < [ècp] =950C định mức thanh dẫn thoả mãn về nhiệt độ ở chế độ Đồ án môn học Khí cụ điện 3. Đầu nối Diện tích bề mặt tiếp xúc : Stx =  I dm j Chọn mật độ dòng điện j = 0,31 A/mm2 ⇒ Stx =  5 0,31  = 16,13 (mm2 ) Stx Stx = a.b = 16,13 mm2 ⇒ b =  b 16,13 8  a = 2 (mm) Lực ép tiếp xúc : Ftx = ftx.Stx với ftx là lực ép riêng trên các mối nối . Chọn ftx=100 kG/cm2 = 100.10 -4 kG/mm2 ⇒ Ftx = 100.10 -4.16,13 = 0,16 (kG) Tra bảng 2-9 (TL1) chọn bu lông có đường kính ren d = 5 mm (M5) , số lượng 1 chiếc . 4. Tiếp điểm Chọn loại tiếp điểm cầu với dạng tiếp xúc điểm. a. Chọn vật liệu tiếp điểm I = 5 A , tra bảng 2-13 (TL1) có thể chọn Bạc kéo nguội ( CP 999 ) có các thông số kỹ thuật : Ký hiệu Tỷ trọng (ã) Nhiệt độ nóng chảy (ènc) Điện trở suất ở 200C (ñ20) Độ dẫn nhiệt (ë) Độ cứng Briven (HB) Tỷ trọng nhiệt CP 999 10,5 g/cm3 961 0C 0,0159.10-3 Ùmm 1,05 W/cm 0C 30 ÷ 60 kG/cm2 0,234 Ws,cm.0C Đồ án môn học Khí cụ điện Hệ số dẫn nhiệt điện trở (á) Nhiệt độ cho phép cấp A ([ècp])  0,004/ 0C 950 C b. Xác định kích thước Chọn tiếp điểm hình cầu . Tra bảng 2-15 (TL1) , với dòng I = 5 A có thể chọn đường kính tiếp điểm dtđ = 4 mm , chiều cao tiếp điểm htđ =1,2mm. dtd htd c. Lực ép tiếp điểm Tính theo công thức lý thuyết 2-14 (TL1) , tại một điểm tiếp xúc , lực ép tiếp điểm sẽ là : Ftđ = I 2 . A.ð.H B 2  .  1 ⎡ ⎢arccos( ⎣  Ttd ⎤ )⎥ Ttx ⎦  2 trong đó : - A=2,3.10 -8 (V/ OC) : hằng số Loen. - HB : độ cứng Britnel của tiếp điểm HB = 60 kG/mm2 = 60.106 kG/m2 - ë : hệ số dẫn nhiệt của thanh dẫn ë = 3,8 W/cm.OC = 0,38 W/mm.OC - Ttd : nhiệt độ thanh dẫn chỗ xa nơi tiếp xúc , lấy bằng nhiệt độ phát nóng dài hạn Ttd = 41,8 + 273 = 314,8 OK - Ttx = ètx + 273 = 44,8 + 273 = 317,8 OK ⇒ Ftđ = 5 2. 2,3.10 −8.ð .60.10 6 2  .  ⎡ 314,8 ⎤ ⎣ ⎦ 1  2  = 2,5.10 −3 (kG)16.ë 16.(380) ⎢arccos(317,8 )⎥ Đồ án môn học Khí cụ điện Tính theo công thức thực nghiệm 2-17 (TL1) , ta có : Ftđ = ftđ.Iđm trong đó ftđ = 5 G/A (bảng 2-17) ⇒ Ftđ = 5.5 = 25 (G) = 0,025 (kG) So sánh hai kết quả ta chọn Ftđ = 0,025kG = 0,25 N d Điện trở tiếp xúc - Tính theo công thức lý thuyết 2-24 (TL1) R tx = ñ ð.H B 2 Ftd Điện trở suất của tiếp điểm ñ = ñ20.[1+á(ètx - 20)] = 1,59.10 -8[1+4.10 -3(44,8 - 20)] = 1,75.10 -8 (Ùm) ⇒  Rtx =  1,75.10 −8 2 ð .60.10 6 0,025  = 7,6.10 −4 (Ù) - Tính theo công thức thực nghiệm 2-25 (TL1) Rtx =  K tx (0,102.Ftd ) 0,5 trong đó : Ftđ tính bằng Newton (N) Ktx : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm . Chọn Ktx = 0,06.10 -3 (TL1 trang 59) ⇒ R tx = 0,06.10 −3 (0,102.0,25)  0,5  = 3,7.10 −4 (Ù) So sánh hai kết quả ta chọn Rtx = 7,6.10 -4 Ù e. Điện áp rơi trên chỗ tiếp xúc : Utx = I.Rtx= 5.7,6.10 -4 =3,8 mV < [Utx] = 2 ÷30 mV Đồ án môn học Khí cụ điện f. Xác định trị số dòng điện hàn dính - Trị số dòng điện hàn dính xác định theo quan hệ lý thuyết 2-33 (TL1) Ihdbđ = A f nc . Ftd trong đó : (A) A=  O  1 3 2 ñO : điện trở suất của vật liệu ở 20OC . Ta có ñ20 = ñO(1+á.20) ⇔ ñO = ñ O 1 + á.20 ⇔  ñO = 1,59.10 −8 −3  = 1,47.10 −8 (Ùm) ë : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu ë = 6,16 W/cm.OC = 416 W/cm.OC ènc : nhiệt độ nóng chảy của vật liệu ènc = 961 OC HBo : độ cứng Britnel . HBo = 60.10 6 kG ⇒ A= 1 3  6 −8 2 −3 3  = 1720 fnc : hệ số đặc trưng cho sự tăng diện tích tiếp xúc trong qua trình phát nóng, chọn fnc = 2. Ftđ = 0,025 kG. Ihd = 1720. 2. 0,025 = 386(A) - Tính theo công thức thực nghiệm 2-36 (TL1) Ihd = Khd. Ftd32ëè nc (1 + áè nc ) ðH B ñ O (1 + áè nc ) 3 1 + 4.10 .20 32.416.961.(1 + .4.10 −3.961) Đồ án môn học Khí cụ điện Khd : hệ số hàn dính . Tra bảng 2-19 (TL1) , chọn Khd = 1000 A/kG0,5 Ftđ = 0,025 kG Ihd = 1000. 0,025 = 158(A) Như vậy Ihd > 10.Iđm = 10.5 = 50 (A) , đảm bảo cho tiếp điểm không bị hàn dính. g. Độ lún , độ mở Với dòng điện I =5 A ta có thể chọn độ lún l’ =1,5mm. Vì tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm phụ phải bằng tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm chính nên : l' = m + l - l' = 8 + 4 - 1,5 =10,5 mm trong đó m, l là độ mở và độ lún của tiếp điểm chính h. Độ rung và thời gian rung của tiếp điểm - Theo công thức 2-39 (TL1) , biên độ rung sẽ là : xm = md .vdo2 .(1 − KV ) 4.Ftd  ( 2 tiếp điểm cầu ) mđ : khối lượng phần động mđ = Gd g  = mC .I g  = 10.5 9,81  2 vđo : tốc độ tiếp điểm tại thời điểm va đập . vđo = 0,1 m/s KV : hệ số va đập phụ thuộc vào tính đàn hồi của vật liệu . Đối với bạc chọn KV = 0,85. ⇒ xm = 5,1.0,12 (1 − 0,850) 4.25 = 76,5.10 -6 (m) = 0,0765 mm - Theo công thức 2-20 (TL1) , thời gian rung ứng với biên độ rung xm là := 5,1 ( G.s /m ) Đồ án môn học Khí cụ điện t m =  2md vdo 1 − KV 2.Ftd = 2.5,1.0,1. 1 − 0,85 2.25  = 7,9.10 −3 (s) Tổng thời gian rung : tÓ = 1,5.2.tm (CT 2-47) = 1,5.2.7,9.10 -3 = 23,7 ms i. Độ hao mòn tiếp điểm Khối lượng mòn trung bình của một cấp tiếp điểm cho một lần đóng ngắt là : gđ + gng = 10 -9(Kđ. I 2d + Kng. I 2ng )Kkđ trong đó : Kkđ : hệ số không đồng đều Kđ và Kng : hệ số mòn khi đóng và khi ngắt. Tra bảng 2-21 và hình 2-16 (TL1) có Kđ = 0,04 (g/A2) Kng = 0,5 (g/A2) Kkđ = 1,1 Dòng khi đóng lấy bằng Iđ = 10I = 10.5 = 50 (A) Dòng khi ngắt Ing = I = 5 (A) ⇒ gđ + gng = 10 -9(0,04.502 + 0,5.52).1,1 =1,24.10 -7 (g) Sau N = 106 lần đóng ngắt , khối lượng mòn là : Gm = N.(gđ + gng) = 106.1,24.10 -7= 0,124 (g) Vì tiếp điểm cầu có hai điểm ngắt , tính cho một chỗ tiếp xúc : Gm1 =  G m 2  =  0,124 2  = 0,062 (g) Thể tích mòn : Đồ án môn học Khí cụ điện Vm =  G m1 ã  =  0,062 10,5.10  −3  = 5,89 (mm 3 ) Thể tích ban đầu của tiếp điểm Vtđ = h.ð . d 2 4  = 1,2.ð . 4 2 4  = 15,08 (mm 3 ) Lượng mòn của tiếp điểm sẽ là : Vm Vtd  .100% = 5,89 15,08  .100% ≈ 39% Đồ án môn học Khí cụ điện CHƯƠNG III ĐẶC TÍNH CƠ I . Tính toán đặc tính cơ. 1. Lập sơ đồ động Xét trường hợp Công tắc tơ đặt ngược : ä 0 m * ä =m+l 1 2  Fđ  1 2  Fđ Gđ + Fnhđ * ä =0 Fđt 1 2  Fđ  1 2  Fđ Gđ + Fnhc Đồ án môn học Khí cụ điện Lực cơ tác dụng bao gồm : - Lực ép tiếp điểm chính thường mở - Lực ép tiếp điểm phụ thường mở - Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng - Lực lò xo nhả - Trọng lượng phần động - Lực ma sát ( bỏ qua ) 2.Tính toán các lực : a. Lực ép tiếp điểm chính thường mở : - Lực ép tiếp điểm cuối : Ftđ c = 6.Ftđ ( 3 tiếp điểm cầu) = 6.10 = 60(N) - Lực ép tiếp điểm đầu : Ftđ đ = 0,6.Ftđ c = 0,6.60 = 36 (N) b. Lực ép tiếp điểm phụ thường mở : - Lực ép tiếp điểm cuối : Ftđ c = 4.Ftđ phụ (2 tiếp điểm cầu) = 4.0,25 = 1 (N) - Lực ép tiếp điểm đầu : Ftđ đ = 0,6.Ftđ c = 0,6.1 = 0,6 (N) c. Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng : - Lực ép tiếp điểm đầu : Ftđ đ = Ftđ c = 1 (N) - Lực ép tiếp điểm cuối : Ftđ c = Ftđ đ = 0,6 (N) d. Lực lò xo nhả : - Lực nhả đầu : Fnh đ = Kdt(Gđ + Ftđ đ ) Đồ án môn học Khí cụ điện Fnh đ = 1,2.(4 + 1) = 6 (N) trong đó: Hệ số dự trữ Kdt = 1,1 ÷ 1,3 . Chọn Kdt = 1,2 Trọng lượng phần động : Gđ = mc.Iđm =10.40=4(N) - Lực nhả cuối : Fnh c = 1,5.Fnh đ = 1,5.6 = 9 (N) 3. Đồ thị đặc tính cơ Fcơ 73 60.6 48,5 N 60 36 N 9N 6N 4N 0.75  2  7.25  8  ä (mm) lc = 2 mc = 6 Đồ án môn học Khí cụ điện II. Tính toán lò xo Chọn lò xo xoắn hình trụ chịu nén Loại lò xo này có ưu điểm ít bị ăn mòn bền về cơ , làm việc linh động , không bị phát nóng . Tra bảng 4-1 (TL1) , chọn vật liệu làm lò xo là dây thép các bon ÃOTC9389-60 độ bền trung bình , nhãn hiệu II (Ð) : - Độ bền giới hạn khi kéo - Giới hạn mỏi cho phép khi uốn - Giới hạn mỏi cho phép khi xoắn - Module đàn hồi - Mudule trượt - Điện trở suất Các thông số của lò xo : d D 2200 N/mm2 770 N/mm2 480 N/mm2 200.103 N/mm2 80.103 N/mm2 0,19 ÷ 0,22 .10-6 Ùm L t Đồ án môn học Khí cụ điện 1. Lò xo nhả - Tính cho một lò xo Fnh đầu = 6 2  = 3 (N) Fnh cuối = 9 2  = 4,5 (N) Như vậy trong khoảng ä = m + l = 8 (mm) lò xo phải sinh được lực là ÄF = 4,5- 3 = 1,5N . - Theo công thức 4-31 (TL1) , đường kính dây lò xo là : d = 1,6  F .C ó x chọn C = D d  = 10 F = Fnh cuối ⇒ d = 1,6 4,5.10 480  = 0,49 (mm) Vậy chọn đường kính dây lò xo là d =0.6 - Đường kính lò xo : D = C.d = 12.0,6=7,2(mm) - Số vòng làm việc : W= G.d 4 . f 8D 3 .ÄF  = 80.10 3.(0.6) 4 .8 8.(7.2) 3 .1.5  = 18 vòng với f = m + l = 8 mm - Số vòng kết cấu : W = 18+ 2 = 20 vòng - Bước lò xo : tk = d =0.6mm Đồ án môn học Khí cụ điện tn = d +  f W  = 1 +  8 20  = 1,4 mm - Chiều dài kết cấu : lk = d.W = 1.20=20 mm ln = W.tn + 1,5.d = 201,4 + 1,5.0.6=28,9 (mm) - ứng suất xoắn thực tế của lò xo: óx = 8. .F .c 2  = 8.4,5.10 2  = 318,3 N/mm  2 Vậy óx < [óx] =480 N/mm2 do đó lò chọn thoả mãn yêu cầu - khoảng lún thực tế của lò xo: x l = 8.D 3 .ÄF .W G.d 4  =  8.(7.2) 3 .1.5.20 80.10 3.(0.6) 4  =22mm 2. Lò xo tiếp chính - Tính cho một lò xo Fnh đầu = 60 3  = 20 (N) Fnh cuối = 36 3  = 12 (N) Như vậy trong khoảng ä = f = l = 2 (mm) lò xo phải sinh được lực là ÄF = 20- 12 =8 N . - Theo công thức 4-31 (TL1) , đường kính dây lò xo là : d = 1,6  F .C ó x chọn C = D d  = 10 F = Fnh cuối ⇒ d = 1,6 20.10 480  = 1,1 (mm) Vậy chọn đường kính dây lò xo là d =1,2mm Đồ án môn học Khí cụ điện - Đường kính lò xo : D = C.d = 101,2 = 12(mm) - Số vòng làm việc : W= G.d 4 . f 8D 3 .ÄF  = 80.10 3.1,2 4.2 8.(12) 3 .8  = 3 vòng với f = l = 2 mm - Số vòng kết cấu : W = 3 + 2 = 5 vòng - Bước lò xo : tk = 1,2 mm tn = d + f W  = 1,2 + 2 5  = 1.6 mm - Chiều dài kết cấu : lk = d.W = 1,2.5 = 6 mm ln = W.tn + 1,5.d = 5.1,6 +1,5.1,2= 9,8 mm - ứng suất xoắn thực tế của lò xo: óx = 8..F.C 2  = 8.20 .10 2  = 353.677 N/mm2 Vậy óx < [óx] =480 N/mm2 do đó lò chọn thoả mãn yêu cầu - Khoảng lún thực tế của lò xo: x l =  8.D 3 .ÄF .W G.d 4  =  8.12 3.8.5 80.10 3.1,2 4  = 3,33mm 3. Lò xo tiếp điểm phụ - Tính cho một lò xo Fnh đầu = 1 2  = 0,5 (N) Fnh cuối = 0, 6 2  = 0,3 (N) Như vậy trong khoảng ä = f = l = 1,5 (mm) lò xo phải sinh được lực là ÄF = 0,5 - 0,3 = 0,2 N . Đồ án môn học Khí cụ điện - Theo công thức 4-31 (TL1) , đường kính dây lò xo là : d = 1,6  F .C ó x chọn C = D d  = 9 F = Fnh cuối ⇒ d = 1,6 1.9 480  = 0,22 (mm) Vậy chọn đường kính dây lò xo là d =0,3mm - Đường kính lò xo : D = C.d = 9.0,3 = 2,7 (mm) - Số vòng làm việc : W= G.d 4 . f 8D 3 .ÄF  = 80.10 3.0,34.1,5 8.2,7 3.0,2  = 30 vòng với f = l =1,5 mm - Số vòng kết cấu : W = 30 + 2 = 32 vòng - Bước lò xo : tk = 0,3 mm tn = d + f W  = 0,3 + 1,5 30  = 0,35 mm - Chiều dài kết cấu : lk = d.W = 0,3.30 = 9 mm ln = W.tn + 1,5.d = 30.0,35 + 1,5.0,3 = 10,95 mm - ứng suất xoắn thực tế của lò xo: óx = 8..F.C 2  = 8. 1.9 2  = 254,6 N/mm2 Vậy óx < [óx] =480 N/mm2 do đó lò chọn thoả mãn yêu cầu - Khoảng lún thực tế của lò xo: Đồ án môn học Khí cụ điện xl =  8.D 3 .ÄF .W G.d 4  =  8.2,7 3.0,2.30 80.10 3.0,3 4  = 1,458 mm Chương V NAM CHÂM ĐIỆN I. Khái niệm Nam châm điện được sử dụng ngày càng rất rộng rãi mà không một lĩnh vực ngành kỹ thuật nào không sử dụng nó. Nhiệm vụ chủ yếu của nam châm điện là bộ phận sinh lực để thực hiện các chuyển dịch tịnh tiến hay chuyển quay hoặc sinh lực hãm. Trong mỗi lĩnh vực khác nhau thì có những loại nam châm khác nhau về hình dáng, kết cấu, ứng dụng. Các qúa trình vật lý xảy ra trong nam châm điện rất phức tạp, thường được mô tả bằng các phương trình vi phân tuyến tính. Vì vậy việc tính toán nam châm điện thường được dựa theo các công thức gần đúng, đơn giản sau đó mới kiểm nghiệm lại theo công thức lý thuyết, dẫn tới bài toán tối ưu. Đối với công tắc tơ, nam châm điện là cơ cấu sinh lực để thực hiện tịnh tiến đối với cơ cấu chấp hành là hệ thống các tiếp điểm. II. Tính toán kích thước nam châm điện 1 Các số liệu ban đầu a. Dạng kết cấu Với công tắc tơ xoay chiều ba pha thì thường chọn nam châm điện có kết cấu chữ E hút thẳng b. Vật liệu Đồ án môn học Khí cụ điện Tra bảng 5-3 (TL1) chọn Thép lá kỹ thuật điện hợp kim tăng cường ∃31 (thép silic) . Loại thép này có lực từ phản kháng bé nên tổn hao do từ trễ không đáng kể . Các thông kỹ thuật của thép ∃31 : Lực từ phản kháng HC Từ cảm dư Từ cảm bão hoà Độ từ thẩm Độ từ thẩm cực đại Điện trở suất Khối lượng riêng Thành phần cacbon Tổn hao từ trễ khi bão hoà Từ cảm lõi thép Chiều dày lá thép 0,35 A/cm 1,1 T 2T 250 6,5 50.10 -8 Ù.cm 7,65 g/cm3 0,025% 0,15 0,6 T 0,5 mm c. Chọn từ cảm , hệ số từ rò , hệ số từ cảm Chọn điểm tính toán là K (điểm nguy hiểm), tại ä = 2 mm, Ftt = 66,6 N Chọn Bä = 0,5T Chọn hệ số từ rò ór = 1,4 ; hệ số từ tản ót = 1,2. 2 Tính tiết diện lõi mạch từ - Theo công thức 5-8 (TKKCĐAH) , tổng diện tích lõi thép mạch từ để đạt được lực điện từ ở điểm tới hạn : SlÓ =  k.Ftt 19,9.10 4.B 2ä trong đó Ftt lực hút điện từ ở điểm tới hạn : Ftt = 66,6N k : hệ số dự trữ , chọn k =1,15 ⇒  SlÓ = 1,1.66,6 4  2  2  219,9.10 .0,5 = 1472.5.10 −6 m =1472.5 mm Đồ án môn học Khí cụ điện - Diện tích lõi cực từ giữa : Sl2 = S lÓ 2  = 1472,5 2  = 736.3 (mm 2 ) - Diện tích lõi 2 cực từ nhánh : Sl1 = Sl3 = S l 2 2  = 736.5 2  = 368,25 (mm 2 ) b a/2 - Đối với cực từ giữa  a chọn  b a  = 0,9 ⇒a = S l 2 0,9  =  736,5 0,9  ≈ 28 (mm) b = 0,9.a = 0,9.28 ≈ 25 (mm) - Cạnh thực của lõi thép : b' =  b K C với KC = 0,9 là hệ số ép chặt các lá thép . b'= 25 0,9  ≈ 27.8 (mm) - Số lá thép kỹ thuật điện : n= b Ä  = 25 0.5  = 50 (tấm) Đồ án môn học Khí cụ điện trong đó Ä = 0,5 mm là chiều dày một lá thép . - Hai cực từ mạch nhánh chọn kích thước : a/2 = 14 mm b = 25 mm 3. Tính toán cuộn dây a. Sức từ động của cuộn dây - (IW)tđ = (IW)Óänh + (IW)h (A.vòng) trong đó : (CT 5-18) ⋅ ⋅ (IW)Óänh :sức từ động của khe hở không khí làm việc khi phần ứng hở (IW)h : sức từ động không đổi khi khe hở không khí làm việc - (IW)Óänh = B ä .Ó ä nh ì O  (CT 5-19 TL1) Óänh - tổng khe hở không khí làm việc Óänh = 2.änh = 2.2.10 -3 = 4.10 -3 (m) ìO = 1,25.10 -6 (H/m) ⇒ (IW)Óänh = 0,5.4.10 −3 1,25.10 −6.1,2  = 1333 (Avòng) - (IW)h = Bä .ó r .Óä h ì O  (CT 5-20 TL1) ór : hệ số từ rò , ór = 1,4 Óäh : khe hở không khí ở trạng thái hút Óäh = 2äcn + äcd + äht =0,2 ÷ 0,7 mm · · · äcn= 0,03 ÷ 0,1 mm - khe hở công nghệ, chọn äcn = 0,05mm äcd = 0,1 ÷ 0,5 mm : khe hở chống dính , chọn äcd = 0,3mm äht : khe hở giả định , chọn äht = 0,1 mm ⇒ Óäh = 2.0,05 + 0,3 + 0,1 = 0,5 mm . Đồ án môn học Khí cụ điện (IW)h=  0,0.1,4.0,5.10 −3 1,25.10 −6  = 278 (Avòng) ⇒ (IW)tđ = 1333 + 278 = 1611 (A.vòng) - Kiểm tra lại , ta có hệ số bội số dòng điện : KI = (IW ) td (IW ) h  = 1611 278  ≈ 6 ⇒thoả mãn yêu cầu KI = 4 ÷ 15 b. Kích thước cuộn dây hcd  Ä1  Ä2 bcd - Tiết diện cuộn dây được xác định cho trạng thái phần ứng bị hút vì khi phần ứng hở , dòng điện chạy trong cuộn dây lớn hơn nhiều lần so với khi phần ứng bị hút và thời gian rất ngắn . Vì vậy sức từ động (IW)tđ được tính ở trạng thái hở của phần ứng cần phải đưa về trạng thái hút của phần ứng . - Theo công thức 5-24 (TL1) , diện tích cuộn dây : Scd =  K U max .(IW) td K U min .K qt .j.K ld .K I trong đó : - KUmax : Hệ số tính đến điện áp nguồn tăng mà NCĐ vẫn làm việc . Chọn Kumax = 1,1 - KUmin : Hệ số tính đến điện áp nguồn giảm mà NCĐ vẫn làm việc . Chọn Kumin = 0,85 . Đồ án môn học Khí cụ điện - Kqt: Hệ số quá tải dòng điện ở chế độ làm việc dài hạn Kqt = 1. - j : Mật độ dòng điện trong cuộn dây ở chế độ làm việc dài hạn , thường j = 2 ÷ 4 A/mm2 . Chọn j = 2,5 A/mm2 - Klđ : Hệ số lấp đầy cuộn dây , Kld = 0,3 ÷ 0,6 . Chọn Klđ = 0,5 . ⇒ Scd =  1,1.1611 0,85.1.2,5.0,5.11  ≈ 152 (mm 2 ) - Từ diện tích cuộn dây, chọn hệ số hình dáng Khd =  h cd b cd  = 3 ⇒ bcd =  S cd 3  =  152 3  = 7.1 (mm) hcd = 3.bcd = 3.7.1 = 21,3 (mm) - Số vòng dây W=  K U min .U dm .K IR 4,44.f.Ö tb  (trang 234 TL1) trong đó : - KIR : hệ số tính đến điện áp rơi trên điện trở của cuộn dây , khi phần ứng bị hút KIR ≈ 1. - Uđm : điện áp định mức của cuộn dây , Uđm = 380V - KUmin : hệ số tính đến sụt áp , KUmin = 0,85 - f = 50 Hz - Ötb = ór.Bä.S2 = 1,4.0,5.28.25.10 -6 = 4.9.10 -4 (Wb) ⇒ W= 0,85.380.1 4,44.50.4.9.10 −4  = 2969 (vòng) - Tiêt diện dây quấn : q=  S cd .K ld W ⇒  q = 152.0.5 2969  = 0,0258 (mm2 ) Đồ án môn học Khí cụ điện + Đường kinh dây : d=  4.q ð  =  4.0,0258 ð  = 0,18 (mm) . Chọn d = 0,2 mm c. Kích thước mạch từ b hn a/2  Ä3 Ä5  Ä1 Ä2 a Ä4 hđ bcd c a = 18 mm ; b=16 mm Chọn Ä1 = 0,5 mm Ä2 = 1,5 mm (bề dày khung dây) Ä3 = 0,5 mm (bề dày cách điện cuộn dây) Ä4 = 5,0 mm Ä5 = 5,0 mmhcd hl Đồ án môn học Khí cụ điện Chiều cao lõi mạch từ : hl = 65 mm Chiều rộng cuộn dây : bcd = 16 mm Chiều cao cuộn dây : hcd = 56 mm Chiều rộng cửa sổ mạch từ : c = Ä1 + Ä2 + 2Ä3 + bcd + Ä4 = 22 mm Diện tích nắp mạch từ : Sn = 0,8.Sl = 0,8.112 = 89,6 mm2 ⇒ hn = S n b  =  89,6 14  6,5mm Diện tích đáy mạch từ : Sđ = 0,7Sl = 0,7.112 = 78,4 mm2 ⇒ hđ = S d b  = 78,4 14  = 6mm 4. Tính toán kiểm nghiệm a. Tính các thông số của mạch từ Tính các từ dẫn , hệ số từ rò , hệ số từ cảm . Bỏ qua từ trở sắt từ ( ìFe >> ìä ) , ta có mạch từ đẳng trị Gt1  Gäo1  Gt2  Gäo2  Gt3  Gäo3 Gr1  (IW)  Gr2 Gä1  Gr1  Gä2  Gr2 (IW)  Gä3 Đồ án môn học Khí cụ điện a) Từ dẫn khe hở không khí 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 ä : Gä0 = ì 0 .a.b ä  = GäÓ GrÓ ä = ì 0 .700.10 −6 ä · hai hình nửa khối trụ đặ (IW)ường kính ä, chiều dài a, từ dẫn của mỗi hình là : G1 = 0,26.ì0.a = 0,26.ì0.28.10-3 = 7,28.10-3.ì0 · hai hình nửa khối trụ đặc, đường kính ä, chiều dài b, từ dẫn của mỗi hình là : G2 = 0,26.ì0.b = 0,26.ì0.25.10-3 = 6,5.10-3.ì0 c, đ Đồ án môn học Khí cụ điện · hai hình nửa trụ rỗng với đường kính trong ä, đường kính ngoài (ä + 2m), chiều dài a, từ dẫn mỗi hình là : G3 = = ì 0 .2.a + 1) m ì 0 .2.28.10 −3 + 1)  chọn với m = 0,1.ä = 1,57.ì 0 · hai hình nửa trụ rỗng với đường kính trong ä, đường kính ngoài (ä + 2m), chiều dài b, từ dẫn mỗi hình là : G4 = ì 0 .2.b + 1) m = ì 0 .2.25.10 −3 + 1)  = 1,44.ì 0 · bốn hình 1/4 cầu đặc với đường kính ä, từ dẫn của mỗi hình là : G5 = 0,077ì0.ä · bốn hình 1/4 cầu rỗng với đường kính trong ä. đường kính ngoài (ä + 2m), từ dẫn mỗi hình là : G6 = ì 0 .m 4  = ì 0 .0,1.ä 4 = 0,025.ì0 Vì tất cả các từ dẫn này song song với nhau nên từ dẫn tổng Gä2 ở khe hở không khí sẽ là tổng của 17 từ dẫn trên : Gä2 = G0 + 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) ⎛ 700.10 −6 ⎝ ä ⎞ ⎠ Tương tự với từ dẫn Gä1 và Gä3 ta cũng tính như Gä2 chia ra làm 17 hình : · một hình chữ nhật với các cạnh a/2, b và chiều cao ä : = ì0. ⎜⎜ + 27,56.10 −3 + 6.02 + 0,458.ä ⎟⎟ Đồ án môn học Khí cụ điện Gä0 =  ì 0 .a / 2.b ä  =  ì 0 .14.25.10 −6 ä = ì 0 .350.10 −6 ä · hai hình nửa khối trụ đặc, đường kính ä, chiều dài a/2, từ dẫn của mỗi hình là : G1 = 0,26.ì0.a/2 = 0,26.ì0.14.10-3 = 3.64.10-3.ì0 · hai hình nửa khối trụ đặc, đường kính ä, chiều dài b, từ dẫn của mỗi hình là : G2 = 0,26.ì0.b = 0,26.ì0.25.10-3 = 6.5.10-3.ì0 · hai hình nửa trụ rỗng với đường kính trong ä, đường kính ngoài (ä + 2m), chiều dài a/2, từ dẫn mỗi hình là : G3 = = ì 0 .2.a / 2 + 1) m ì 0 .2.14.10 −3 + 1)  chọn với m = 0,1.ä = 0,8.ì 0 · hai hình nửa trụ rỗng với đường kính trong ä, đường kính ngoài (ä + 2m), chiều dài b, từ dẫn mỗi hình là : G4 = ì 0 .2.b + 1) m = ì 0 .2.25.10 −3 + 1) ä .0,1  = 1,44.ì 0 · bốn hình 1/4 cầu đặc với đường kính ä, từ dẫn của mỗi hình là : G5 = 0,077ì0.ä Đồ án môn học Khí cụ điện · bốn hình 1/4 cầu rỗng với đường kính trong ä. đường kính ngoài (ä + 2m), từ dẫn mỗi hình là : G6 = ì 0 .m 4  = ì 0 .0,1.ä 4 = 0,025.ì0 ⇒ Gä1 = Gä3 = G0 + 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) ⎛ 350.10 −6 ⎝ ä ⎞ ⎠ ⎛ 700.10−6 ⎝ ä ⎞ ⎠ Vậy từ dẫn tổng qua khe hở không khí : GÓ =  G ä 2 .G ä13 G ä 2 + G ä13 = ì 0 0,4196.ä 4 + 0,0646.ä 3 + 0,00383.ä 2 + 0,0001024.ä + 1,04.10 −6 1,374.ä 3 + 0,1004.ä 2 + 0,00204ä dGäÓ dä  = = ì 0  0,5764.ä 6 + 0,08424.ä 5 + 0,003791.ä 4 − 1, 78.10 −5.ä 3 − 6,75.10 −6.ä 2 − 2,1. 10 −7.ä − 2,12. 10 −9 1,374.ä 3 + 0,1004.ä 2 + 0,00204.ä b) Từ dẫn tản Từ dẫn tản ở cực từ giữa với khe hở không khí : Gä2 = 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) = ì0.(40,66.10-3 +0,458.ä ) c) Từ dẫn rò= ì0. ⎜⎜ + 20.2810 −3 + 4.48 + 0,458.ä ⎟⎟ ⇒ Gä13 = Gä1 + Gä3 = ì0. ⎜⎜ + 40.56.10− 3 + 8.98 + 0,916.ä ⎟⎟ Đồ án môn học Khí cụ điện Đối với mạch từ xoay chiều , từ dẫn rò được tính theo công thức : Gr =  1 3  g r h l trong đó gr : suất từ dẫn rò hl : chiều cao lõi mạch từ Tính suất từ dẫn rò gr ? Xét hl = 1 a/2 a/2 b c gr bao gồm : - 1 hình trụ chữ nhật b×1×c - 2 hình 1/2 trụ tròn đặc đường kính c , chiều cao 1 - 2 hình 1/2 trụ tròn rỗng đường kính trong c , đường kính ngoài (c+a) , chiều cao 1 . gr = ìO.  b . 1 c  + 2.ìO.0,26.1 + 2.ìO. 0,64.1 c a 2 = 1,25.10 −6 30 20  + 2.1,25.10 −6.0,26 + 2.1,25.10 −6. 0,64 20 34 / 2  = 3,27.10 −6 Gr1 = Gr2 =  1 3 1 3 GrÓ = Gr1 + Gr2 = 71,94.10 -9 d) Hệ số từ tản , từ rò. Hệ số từ tản : ót = Ö ä Ö ä 0  = Ö ä 0 + Ö t Ö ä 0  = 1 + Ö t Ö ä 0  = 1 +  G t G ä 0 Hệ số từ rò :  ór = Ö Ó Ö ä  = Ö ä + Ö r Ö ä  = 1 + Ö r Ö ä  = 1 +  G r G ä 1 + 1 + grhl = .3,27.10− 6.33.10−3 = 35,97.10−9 Đồ án môn học Khí cụ điện Kết quả tính toán Như vậy tại điểm tới hạn ä = 2 mm , hệ số rò ór = 1,37 xấp xỉ với hệ số rò ban đầu chọn (= 1,4), do đó đạt yêu cầu. Từ thông mạch từ (tính ở lõi giữa) : Ö ä = K u .U 4,44. f .W  = 0,85.380 4,44.50.2969  = 6,12.10 −4 (Wb) Từ cảm mạch tại ä = 2 mm là : Öä = ór.Bä.Sl2  ⇒ Bä = Ö ä ó r .S l 2  = 6,12.10 −4 1,37.736,5.10 −6  = 0,44 T Giá trị từ cảm thực tế tính được gần xấp xỉ giá trị ban đầu chọn (= 0,5T) do đó thoả mãn yêu cầu 5. Tính và dựng đặc tính lực điện từ Theo công thức 4-50 (TKKCĐAP) , lực hút điện từ trung bình được tính : Fhtb = K. Ö 2ä 2G  2 äÓ  (  dG äÓ dä  +  1 dG r 3 dä  ) với ba trường hợp U =0,85.Uđm (KU = 0,85) U = Uđm (KU = 1) U = 1,1.Uđm (KU = 1,1)ä (mm) 0,5 1 2 4 6 7 8 -6 Gä2 (.10 ) 2,613 0,693 0,374 0,268 0,216 0,185 0,164 -6 GäÓ (.10 ) 1,31 0,35 0,193 0,140 0,114 0,0993 0,088 -9 GrÓ (.10 ) 71,94 71,94 71,94 71,94 71,94 71,94 71,94 -8 Gt2(.10 ) 5,13 5,22 5,33 5,45 5,56 5,68 5,79 ór 1,05 1,2 1,37 1,51 1,63 1,72 1,8 ót 1,02 1,077 1,14 2,03 1,26 1,3 1,35 -5 dGäÓ/dä (.10 ) 260 15,97 3,96 1,74 0,96 0,603 0.41 Đồ án môn học Khí cụ điện trong đó K = 0,25 với F tính bằng Newton - Vì Gr không phụ thuộc vào khe hở không khí nên Ö tb - Ö ä = ó r K U .U mà Ötb = 2. 4,44.f.W  dG r dä  = 0 + KU = 0,85  ⇒ Ö tb = 2.0,85.380 4,44.50.2969  = 1,22.10− 3 (Wb) + KU = 1  ⇒  Ö tb = 1,22.10 −4 0,85  = 143.10 −3  (Wb) + KU = 1,1 ⇒ Ö tb = 1,44.10 −4.1,1 = 1,57.10 −3  (Wb) Kết quả tính được ta cóä (mm) 0,5 1 2 4 6 7 8 -6 GäÓ (.10 ) 1,31 0,35 0,193 0,140 0,114 0,0993 0,088 dG äÓ -5 (.10 ) dä 260 15,97 3,96 1,74 0,96 0,603 0.41 ór 1,05 1,2 1,37 1,51 1,63 1,72 1,8 -4 Öä×10 (Wb) KU = 0,85 11,6 10,16 8,9 8,07 7,48 7,09 6,78 -4 Öä×10 (Wb) KU = 1 13,6 11,9 10,43 9,47 8,77 8,31 7,94 -4 Öä×10 (Wb) KU = 1,1 14,9 13,08 11,45 10,39 9,63 9,12 8,72 Fđt (N) KU = 0,85 95,8 83,2 61,86 33,2 20,66 15,4 12,43 Fđt (N) KU = 1 150,2 130,7 104,4 84,7 71,02 52,7 41,7 Fđt (N) KU = 1,1 220,3 178,7 146,4 96,4 85,6 63,5 50,3 Đồ án môn học Khí cụ điện Fcơ 134,8 N Đồ án môn học Khí cụ điện Hệ số nhả của nam châm : Knh =  Fc Fh  (TL1 trang 262) tại điểm tới hạn Knh =  28,7 49,3  = 0,76 6. Kiểm nghiệm cuộn dây Dòng điện tiêu thụ trong cuộn dây : I= (IW )td W .K I  = 2931 2969.11  = 0,112 (A) Điện trở dây quấn l q  l tb W q trong đó ltb là chiều dài trung bình của cuộn dâyR = ñcd. = ñ cd Đồ án môn học Khí cụ điện bcd bcd = 9,6 mm a = 28 mm b = 25 mm Chiều dài trung bình của cuộn dây  a  ltb ltb = 2.(a + b) + [ 2.(a + b) + 2.ð .bcd ] 2 = 2 .( 28 + 25) + [ 2 ( 28 + 25) + 2 .ð . 9, 6 ] 2  = 158,16 mm Điện trở suất của đồng ở nhiệt độ phát nóng cho phép [è] = 95 0C : ñ = ñ[1 + á(è - 20)] = 1,74.10-8[1 + 0,0043(95 - 20)] = 2,3.10-8 (Ùm) ⇒ Rcd = 2,3.10 −8 158,16.10 −3.2969 0,058.10 −6  = 149,1 (Ù) Công suất tiêu thụ của cuộn dây: P = I2.Rcd = 0,1122.149,1 = 1,87 (W) Theo công thức Newton , độ tăng nhiệt trong cuộn dây bằng : ô =  P K T .S tn Hệ số toả nhiệt KT = 9 W/m2.0C (bảng 6-5 TL1) Diện tích toả nhiệt b Đồ án môn học Khí cụ điện Stn = hcd.(ltrong + lngoài) + 2.(2.a.hcd + 2.b.hcd +ð.bcd.hcd) Stn = 28,8.2.158,16 + 2(2.34.28,8+ 2.30.28,8 + ð.9,6.28,8) = 19420 mm2 ⇒ ô = è - èmt = 1,87 9.19420.10 −6  = 10,7 O C ⇒ è = 40 + 10,7 = 50,7 OC < [ è]cp = 95 OC 7.Tính toán vòng ngắn mạch Để chống rung cho phần động của NCĐ do lực đập mạch gây nên. ta đặt vòng ngắn mạch ở hai bên trụ bên. St  Sn + Số vòng ngắn mạch. Wnm = 1 vòng. + Diện tích rãnh đặt vòng ngắn mạch. Snm = 2.b = 2.25 = 50 mm2. + Lực hút điện từ trung bình ở khe hở làm việc khi không có vòng ngắn mạch ở trạng thái hút của phần ứng. Ftbh = 19,9.10  4 (Ö ätb )2 S tn trong đó Öätb: Từ thông trung bình ở khe hở làm việc khi phần ứng hút được: Đồ án môn học Khí cụ điện Ö ätb =  Ö tbtd 4.ó rh  =  ó th .Bth .S lÓ 4.ó rh órh: Hệ số từ dò khi phần ứng hút (ä = 0,5 mm), ór = 1,05. ⇒ Öätb = 1,37.0,5.2040.10 −6 4.1,05  = 3,33.10 −4  (Wb) Stn: Diện tích tổng trong và ngoài vòng ngắn mạch. Stn = Sl1 - Snm = 14.25 - 50 = 300 mm2. Ftbh = 19,9.10 4. (3,33.10 −4 ) 2 300.10 −6  = 73.5  (N) + Tỉ số fl của lực điện từ bé nhất và trị trung bình của lực điện từ khi không có vòng ngắn mạch. fl =  Fmin Ftbh  =  K dt .Fcqdh Ftbh Có thể tính theo tỷ số diện tích giữa cực từ ngoài và trong vòng ngắn mạch. Chän á =  s n s t  = 2 − fl 4.fl  = 0,5 ⇒ f1 = 2/3. + Điện trở vòng ngắn mạch. rnm = ϖ.ì 0 .stn ä h  . 4. f ;l (3. f l + 2)  2  4 − f l 2 = −7  −3 4.0,66 (3.0,66 + 2)2  4 − 0,66 2 = 73.5.10 −6 Ù + Góc lệch pha ϕ giữa từ thông ngoài và từ thông trong khi số vòng ngắn mạch Wnm = 1 là : tgϕ =  ù.G t rnm  =  ùì 0 . rnm S t ä h trong đó :314.4ð .10 .300.10 −6 0,5.10 Đồ án môn học Khí cụ điện St: Diện tích cực từ trong vòng ngắn mạch St =  2 3  S tn =  2 3  2 tgϕ = 314,4.1,257.10 −6.200.10 −6 =3 −6  = 2,214 ⇒ ϕ = 55,9  O + Từ thông trong vòng ngắn mạch Chọn C = á cos ϕ  = 0,5 cos 55,9 O  = 0.89 Từ thông trong vòng ngắn mạch. Ö t =  2 Ö ätb  =  2 3,33.10 −4  O  = 1,81.10 − 4 Wb + Từ thông ngoài vòng ngắn mạch. Ön = C.Öt = 0.89.1,81.10-4 = 1.61.10-4 Wb. + Từ cảm ở khe hở vùng ngoài vòng ngắn mạch. Bn = Ö n S n  = 2,126.10 −4 150.10 −6  = 1,417T với Sn : diện tích cực từ ngoài vòng ngắn mạch Sn = Stn - St = 300 - 200 = 100 mm2 + Lực điện từ phía ngoài vòng ngắn mạch. Ftbn  4 Ö n2 S n  = 19,9.10 4 (2,126.10 −4  100.10 −6 2  = 90N + Lực điện từ phía trong vòng ngắn mạch. 4 Ö t2 S t  = 19,9.10 4  200.10 −6 2  = 32.6 + Lực điện từ cực đại. Fmax = Ftbt2 + Ftbn2 + 2.Ftbt .Ftbn .cos 2ϕ = 32.6 2 + 90 2 + 2.32.6.90. cos(2.55.9 O ) = 47,9 N300 = 200 mm 0,5.10 .110,3.10 1 + C + 2.C. cos ϕ 1 + 0.89 + 2.0.89. cos 55.9 = 19,9.10 . ) Ftbt = 19,9.10 . ( ) 1,81.10 −4 Đồ án môn học Khí cụ điện + Lực điện từ trung bình Ftb = Ftbt + Ftbn =32.6 + 90 = 81,33 (N) + Lực điện từ nhỏ nhất. Fmin = Ftb − Fmax = 81,73 − 47,9 = 33,83N Như vậy lực điện từ nhỏ nhất khi hút phải lớn lực cơ của phần ứng : 4.Fmin > Fcơ ⇒ 4.33,83 = 135,32 (N) > Fcơ =122,8 (N) + Tỷ số giữa cực đại và lực bé nhất P= Ftb Fmin  = 81,73 33,83  = 2,4 + Tổn hao trong vòng ngắn mạch. Pnm  = (K u max .ù .Ö t )2 K u2min .2.rnm  = − 4 2 0,852.2.110,3.10 − 6  = 24,5W + Hệ số toả nhiệt của các vòng ngắn mạch nằm trong lõi thép. K TFe = 2,9.10 −3.(1 + 0,0068è mt ) = 2,9.10 −3 (1 + 0,0068.200) = 6,844.10 −3W / cm 2 .O C + Điện trở suất của đồng ở nhiệt độ 2000C. ñè = 1,7.10 −8 [1 + 0,0043(200 − 40)] = 3.10 −8 Ùm + Dòng điện trong vòng ngắn mạch Pnm =I2nm . Rnm ⇒ Inm =  Pnm2 Rnm  =  24,5 110,3.10 −6  = 471,3( A)(1,1.314,2.1,81.10 ) Đồ án môn học Khí cụ điện CHƯƠNG VI CHỌN BUỒNG DẬP HỒ QUANG 1. Khái niệm chung Trong các khí cụ điện ( cầu dao , relay , contactor , máy ngắt v.v... ) , khi đóng hoặc ngắt mạch điện , hồ quang sẽ phát sinh trên tiếp điểm . Nếu để hồ quang cháy lâu , các khí cụ điện và hệ thống điện sẽ bị hư hỏng , vì vậy cần phải nhanh chóng dập tắt hồ quang . Bản chất của hồ quang điện là hiện tượng phóng điện trong chất khi với mật độ dòng điện rất lớn ( 104 ÷ 105 A/cm2 ) , có nhiệt độ rất cao ( 5000 ÷ 60000C) và điện áp rơi trên cathode bé ( 10 ÷ 20 V ). Hồ quang phát sinh là do môi trường giữa các cặp tiếp điểm bị ion hoá bao gồm các dạng : · · · · Quá trình phát xạ nhiệt điện tử . Quá trình tự phát xạ điện tử . Quá trình ion hoá do va chạm . Quá trình ion hoá do nhiệt . Song song với quá trình ion hoá là quá trình phản ion hoá ( tái hợp và khuếch tán ) . Nếu quá trình phản ion hoá xảy ra mạnh hơn quá trình ion hóa thì hồ quang sẽ bị dập tắt . Vì vậy , nguyên tắc dập hồ quang là tăng cường quá trình phản ion hoá bằng các biện pháp : · · · · · Kéo dài hồ quang Hồ quang tự dinh ra năng lượng để dập tắt Dùng năng lượng ở nguồn ngoài để dập tắt Chia hồ quang thành nhiều phần ngắn để dập tắt Mắc điện trở Sunt để dập tắt Ngô Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT 1 – K44  61 Đồ án môn học Khí cụ điện 2. Hồ quang điện xoay chiều Đặc điểm của hồ quang điện xoay chiều là cứ sau một nửa chu kỳ , dòng điện qua trị số i = 0 . Tại thời điểm i = 0 , quá trình phản ion hoá xảy ra mạnh hơn quá trình ion hoá , khi đó dễ dàng dập tắt hồ quang. 3. Lựa chọn kết cấu buồng dập hồ quang Đối với khí cụ điện hạ áp , các trang bị dập hồ quang thường là : - Kéo dài hồ quang điện bằng cơ khí. - Dùng cuộn dây thổi từ - Dùng buồng dập hồ quang kiểu khe hẹp - Dùng buồng dập hồ quang kiểu dàn dập Qua phân tích và tham khảo thực tế , đối với Công tắc tơ xoay chiều chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập . Trong buồng dập hồ quang ở phía trên có đặt nhiều tấm sắt từ . Khi hồ quang cháy , do lực điện động , hồ quang bị đẩy vào giữa các tấm thép và bị chia ra làm nhiều đoạn ngắn . Lực điện động sẽ càng đẩy hồ quang đi sâu vào , đồng thời các tấm sắt từ còn có tác dụng tản nhiệt hồ quang làm hồ quang dễ bị dập tắt. Yêu cầu đối với buồng dập hồ quang: - Thời gian dập tắt hồ quang rất ngắn - Tốc độ mở tiếp điểm lớn - Năng lượng hồ quang lớn , điện trở hồ quang tăng nhanh - Tránh hiện tượng quá điện khi dập tắt. 3. Kết cấu buồng dập hồ quang 3.1 Vật liệu Vật liệu làm buồng dập hồ quang phải đảm bảo các tính chất : chịu nhiệt , cách điện , chống ẩm và có độ nhẵn bề mặt. Ngô Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT 1 – K44  62 Đồ án môn học Khí cụ điện Theo (TL1) ta có thể chọn vật liều ép chịu hồ quang . Loại vật liệu này có tính chịu nhiệt , chịu hồ quang cao , cách điện tốt và đạt được độ nhẵn bóng bề mặt . 3.2 Kết cấu  Tiếp điểm Tấm sắt  Lỗ thoát  Giá tiếp điểm Hộp dập hồ Tiếp điểm tĩnh Lò xo tiếp ể 3.3 Tính toán Chọn số lượng các tấm cho một chỗ ngắt : n = 4 tấm Bề dày một tấm Khoảng cách giữa các tấm Ngô Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT 1 – K44 : b = 2 mm : d = 8 mm  63 Đồ án môn học Khí cụ điện MỤC LỤC Lời nói đầu Chương I : Giới thiệu chung về công tắc tơ Chương II : Cấu tạo và nguyên lý Chương III : Mạch vòng dẫn điện Chương IV : Đặc tính cơ Chương V : Nam châm điện Chương VI : Buồng dập hồ quang Ngô Hùng Mạnh - TBĐ_ĐT 1 – K44 1  64