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

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