Đồ án Thiết kế công tác tơ 3 pha

m. Víi dßng I®m = 5 (A) ta chän tiÕp ®iÓm ®éng h×nh trô cÇu, tiÕp ®iÓm tÜnh h×nh trô cÇu. - TiÕp xóc lµ tiÕp xóc ®iÓm. Ta chän vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm lµ B¹c (Ag) kÐo nguéi kÝ hiÖu lµ: Ag-CP999. - Theo b¶ng (2-15)/51 quyÓn 1, ta cã c¸c th«ng sè kü thuËt: g = 10,5 (g/cm3) - Khèi l­îng riªng. qnc 961 (0C) - NhiÖt ®é nãng ch¶y. P20 = 0,0159 . 10-3 (Wmm) - §iÖn tö suÊt ë 200C. l = 4,16 (W/mm2) - §é dÉn nhiÖt. HB = 30 ¸ 60 (Kg/mm2) - §é cøng Briven. Chän: HB = 45 (KG/mm2). · a = 0,0046 (1/0C) - HÖ sè nhiÖt ®iÖn tö. - Theo b¶ng (2-15)/51 quyÓn 1 ta chän kÝch th­íc tiÕp ®iÓm ®éng nh­ sau: víi I®m = 5 (A) => dtd = 2 ¸ 4 (mm). Ta chän dtd = 4 (mm) ht® = 1,2 (mm) Chän kÝch th­íc tiÕp ®iÓm tÜnh gièng nh­ tiÕp ®iÓm ®éng. 3. TÝnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm. * TÝnh theo lý thuyÕt: - Tõ c«ng thøc (2 - 14)/53 - quyÓn 1. Víi: Ft® = n . Ft®1. - V× tiÕp xóc gi÷a 2 tiÕp ®iÓm lµ tiÕp xóc ®iÓm nªn n = 1. I®m = 5 (A) HB = 45 (KG/mm2) - §é cøng Briven. l = 0,416 (W/mm0C) - §é dÉn nhiÖt. A = 2,3 . 10-8 (v/0C) - H»ng sè loren. Tt®: lµ nhiÖt ®é thanh dÉn xa n¬i tiÕp xóc. Ttx = Ttd + DT = 2 (0K_. Ttd qtd + 273 (0K) = 40 + 273 = 313 (0K). VËy Ttx = 313 + 2 = 315 (0K). Ftd = = 0,0007 (KG) = 0,007 (N) * TÝnh theo kinh nghiÖm: - Theo c«ng thøc: (2 - 7)/56 quyÓn 1: Ft® = ft® . I®m. - Theo b¶ng (2-17/55 - QuyÓn 1 ta cã: ft® = 5 ¸ 10 (G/A) Chän: ft® = 8 (G/A) VËy Ft® = 8. 5 = 40 (G) = 0,04 (KG) = 0,4 (N) - So s¸nh 2 kÕt qu¶ tÝnh theo lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm dÓ cho tiÕp ®iÓm lµm viÖc tèt ta chän Ft® = 0,4 (N) 4. TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc. * TÝnh theo lý thuyÕt. - Tõ c«ng thøc (2 - 24)/58 quyÓn1. Rtx = Trong ®ã: Pq = P20 [1 + a (95 - 20)] = 0,0159 [1+0,0046 (95 - 20)].10-3. = 0,0213 . 10-3 (Wmm). Rtx = = 0,2 . 10-3 (W). * TÝnh theo thùc nghiÖm: - Theo c«ng thøc: (2-25)/59 quyÓn 1. Rtx = Trong ®ã: Ft® = 0,04 (KG) = 0,4 (N) . Ktx = 0,06 . 10-3 lµ hÖ sè kÓ ®Õn sù ¶nh h­ëng cña vËt liÖu. . m = 0,5 - hÖ sè d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc. VËy Rtx = = 0,29 . 10-3 (W). * TÝnh theo ®iÖn ¸p r¬i. - Theo c«ng thøc (2-27)/62 - quyÓn 1: Utx = I. Rtx (V) = 5. 0,29 . 10-3 = 1,45 . 10-3 (V) = 1,4 (mV). So s¸nh víi [Utx] = 30 (mV) lµ thÝch hîp. 5. NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm. - Theo c«ng thøc (2 - 11)/ 52 - quyÓn 1 ta cã: qt® = q0 + Trong ®ã: . I = 5 (A) - Dßng ®iÖn ®Þnh møc. . q0 = 40 (0C) - NhiÖt ®é m«i tr­êng. . Pq = 0,0213 . 10-3 (Wmm). . S = 2,5 (mm2) - TiÕp diÖn thanh dÉn. . KT = 7 . 10-6 (W/mm2) - HÖ sè to¶ nhiÖt. . P = 11 (mm) - Chu vi thanh dÉn. . l = 0,416 (W/mm0C) - HÖ sè truyÒn nhiÖt. Ta cã: Rt® = 2. Pq. . Trong ®ã: ht® = 1,2 (mm). S = = 12,56 (mm2). Þ Rt® = 2 . 0,0213 . 10-3 . = 0,4 . 10-5 (W). VËy: = 42,77 (0C) 6. TÝnh nhiÖt ®é tiÕp xóc. Theo c«ng thøc (2-12)/52 quyÓn 1. qtx = qt® + Trong ®ã: . qt® = 42,77 (0C). . I = 5 (A) . Rtx = 0,29 . 10-3 (W). . l = 0,416 (W/mm0C). . Pq = 0,0213 . 10-3 (Wmm). VËy: qtx = 42,77 + = 42,8 (0C). Nh­ vËy: qtx = 42,8 (0C) < [qtx] = 1800C lµ nhiÖt ®é biÕn d¹ng tinh thÓ lµm vËt liÖu tiÕp ®iÓm. VËy qtx = 48,2 lµ thÝch hîp. 7. TÝnh dßng ®iÖn hµn dÝnh tiÕp ®iÓm. * TÝnh theo lý thuyÕt. - Theo c«ng thøc (2 - 33)/66 quyÓn 1. Ihd = A. Theo trang 66 quyÓn 1: Th­êng fnc = 2 ¸ 4. Ta chän fnc = 2. A - H»ng sè vËt liÖu tiÕp ®iÓm. - Theo c«ng thøc (2 - 34)/66 - quyÓn 1. A = Víi: P0 - ®iÖn trë suÊt vËt liÖu ë 00C. P0 = = 0,015 . 10-3 (Wmm). Víi . a = 0,0046 (1/0C). . HB = 45 (KG/mm2). . l = 0,416 (W/mm0C). . qnc = 916 (0C). VËy: A = = 2047. . Ft® = 0,04 (KG). Þ Ihd = 2047 . = 579 (A). VËy: Ihd >> Ing 50 (A). VËy tiÕp ®iÓm kh«ng thÓ bÞ hµn dÝnh. Víi Ing = 10.I®mf. * TÝnh theo kinh nghiÖm: - Theo c«ng thøc: (2-36)/67 - quyÓn 1. Ihd = Khd. Khd: HÖ sè x¸c ®Þnh theo b¶ng (2-19)/67 - quyÓn 1. Chän: Khd = 1000 (A/). VËy Ihd = 1000 . = 200 (A). So s¸nh Ing = 50 (A) << Ihd do vËy tiÕp ®iÓm kh«ng thÓ bÞ hµn dÝnh. Þ VËy theo 2 c¸ch tÝnh lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm ta chän: Ihd = 400 (A). III. §é më - ®é lón tiÕp ®iÓm. 1. §é më: m - §é më tiÕp ®iÓm chän gièng nh­ ®é më tiÕp ®iÓm chÝnh. m = 7 (mm) 2. §é lón: l - §é lón cña tiÕp ®iÓm còng chän gièng nh­ ®é lón cña tiÕp ®iÓm chÝnh: l = 3,5 (mm). IV. §é rung tiÕp ®iÓm. T­¬ng tù nh­ ®èi víi tiÕp ®iÓm chÝnh ta cÇn x¸c ®Þnh sè biªn ®é rung vµ thêi gian rung víi lÇn va ®Ëp thø nhÊt. 1. Biªn ®é rung. - Theo c«ng thøc (2-39)/72 quyÓn 1. Xm = . C«ng thøc trªn x¸c ®Þnh biªn ®é rung cña mét cÆp tiÕp ®iÓm nh­ng ë ®©y c«ng t¾c t¬ ta thiÕt kÕ cã 2 cÆp tiÕp ®iÓm th­êng më: Nªn: Xm = Trong ®ã: Ft®® = 0,6 . Ft®c = 0,6 . 0,04 = 0,024 (KG). . m® : Träng l­îng phÇn ®éng. Ta cã: G® = mc. I®m (KG). . Theo b¶ng (2-17)/55 chän mc = 10. 10-3 (KG/A). G® = 10. 10-3 . 5 = 0,05 (KG). VËy m® = = 0,0051 (KG S2/m). LÊy g = 9,8 - Gia tèc träng tr­êng. Ta cã: V® = 0,1 (m/s). KV = 0,9 HÖ sè va ®Ëp. VËy XmS = = 0,053 . 10-3 (m) = 0,053. (mm) 2. X¸c ®Þnh thêi gian rung cña tiÕp ®iÓm. - Theo c«ng thøc (2-40)/72 quyÓn 1. T m = C«ng thøc trªn x¸c ®Þnh thêi gian rung cña mét cÆpt iÕp ®iÓm. Nh­ng ë ®©y c«ng t¾c t¬ thiÕt kÕ cã 2 tiÕp ®iÓm th­êng më nªn: tmS = = 6,72 . 10-3 9s) = 6,72 (ms). So s¸nh víi [tm] = 10 (ms) lµ thÝch hîp. 3. Sù ¨n mßn tiÕp ®iÓm. - Theo c«ng thøc (2-54)/79 quyÓn 1 ta cã: g® + gng = 10-9 Trong ®ã: g®, gng: Khèi l­îng tiÕp ®iÓm bÞ ¨n mßn. K® = Kng = 0,5 (g/A2) hÖ sè mßn khi ®ãng ng¾t theo h×nh (2-16)/79 - quyÓn 1. Kk® = 2,2 HÖ sè kh«ng ®Òu ®¸nh gi¸ ®é mßn. . I® = I®mf = 5 (A) . Ing = I®mf = 5 (A). * Khèi l­îng mßn mét lÇn ®ãng ng¾t: g® + gng = 10-9. (0,5 . 52 + 0,5 . 52) . 2,2 = 0,0055 . 10-5 (g). VËy sau 105 lÇn ®ãng ng¾t tiÕp ®iÓm hao mßm: m = 0,0055 (g). . Khèi l­îng tiÕp ®iÓm: Vt® = Vt®® + Vt®t = 0,031 (cm3). g = 10,5 (g/cm3). VËy g = V. g = 0,031 . 10,5 = 0,32 (g) . 100 = 1,7 %. VËy sau 105 lÇn ®ãng ng¾t tiÕp ®iÓm vÉn cßn lµm viÖc tèt. PhÇn III: TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh c¬ - Kh¸c víi c¬ cÊu trong m¸y ®iÖn quay, c¬ cÊu trong khi cô ®iÖn nãi chung vµ trong c«ng t¾c t¬ nãi riªng chØ chuyÓn ®éng trong mét giíi h¹n nhÊt ®Þnh ®­îc h¹n chÕ bëi c¸c c÷ chÆn. Khi nghiªn cøu c¬ cÊu c«ng t¾c t¬ ta chñ yÕu kh¶o s¸t 2 qu¸ tr×nh. - Qu¸ tr×nh ®ãng tiÕp ®iÓm. - Qu¸ tr×nh ng¾t tiÕp ®iÓm. Yªu cÇu c¬ b¶n ®èi víi c¬ cÊu. - §¶m b¶o ®­îc c¸c trÞ sè cÇn thiÕt khi hµnh tr×nh, ®é më, lùc Ðp… - Lùc chuyÓn ®éng ph¶i ®¶m b¶o ®ãng vµ ng¾t c¬ cÊu ë tÊt c¶ c¸c chÕ ®é. - Tèc ®é c¬ cÊu ph¶i ®¶m b¶o. - Thêi gian t¸c ®éng ph¶i ®¶m b¶o ë møc ®é yªu cÇu. Ngoµi ra cßn mét sè yªu cÇu kh¸c tuú thuéc vµo c¸c tr­êng hîp sö dông ®Æc biÖt. A. TÝnh to¸n c¬ cÊu. I. S¬ ®å ®éng. Theo trang 147 - quyÓn 1 ta cã: - Tr¹ng th¸i: (d = 0) - Tr¹ng th¸i (d = m + 1). 1/2 Ft®f 1/2 Ft®f Flxnc + Ft®cc + G® F®f 1/2 Ft®f 1/2 Ft®f Flxnc + G® d: Khe hë kh«ng khÝ gi÷a th©n vµ phÇn øng. Ft®cc: lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh cuèi lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh t¹o nªn. Flxnc: lùc Ðp cuèi cña lß xo nh¶. F®t: lùc hót ®iÖn tõ Flxn®: lùc Ðp ®Çu cña lß xo nh¶. Ft®f : lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng më. Ft®f : lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng. II. TÝnh lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. - Lß xo nµy cã t¸c dông sinh ra lùc Ðp tiÕp ®iÓm khi ®ãng, nh»m lµm gi¶m Rtx ®ång thêi kh¾c phôc sù hao mßn tiÕp ®iÓm. 1. Chän vËt liÖu. - §Ó chän vËt liÖu lß xo cã øng xuÊt cho phÐp cao hay thÊp. §èi víi c«ng t¾c t¬ lµm viÖc víi tÇn sè ®ãng ng¾t lín cã tÝnh chèng ¨n mßn, tuæi thä cao. - Theo b¶ng (4-1) /166 - quyÓn 1 ta chän vËt liÖu lµ thÐp c¸c bon lß xo kiÓu xo¾n h×nh trôc chÞu nÐn. KÝ hiÖu; I(B) cã c¸c th«ng sè kü thuËt sau: [dk] = 2650 (N/mm2) - ®é bÒn giíi h¹n khi kÐo. [d®h] = 800 (N/mm2) - ®é bÒn giíi h¹n ®µn håi. [du] = 930 (N/mm2) - Giíi h¹n cho phÐp khi uèng. [dX] = 580 (N/mm2) - Giíi h¹n cho phÐp khi xo¾n. G®h = 200 . 103 (N/mm2) - Modul ®µn håi. Gt = 80 . 103 (N/mm2) - M«®un tr­ît. r = (0,19 ¸ 0,22). 10-6 (Wm) - §iÖn trë suÊt. 2. TÝnh lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. Ta cã: Ft®cc = 10 (N). Theo trang 154 - quyÓn 1. Ft®c® = K. Ft®cc. Trong ®ã: K = (0,5 ¸ 0,7) chän K = 0,6. VËy: Ft®c® = 0,6 . Ft®cc = 0,6 . 10 = 6 (N) a. Lùc lß xo cña tiÕp ®iÓm chÝnh. Do 1 pha cã 2 chç ng¾t cho nªn 1 lß xo theo cÊu t¹o chÞu lùc t­¬ng øng 2 tiÕp ®iÓm. VËy Ft®cc = Fmax = 10 . 2 = 20 (N). Ft®c® = Fmin = 6. 2 = 12 (N). - Tæng lùc cña lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. V× theo cÊu t¹o c«ng t¾c t¬ cã 3 lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh nªn ta cã: FSt®cc = 3. 20 = 60 (N). FSt®c® = 3 . 12 = 36 (N). b. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo. Theo c«ng thøc (19 - 6)/135 quyÓn 2. d ³ 1,6 Trong ®ã: d: ®­êng kÝnh d©y dÉn lß xo. [dx] = 580 (N/mm2). C = lµ chØ sè lß xo (nã ®Æc tr­ng cho ®é cong cña c¸c vïng lß xo. D: ®­êng kÝnh trung b×nh lß xo. Theo trang 134 - quyÓn 2 ta chän C = 10 Þ K = 1,14. F = Ft®cc = 20 (N) K: HÖ sè xÐt ®Õn ®é cong cña d©y lß xo. VËy d ³ 1,6 . = 1 (mm) Chän d = 1 (mm). Hay D = c. d = 10 . 1 = 10 (mm) L0 c. TÝnh sè vßng lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. - Theo c«ng thøc (4 - 32)/ 173 - quyÓn 1. W = Trong ®ã: Fmax - Fmin = 20 - 12 = 8 (N) G = 8 . 103 (N/mm2). d = 1 (mm). F = l = 3,5 (mm) - kho¶ng lón lß xo. VËy W = = 4,2 (vßng) > chän W = 4 (vßng). + Sè vßng toµn bé lß xo: W0 = W + 1 = 4 + 1 = 5 (vßng). + ChuyÓn vÞ trÝ lín nhÊt cña lß xo khi ch­a chÞut ¶i tíi khi chÞu t¶i max. Theo c«ng thøc (19 - 3)/134 quyÓn 2. Xmax = + B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: - Theo c«ng thøc (19 - 12/ 136 - quyÓn 2. t = d + = 3,4 (mm). d. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo. - Theo c«ng thøc (19 - 11) vµ (19 - 12) / 136 - quyÓn 2. l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d) (mm) l0 = (5 - 0,5) . 1 + 4 (3,4 - 1) = 14,1 (mm). * KiÓm nghiÖm l¹i lß xo víi ®é lón ®· chän. XLX = Trong ®ã: DF = Fmax - Fmin = 20 - 12 = 8 (mm) VËy: = 3,2 (mm) VËy lß xo ®¶m b¶o ®é lón. * KiÓm nghiÖm øng suÊt khi xo¾n. - Theo c«ng thøc (4 - 28)/ 172 - quyÓn 1. = 203,82 (N/mm2). VËy dx < [dx] = 580 (N/mm2) lß xo ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. 3. TÝnh lß xo tiÕp ®iÓm phô. a. Chän vËt liÖu. Ta chän vËt liÖu thÐp cacbon nh­ lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. C¸c th«ng sè kü thuËt nh­ ®· nªu ë phÇn trªn. b. TÝnh to¸n lùc lß xo tiÕp ®iÓm phô. Ta cã: Ft®fc = 0,4 (N). Ft®f® = 0,6 . Ft®fc = 0,6 . 0,4 = 0,24 (N). + Lùc cña 1 lß xo tiÕp ®iÓm phô. Fmax = Ft®fc = 2 x 0,04 = 0,8 (N). Fmin = Ft®fc = 2 x 0,24 = 0,48 (N) + Tæng lùc lß xo tiÕp ®iÓm phô. FSt®fc = 0,8 x 2 = 1,6 (N) FSt®fc = 0,48 x 2 = 0,96 (N) c. TÝnh to¸n ®­êng kÝnh d©y quÊn lß xo. - Theo c«ng thøc (19 - 6)/135 - quyÓn 2. D ³ 1,6 Trong ®ã: [dx] = 580 (N/mm2). Theo trang 134 - quyÓn 2 ta chän C = 12 Þ K = 1,11 F = Ft®fc = 0,8 (N) K: hÖ sè xÐt ®Õn ®é cong cña d©y lß xo. VËy d ³ 1,6 = 0,21 (mm) Þ Chän d = 0,21 (mm). Hay: D = C. d 12. 0,21 = 2,52 (mm) d. TÝnh sè vßng lß xo tiÕp ®iÓm phô. Theo c«ng thøc (19 - 7)/135 - quyÓn 2. W = (vßng) Trong ®ã: DF = Fmax - Fmin = 0,8 - 0,48 = 0,32 (N) G = 8 . 103 (N/mm2). d = 0,24 (mm). F = l = 3,5 (mm) - kho¶ng lón lß xo. VËy W = = 13,2 (vßng) ® chän W = 13 (vßng). + Sè vßng toµn bé lß xo: W0 = W + 1 = 13 + 1 = 14 (vßng). + ChuyÓn vÞ trÝ lín nhÊt cña lß xo khi chÞu t¶i tíi khi chÞu t¶i max. Theo c«ng thøc (19 - 3)/134 quyÓn 2. Xmax = + B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: - Theo c«ng thøc (19 - 12/ 136 - quyÓn 2. t = d + = 1 (mm). 4. TÝnh chiÒu dµi tù do cña lß xo. - Theo c«ng thøc (19 - 11) vµ (19 - 12) / 136 - quyÓn 2. l0 = (W0 - 0,5) . d + W (t - d) (mm) l0 = (14 - 0,5) . 0,21 + 13 (1 - 0,21) = 13 (mm). * KiÓm nghiÖm l¹i lß xo víi ®é lón ®· chän. XLX = Trong ®ã: DF = Fmax - Fmin = 0,8 - 0,48 = 0,32 (mm) VËy: = 3,4 (mm) VËy lß xo ®¶m b¶o ®é lón. * KiÓm nghiÖm øng suÊt khi xo¾n. - Theo c«ng thøc (4 - 28)/ 172 - quyÓn 1. = 233 (N/mm2). VËy dx < [dx] = 580 (N/mm2) lß xo ®¶m b¶o ®é bÒn c¬. 5. TÝnh lß xo nh¶. a. Chän vËt liÖu. Ta chän vËt liÖu thÐp c¸c bon nh­ lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh vµ phô. b. TÝnh lùc lß xo nh¶ ®Çu vµ nh¶ cuèi. * Lùc lß xo nh¶ ®Çu. Flxnh® = kdt (G® + FSt®fc + Fms). Víi: Kdt = 1,12 - hÖ sè dù tr÷. G® = 10 (N) Kms = (0,15 ¸ 0,2) - hÖ sè ma s¸t. Chän Kms = 0,17. Fms = Kms. G® = 0,17 . 10 = 1,7 (N) FStdfc = 1,6 (N). VËy : Flxnh® = 1,12 (10 + 1,6 + 1,7) = 14,9 (N) = 15 N. * TÝnh lùc lß xo nh¶ cuèi: Flxnhc = (1,5 ¸ 2). Flxnh® chän Flxnhc = 1,7 . Flxnh® = 1,7 . 15 = 25,5 (N) Do c«ng suÊt t¾c t¬ sö dông 2 lß xo nh¶, nªn lùc t¸c dông lªn mét lß xo nh¶ lµ: Fmax = = 12,75 (N); Fmin = = 7,5 (N). c. §­êng kÝnh d©y quÊn lß xo nh¶. - Theo c«ng thøc (19 - 6)/135 - quyÓn 2. D ³ 1,6 ; d ³ 1,6 = 0,86 (mm) Þ Chän d = 0,86 (mm). Hay: D = C. d = 12. 0,86 = 10,32 (mm) + TÝnh sè vßng lß xo nh¶: Theo c«ng thøc (4 - 32)/173 - quyÓn 1. W = (vßng) = = 10 (vßng). Trong ®ã: DF = Fmax - Fmin = 12,75 - 7,5 = 5,25 (N) f = d = m + l = 7 + 3,7 = 10,5 (mm) Sè vßng toµn bé lß xo. W0 = W + 1 = 10 + 1 = 11 (vßng). + ChuyÓn vÞ trÝ lín nhÊt cña lß xo kÓ tõ khi ch­a chÞu t¶i tíi khi chÞu t¶i max. Theo c«ng thøc (19 - 3)/134 quyÓn 2. Xmax = + B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: - Theo c«ng thøc (19 - 12/ 136 - quyÓn 2. t = d + = 3,9 (mm). + TÝnh chiÒu dµi tù do lß xo. XLX = = 10,47 (mm) * KiÓm nghiÖm øng suÊt khi xo¾n. - Theo c«ng thøc (4 - 28)/ 172 - quyÓn 1. = 215,37 (N/mm2). VËy dx < [dx] = 580 (N/mm2) 6. Dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬: §Ó dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬ ta tæng hîp l¹i vµ x©y dùng ®­êng ®Æc tÝnh c¬ theo khe hë lµm viÖc cña nam ch©m ®iÖn d. Fph = F (S) d: Khe hë lµm viÖc cña nam ch©n ®iÖn. d = m + l = 7 + 3,5 = 10,5 (mm) Trong ®ã bao gåm: * Tæng lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh. FSt®cc = 60 (N) Ft®c® = 36 (N). * Tæng lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng më: FSt®fc : 1,6 (N) FSt®f® : 0,96 (N). * Tæng lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng. FSt®fc = 1,6 (N) FSt®f®® = 0,96 (N) * Lùc lß xo nh¶: Flxnh®S = 14,9 (N) FlxnhcS = 25,33 (N) * Tæng l­îng phÇn ®éng: G® = 10 (N) - Theo s¬ ®å ®éng ta vÏ ®­îc ®Æc tÝnh c¬ nh­ sau: PhÇn IV: TÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn I. TÝnh to¸n s¬ bé nam ch©n ®iÖn (NC§). 1. Chän d¹ng kÕt cÊu. Nam ch©m ®iÖn cã nhiÒu d¹ng kÕt cÊu kh¸c nhau vÒ m¹ch tõ vµ cuén d©y, sù kh¸c nhau vÒ d¹ng kÕt cÊu dÉn ®Õn sù kh¸c nhau vÒ ®Æc tÝnh chuyÓn ®éng trong kh«ng gian ®Æc tÝnh lùc hót ®iÖn tõ vµ c«ng nghÖ chÕ t¹o. - ë phÇn ph©n tÝch chän ph­¬ng ¸n ta ®· chän kÕt cÊu nam ch©m ®iÖn lµ ch÷ Ш hót th¼ng. Cuén d©y ®Æt trªn cùc tõ gi÷a, vßng ng¾n m¹ch ®Æt 2 cùc tõ bªn. - §Ó viÖc tÝnh chän d¹ng kÕt cÊu ®· tèi ­u ch­a, ta cã b­íc kiÓm tra sau: - XÐt trªn ®Æc tÝnh ph¶n lùc ë ch­¬ng III ta thÊy r»ng: C«ng t¾c t¬ muèn lµm viÖc ®­îc th× khi hót F®t > Fc¬, khi nh¶ Ft® < Fc¬. Theo c«ng thøc (5-2)/188 quyÓn 1. Kkc = = (N0,5/m). Trong ®ã: Kkc : HÖ sè kÕt cÊu (N0,5/m). F®tth: lùc hót ®iÖn tõ t¹i ®iÓm tíi h¹n (N). dth : Khe hë tíi h¹n nam ch©m ®iÖn (mm),. dth = 3,5 (mm) = 3,5 . 10-3 (m). - XÐt lùc hót ®iÖn tõ t¹i ®iÓm tíi h¹n (72,66; 3,5) - Tta cã: F®tth = Kdt. Fc¬th. Chän kdt = 1,12 hÖ sè dù tr÷ vÒ lùc. Fc¬ = 72,66 (N) Þ F®tth = 1,12 . 72,66 = 81,37 (N). VËy Kkc = = 3644 (N0,5/m). Theo b¶ng (5-2) quyÓn 1 ta thÊy chän d¹ng kÕt cÊu nam ch©m ®iÖn tèi ­u lµ: Kkc = 3644 (N0,5/m) < Kc = (316 ¸ 25000) [N0,5/m]. 2. Chän vËt liÖu. - nam ch©n ®iÖm xoay chiÒu, ta chän m¹ch tõ ghÐp b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn. - §Æc tÝnh quan träng nhÊt cña thÐp kü thuËt ®iÖn lµ quan hÖ gi÷a ®é tõ c¶m B vµ c­êng ®é t­êng H. §Æc tÝnh nµy ®­îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm ®èi víi tõng lo¹i thÐp vµ ®­îc cho d­íi d¹ng b¶ng vµ ®­êng cong tõ ho¸. - Theo b¶ng (5-3)/192 - quyÓn 1 ta chän l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn cho nam ch©m ®iÖn lµ hîp kim cao. KÝ hiÖu: $41. . §é dµy mçi l¸: D = 0,5 (mm). . Tõ c¶m cùc ®¹i tÇn sè 50Hz = f, Bmax = 1,2 (T). . Khèi l­îng riªng: 7,55 (g/cm3). 3. Chän Bdth, hÖ sè tõ rß, hÖ sè tõ t¶n: Chän: . Tõ c¶m khe hë kh«ng khÝ tíi h¹n: Bdth = 0,5 (T). . HÖ sè tõ t¶n: sT = 1,5 øng víi dth = 3,5 (mm). . HÖ sè tõ rß: sr: 1,5 øng víi dth = 3,5 (mm). 4. X¸c ®Þnh c¸c th«ng sè chñ yÕu vµ kÝch th­íc chñ yÕu nam ch©m ®iÖn. - Theo b¶ng kÕt cÊu ®· chän ta cã: S1 + S3 = S2 vµ S1 = S3. Trong ®ã: . S2: diÖn tÝch cùc tõ gi÷a. . S1, S3: diÖn tÝch cùc tõ biªn. Nªn: F1 + F3 = F2. Ta cã: F®ttt = F1 + F2 + F3 = 2F2. F®ttt: Lùc hót ®iÖn tõ tÝnh to¸n cña toµn bé nam ch©m ®iÖn. - Theo trang 205 - quyÓn 1. F®ttt = Kdt. Fc¬th = 1,12 . 72,66 = 81,37 (N). VËy F2 = = 40,68 (N). - Theo c«ng thøc (5-8)/204 quyÓn 1. S2 = = 817 (mm2). + X¸c ®Þnh kÝch th­íc tiÕt diÖn lâi thÐp cùc tõ gi÷a: S2 = a x b; chän a = b. a: chiÒu réng tÝnh to¸n cña cùc tõ gi÷a. b: ChiÒu dµy tÝnh to¸n cña cùc tõ gi÷a. S2 = a2 Þ a = = 28,5 (mm) Ta chän: a = b = 28,5 (mm). - Sè l¸ thÐp: n = = 57 (l¸). - Theo c«ng thøc (5-12)/206 - quyÓn 1 ta cã: b' = Trong ®ã: Kc = 0,95 - hÖ sè Ðp chÆt. b' = = 30 (mm). KÝch th­íc nµy chØ dïng ®Ó tÝnh to¸n m¹ch tõ vµ kÝch th­íc cuén d©y. VËy kÝch th­íc cùc tõ gi÷a lµ: S2 = 28,5 . 30 = 855 (mm2). + KÝch th­íc cùc tõ bªn: V× cùc tõ bªn cã vßng ng¾n m¹ch nªn ta cã: a' = vßng.ng.m Trong ®ã: a' : KÝch th­íc cùc tõ bªn. D: ChiÒu dµy vßng ng¾n m¹ch. Chän D = 2 (mm) a' = + 2.2 = 18 (mm). VËy kÝch th­íc cùc tõ bªn lµ: Hay S1 = S3 = a' . b' = 18 . 30 = 540 (mm2). D 5. X¸c ®Þnh kÝch th­íc cuén d©y. + Søc tõ ®éng t¸c ®éng (IW)t® cña cuén d©y: - Theo c«ng thøc (5 - 18)/209 - quyÓn 1. (IW)t® = (IW)h + (IW)nh. Trong ®ã: (IW)h: Søc tõ ®éng cuén d©y khi phÇn øng hót. - Theo c«ng thøc (5 - 19)/209 quyÓn 1. (IW)h = Trong ®ã: m0 = 1,25 . 10-6 (H/m) - HÖ sè tõ thÈm qua khe hë kh«ng khÝ. . Bdth = 0,5 (T). . sr = 1,5 - hÖ sè tõ rß. . Sdh = 2.Sdcn. . dcn - khe hë c«ng nghÖ. - Theo trang 208 - quyÓn 1: Sdh = (0,2 ¸ 0,7) (mm). chän Sdh = 0,4 (mm) = 0,4 . 10-3 (m). (IW)h = = 240 (A. vßng). (IW)nh - søc tõ ®éng cuén d©y khi phÇn øng nh¶: Theo c«ng thøc (5 - 20)/210 - quyÓn 1. (IW)nh = Trong ®ã: Sdnh = 2. dth = 2 . 3,5 = 7 (mm) = 7 . 10-3 (m). (IW)nh = = 2800 (A. vßng). VËy (IW)t® = 240 + 2800 = 3040 (A.vßng). + X¸c ®Þnh kÝch th­íc cuén d©y: - Theo c«ng thøc (5 - 24)/211 - quyÓn 1: Ta cã tiÕt diÖn cuén d©y: Scd = Trong ®ã: . KUmax = 1,1 HÖ sè t¨ng ¸p. . KUmin = 0,85 HÖ sè tôt ¸p. . Kqt = 1 - HÖ sè qu¸ t¶i dßng ë chÕ ®é dµi h¹n. . J = 2 ¸ 4 (A/mm2) lµ mËt ®é dßng ®iÖn. Chän j = 2 (A/mm2). Kl® = 0,3 ¸ 0,6 hÖ sè lÊp ®Çy cuén d©y. Chän Kl® = 0,5. Ki: HÖ sè béi sè dßng ®iÖn. Ki = = 12,6 ; víi Ki = (4 ¸ 15). VËy Scd = = 312,3 (mm2). - Tõ Sc® ta x¸c ®Þnh cuén d©y vµ bÒ mÆt dµy cuén d©y: Theo b¶ng 212 quyÓn 1 ta cã: ChiÒu cao cuén d©y ¾¾¾¾¾¾¾¾¾ bÒ dµy cuén d©y = 2 ¸ 4. ® Chän = 3 Þ hcd = 3 . lcd. lcd = = 10,3 (mm). Þ hcd = 3. lcd = 3. 10,3 = 31 (mm). + X¸c ®Þnh kÝch th­íc nam ch©m ®iÖn: D 1 D 4 l f h cd h cs C D 3 D 5 D 2 S d/b' S n/b' l cd + BÒ réng cöa sæ m¹ch tõ: C = lcd + D1 + D2 + D3 + D4 + D5 Trong ®ã: D1 = 0,5 (mm) - c¸ch ®iÖn bÒ mÆt ngoµi cuén d©y. D2 = 1,5 (mm) - BÒ dµy khung d©y. D3 = 5 ¸ 10 (mm) - kho¶ng c¸ch tõ c¸ch ®iÖn mÆt ngoµi ®Õn cùc tõ bªn. ® Chän D3 = 7 (mm). D4 = 0,5 (mm) - c¸ch ®iÖn trong cña cuén d©y. D5 = 0,5 (mm) - Khe hë l¾p r¸p. VËy C = 10,3 + 0,5 + 1,5 + 7 + 0,5 + 0,5 = 20,3 (mm). + ChiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ: hcs = hcd + 2 . D2 + lf Trong ®ã: lf = (5 ¸ 10 ) mm - kho¶ng c¸ch ®Çu phÇn øng tíi c¸ch ®iÖn ®µu cuén d©y. Chän lf = 7 (mm) VËy hcs = 31 + 2 . 1,5 + 7 = 41 (mm). + ChiÒu cao nam ch©m ®iÖn: H = - TiÕt diÖn ®¸y nam ch©m: Theo trang 216 - quyÓn 1 ta cã: S® = 0,6 . S2 = 0,6 . 855 = 513 (mm2). + ChiÒu cao ®¸y: h® = = 17 (mm). + TiÕt diÖn l¾p nam ch©m: Sn = 0,7 . S2 = 0,7 . 855 = 598,5 (mm2). + ChiÒu cao n¾p: hn = = 19,95 (mm). + ChiÒu dµi nam ch©m ®iÖn: B = a + 2 . a' + 2 . c = 28,5 + 2. 18 + 2. 20,3 = 105 (mm). II. TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm nam ch©m. Gd1 Gt1 Gd2 Gt2 Gd3 Gt3 Gr2 Gr1 IW 1. S¬ ®å thay thÕ. - Do chän Bth nhá, nªn m¹ch tõ kh«ng b·o hoµ ta bá qua tõ trë s¾t tõ. Ta cã s¬ ®å ®¼ng trÞ m¹ch nh­ sau: . Gd1, Gd2, Gd3 : tõ dÉn chÝnh c¸c khe hë kh«ng khÝ. . Gt1, Gt2, Gt3 : tõ dÉn t¶n ®Æc tr­ng cho tõ th«ng t¶n ë c¸c khe hë kh«ng khÝ. . Gr1, Gr2: tõ dÉn ®Æc tr­ng cho tõ th«ng rß cña cùc tõ gi÷a 2 cùc tõ bªn. (2) G1 G2 G3 Gr2 Gr1 IW Ta cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng: . §Ó cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng: - Ta cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng: G13 G3 Gr IW (3) . Do kÕt cÊu cña NC§ ta cã G1 = G3 lµ tõ dÉn cña khe hë ë 2 cùc tõ bªn. vËy ta cã s¬ ®å t­¬ng ®­¬ng: Gr IW Gd (4) . Gd = IW GS (5) . GS = Gd + Gr 2. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ. a. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ cùc tõ bªn. - §Ó cã kÕt qu¶ chÝnh x¸c h¬n ta chän ph­¬ng ph¸p ph©n chia tõ tr­êng. + TÝnh cho mét cùc tõ bªn: d Z G d0 G d1 G d2 Gd4 Gd3 Ta cã: Gd = Gd0 + Gd1 + Gd2 + Gd3 +Gd4 +Theo b¶ng (5-4)/221 - quyÓn 1: Theo môc 1 ta cã: - tõ dÉn h×nh trô ch÷ nhËt. + Theo b¶ng (5-4) / 221 - quyÓn 1. Theo môc 7 ta cã: GS1 lµ tõ dÉn 4 h×nh 1/2 trô ®Æc. Trong ®ã 2 h×nh cao lµ a vµ 2 h×nh cao lµ b. GS1 = 2m0. 0,26 (a + b) = 0,52 m0= (a + b). + Theo b¶ng (5-4)/221 - quyÓn 1. Theo môc 9 ta cã: GS2 - Tõ dÉn 4 h×nh 1/2 trô rçng trong ®ã 2 h×nh cao lµ: a. 2 h×nh cao lµ b. . G1/2 trô rçng = m0 . (a + b). Víi: Z = (0,1 ¸ 0,2) d; chän Z = 0,2d. . G1/2 trô rçng = 0,1 m0 (a+b). . Gd2 = 0,2 . m0(a+b). + Theo b¶ng (5-4) / 221 - quyÓn 1. Theo môc 11 ta cã: . Gd3 - Tõ dÉn 4 h×nh 1/4 cÇu ®Æc. . G1/4 = 0,077 . m0. d. . GS3 = 4. 0,077 . m0. S = 0,308. m0. d + Theo b¶ng (5-4)/221 - quyÓn 1 - theo môc 1 - 2 ta cã: . Gd4 - tõ dÉn 4 h×nh 1/4 cÇu rçng. . G1/4 cÇu rçng = 0,25 . m0.Z; víi Z = 0,2.d . Gd4 = 4. 0,25 . m0.0,2. d = 0,2 m0.d VËy: Gd = Gd0 + Gd1 + Gd2 + Gd3 + Gd4 . = m0 . [a.b + 0,72d(a=b) + 0,508m0d. = [a . b + 0,72 d(a+b) + 0,508 d2] Víi: - Theo kÕt cÊu th× 2 cùc tõ bªn nh­ sau: G1 = G3 = (0,508 d2 + 33. 10-3d + 0,5 . 10-3) (H) b. TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ cùc tõ gi÷a: - ta còng dïng ph­¬ng ph¸p ph©n chia tõ tr­êng. G2 = [0,508d2 + 0,72d (a+b) + a.b]; (H) Víi a = b = 28,5 (mm) = 28,5 . 10-3 (m). G2 = [0,508s2 + 41 . 10-3s + 0,8 . 10-3]. c. TÝnh tõ dÉn rß: - Theo b¶ng (5 - 6) / 227 - quyÓn 1. nam ch©m ®iÖn cã d¹ng ch÷ Ш tõ dÉn rß cã thÓ biÓu diÔn nh­ sau: a G rb G rc b' a a/2 Gra + Theo b¶ng (5-6)/27 - quyÓn 1. Theo môc 5 ta cã: Trong ®ã: Gra - Tõ dÉn rß chÝnh gi÷a 2 cùc. Gra = m0 . Víi: . hcs = 41 (mm) - ChiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ. . c = 20,3 (mm) - ChiÒu réng cöa sæ m¹ch tõ. . b = 28,5 (mm) - kÝch th­íc m¹ch tõ. VËy: Gra = 1,25 . 10-6. = 71,9 . 10-9 (H). Theo b¶ng (5 -4)/221 quyÓn 1. Theo môc 7 ta cã: Trong ®ã: Grb - tõ dÉn rß 1/2 trô ®Æc. Grb = 0,26 m0. Víi l = hcs = 41 . 10-3 (m) VËy Grb = 0,26 . 1,25 . 10-6. 41 . 10-3 = 13,3 . 10-9 (H). - Theo b¶ng (5-4)/221 - quyÓn 1 theo môc 9 ta cã: Trong ®ã: Grc - tõ dÉn 1/2 trô rçng. Grc = m0 . Víi: . a = 28,5 . 10-3 (mm) . lr = hcs = 41. 10-3 (m) . m0 = 1,25 . 10-6 (H/m). . C = 20,3 . 10-3 (m) vËy: Grc = 1,25 . 10-6. = 13,5 . 10-9 (H). VËy Gr1 = Gra + 2Grb + 2Grc. = 71,9 . 10-9 + 2. 13,2 . 10-9= + 2. 13,5 . 10-9. = 125,5 . 10-9 (H). d. TÝnh tõ dÉn tæng khe hë kh«ng khÝ.. - §Ó tÝnh tõ dÉn tæng khe hë kh«ng khÝ ta tÝnh ®¹o hµm cña GSd: Ta cã: GSd = VËy: Trong ®ã: G'1 = m0 (0,508 - 0,5 .10-3/d2). G'2 = m0 (0,508 - 0,8 . 10-3/d2). e. TÝnh xuÊt tõ rß (g). - Theo b¶ng (5-6)/228 quyÓn 1. Ta cã: g = Trong ®ã: Gr1 = 125,5 . 10-9 (H). lr = hcs = 41 . 10-3 (m). VËy: g = = 6,12 . 10-6 (H/m). + TÝnh tõ dÉn rß toµn m¹ch. Gr = Gr1 + Gr2 = 2Gr1 = 2. 125,5 . 10-9 = 251 . 10-9 (H) + TÝnh tõ dÉn rß qui ®æi. Theo trang 242 - quyÓn 1 ta cã: Grq® = . g. lr. Trong ®ã: g = 6,12 .10-6 (H/m); lr = hcs = 41.10-3 (m); VËy Grq® = . 6,12 . 10-6 . 41 . 10-3 = 83,6 . 10-9 (H). + TÝnh tõ dÉn tæng: GS = Gd + Grq®. Ta cã: V× Grq® kh«ng phô thuéc d Þ = 0 VËy: 3. X¸c ®Þnh tõ th«ng vµ tõ c¶m. Theo c«ng thøc (4-50) / 263 quyÓn 1. Fhth = V­ãi fdth: Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ t¹i dth. K = 0,25: HÖ sè xÐt ®Õn thø nguyªn lùc F. Fhth : Lùc hót ®iÖn tõ t¹i dth. V× Gr kh«ng phô thuéc d Þ = 0. f®th = Nªn: Fth = Theo trang 205 quyÓn 1: Fhth = kdt. F2. Chän Kdt = 1,12 hÖ sè dù tr÷ vÒ lùc. F2 = F®th = 1,12 . 72,66 = 81,37 (N). + X¸c ®Þnh t¹i dth = 3,5 (mm). Trong ®ã G1 = G3 = (0,508 d2 + 33. 10-3d + 0,5 . 10-3) (H) G2 = (0,508 d2 + 41. 10-3d + 0,8 . 10-3) (H) VËy: VËy: GF = = 0,18 . 10-6 (H). Ta cã: G'1 = m0 (0,508 - 0,5.10-3/ d2) G'2 = m0 (0,508 - 0,8.10-3/ d2) T¹i dth = 3,5 (mm) = 3,5 . 10-3 (m) Hay: VËy: = 44 . 10-6. Thay sè liÖu ®· tÝnh vµo c«ng thøc (4-50)/263 quyÓn 1. = 5,82 . 10-4 (Wb). VËy Bdth = = 0,56 (T) So s¸nh víi viÖc chän Bdth = 0,5 (T) lµ thÝch hîp. * X¸c ®Þnh hÖ sè tõ rß sr víi c¸c d kh¸c nhau: sr = f0: Tõ th«ng chÝnh trong m¹ch tõ. fd: Tõ th«ng khe hë kh«ng khÝ. sr: hÖ sè tõ rß. Víi c¸c gi¸ trÞ khe hë kh«ng khÝ d ta x©y dùng ®­îc b¶ng sau: d(mm) 0,2 3,5 5 7 10,5 G1 3,166 0,222 0,169 0,1356 0,11 G2 1,010 0,302 0,254 0,198 0,1576 GS 0,9546 0,263 0,2236 0,1966 0,1536 G'1 15625 50 24,365 12,12 5,615 G'2 24999,365 80 39,365 19,77 9,365 .10-6H/m 7684 44 21,65 11 6,268 sr 1,03 1,464 1,597 1,7398 2,194 4. X¸c ®Þnh th«ng sè cuén d©y: theo trang 284 quyÓn 1. Sè vßng d©y nam ch©m ®iÖn tÝnh theo c«ng thøc: W = Trong ®ã: Knmin = 0,85 hÖ sè tôt ¸p. Kir = 0,9 K hÖ sè tÝnh tíi sù tæn thÊt ®iÖn ¸p ®­êng d©y. f = 50 Hz tÇn sè. U®m = 380 V ®iÖn ¸p ®Þnh møc. ftb = f®th. sr = 5,82 . 10-4 . 1,5 = 8,73 . 10-4 (Wb). W = = 1567 (vßng). + TiÕt diÖn d©y quÊn: q = kl® . (mm2). Trong ®ã: W = 1567 (vßng) lcd = 10,3 (mm). kld = 0,5. hcd = 31 (mm) VËy q = 0,5 . = 0,102 (mm2). + §­êng kÝnh d©y quÊn. - §­êng kÝnh d©y quÊn kh«ng cã c¸ch ®iÖn. d = = 0,36 (mm). Theo b¶ng (5-8) / 276 quyÓn 1 ta chän vËt liÖu d©y quÊn lµ ®iÖn tõ ký hiÖu p$B-1. Víi ®­êng kÝnh d = 0,36 (mm) : kh«ng cã c¸ch ®iÖn. q = 0,102 (mm2): tiÕt diÖn d©y quÊn. Tra b¶ng 5-8/276 quyÓn 1 ta tra ®­îc ®­êng kÝnh c¸ch ®iÖn: d' = 0,4 (mm) q' = 3,14 . = 0,44 (mm2). + HÖ sè lÊp ®Çy cuén d©y. Kl® = = 0,58. So s¸nh Kl® = 0,5 ®· chän. VËy cuén d©y nhÐt võa cöa sæ m¹ch tõ. 5. TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch chèng rung. + X¸c ®Þnh trÞ sè trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ ë khe hë lµm viÖc khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch ë tr¹ng th¸i hót phÇn øng. Theo c«ng thøc (5 - 52)/26 quyÓn 1. Ftbh = Trong ®ã: Stn : Tæng diÖn tÝch trong vµ ngoµi vßng ng¾n m¹ch. Stn = S'1 - 2b'D. Víi D = 2 (mm): BÒ réng vßng ng¾n m¹ch. S'1 = 540 (mm2): TiÕt diÖn cùc tõ bªn. b'= 30 (mm) kÝch th­íc lâi. VËy Stn = 540 - 2. 30 . 2 = 420 (mm2) Tõ th«ng trung b×nh qua khe hë kh«ng khÝ, phÇn øng hót: fdtb = Trong ®ã: sr = 1 + = 1,46 (t¹i d = 3,5 (mm). So s¸nh víi hÖ sè tõ rß chän ban ®Çu sr = 1,5 (mm) lµ tho¶ m·n ®­îc: fdtb = = 3. 10-4 (Wb). VËy: Fhtb = 19,9 . 104 = 42,6 (N). + Tû sè gi÷a lùc ®iÖn tõ bÐ nhÊt vµ gi¸ trÞ trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch. Theo c«ng thøc: (5 - 53)/267 quyÓn 1. t = Theo c«ng thøc 267 quyÓn 1 chän Kdt = 1. Fcqdh = = 36,33 (N) t¹i d = 3,5 (mm). VËy t = Tû sè gi÷a ®iÖn tÝch cùc tõ ngoµi vµ trong vßng ng¾n m¹ch: theo 276 quyÓn 1 a = = 0,34. Ta cã: St + Sn = 420 (mm2). . VËy: + §iÖn trë vßng ng¾n m¹ch. Theo c«ng thøc (5 - 54)/267 quyÓn 1. rnm = Trong ®ã: W = 2. p. F = 314 (rad/s). Sh = 0,2 . 10-3 (m) khe hë khi n¾p hót. m0 = 1,25 . 10-6 (H/m) Stn = 420 . 10-6 (m2). f = 0,85. VËy: rnm = Rnm = 2,45 . 10-4 (W). + Gãc lÖch pha gi÷a tõ th«ng trong vµ ngoµi vïng ng¾n m¹ch. Theo c«ng thøc (5 - 55)/269 quyÓn 1, ta cã: Tg.j = . Gt = tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ t­¬ng øng St. tgj = Trong ®ã: w = 314 (rad/s) m0 = 1,25 . 10-6 (H/m) St = 313 (mm2) Rnm = 2,45 . 10-4 (W) dh = 0,2 . 10-3 (m) VËy tgj = Hay j = 68,20 Þ cosj = 0,37. + X¸c ®Þnh tõ th«ng trong vµ ngoµi vßng ng¾n m¹ch. ft = Trong ®ã: fn = ft. C C = = 0,91. fSh = 3. 10-4 (Wb). ft = (Wb). f n = 1,89 . 10-4 . 0,91 = 1,7 . 10-4 (Wb). + Tõ c¶m khe hë ngoµi vïng ng¾n m¹ch. Bn = = 1,58 (T) So s¸nh Bn < [Bn]= 1,6 T lµ thÝch hîp. + X¸c ®Þnh c¸c lùc ®iÖn tõ. Theo trang 268 quyÓn 1 ta cã gi¸ trÞ lín nhÊt cña lùc ®iÖnt õ lµ: Fmax = Trong ®ã: Ftbt = 19,9 . 104. = 22,7 (N). Ftbn = 19,9 . 104 . Cos2j = cos (2. 68,2) = -0,72. VËy: Fmax = = 40,5 (N). * Gi¸ trÞ trung b×nh lùc ®iÖn tõ. Theo trang 268 quyÓn 1: Frb = Ftbt + Ftbn = 22,7 + 53,7 = 76,4 (N). + Gi¸ trÞ nhá nhÊt cña lùc ®iÖn tõ. Theo trang 268 quyÓn 1. Fmin = Ftb - Fmax = 76,4 - 40,5 = 35,9 (N) NhËn xÐt: Ta cã tõ th«ng d¹ng qua hai cùc tõ trªn còng ®øng lß tõ th«ng ch¹y qua cùc tõ gi÷a. NÕu tõ th«ng ch¹y qua 2 cùc tõ bªn bÞ lÖch pha 1 gãc lµ j th× tõ th«ng ch¹y qua cùc tõ gi÷a sÏ bÞ lÖch pha nhau 1 gãc j. Do vËy ta cã lùc ®iÖn tõ nhá nhÊt lµ do nam ch©n ®iÖn sinh ra. F®tmin = 4Fmin = 4. 35,9 = 143,6 N Ta thÊy F®tmin > Fc¬ h = 100N do ®ã n¾p kh«ng bÞ rung. + Tæn hao n¨ng l­îng trong vßng ng¾n m¹ch. Theo c«ng thøc (5 - 57)/269 QuyÓn 1. Pnm = (W) Trong ®ã: KUmax = 1,1. KUmin = 0,85. w = 314 (rad/s) ft = 1,89 . 104 (Wb). rnm = 2,45 . 10-4 (W). VËy Pnm = (W). + X¸c ®Þnh kÝch th­íc ng¾n m¹ch: Chu vi vßng ng¾n m¹ch: P = 2 ( b + D + ) = 2 = 84,86 (mm). + Ta chän vßng ng¾n m¹ch lµ ®ång cøng M1. P20 = 0,018 . 10-3 (Wmm). a = 0,0043 (1/0C). + NhiÖt ®é ph¸t nãng cña vßng ng¾n m¹ch lµ: 2000C. P200 = P20[1 + a (q - 20)] = 0,018 . 10-3 [1 + 0,004 (200 -20)] = 0,03 . 103 (Wmm). + TiÕt diÖn vßng ng¾n m¹ch. S = Trong ®ã: ë = P = 84,86 (mm). VËy S = = 5,2 (mm). ¯ D ­ ¯ hnm ­ 6. HÖ sè to¶ nhiÖt vßng ng¾n m¹ch. +To¶ nhiÖt trong kh«ng khÝ. Theo c«ng thøc (5-13) trang 269 - quyÓn 1. Q1 = 3 . 10-3 (1 + 0,0017 . q) = 4.10-3 (W/cm2 0C). Víi q = 2000C. nhiÖt ®é ph¸t nãng cña vßng ng¾n m¹ch. + To¶ nhiÖt trong lâi thÐp. Q2 = 2,9 . 10-3 (1 + 0,0068 . q) = 6,8 . 10-3 (W/cm2 0C). * DiÖn tÝch to¶ nhiÖt trong vßng ng¾n m¹ch. - Trong kh«ng khÝ: S1 = P. D + 2 = 84,86 . 2 + 2 . 5,2 = 278 (mm2) = 2,78 (cm2). - Trong lâi thÐp: S2 = 2b. hnm + 2b.D + p.hnm. = 2. 30 . 5,2 + 2. 30 . 2 + 84,86 . 5,2. = 873 (mm2) = 8,73 (cm2). * Dßng ®iÖn trong ng¾n m¹ch: Pnm = Víi Inm = = 204 (A). * §Ó tÝnh dßng trong cuén d©y ta qui ®æi: Inmq® = = 0,26 (A) * Tæn hao trong lâi thÐp. - X¸c ®Þnh träng l­îng lâi thÐp M. M = V. g . Kc. Trong ®ã: Kc = 0,95 hÖ sè Ðp chÆt. g = 7,55 (g/cm3) träng l­îng riªng cña thÐp. Ta cã: V = H. B. b - 2hcs. c. b Trong ®ã: H = 77,95 (mm) chiÒu cao nam ch©m ®iÖn B = 105 (mm) chiÒu dµi nam ch©m ®iÖn. hcs = 41 (mm) chiÒu cao cöa sæ. b = 30 (mm) kÝch th­íc lâi c = 203 (mm) chiÒu réng cöa sæ. V = 77,95 . 105 . 30 - 2. 41 . 20,3 . 30 = 195,6 (cm3). VËy M = 195,6 . 7,55 . 0,95 = 1,4 (KG). * SuÊt tæn hao lâi thÐp. VËy: fmax = Trong ®ã: ki = 10: hÖ sè béi dßng ®iÖn. Ku = 1,1 hÖ sè t¨ng ¸p. U®m = 380 (V) ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn. W = 1567 (vßng). fmax = = 12.10-3 (Wb) * C«ng suÊt tæn hao trong lâi: PFe = K. P. H,. Trong ®ã: K = 2 hÖ sè xÐt ®Õn sù t¨ng tæn hao m¹ch tõ. P = 1,5 (W/kg) suÊt tæn hao riªng lâi thÐp (b¶ng 5-4) N = 1,4 (kg) träng l­îng lâi thÐp. VËy PFe = 2. 1,5 . 1,4 = 4,2 (W). * Dßng ®iÖn ®Æt cho tæn thÊt trong lâi. IFe = = 11. 10-3 (A). 7. TÝnh dßng ®iÖn trong cuén d©y. Trong ®ã: dßng ®iÖn tõ ho¸ khe hë kh«ng khÝ. dßng ®iÖn tõ ho¸ lâi thÐp. dßng ®iÖn ®Æc tr­ng cho tæn hao n¨ng l­îng trong lâi thÐp. Víi Trong ®ã: d = 0,2 (mm) khe hë c«ng nghÖ xÐt Gd ë d = 0,2 (mm) . GS = Gd + Grq® = 2,76 . 10-6 + 83,6 . 10-9 = 2,8 . 10-6 (H). w = 314 (rad/s) W = 1567 (Vßng). U®m = 380 (V). Id = = 0,176 (A). * Ith: dßng ®iÖn tõ ho¸ trong lâi thÐp. Ith. W = SHili tæng tõ ¸p trªn c¸c ph©n ®o¹n m¹ch tõ. Ta cã: Htb = tra ®­êng cong tõ ho¸ h×nh (5-6) quyÓn 1 ta ®­îc: Hm = 1,8 (A/cm). Htb = = 1,27 (A/cm). Ta cã: Ltb = 2. B + 3. C = 2. 10,5 + 3 . 203 = 27,09 (cm). SHili = Htb . ltb = 1,27 . 27,09 = 34,4 (A vßng). Ith = = 0,02 (A). + Gi¸ trÞ biªn ®é dßng ®iÖn hót: Ih = = = 0,33 (A). + MËt ®é dßng khi hót: Jh = = 3,2 (A/mm2). Nh­ vËy: Jh = 3,2 (A/mm2) < (Jcp) = 4 (A/mm2). 8. TÝnh to¸n d©y quÊn nam ch©m ®iÖn. + §iÖn trë d©y quÊn. Ta cã c«ng thøc: Rdq = Pq Trong ®ã: Pq = P95 = 0,023 . 10-3 (Wmm). ltb: §é dµi trung b×nh mét vßng d©y. ltb = 4. (a + lcd + 2D). Víi: ltb = 10,3 (mm) a = 28,5 (mm). D = D2 + D4 + D5 = 1,5 + 0,5 + 0,5 = 2,5 (mm). ltb = 4 (28,5 + 10,3 + 2. 2,5) = 175 (mm) W = 1567 (vßng). q = 0,102 (mm2). VËy: Rdq = 0,023 . 10-3 = 61,8 (W). * Tæn hao n¨ng l­îng trong d©y quÊn: P = . R = (0,33)2. 61,8 = 6,7 (W). * §é t¨ng nhiÖt bÒ mÆt cuén d©y: - Theo c«ng thøc Newt¬n: t = trong ®ã: KT hÖ sè to¶ nhiÖt cuén d©y. Theo b¶ng (5-6)/301 qyÓn 1: KT = 10 ¸ 20 (W/mm2 0C). Chän KT = 17 (W/m2 0C). Stn: diÖn tÝch to¶ nhiÖt cuén d©y: Stn = Sxq + S®. Sxq = P. hcd. VíiP: Chu vi ngoµi cuén d©y. P = 2 (a + 2lcd) + 2 (b + 2lcd) = 2 (28,5 + 2. 10,3) + 2 (30 + 2. 10,3) = 199 (mm). Sxq = 199.31 = 6169 (mm2) = 6,169 . 10-3 (m2). S® = . 2. lcd. Hcd mét phÇn diÖn tÝch ®¸y. =.2. 10,3 . 31 = 479 (mm2) = 0,479 . 10-3 (m2) VËy: Stn = 6,169 . 10-3 + 0,479 . 10-3 = 6,65 . 10-3 (m2). t = VËyq = qmt + t = 40 + 59 = 990C. Nh­ vËy nhiÖt ®é ph¸t nãng cuén d©y: q < [qcp] = 1050C. 9. TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc hót. - Theo c«ng thøc (4-50)/263 quyÓn 1. Ta cã: F®th = Nh­ phÇn tr­íc ®· tr×nh bµy: Gr = cost ® = 0. Vµ fd = Víi dr = 1,46 hÖ sè tõ rß F®th = ftb = kir = 0,94 hÖ sè xÐt ®Õn sôt ¸p trong d©y quÊn. ku: hÖ sè thay ®æi ®iÖn ¸p nguån. U®k = 380 (V) W = 1567 (vßng). §Ó dùng ®Æc tÝnh lùc hót ta thay ®ái tõng gi¸ trÞ d: 0,2 ; 1; 3; 5; 7; 10,5 vµ thay ®æi ku t­¬ng øng. ku = 0,85; 1; 1,1. Ta cã b¶ng x¸c ®Þnh F®th theo c«ng thøc trªn: d (mm) F®th (N) Gd (H) ku = 0,85 ku = 1 ku = 1,1 0,2 248,93 343,832 416,331 2,8.10-6 3,5 170,729 325,817 285,54 0,18. 10-6 5 116,7 161,191 195,179 0,14 .10-6 7 76,686 105,922 128,256 0,113 .10-6 10,5 71,59 98,902 119,757 0,07 .10-6 Trong ®ã: G1 = (0,508d2 + 33. 10-3d + 0,5 . 10-3) G2 = (0,508d2 + 41. 10-3d + 0,8 . 10-3) G1 = m0 (0,508 - 0,5 ) G2 = m0 (0,508 - 0,8 ) Gd = LÇn l­ît thay c¸c gi¸ trÞ t­¬ng øng vµo c«ng thøc: * TÝnh vµ dùng ®ÆctÝnh nh¶: Ta cã hÖ sè nh¶ lµ tû sè gi÷a dßng ®iÖn hoÆc ®iÖn ¸p cuén d©y khi phÇn øng cña nam ch©m ®iÖn nh¶ vµ khi t¸c ®éng. KnhI = Trong tr­êng hîp ®¬n gi¶n, ta còng cã thÓ x¸c ®Þnh qua ®Æc tÝnh lùc cña nam ch©m ®iÖn (trªn s¬ ®å ®Æc tÝnh lùc). Knh = XÐt t¹i ®iÓm tíi h¹n: knh = = 0,6. VËy ta cã gi¸ trÞ ®iÖn ¸p nhá (®èi víi ku = 0,85). Unh = knh. Ut® = knh. 0,85. U®m = 0,6 . 0,85 . 380 = 193 (V). Tõ th«ng trung b×nh trong lâi thÐp khi nh¶: ftbnh = (Wb). Cùc ®iÖn tõ t­¬ng øng Unh ®­îc x¸c ®Þnh theo biÓu thøc (øng víi 0,85 U®m). F®tnh = . Thay ®æi c¸c gi¸ trÞ cña khe hë kh«ng khÝ d ta x¸c ®Þnh ®­îc c¸c gi¸ trÞ cña ®Æc tÝnh nh¶ nh­ trong b¶ng sau: Khe hë d (mm) 0,2 3,5 5 7 10,5 F®tnh¶ (N) 52,26 36 24,5 16,099 15,732 TÝnh to¸n gÇn ®óng thêi gian t¸c ®éng thêi gian nh¶: Thêi gian t¸c ®éng (tt®) lµ qu·ng thêi gian kÓ tõ thêi ®iÓm ®­a tÝn hiÖu t¸c ®éng cho ®Õn khi n¾p chuyÓn ®éng xong. (d = dmin). ttd = t1 + t2. Trong ®ã: t1 : thêi gian khëi ®éng khi t¸c déng. t2: thêi gian chuyÓn ®éng khi t¸c ®éng. Thêi gian nh¶ lµ qu·ng thêi gian tõ khi c¾t ®iÖn cña cuén d©y ®Õn khi n¾p cña nam ch©m ®iÖn kÕt thóc chuyÓn ®éng (d = dmax). tnh = t3 + t4. Trong ®ã: t3 : thêi gian khëi ®éng khi nh¶. T4: thêi gian chuyÓn ®éng khi nh¶. * §èi víi nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu: XÐt thêi gian t¸c ®éng: ttd = t1 + t2. Víi t1: Do dßng ®iÖn vµ tõ th«ng biÕn thiªn tuÇn hoµn. Víi tÇn sè f cßn lùc ®iÖn tõ theo 2f. Mµ trong thêi gian t1 v× khe hë kh«ng khÝ lín (d =dmax). Nªn dßng trong cuén d©y qu¸ lín v× vËy nÕu ®ãng ®iÖn vµo thêi ®iÓm mµ dßng ®iÖn ®i qua ®iÓm O chØ sau 1/4 chu kú tõ th«ng ®¹t trÞ sè cùc ®¹i cßn nÕu ®ãng ®iÖn vµo thêi ®iÓm i ¹ O th× qu·ng thêi gian ®Ó ®¹t tõ th«ng cùc ®¹i còng kh«ng qu¸ 1/2 chu kú. Do ®ã lùc ®iÖn tõ ®¹i trÞ sè cùc ®¹i víi thêi gian bÐ h¬n 1/2 chu kú. Nh­ vËy, cho r»ng t1 = 1/2 chu kú lµ thêi gian l©u nhÊt ®Ó khëi ®éng: Þ t1 = = 0,01 (s) t3 = = 0,01 (s) Víi t2 : Theo c«ng thøc (19 - 1) trang 59 s¸ch KC§ 2002. t2 = trong ®ã: m Khèi l­îng phÇn ®éng: m = = 0,1 m = 0,1 kg. Dx1 = (10,5 - 7).10-3 = 3,5 . 10-3 (m) = 161,05 . 10-3 (N/m) Dx2 = (7 - 3,5).10-3 = 3,5 . 10-3 (m) = 311,7 . 10-3 (N/m) Dx3 = (3,5 - 0,2).10-3 = 3,3 . 10-3 (m) = 409,8 . 10-3 (N/m) Þ t2 = = 0,0096 (s). * t4 = S1 = = 43,96 . 10-3 (Nm) S2 = = 93,14 . 10-3 (Nm) S3 = = 137.10-3 (Nm) t4 = = 0,01261 (S) VËy ta cã thêi gian khëi ®éng cña phÇn øng khi nh¶: tk® = t1 + t2 = 0,01 + 0,0096 = 0,0196 (S) Thêi gian nh¶ cña nam ch©m ®iÖn: tnh = t3 + t4 = 0,01 + 0,01261 = 0,02261 (s) PhÇn V: TÝnh to¸n buång dËp hå quang 1. Kh¸i niÖm chung. Khi ®ãng hoÆc ng¾t m¹ch, ®Æc biÖt ta ng¾t m¹ch ®iÖn hå quang ph¸t sinh ë gi÷a tõng cÆp tiÕp ®iÓm cña thiÕt bÞ ®iÖn, hå quang ch¶y to¶ ra nhiÖt l­îng lín, nÕu kh«ng ®­îc dËp t¾t kÞp thêi, th× l­îng nhiÖt ®ã sÏ ph¸t báng tiÕp ®iÓm, c¸ch ®iÖn vµ thËm chÝ ph¸ háng kÕt cÊu thiÕt bÞ. Cho nªn dËp t¾t hå quang cã ý nghÜa rÊt quan träng ®èi víi tuæi thä vµ ®é lµm viÖc tin cËy cña thiÕt bÞ. Trong hå quang ®iÖn xoay chiÒu dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng hai lÇn trong mét chu kú khi ®ã ë vïng catèt ®é bÒn c¸ch ®iÖn ®­îc phôc håi, do ®ã ng­êi ta lîi dông hiÖn t­îng nµy ®Ó thiÕt kÕ thiÕt bÞ dËp hå quang, sao cho hå quang bÞ dËp t¾t ngay khi dßng ®iÖn qua trÞ sè kh«ng ®Çu tiªn, tuy nhiªn hå quang th­êng kh«ng bÞ dËp t¾t ngay t¹i thêi ®iÓm ®ã. Khi dßng ®iÖn xoay chiÒu qua trÞ sè kh«ng ë khu vùc hå quang ®ång thêi x¶y ra 2 qu¸ tr×nh quan hÖ mËt thiÕt víi nhau. Mét qu¸ tr×nh dËp hå quang ®ã lµ qu¸ tr×nh ion ho¸t¨ng c­êng. Mét qu¸ tr×nh t¹o ®iÒu kiÖn do hå quang ch¸y l¹i ®ã lµ qu¸ tr×nh phôc håi ®iÖn ¸p. §Æc tr­ng cho qu¸ tr×nh thø nhÊt lµ tèc ®é t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn vµ ®Æc tr­ng cho qu¸ tr×nh thø hai lµ tèc ®é phôc håi ®iÖn ¸p. Hå quang xoay chiÒu ®­îc dËp t¾t toµn bé khi tho¶ m·n ®iÒu kiÖn. Qu¸ tr×nh thø nhÊt (tèc ®é t¨ng c­êng c¸ch ®iÖn). 2. C¸c yªu cÇu ®Ó thiÕt kÕ buång dËp hå quang. - §¶m b¶o ®­îc kh¶ n¨ng ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn ®¶m b¶o gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®ãng ng¾t ë ®iÒu kiÖn cho tr­íc. - Cã thêi gian ch¸y nhá ®Ó gi¶m ¨n mßn tiÕp ®iÓm vµ thiÕt bÞ dËp hå quang - Qu¸ ®iÖu ¸p thÊp. - Thêi gian dËp t¾t hå quang ®èi víi thiÕt bÞ xoay chiÒu lµ nhá h¬n chu kú khi ng¾t dßng ®iÖn giíi h¹n cho phÐp thêi gian dËp hå quang lµ vµi nöa chu kú. 3 VËt liÖu ®Ó lµm buån dËp hå quang. Khi chän vËt liÖu ta cÇn chó ý ®Õn c¸c tÝnh chÊt sau: TÝnh chÞu nhiÖt TÝnh c¸ch ®iÖn vµ chèng Èm §é nh¸m bªn trong cña buång dËp hå quang §é øng cao Tõ tÝnh chÊt trªn ta chän vËt liÖu lµm buång dËp hå quang lµ: xi m¨ng, ami¨ng §Ó tÝnh to¸n buång dËp hå quang ta chän kÕt cÊu buång dËp cña c«ng t¾t t¬ mµ ta thiÕt kÕ lµ buång dËp kiÓu dµn dËp. I. Tr×nh tù tÝnh to¸n. 1. TÝnh sè l­îng tÊm: Theo c«ng thøc (3.49) quyÓn 1 trang 153 ntk ³ 0,6 + Theo c«ng thøc (3 - 40) quyÓn 1: K®m = 0,9 . ksd . Víi khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t 3 pha ta cã: Ksö dông = 1,5 HÖ sè c«ng suÊt cña m¹ch ng¾t ta chän cosj = 0,9 K®m = 0,9 . 1,5 . = 0,427 Theo c«ng thøc (3 - 50) quyÓn 1/ 135 Theo c«ng thøc (3 - 47) quyÓn 1/ 134 Trong ®ã: Dt: bÒ dµy tÊm ng¨n Theo trang 135 quyÓn 1: Dt = 1 ¸ 5 (mm) Chän Dt = 1 (mm) dt: kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÊm: Chän dt = 2,5 (mm) T: nhiÖt ®é dµn dËp (nhiÖt ®é cña tÊn dËp) Theo c«ng thøc (3 - 18) quyÓn 1 T = 293 + 0,018 . Ing . Víi Z sè lÇn ®ãng ng¾t trong mét giê: chän Z = 300 lÇn / giê T = 293 + 0,018 . 300 . = 386,5 (0K) L: §iÖn c¶m ng¾n m¹ch. Theo c«ng thøc (3 - 32) quyÓn 1 Cosj = 0,9 ® sin j = 0,436 w = 2 pf = 2.3,14 . 50 = 314 (rad/s) U®m = 400V; Ing = 300A L = TÝnh (lµ ®iÖn ¸p phôc håi ban ®Çu cña mét kho¶ng trèng). Theo c«ng thøc (3 - 46) quyÓn 1 = U0t = Trong ®ã: U0t = (72 + 0,72 dt) = ( 72 + 0,72 . 2,5) = 73,8 (V) Vµ n lµ sè kho¶ng trèng. §Ó t­¬ng øng víi I®m = 100A vµ U®m = 400V Ta chän n = 4 kho¶ng trèng. = 73,8 . = 73,8 . = 136 (V) TÝnh : lµ ®iÖn ¸p hå quang cña 1 kho¶ng trèng: Theo c«ng thøc (3 - 46) quyÓn 1. = ( 110 + 0,003 Ing) (0,7 + 0,04 dt) = (110 + 0,003 . 300 ) (0,7 + 0,04 . 2,5) = 88,72 (V) VËy sè l­îng tÊm: ntk ³ 0,6 : ntk ³ 0,6 . ntk ³ 1,85 VËy ®Ó phï hîp víi sè ®· cho, ta chän ntk = 5 (tÊm) 2. KiÓm tra ®iÒu kiÖn x¶y ra qu¸ tr×nh dao ®éng. Theo c«ng thøc (5 - 53) quyÓn 1. Ta cã: Theo c«ng thøc (3 - 30) quyÓn 1. f0 = (A + B . P®m3/4) = ( 8000 + 2100 + 74824,63/4) = 9033202,5 (Hz) Trong ®ã: A = 8000; B = 2100 lµ c¸c hÖ sè t­¬ng øng hÖ thèng c¸p C«ng suÊt phô t¶i: P®m = . U®m . I®m . cosj0 . kdt Kdt = 1,2 lµ hÖ sè dù tr÷: U®m = 400V, I®m = 100A, cosj = 0,9 P®m = . 400 . 100. 0,9 . 1,2 = 74824,6 (W) VËy f0 > 10499,98 (Hz) tho¶ m·n ®iÒu kiÖn qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng) Thêi gian ch¸y cña hå quang ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc ( 3 - 5)/ 96 quyÓn 1: Trong ®ã: Theo c«ng thøc (3 - 38) quyÓn 1/131 Rhq = (Víi n = 4 kho¶ng trèng v× cã 5 tÊm) = 88,72 = 163,6 (V) Ta cã: Ihq - 0,5 Ing = 0,5 . 300 = 150 (A) (W) Rhq lµ gi¸ trÞ trung b×nh cña ®iÖn trë hå quang trªn 1 cm chiÒu dµi hå quang cña 1 kho¶ng trèng theo c«ng thøc (3 - 37) quyÓn 1 ta cã: = 0,17 (W) vËy lhq = = 1,06. VËn tèc chuyÓn ®éng cña hå quang: Theo c«ng thøc (3 - 19)/110 quyÓn 1. Vhq = 37 . = 196,6 (m/s) Vt®: vËn tèc tiÕp ®iÓm (chän Vt® = 10 cm/s). thq = = 0,0018 td: thêi gian dËp hå quang lµ 1/2 chu kú tøc lµ td = 0,005. VËy th q < td nghÜa lµ thêi gian ch¸y nhá h¬n thêi gian dËp. + ChiÒu dµi nhá nhÊt cña 1 tÊm ng¾n. lt > 1,73 . lt > 1,73 . = 0,36 (cm) §Ó ®¶m b¶o hå quang kh«ng ra khái buång dËp ta chän lt = 0,4 (cm) 3. KiÓm tra qu¸ tr×nh dËp t¾t hå quang. Theo c«ng thøc (3-14) quyÓn 1. Uph = Ung Ung = Theo c«ng thøc (3 - 26)/124 quyÓn 1. Ungmax = Unguån max = . Ksö dông . sin j0 (V) V× ng¾t m¹ch 3 pha b»ng khÝ cô ®iÖn 3 cùc ta cã: Ksö dông = 1,5 VËy: Ung = §iÖn ¸p phôc håi theo thêi gian Theo c«ng thøc (3 - 45) quyÓn 1. Ub® = U0b® + Kbt Trong ®ã: Kb = K0b . = 41391. = 76321,2 U0b® = Ub . = 73,8 . = 136 (V) Ub® = 136 + 7631,2 .t Uph = 165,46 ( 1 - ) Víi c¸c gi¸ trÞ thêi gian kh¸c nhau ta cã b¶ng. t (s) O 0,005 0,01 0,015 Uph 0 156,76 165 165,44 U®® 136 517,606 899,212 1280,818 Sè tÊm dËp hå quang lµ: 5 tÊm ChiÒu dµy cña mçi tÊm lµ: 1 (mm) Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c t©m lµ: 2,5 (mm) Sè kho¶ng trèng gi÷a c¸c tÊm lµ 4 kho¶ng trèng. PHÇn VI: ThiÕt kÕ kÕt cÊu C«ng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu lµ mét khÝ cô ®iÖn ®ãng c¾t dßng t¶i b»ng nam ch©m ®iÖn. Theo yªu cÇu thiÕt kÕ, ta thiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu 3 pha víi ®iÖn ¸p ®Þnh møc U®m = 400 (V); U®k = 380 (V), I®m = 100 (V) Ta cã thÓ ph©n cÊu t¹o cña c«ng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu 3 pha lµm thµnh c¸c phÇn tö c¬ b¶n nh­ sau: - HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn gåm: m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh vµ m¹ch vßng dÉn ®iÖn phô (V× cã 2 hÖ thèng tiÕp ®iÓm chÝnh, phô) Trong ®ã cã: HÖ thèng thanh dÉn: thanh dÉn ®éng, thanh dÉn tÜnh. HÖ thèng ®Çu nèi tiÕp ®iÓm: hÖ thèng tiÕp ®iÓm chÝnh, hÖ thèng tiÕp ®iÓm phô. Trong tiÕp ®iÓm phô cã 2 d¹ng tiÕp ®iÓm lµ: tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng vµ tiÕp ®iÓm phô th­êng më. Ngoµi ra nÕu ph©n theo kh¶ n¨ng ®ãng ng¾t th× ®ã lµ tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh. HÖ thèng nam ch©m ®iÖn gåm: + Lâi, n¾p, th©n cña nam ch©m ®iÖn b»ng s¾t tõ. + Cuén d©y ®iÖn ¸p. hÖ thèng dËp hå quang: khi ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn hå quang ph¸t sinh tiÕp ®iÓm sÏ ®­îc dËp t¾t an toµn. C¬ cÊu lß xo: cã lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh, tiÕp ®iÓm phô, lß xo nh¶. PhÇn ®Õ, n¨p, th©n cña c«ng t¾c t¬ ®­îc lµm b»ng nhùa ®en, c¸c phÇn tö c¸ch ®iÖn trong c¸c phÇn mang ®iÖn, vËt dÉn ®iÖn. 1. HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn. Nh­ ta ®· biÕt: hÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh vµ phô ®Òu cã cÊu t¹o nh­ nhau, chØ kh¸c - ë m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh cã hÖ thèng thanh dÉn mµ trªn thanh dÉn ®ã cã g¾n hÖ thèng tiÕp ®iÓm chÝnh víi I®m = 100 (A) - M¹ch vßng dÉn ®iÖn phô cã hÖ thèng thanh dÉn víi c¸c tiÕp ®iÓm phô th­êng më vµ th­êng ®ãng víi kh¶ n¨ng chÞu ®­îc If = 5 (A) V× vËy thanh dÉn ®­îc chia thµnh hai thanh dÉn ®ã lµ: thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh. + Trªn thanh dÉn ®éng cã g¾n trùc tiÕp ®iÓm ®éng d¹ng ch÷ nhËt, nã thùc hiÖn kh¶ n¨ng ®ãng c¾t khi ®ãng vµ ng¾t dßng ®iÖn víi kÝch th­íc thanh dÉn ®éng lµ: a = 14 (mm) b = 18 (mm) h = 2 (mm) MÆt kh¸c trªn thanh dÉn tÜnh cã g¾n ®iÓm tÜnh còng gièng nh­ thanh dÉn ®éng v× thanh dÉn ®éng do chÞu vµ ®Ëp cã khÝ khi ®ãng ng¾t vµ ph¶i gia c«ng lç ®Ó b¾t vÝt nÕu thanh dÉn tÜnh cã kÝch th­íc lín h¬n so víi than dÉn ®éng. KÝch th­íc lµ: a = 16 (mm) b = 20 (mm) h = 2 (mm) + HÖ thèng ®Çu nèi tiÕp ®iÓm - Víi hÖ thèng ®Çu nèi: §Ó nèi c¸c cùc víi c¸c d©y dÉn bªn ngoµi hoÆc nèi víi c¸c bé phËn bªn trong cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn. Ta dïng c¸c mèi nèi th¸o rêi hoÆc b»ng ren (vÝt) ®­îc chÕ t¹o tõ thep CT3 - Víi hÖ thèng tiÕp ®iÓm: Cã 2 hÖ thèng tiÕp ®iÓm lµ: tiÕp ®iÓm chÝnh vµ tiÕp ®iÓm phô, trong ®ã cã tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng vµ th­êng më. 3 tiÕp ®iÓm chÝnh víi dßng ®iÖn 100 (A) 2 tiÕp ®iÓm phô th­êng më 2 tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng t­¬ng øng víi dßng ®iÖn phô I® = 5 (A) HÖ thèng tiÕp ®iÓm nµy ®­îc chÕ t¹o tõ Ag - Ni than dïi viÖc chÕ t¹o thanh dÉn hay tiÕp ®iÓm, c¸c vÝt ®Òu ®­îc tiÕn hµnh phay, c¾t tõ c¸c thanh Cu hay Ag - Ni thanh ch× ra c¸c h×nh d¹ng cÇn thiÕt, sau ®ã tÈy Baviece lµm s¹ch bªn ngoµi, ®ång thêi ®¶m b¶o tÝnh chÝnh x¸c cao. C¸c lç vÝt còng ph¶i ®­îc mµi nh½n, tÈy Bavice tèt. 2. HÖ thèng nam ch©m ®iÖn. Trong hÖ thèng nam ch©n ®iÖn cã 2 bé phËn c¬ b¶n - Cuén d©y - M¹ch tõ + PhÇn m¹ch tõ gåm: lâi, n¾p, th©n b»ng vÝt tõ + PhÇn cuén d©y: cuén d©y cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt ®­îc quÊn theo kiÓu quÊn th­êng vµ ®­îc ë 2 cùc tõ bªn. a. KÝch th­íc tæng quan cña nam ch©m ®iÖn. - ChiÒu cao nam ch©m ®iÖn: H = 77,95 (mm) - ChiÒu dµi cña nam ch©m ®iÖn: B = 105 (mm) b. C¸c kÝch th­íc c¬ b¶n cña m¹ch tõ gåm: + Lâi thÐp ®­îc ghÐp b»ng c¸c l¸ thÐp kü thuËn ®iÖn m· hiÖu : $41. Cã ®é dµy 0,5 mm vµ gåm 57 l¸øng víi U®k = 380 (V) MÆt kh¸c: do m¹ch tõ mµ ta cÇn thiÕt kÕ cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt nÕu cùc gi÷a cã kÝch th­íc lín h¬n so víi 2 cùc tõ bªn, ®ång thêi chèng rung 2 cùc tõ bªn ®­îc xÎ r·nh ®Ó ®Æt vßng ng¾n m¹ch, ta cã kÝch th­íc cña c¸c cùc tõ vßng ng¾n m¹ch lµ" + Víi cùc tõ gi÷a cã: a = 28,5 (mm) b = 28,5 (mm); (b' = 30 (mm)) TiÕt diÖn vßng ng¾n m¹ch Snm = 10,4 (mm) ChiÒu cao vßng ng¾n m¹ch hnm = 5,2 (mm) Chi vi vßng ng¾n m¹ch Pnm = 84,86 (mm) DiÖn tÝch cùc tõ ngoµi vßng ng¾n m¹ch lµ Sn = 107 (mm2) DiÖn tÝch cùc tõ trong vßng ng¾n m¹ch lµ St = 313 (mm2) + N¾p nam ch©m ®iªn còng cã d¹ng h×nh ch÷ nhËt cã kÝch th­íc nh­ sau: Sn = 598,5 (mm2) hn = 19,95 (mm) Trªn n¾p cã g¾n c¸c thanh dÉn cïng víi c¸c tiÕp ®iÓm ®Ó thùc hiÖn chøc n¨ng ®ãng ng¾t. + TiÕt diÖn d¸y lµ: S® = 513 (mm2) h® = 17 (mm) Ngoµi ra cßn cã c¸c kÝch th­íc c¬ b¶n nh­ sau: - Chiªu cao cöa sæ m¹ch tõ : hCS = 41 (mm) - BÒ réng cöa sæ m¹ch tõ: C = 20,3 (mm) c. Cuén d©y ®iÖn ¸p. - §­êng kÝnh d©y quÊn kh«ng kÓ c¸ch ®iÖu lµ: 0, 36 - TiÕt diÖn d©y quÊn kh«ng kÓ c¸ch ®iÖu lµ: Khi cã c¸ch ®iÖu: q = 0,44 (mm2) d = 0,4 (mm) T­¬ng øng víi U®k = 380 (V) ta cã sè vßng d©y W = 1567 (vßng) Víi kÝch th­íc c¬ b¶n nh­ sau: - BÒ dµy cuén d©y lµ: 10,3 (mm) - ChiÒu cao cuén d©y lµ: 31 (mm) - TiÕt diÖn cuén d©y lµ: 312,3 (mm) 3. Buång ®iÖn hå quang §Ó ®¶m b¶o cho viÖc dËp hå quang ®iÖn dÔ dµng ë m¹ch ®iÖn mét pha hai chç ng¾t víi I®m = 100 (A); U®m = 400 (V) ta ph¶i sö dông ph­¬ng ph¸p dËp hå quang xoay chiÒu buång dËp kiÓu dµn dËp ph­¬ng ph¸p nµy cho ta kh¶ n¨ng rót ng¾n ®¸ng kÓ chiÒu dµi hå quang vµ dËp nã trong thÓ tÝch nhá, do ®ã ph¸t s¸ng Ýt vµ ©m thanh bÞ h¹n chÕ, do ®ã ã ®­îc sö dông trong c«ng t¾c t¬ lµm viÖc ë chÕ ®é nhÑ. Tæng sè: tÊm cÇu lµm dµn dËp lµ: Ntk = 5 (tÊn) Kho¶ng trång hå quang gi÷a c¸c tÇm lµ: N = 4 4. C¬ cÊu lß xo. + C¬ cÊu lß xo: lß xo tiÕp ®iÓm ch×nh vµ phô, lß xo nhá a. Víi lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. Do mét lß xo chÞu t­¬ng øng lùc cña hai tiÕp ®iÓm, mÆt kh¸c do cã 3 tiÕp ®iÓm chÝnh nÕu cã 3 lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. - §­êng kÝnh lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh lµ: 1 (mm) - Sè vßng cña lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh lµ: 4 (vßng) ChiÒu dµi tù do cña lß xo lµ: 14,1 (mm) B­íc lß xo khi ch­a chÞu t¶i: 3,4 (mm) b. Víi lß xo tiÕp ®iÓm phô. Do mét lß xo tiÕp ®iÓm phô t­¬ng øng 2 tiÕp ®iÓm phô. TiÕp ®iÓm phô ë ®©y gåm: TiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng vµ th­êng më víi - §­êng kÝnh d©y quÊn lß xo: d = 0,21 (mm) - Sè vßng cña lß xo tiÕp ®iÓm W0 = 13 (Vßng) - B­íc lß xo khi ch­a chÞu t¶i: 1 (mm) - ChiÒu dµi tù do cña lß xo; 13 (mm) c. Lß xo nh¶. Víi 1 c«ng t¾c t¬ cã 2 lß xo nh¶ nÕu mét lß xo nh¶ lùc sÏ gi¶m ®i 1/2 lÇn §­êng kÝnh lß xo nh¶: d = 0,86 (mm) Sè vßng cña lß xo nh¶: W0 = 11 (Vßng) B­íc cña lß xo khi ch­a chÞu t¶i: 3,9 (mm) ChiÒu dµi tù do cña lß xo lµ: 39,43 (mm) Ngoµi ra c¬ cÊu cÇn ph¶i cã phÇn tö chèng va ®Ëp ®Ó tiªu thô ®éng n¨ng cña phÇn ®éng khi phÇn ®éng chuyÓn ®éng hÕt hµnh tr×nh cña nß. C¸c phÇn tö chèng va ®Ëp ®ã lµ dïng mét lß xo lón hay gäi lµ bé ho·n xung cã t¸c dông h¹n chÕ lùc va ®Ëp, lùc rung ®éng xung kÝch víi ®­êng kÝnh lß xo lón tõ 0,14 ®Õn 8 (mm) theo FOCT 9389 - 60 ®Ó quÊn lß xo trong tr¹ng th¸i nguéi kh«ng nhiÖt luyÖn. KiÓu lß xo cã d¹ng xo¾n h×nh trô lµm viÖc bÞ nÐn ®Õn 85 - 95%. VËt liÖu lµm lß xo lµ d©y thÐp cacbon, lß xo kÐo nguéi ®­êng kÝnh ®· ®­îc x¸c ®Þnh nh­ trªn theo FOCT 3989 - 60 ®Ó quÊn lß xo tr¹ng th¸i nguéi kh«ng nhiÖt luyÖn. PhÇn ®Õ, th©n, vá cña c«ng t¾c t¬ ®­îc chÕ t¹o b»ng nhùa cøng, ®en víi bÒ dµy cña nhùa cøng lµ 4 - 5 (mm) nh»m t¨ng ®é cøng cña c«ng t¾c t¬ vµ ®¶m b¶o vÒ mÆt gi¸ thµnh, kÝch th­íc c«ng t¾c t¬ kh«ng cång kÒnh vÒ cÊu tróc. Khung c¸ch ®iÖn cña c«ng t¾c t¬ ®­îc chÕ t¹o theo yªu cÇu cña kÕt cÊu, do cuén d©y xoay chiÒu kh«ng lín l¾m vµ dïng chÕ ®é nhÑ nªn thiÕt kÕ chung cb«nit. Tr­êng hîp nµy quÊn d©y vµ c¸ch ®iÖu ®¬n gi¶n h¬n vµ ®é dµy khung lµ 2 ¸ 3 mm KÕt luËn C«ng t¾c t¬ lµ khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p, dïng ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn tõ xa. V× vËy c«ng t¾c t¬ cã kÝch th­íc nhá, cho nªn khi thiÕt kÕ cÇn ®é chÝnh x¸c cao. V× tr×nh ®é cã h¹n nªn khi tÝnh to¸n thiÕt kÕ cã nhiÒu chç lóng tóng, nhÊt lµ ch­¬ng tr×nh n¨m ch©m ®iÖn. Tµi liÖu tham kh¶o QuyÓn 1: ThiÕt kÕ khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p. (Bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn tr­êng §HBK Hµ Néi). QuyÓn 2: Chi tiÕt m¸y GS. TS. NguyÔn Träng HiÖp QuyÓn 3: C¬ së lý thuyÕt khÝ cô ®iÖn. (Bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn tr­êng §HBK Hµ Néi). Môc lôc Trang