Thiết kế công tắc tơ một chiều một pha kiểu điện từ có các thông số

Þnh: Trong ®ã : I : dßng ®iÖn lµm viÖc ( A ) P0 : ®iÖn trë suÊt cu¶ vËt liªô ë nhiÖt ®é æn ®Þnh ( ) Kf : HÖ sè tæn hao phô ®Æc tr­ng cho tæn hao bëi hiÓu øng bÒ mÆt vµ hiÖu øng gÇn. §èi víi dßng ®IÖn mét chiÒu Kf = 1. N : tØ lÖ gi÷a chiÒu réng vµ chiÒu dµy thanh dÉn . Chän n = 6 KT : HÖ sè t¶n nhiÖt ra khèng chÕ . Chän KT = 5 ( W/ m2 0C) [ b¶ng 6 - 5 TKKCDDHA ) ®é t¨ng nhiÖt æn ®Þnh = 650C [ B¶ng 6 – 1 TKKC§HA ] * BÒ réng thanh dÉn ®­îc x¸c ®Þnh a = n . b ( mm ) * §iÖn trë suÊt cu¶ vËt liÖu ë nhiÖt ®é æn ®Þnh ( 0 = 105 0C ) Trong ®ã : : ®iÖn trë suÊt cu¶ vËt liÖu ë nhiÖt ®é 0 = 200C vµ p0=20 = 1,8 . 10-8 [B¶ng 2 - 13 TKKC§HA ] hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cu¶ ®ång = 0,0043 «® ( 0C ) nhiÖt ®é æn ®Þnh «® = 105 0C [ b¶ng 6 – 1 TKKC§HA ] * kÝch th­íc thanh dÉn lµm viÖc víi I ®m = 80A ( mm) a = n .b = 6 . 1 = 6 mm §Ó phï hîp chän: a = 8 mm b = 1mm vËy ta cã tØ lÖ : n = III. 5 kiÓm tra thanh dÉn Qu¸ tr×nh kiÓm tra nh»m x¸c ®Þnh xem víi tiÕt ®iÖn tÝnh to¸n vµ lùa chän cã ®¶m b¶o ®­îc ®é t¨ng nhiÖt, nhiÖt ®é æn ®Þnh cho phÐp khi thanh dÉn lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n hay kh«ng .§ång thêi kiÓm tra kh¶ n¨ng qu¸ t¶i cña thanh dÉn ë chÕ ®é kh«ng æn ®Þnh nhiÖt ( chÕ ®é ng¾n h¹n hay chÕ ®é ng¾n m¹ch ) mµ t¹i ®ã thanh dÉn kh«ng bÞ biÕn d¹ng hay tÝnh chÊt cña vËt liÖu lµm thanh dÉn vÉn ë ®iÒu kiÖn cho phÐp KiÓm tra khi lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n KiÓm tra ®é t¨ng nhiÖt ®é : Trong ®ã : J : mËt ®é dßng ®iÖn cña thanh dÉn: lÊy j = 0,31 S : ®iÖn tÝch thanh dÉn S = a.b + 8 . 1 + 8 ( mm2 ) * kiÓm tra nhiÖt ®é æn ®Þnh Trong ®ã : mt : nhiÖt ®é m«i tr­êng ( lÊy ) * KiÓm tra thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n h¹n : ChÕ ®é ng¾n h¹n lµ chÕ ®é mµ thanh dÉn lµm viÖc trong thêi gian ng¾n. Khi ®é chªnh nhiÖt ®é ch­a ®¹t tíi trÞ sè æn ®Þnh th× ®· nghØ ( tøc lµ ch­a lîi dông hÕt kh¶ n¨ng chÞu nhiÖt cña vËt liÖu ) . Do ®ã ta cã thÓ n©ng phô t¶i lªn ®Ó khÝ cô ®iÖn øng víi thêi gian lµm viÖc mµ t¹i ®ã khÝ cô ®iÖn vïa ®¹t tíi ®é t¨ng nhiÖt cho phÐp. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm . KiÓm tra thanh dÉn cã chiÒu dµi 1 cm , thêi gian lµm viÖc ng¾n h¹n tnh = 3 sec, nhiÖt ®é lµ 1050C * §iÖn trë cña 1cm thanh dÉn ë nhiÖt ®é 1050C lµ : = R0 = 20 : ®iÖn trë cña ®ång ë nhiÖt ®é 0 = 200C * Tæn hao c«ng suÊt cho phÐp ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n. Pdh = I2dh. R0 = 105 = 802 . 6,83. 10-5 = 0,437( W/ cm ) * h»ng sè ph¸t nãng ®­îc x¸c ®Þnh : T= C : nhiÖt dung riªng cña ®ång C = 0,39 J/g0 C St : diÖn tÝch bÒ mÆt lµm nguén cña thanh dÉn dµi 1cm : St = D. L D : Chu vi thanh dÉn . D = 2 ( a + b ) L : ChiÒu dµi thanh dÉn . L = 1cm M : Khèi l­îng thanh dÉn dµi 1cm : ( g ) St = D. L + 2 ( a + b ) . l = 2 ( 0,8 + 0,1 ) . 1 = 1,8 ( cm 2) M = TØ träng cña ®ång * H»ng sè thêi gian ph¸t sãng ( S ) * §é t¨ng nhiÖt ë chÕ ®é ng¾n h¹n : Trong ®ã : T«® : ®é t¨ng nhiÖt æn ®Þnh khi c«ng suÊt ë chÕ ®é ng¾n h¹n tÝnh to¸n ë tnh = 3sec; * HÖ sè qu¸ t¶i c«ng suÊt ë chÕ ®é ng¾n h¹n: * HÖ sè qu¸ t¶i dßng ®iÖn ë chÕ ®é ng¾n h¹n : KI = * C«ng suÊt cho phÐp ë chÕ ®é ng¾n h¹n: Pnh = Kp . Pdh = 61.0,437 = 26,7 ( W/ cm ) * Dßng ®iÖn ë chÕ ®é ng¾n h¹n : Inh = Kt . Pdh = 80. 7 = 560 ( A ) * MËt ®é dßng ®iÖn ë chÕ ®é lµm viÖc ng¾n h¹n : Jnh = *KiÓm tra thêi gian lµm viÖc liªn tôc cho phÐp ë chÕ ®é ng¾n h¹n *KiÓm nghiÖm thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch . §é bÒn nhiÖt cña khÝ cô ®iÖn lµ tÝnh chÊt chÞu ®­îc sù t¸c ®ông nhiÖt cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch trong thêi gian ng¾n m¹ch nã ®­îc®Æc tr­ng b»ng dßng bÒn nhiÖt lµ dßng ®iÖn bÒn nhiÖt ë ®ã thanh dÉn ch­a bÞ biÕn d¹ng. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc ®¸nh gi¸ ta xÐt giíi h¹n cho phÐp cña dßng ®iÖn vµ mËt ®é dßng ®iÖn bÒn nhiÖt cña thanh dÉn ë c¸c thêi gian ng¾n m¹ch. Tnm = 1 sec: 3 sec: 5 sec . Giíi h¹n cho phÐp cña dßng ®iÖn vµ mËt ®é dßng ®iÖn ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc. Ibn = Inm = S. Jnm Jbnh1 = Tnm = tbn : thêi gian ng¾n m¹ch ( sec ) Ad : Abn = Anm : gi¸ trÞ øng víi giíi h¹n d­íi vµ trªn lµ 0d : 0 nm Theo ( H6 – 6 TKKC§HA ) ta cã : Ad = 1,4 . 104 Abn = 3,75 . 104 A2 s / mm4 S : tiÕt ®iÖn vËt dÉn ( mm2 ) Theo ®iÒu kiÖn 0od = 65 + 40 = 105 0C NhiÖt ®é cho phÐp ®èi víi ®ång 0bn = 3000 C MËt ®é dßng ®iÖn khi tnm = 1 sec Jbnh1 = MËt ®é dßng ®iÖn khi tnm = 3 sec Jbnh1 = MËt ®é dßng ®iÖn khi tnm = 4 sec Jbnh1 = S III. 6. §¸nh gi¸ vµ kÕt luËn ë chÕ ®é dµi h¹n ®é t¨ng nhiÖt ®é cho phÐp tod = 65 0C , nhiÖt ®é æn ®Þnh cho phÐp 0od = 1050 C( b¶ng TKKC§HA ) ë chÕ ®é ng¾n h¹n , mËt ®é dßng ®iÖn cho phÐp ë thêi gian ng¾n h¹n tnh = 5 sec lµ 54 ( A/mm2 ) ë chÕ ®é ng¾n m¹ch, mËt ®é dßng bÒn nhiÖt cho phÐp ®èi víi thanh b»ng ®ång ë thêi gian ng¾n m¹ch 1 sec, 3sec, 4sec, lµ 162 A/mm2, 94 A/mm2 , 82A/mm2 KÕt luËn : Víi thanh dÉn cã kÝch th­íc a = 12mm, b = 2mm lµm viÖc víi dßng ®iÖn Idm = 80A. Cã ®é t¨ng nhiÖt ®é, nhiÖt ®é lµm viÖc vµ mËt ®é dßng ®iÖn dµi h¹n tÝnh to¸n . Hoµn toµn cã kh¶ n¨ng lµm viÖc tèt ë c¸c chÕ ®é dßng ®iÖn dµi h¹n vµ chÕ ®é ng¾n h¹n . Riªng ë chÕ ®é ng¾n m¹ch thanh dÉn , thanh dÉn cã kÝch th­íc nãi trªn chØ cho phÐp lµm viÖc tèi ®a ë thêi gian ng¾n m¹ch lµ 4 sec bëi khi lµm viÖc v¬i thêi gian ng¾n m¹ch tnm > 4 sec mËt ®é dßng ®iÖn bÒn nhiÖt lín h¬n mËt ®é dßng bÒn nhiÖt cho phÐp, kh«ng ®¶m b¶o an toµn. IV. §Çu nèi IV . 1. Kh¸i niÖm vµ nhiÖt vô: §Çu nèi tiÕp xóc lµ phÇn tö rÊt quan träng cña khÝ cô ®iÖn, nÕu kh«ng chó ý dÏ bÞ h­ háng nÆng trong vËn hµnh, ®Çu nèi gåm c¸c ®Çu cùc ®Ó nèi víi d©y dÉn bªn ngoµi vµ nèi c¸c bé phËn bªn trong m¹ch vßng dÉn ®iÖn. §Çu nèi lµm nhiÖm vô liªn kÕt m¹ch ngoµi víi m¹ch vßng dÉn ®iÖn, ®ång thêi lµm nhiÖm vô liªn kÕt c¸c chi tiÕt cña m¹ch vßng dÉn ®iÖn. IV. 2. Yªu cÇu : NhiÖt ®é c¸c mèi nèi ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n víi dßng ®iÖn ®Þnh møc kh«ng ®­îc t¨ng qu¸ gi¸ trÞ sè cho phÐp, do ®ã mèi nèi ph¶i cã kÝch th­íc vµ lùuc Ðp tiÕp xóc Ftx ®ñ ®Ó ®iÖn trë tiÕp xóc Rtx kh«ng lín, tæn hao c«ng suÊt bÐ. - Mèi nèi tiÕp xóc cÇn cã ®ñ ®é bÒn c¬ vµ ®é bÒn nhiÖt khi cã dßng ng¾n m¹ch ch¹y qua. - Lùc Ðp ®iÖn trë tiÕp xóc, n¨ng l­îng tæn hao vµ nhiÖt ®é ph¶i æn ®Þnh khi khÝ cô ®iÖn vÇn hµnh liªn tôc. IV. 3. Chän d¹ng kÕt cÊu Qua ph©n tÝch c¸c ­u nh­îc ®iÓm c¸c d¹ng kÕt cÊu mèi nèi. Chän d¹ng kÕt cÊu mèi nèi th¸o rêi ®­îc b»ng bu l«ng kh«ng dÉn ®iÖn, ®­îc chÕ t¹o b»ng thÐp CT3 cã m¹ thiÕc. D¹ng kÕt cÊu nµy phï hîp víi h×nh d¸ng vËt liÖu thanh dÉn vµ c¸c yªu cÇu kÕt cÊu nµy phï hîp víi h×nh d¸ng vËt liÖu thanh dÉn vµ c¸c yªu cÇu kÕt cÊu kh¸c. IV. 4 §­êng kÝnh bu l«ng, sè l­îng bu l«ng : Theo sè liÖu thùc nghiÖm ( B¶ng 2-9, 2-10 TKKC§HA ) ®èi víi dßng ®iÖn I®m = 80 A/ Chän bu l«ng cã ®­êng kÝnh ren d = 6mm C¸c th«ng sè : kÝ hiÖu : M6 TiÕt diÖn tÝnh to¸n : 16,7 mm2 Lùc tÝnh to¸n : 2,3 KN Lùc Ðp cÇn lªn chçn tiÕp xóc ®Ó ®¹t ®iÖn trë tÝp xóc vµ ®iÖn sap tiÕp xóc cho phÐp lµ : Ftx = ftx . Stx = 100. 2,58 = 258 ( kg ) = 2,58 ( kN ) Trong ®ã : Ftx ( KG / cm2 ) : lùc Ðp riªng trªn mèi nèi. Chän ftx = 100 KG/ 2 Stx ( cm2 ) ®iÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc J ( A/ mm2 ) : mËt ®é dßng ®iÖn chç tiÕp xuc víi I®m< 200A chän j = 0,31 ( A/ mm2 ) = 31 ( A/ cm2 ) - sè l­îng bu l«ng : 1 bu l«ng IV. 5 . H×nh d¹ng kÝch th­íc phÇn ®Çu nèi . §­êng kÝnh trong cña ®Çu nèi : d = 8 ( mm ) Chän d©y dÉn mÒm : ®©y dÉn mÒm gåm nhiÒu sîi ®ång nhá ®­êng kÝnh 0,31 mm ghÐp l¹i víi nhau . §èi víi dßng I®m = 80 A chän tiÕt diÖn d©y dÉn mÒm S = 25 mm ( b¶ng 2 – 3 TKKC§HA ) §Çu nèi ®iÖn ra ngoµi chän trô ®ång dÉn cã ren cã ®­êng kÝnh ren d = 8 mm V. TiÕp ®iÓm V. 1. Kh¸i niÖm vµ c¸c yªu cÇu chung vÒ tiÕp ®iÓm TiÕp ®iÓm dïng ®Ó dÉn dßng, ®ång thêi thùc hiÖn chøc n¨ng ®ãng ng¾t cña c¸c khÝ cô ®iÖn ®ßng ng¾t. Yªu cÇu : Khi khÝ cô ®iÖn lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc nhiÖt ®é bÒ mÆt n¬i tiÕp xóc ph¶i bÐ h¬n nhiÖt ®é cho phÐp . NhiÖt ®é cña vïng tiÕp xóc ph¶i bÐ h¬n nhiÖt ®é biÕn ®æi tinh thÓ cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm . Víi dßng ®iÖn lín cho phÐp ( dßng khëi ®éng , dßng ng¾n m¹ch ) tiÕp ®iÓm ph¶i chÞu ®­îc ®é bÒn nhiÖt ®é vµ ®é bÒn nhiÖt ®éng . Khi lµm viÖc víi dßng ®iÖn ®Þnh møc vµ khi ®ãng ng¾t dßng ®IÖn trong giíi h¹n cho phÐp, tiÕp ®iÓm ph¶i cã ®é mßn ®iÖn vµ c¬ lµ nhá nhÊt cu¶ tiÕp ®iÓm, ®é rung cu¶ tiÕp ®iÓm kh«ng ®­îc lín h¬n trÞ sè cho phÐp. V. 2. Chän d¹ng kÕt cÊu hÖ thèng tiÕp ®IÓm TiÕp ®iÓm h×nh ngãn lµm b»ng CU – Cd. Lo¹i nµy cã ­u ®iÓm lµ tiÕp ®iÓm xóc ®Çu kh«ng trïng víi ®iÓm tiÕp xóc cuèi cã t¸c dông cä s¸t lµm s¹ch bÒ mÆt , t¨ng ®é tiÕp xóc, mÆt kh¸c ®iÓm dÉn ®iÖn kh¸c víi ®iÓm chÞu hå quang nªn lµm t¨ng ®é bÒn cu¶ tiÕp ®iÓm. H×nh d¹ng tiÕp ®iÓm. V. 3. Chän ®é më cña tiÕp ®iÓm §é më m cña tiÕp ®iÓm lµ kho¶ng c¸ch gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh ë vÞ trÝ cu¶ c«ng t¾c t¬ . C«ng t¾c t¬ mét chiÒu, dßng ®iÖn I®m = 80 A chän ®é m = 10 mm V. 4. Chän ®é lón §é lón l cña tiÕp ®iÓm lµ qu·ng ®­êng ®i thªm ®­îc cña tiÕp ®iÓm ®éng nÕu kh«ng cã tiÕp ®iÓm tÜnh chÆn l¹i. §é lón ®­îc chän theo dßng ®iÖn ®Þng møc ®i qua tiÕp ®iÓm cã c«ng thøc sau : I = A + B . I®m A = 1,5 ( mm ) ; B = 0,02 ( mm/ A ) I = 1,5 + 0,02 . 80 = 3,1 ( mm ) Chän = 4 ( mm) vµ m = 8 mm * kho¶ng l¨n : t¹o sù l¨n cña tiÕp ®iÓm ®éng trªn tiÕp ®iÓm tÜnh, ®iÓm lµm viÖc cña tiÕp ®Óm sÏ kh«ng trïng víi tiÕp ®iÓm ch¸y cña hå quang. Chän kho¶ng l¨n x = 6( mm ) * kho¶ng tr­ît : ®Ó tÈy s¹ch bôi bÈn gå gÒ do hå quang hoÆc líp « xÝt t¹o nªn chä kho¶ng tr­ît y = 0,5 ( mm) V. 5 Chän vËt liÖu kÝch th­íc tiÕp ®iÓm Chän vËt liÖu * vËt liÖu dïng ®Ó lµm tiÕp ®iÓm cÇn tho¶ m·n c¸c yªu cÇu sau : - §iÖn trë suÊt vµ ®iÖn trë tiÕp xóc bÐ - DÉn ®iÖn, dÉn nhiÖt tèt , nhiÖt ®é nãng ch¶y cao - Ýt bÞ « xi ho¸ - khã hµn dÝnh - §é cøng cao , Ýt bÞ ¨n mßn c¬ - §Æc tÝnh c«ng nghÖ tèt , gi¸ thµnh h¹. * Qua kh¶o ta chän vËt liÖu lµ Cu-Cd kÐo nguéi cã c¸c th«ng sè sau: -TØ träng : 8,9 ( g/m3 ) - §iÖn trë suÊt ë nhiÖt ®é 200C : 2,3 . 10-8 - §é dÉn nhiÖt : 3,9 ( W/cm0C ) - §é cøng Brien : 95 – 110 ( kg / mm ) - NhiÖt ®é nãng ch¶y : 1038 ( 0C ) - HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë : 0,0043 ( 1/0C ) - TØ träng nhiÖt : 0,39 ( Ws/ cm0C) kÝch th­íc tiÕp ®iÓm §Ó phï hîp víi kÝch th­íc thanh dÉn , I®m . KÕt cÊu tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn , tÇn sè ®ãng ng¾t 500lÇn/giê KÝch th­íc tiÕp ®iÓm ®­îc tÝnh to¸n nh­ sau : Tr­íc hÕt ta quy ®æi tõ tiÕp ®iÓm h×nh trô sang tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn Dùa vµo b¶ng 2 – 15 TKKC§HA víi I®m = 80A t­¬ng øng cã tiÕp ®iÓm h×nh trô víi ®­êng kÝnh d = 20mm. Víi tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn chän bÒ réng tiÕp ®iÓm b»ng bÒ räng thanh daaxn Ta cã : a : BÒ réng cña tiÕp ®iÓm ; Chän a = 8 ( mm ) c : C¸t tuyÕn cña cung trßn ( mm ) * Chän chiÒu cao tiÕp ®iÓm h = 4 ( mm ) * tæng chiÒu dµi cña tiÕp ®iÓm chän l* = 41 ( mm ) V. 6. lùc Ðp, nhiÖt ®é, ®iÖn trë tiÕp xóc vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n Lùc Ðp tiÕp ®iÓm Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ph¶i ®¶m b¶o soa cho tiÕp ®iÓm lµm viÖc b×nh th­êng ë chÕ ®é dµi h¹n , mµ trong chÕ ®é ng¾n h¹n , dßng ®iÖn lín nh­ më m¸y, qu¸ t¶i, ng¨n m¹ch.. Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ph¶i ®¶m b¶o cho tiÕp ®iÓm bÞ ®Èy ra do lùc ®iÖn ®éng vµ kh«ng bÞ hµn dÝnh do hå quang khi tiÕp ®iÓm bÞ ®Èy vµ rung Lùc Ðp tiÕp ®iÓm lªn mét chç ng¾t ( tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn ) ®­îc x¸c ®Þnh nh­ sau : * lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu Theo b¶ng quan hÖ gi÷a lùc Ðp tiÕp ®iÓm F vµ dßng ®iÖn I®m ta cã : TiÕp ®iÓm chÝnh : Víi I®m = 80 A chän F1 = f. I®m mµ f = 15 F1 = 15 . 80 = 1200 Lùc Ðp tiÕp ®iÓm cuèi: Ftdcc = n . F1 = 1 . 1200 = 1200 trong ®ã n lµ sè tiÕp ®iÓm më Ftdcd = 0,6. Ftdcc = 0,6. 1200 = 720 * §iÖn trë tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm . §iÖn trë tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm khi ch­a ph¸t nãng ( = 200C) HÖ sè phô thuéc ®iÖn trë suÊt vµ øng suÊtcña vËt liÖu ®ång thêi phô thuéc vµo tr¹ng th¸i bÒ mÆt tiÕp xóc. §èi víi tiÕp xóc ®­êng ( §ång - §ång ) chän Ktx = 0,2. 10-3 ( ) m : hÖ sè d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc ®èi víi tiÕp xóc ®­êng m = 0,7 VËy ta cã : §iÖn trë cña tiÕp ®iÓm khi lµm viÖc ë chÕ ®é ph¸t nãng cho phÐp = 2,7 . 10-3 . §iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm: Utx = I®m . Rtx0=105 C Utx = 80. 3,39. 10-5 = 2,7 . 10-3 = 27 ( mV ) NhiÖt ®é cña tiÕp ®iÓm . : NhiÖt ®é ph¸t nãng cña thanh dÉn : NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm ( 0C) : NhiÖt ®é mÆt tiÕp xóc ( 0C) : NhiÖt ®é vïng tiÕp xóc ( 0C) * nhiÖt ®é bÒ mÆt tiÕp xóc : HÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm ( W/ cm0C) P : Chu vi mÆt tiÕp xóc gi÷a tiÕp ®iÓm vµ thanh dÉn ( cm ) S : DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a tiÕp ®iÓm vµ thanh dÉn ( cm2) Kt : HÖ sè t¶n nhiÖt cña bÒ mÆt tiÕp ®iÓm . Chän Kt = 5 ( W/m20C ) Chu vi tiÕp ®iÓm : - Chu vi mÆt tiÕp xóc gi÷a tiÕp ®iÓm vµ thanh dÉn P = 2 ( a + m ) = 2 ( 8 + 22 ) = 60 ( cm ) - DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a tiÕp ®iÓm vµ thanh dÉn S = a . m = 0,8 . 2,2 = 1,76 - NhiÖt ®é vïng tiÕp xóc: Trong ®ã : : ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm ë 105 0C = 2,3 . 10-8. [ 1 + 0,0043 . ( 105 –20 ) ] = 3,14 . 10-8 = 3,14 . 10-8() = 3, 14. 10-6 ( ) * NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm . ( 0C ) V . 7. Dßng ®iÖn hµn dÝnh Theo c«ng thøc thùc nghiÖm trÞ sè dßng ®iÖn hµn dÝnh ®­îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc sau: Idh = Kdh. Khd : HÖ sè hµn dÝnh cña tiÕp ®iÓm trong kháang thêi gian cña xung dßng ®iÖn tõ 0,05–5 sec víi tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn tù ®Þnh vÞ Khd = 5500/kg0,5 ( b¶ng 2 – 19 TKKC§HA ) V. 8. Sù rung cña tiÕp ®iÓm Khi tiÕp ®iÓm ®ãng, thêi ®iÓm b¾t ®Çu tiÕp xóc cã xung lùc va ®Ëp c¬ khÝ gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh x¶y ra hiÖn t­îng rung cña tiÕp ®iÓm. TiÕp ®iÓm ®éng bÞ bËt trë l¹i víi mét biªn ®é nµo ®ã råi l¹i tiÕp tôc va ®Ëp qu¸ tr×nh tiÕp xóc råi l¹i t¸ch rêi tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh x¶y ra sau mét thêi gian råi chuyÓn sang tr¹ng th¸i tiÕp xóc æn ®Þnh, sù rung kÕt thóc. Qu¸ tr×nh rung ®­îc ®¸nh gi¸ lµ trÞ sè biªn dé rung Xm cña kho¶ng ®Èy lín nhÊt ®Çu tiªn vµ thêi gin rung tm t­¬ng øng vãi Xm §èi víi CTT tæng thêi gian rung cho phÐp lµ t= 1 – 5 ( ms ) V. 9. Sù ¨n mßn tiÕp ®iÓm Sù ¨n mßn tiÕp ®iÓm x¶y ra trong qu¸ tr×nh ®ãng vµ qu¸ tr×nh ng¾t m¹ch ®iÖn . Sù ¨n mßn tiÕp ®iÓm thÓ hiÖn qua viÖc gi¶m ®é lón , gi¶m kÝch th­íc cña tiÕp ®iÓm còng nh­ gi¶m khèi l­îng hoÆc thÓ tÝch cña kim lo¹i tiÕp ®iÓm. Nguyªn nh©n g©y ra ¨n mßn cña tiÕp ®iÓm lµ ¨n mßn vÒ hãa häc, ¨n mßn vÒ c¬ , ¨n mßn vÒ ®iÖn . Nh­ng chñ yÕu tiÕp ®iÓm bÞ ¨n mßn lµ do ¨n mßn vÒ ®iÖn . Khèi l­îng mßn trung b×nh cña tiÕp ®iÓm cho mét lÇn ®ãng ng¾t: G® + gng = 10-9. ( K®. I2d + Kng. Ing2 ) . Kk® I® : dßng ®iÖn khi ®ãng ng¾t tiÕp ®iÓm . Chän I® = I®m = 80A Ing : dßng ®iÖn khi ng¾t tiÕp ®iÓm .Chän Ing = 10.I®m= 10.80 = 800(A) K®, Kng :( g/A2) hÖ sè mßn khi ®ãng vµ ng¾t chän Kd =Kng= 0,01(g/A2 ) ( b¶ng 2 – 21 TKKC§HA ) Kk® : hÖ sè kh«ng ®ång ®Òu ®¸nh gi¸ ®é mßn kh«ng ®Òu cña c¸c tiÕp ®iÓm. Chän Kk® = 2 VËy gd + gng = 10-9. ( 0,01 . 802 + 0,01 . 802 ) . 2 = 1,29 . 10-4 Khèi l­îng mßn vÒ c¬ sau 105 lÇn ®ãng ng¾t: ( g® + gng ). 105= 1,29 . 10-4. 105 = 129 ( g ) khèi l­îng mßn vÒ c¬ ®iÖn sau 0,5.105 lÇn ®ãng ng¾t : ( g® + gng).0,5. 105 =1,29. 10-4 . 0,5. 105 = 645 ( g ) V . 10. kÕt luËn vµ ®¸nh gi¸ lùa chän Víi kÝch th­íc, kÕt cÊu cña tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn mét chçn ng¾t cã c¸c th«ng sè sau: VËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm : Cu – Cd kÐo nguéi ChiÒu cao tiÕp ®iÓm 4 ( mn ) BÒ réng cña tiÕp ®iÓm 8 ( mn ) Tæng chiÒu dµi tiÕp ®iÓm 41 ( mn ) Lùc : Ftddc = 8 ( N ) Ftdd = 9 ( N ) So s¸nh víi c¸c trÞ sè cho phÐp : §iÖn ¸p r¬i trªn tiÕp ®iÓm : Utdd = 2 - 30mV nhiÖt ®é hãa mÒm cho phÐp ®èi víi ®ång = 190 0C ( b¶ng 2 - 18 TKKC§HA ) NhiÖt ®é lµm viÖc cho phÐp cña tiÕp ®iÓm = 105 0C Víi kÝch th­íc kÕt cÊu nh­ trªn tiÕp ®iÓm hoµn toµn cã kh¶ n¨ng lµm viÖc tèt. PhÇn IV: Chän hép dËp hå quang I . Kh¸i niÖm vÒ hå quang ®iÖn §èi víi c¸c KC§, cÇu dao , CTT Khi ®ãng, c¾t m¹ch ®iÖn, hå quang ph¸t sinh trªn tiÕp ®iÓm. NÕu hå quang ch¸y l©u, khÝ cô ®iÖn vµ hÖ thèng ®iÖn sÏ bÞ h­ háng . Hå quang ®iÖn lµ hiÖn t­îng phãng ®iÖn trong khÝ h¬i. Hå quang cã mËt ®é dßng ®iÖn lín tõ ( 104 - 105) A/ cm2, nhiÖt ®é cao vµ ®iÖn ¸p r¬i trªn catèt tõ ( 10 – 20 ) V . Mét trong nh÷ng ®Æc tr­ng c¬ b¶n cña hå quang lµ sù ph©n bè ®iÖn ¸p hå quang vµ c­êng ®é ®iÖn tr­êng E trªn däc hå quang. C­êng ®é ®iÖn tr­êng E0 ë catèt rÊt l­íi tõ 105 – 106 V/cm trong khi ë th©n hå quang c­êng ®é ®iÖn tr­êng Eth = 10 – 15V/cm. Ngoµi ra nhiÖt ®é vµ mËt ®é hå quang kh«ng ®Òu theo tiÕt ®iÖn ngang cét hå quang. ë t©m hå , nhiÖt ®é vµ mËt ®é dßng ®iÖn ®¹t cùc ®¹i vµ cµng ra xa cµng gi¶m dÇn. II. §Æc ®iÓm hå quang ®iÖn mét chiÒu ®Æc tÝnh Uhq c¾t ®Æc tÝnh t¶i t¹i hai ®iÓm A, B ®iÓm A hå quang ch¸y kh«ng æn ®Þnh . Cßn ë ®iÓm B hå quang ch¸y æn ®Þnh . III. §iÒu kiÖn ®Ó dËp t¾t hå quang ®iÖn mét chiÒu Hå quang ®iÖn mét chiÒu sÏ t¾t , nÕu lo¹i bá ®­îc ®iÓm hå quang ch¸y æn ®Þnh ( ®iÓm B ) nghÜa lµ ®Æc tuyÕn V – A tÜnh cña thiÕt bÞ dËp hå quang Uhq = f ( Ihq) khi Ihq = const cÇn ph¶i n»m cao h¬n ®Æc tÝnh t¶i, muèi thÕ ph¶i t¨ng chiÒu dµi hå quang ®Ó dËp t¾t hå quang. IV. yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng dËp hå - §¶m b¶o ®­îc kh¶ n¨ng ®ãng vµ kh¶ n¨ng ng¾t , nghÜa lµ ®¶m b¶o gi¸ trÞ dßng ®iÖn ®ãng I® = 6. I®m= 6.80 = 480A vµ dßng ®iÖn ng¾t Ing = I®m = 80A - Thêi gian hå quang ch¸y nhá ®Ó gi¶m ¨n mßn tiÕp ®iÓm vµ thiÕt bÞ dËp hå quang. - Qu¸ ®iÖn ¸p thÊp - kÝch th­íc hÖ thèng dËp hå quang nhá , vïng khÝ ion hãa nhá , nÕu kh«ng nã cã thÓ t¹o ra chäc thñng c¸ch ®iÖn gi÷a c¸c phÇn cña thiÕt bÞ vµ cßn toµn bé KC§ - cã kh¶ n¨ng h¹n chÕ ¸nh s¸ng vµ ©m thanh V. Chän vËt liÖu vµ kÕt cÊu buång dËp. VËt lÖu lµm buång dËp hå ph¶i cã kh¶ n¨ng chÞu ®­îc nhiÖt ®é cao, cã tÝnh c¸ch ®iÖn cao vµ cã kh¶ n¨ng chèng Èm. - §Ó dËp t¾t hå quang mét c¸ch nhanh chãng th× mÆt trong cña buång dËp ph¶i cã ®é nh¸m bÒ mÆt nhá nhÊt nghÜa lµ bªn trong buång dËp ph¶i nh½n . KÕt cÊu vµ kiÓu buång dËp. Qua ph©n tÝch c¸c d¹ng kÕt cÊu vµ kiÓu buång dËp chän kiÓu buång dËp hå quang lµ kiÓu khe hÑp kÕt kÕt hîp cuén d©y thæi tõ . Buång dËp hå quang ®­îc lµm b»ng vËt liÖu chÞu nhiÖt, c¸ch ®iÖn nh­ ami¨ng. Cuén thæi tõ lµ cuén d©y ®ång cã lâi thÐp m¹ch tõ hë , cuén d©y ®­îc m¾c nèi tiÕp víi tiÕp ®iÓm chÝnh cña khÝ cô ®iÖn . Dßng ®iÖn ch¹y trong cuén d©y t¹o ra mét tõ tr­êng , t¸c dông cña tõ tr­êng lªn dßng ®iÖn hå quang sinh ra lùc ®iÖn ®éng. D­íi t¸c ®éng cña lùc ®iÖn ®éng , lùc tõ tr­êng cña cuén d©y thæi tõ, lùc do chªnh lÖch ¸p suÊt . Hå quang bÞ ®Èy vµo khe hÑp cña buång dËp, tiÕp xóc víi v¸ch buång dËp, v¸ch thu nhiÖt cña hå quang lµm viÖc hå quang gi¶m nhanh dÉn ®Õn hå quang bÞ dËp t¾t. Víi kÕt cÊu vµ kiÓu buång dËp nh­ trªn phï hîp víi CTT cã chÕ ®é lµm viÖc nhÑ víi tÇn sè ®ãng ng¾t lµ 500 lÇn ®èng ng¾t / giêi . I®m = 80A, tiÕp ®iÓm kiÓu ngãn mét chç ng¾t. PhÇn V: TÝnh to¸n lß xo vµ ®ùng ®Æc tÝnh c¬ I . Kh¸i niÖm chung Lß xo lµ mét bé phËn cña CTT cã nhiÖm vô t¹o lùc Ðp lªn tiÕp ®iÓm ( lß xo tiÕp ®iÓm ) t¹o lùc ng¾t c¬ cÊu trong qu¸ tr×nh ng¾t cña c¬ cÊu ( lß xo nh¶ ) Yªu cÇu ®èi víi lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo nh¶ : - Cã ®é ®µn håi phï hîp - Cã ®Æc tÝnh c¬ æn ®Þnh theo th­êi gian - Cã kh¶ n¨ng bÒn vÒ c¬. - Kh«ng bÞ ¨n mßn b¬i hãa chÊt vµ m«i tr­êng . II . Chän kiÓu vµ vËt liÖu lß xo. II 1 . KiÓu lß xo: Qua ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ c¸c lo¹i lß xo. Chän kiÓu lß xo tÝnh h×nh trô chÞu nÐn kh«ng dÉn ®iÖn . Víi lo¹i lß xo nµy phï hîp víi kÕt cÊu ®· chän, cã ­u ®iÓm lµ Ýt bÞ ¨n mßn. BÒn vÒ c¬, lµm viÖc tin cËy kh«ng bÞ ph¸t nãng vµ giµ hãa. II. 2. Chän vËt liÖu lµm lß xo . Dùa vµo c«ng dông CTT ®­îc thiÕt kÕ, dïng ®Ó ®ãng ng¾t m¹ch ®iÖn cã tÇn sè ®ãng ng¾t lµ 500 lÇn / giê . Cã tuæi thä vÒ c¬ vµ ®iÖn lµ 105 vµ 0,5 . 105 lÇn ®ãng ng¾t. Chän vËt liÖu lµm lß xo lµ thÐp Cacbon ROCT 9389-60 ®é bÒn võa ®èi víi lß xo tiÕp ®iÓm vµ cã ®é bÒn th­êng ®èi víi lß xo nh¶ cã c¸c th«ng sè sau : Lo¹i Lß xo Lß xo tiÕp ®iÓm Lß xo nh¶ Giíi h¹n mái cho phÐp khi xo¾n M« ®un ®µn håi E = 200. 103 N/mm2 E = 200. 103 N/mm2 M« ®un chèng tr­ît G = 80. 103 N/mm2 G = 80. 103 N/mm2 §iÖn trë suÊt Trªn trôc hoµnh ®Æt hµnh tr×nh lµm viÖc cña phÇn øng NC§, b»ng khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc cña m¹ch tõ Träng l­îng phÇn ®éng gåm träng l­îng n¾p NC§, träng l­îng thanh dÉn vµ tiÕp ®iÓm . Träng l­îng phÇn ®éng quy ®æi vÒ tiÕp ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ lÊy G’ = 210 g = 2,1 N. §Æc tÝnh lß xo nh¶ ë träng th¸i më lùc lß xo nh¶ quy ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ nh­ sau : F’lxnhd = G’ + F’cò chÆt ( N ) Trong ®ã : F’cò chÆt : lùc Ðp lªn c÷ chÆt ë tr¹ng th¸i më quay ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ . F’cò chÆt : 0,07 . I®m ( N ) Lùc lß xo tiÕp ®iÓm Lùc Ðp cuèi cña lß xo tiÕp ®iÓm ®­îc lÊy b»ng lùc Ðp cuèi cña tiÕp ®iÓm ( ë tr¹ng th¸i ®ãng ). F’lx®c = Ft®c Lùc Ðp ®Çu cña lß xo tiÕp ®iÓm ®­îc l¸y b»ng 0,6 . Flx®c Flxdbd = 0,6 . Flx®c H : §Æc tÝnh lß xo xo¾n h×nh trô lµm viÖc chÞu nÐn X: hµnh tr×nh cña c¬ cÊu lß xo, tÝnh tõ vÞ trÝ t¹i ®ã lß xo sinh lùc lín nhÊt F® : §é vâng ban ®Çu cña lß xo Flv : ®é vâng lµm viÖc cña lß xo F®, I® : Lùc nÐn ban ®Çu vµ chiÒu dµi ban ®Çu cña lß xo Flv, Ilv : Lùc nÐn lµm viÖc vµ chiÒu dµi lµm viÖc cña lß xo Lt® : ChiÒu dµi tù do cña lß xo §Æt tÝnh ph¶n lùc tæng ( ®Æc tÝnh c¬ ) Lµ tæng ®¹i sè c¸c ®Æc tÝnh cña c¸c lùc ®· ®­îc quy ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ. Dùng giíi h¹n kh¶ dÜ cña ®Æc tuyÕn ph¶n lùc tæng cã tÝnh ®Õn sù sai lÖch d­¬ng ( dung sai ) do cã sai sè trong chÕ t¹o lß xo vµ c¸c chi tiÐt kh¸c cña CTT, Khi cã lùc ®­îc nh©n thªm víi hÖ sè dung sai vÒ lùc, ®èi víi CTT chän Kds = 1,4 VËy : Fco t¬i h¹n = Kds . Ftæng TÝnh to¸n lß xo * tÝnh to¸n lß xo tiÕp ®iÓm Lùc Ðp cuèi cña lß xo tiÕp ®iÓm Flx®c = Ftddc = 8 ( N ) Lùc Ðp cña lß xo tiÕp ®iÓm : Flxl®® = 0,6 . 8 = 4,8 ( N ) Kháang lón cña lß xo: Flv = f ® + f’lv Trong ®ã : F® : §é lón ban ®Çu cña lß xo Flv’ : §é lón thªm cña lß xo Flv : §é lón cña lß xo khi lµm viÖc * §é lón cã thÓ ®­îc tÝnh theo c«ng thøc sau : Trong ®ã : F: lùc nÐn h­íng trôc ( N ) F: kho¶ng lón cña lß xo ( mm ) D : §­êng kÝnh d©y quÊn lß xo ( mm ) D : §­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo ( mm ) W : Sè vßng lµm viÖc cña lß xo. Tõ ®ã ta cã : MÆt kh¸c : flv = f’® + f’lv VËt ta cã : l : §é lón cña lß xo l = f’lv = 3,5 ( mm ) flv = f® + flv = 5,25 + 3,5 = 8,75 ( mm ) * ChØ sè cña lß xo : * §­êng kÝnh trung b×nh cña d©y quÊn lß xo. * §­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo D = C. d = 10 . 0,65 = 6,5 ( mm ) Chän : d = 1 ( mm ) ; D = 10 ( mm ) * Sè vßng cña lß xo ( vßng ) V× lß xo tiÕp ®iÓm chÞu nÐn, cã c¸c vßng chèng nghiªng ë hai ®Çu lß xo nªn sè vßng toµn phÇn cña lß xo lµ : W + 1,5 = 8,13 + 0,8 = 8,9 ( vßng ) * B­íc lß xo chÞu nÐn . tn = * chiÒu dµi tù do cña lß xo ln = W. tn + 1,5 . d = 8,13. 1,69 + 1,5. 1 = 15,24 ( mm ) * øng suÊt xo¾n thùc tÕ víi lùc ®· cho * Lß xo nh¶ - Lùc Ðp nªn c÷ chÆn nh¶ quy ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ lµ : F’c÷ chÆt = 0,07 ( N/A ) . Idm ( A ) = 0,07. 80 = 5,6 ( N ) - Lùc lß xo nh¶ ban ®Çu (tr¹ng th¸i míi ) quy ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ lµ : F’lxnhd = F’c÷ chÆt + G‘ = 5,6 + 2,1 = 7,7 ( N ) Flxnhd = - Lùc lß xo nh¶ cuèi ( tr¹ng th¸i ®ãng ) ®­îc tÝnh nh­ sau : Flxnhc = 1,2 . 26,95 = 32,34 ( N ) - Khe hë kh«ng khÝ gi÷a n¾p NC§ vµ lâi trô m¹ch tõ khi phÇn øng hë . ( mm) Trong ®ã : OB = 35 ( mm ) OK = 35 + 11 + 22 + 10 + 16 + 4 + 10 = 108 ( mm ) - Gãc nghiªng d­îc tÝnh nh­ sau : sin - Kháang lón thªm cña lß xo nh¶ khi lµm viÖc F’lv = OA . sin= 10 . 0,13 = 1,3 ( mm ) - Kháang lón ban ®Çu cña lß xo nh¶ fd = flv = fd + f’lv = 5 + 1,3 = 6,3 ( mm ) Chän: C = - §­êng kÝnh d©y quÊn lß xo nh¶ d = 1,6 . - §­êng kÝnh trung b×nh cña lß xo nh¶ D = C . d = 7 . 1,25 = 8,76 ( mm) - Chän chuÈn : d = 1,6 ( mm ) ; D = 10 ( mm ) - Sè vßng lß xo nh¶ W= ( vßng ) - lß xo nh¶ lµ lß xo chÞu nÐn lªn sè vßng toµn phÇn lµ : W + 1,5 = 9 + 1,5 = 10,5 ( vßng ) - B­íc lß xo chÞu nÐn tn = d + ( mm ) - ChiÒu dµi tù do cña lß xo : In = W. tn + 1,5 . d = 9 . 2,2 + 1,5 . 1,6= 22 ( mm ) - øng suÊt xo¾n thùc tÕ víi lùc ®· cho : - C¸c gi¸ trÞ lùc lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo nh¶ quy ®æi vÒ ®iÓm ®Æt cña lùc ®iÖn tõ : F’lxnhd = 9,1 ( N ) = 0,91 ( KG ) F’lxnh = F’lxnh = F’lxnh = - Khe hë gi÷a n¾p vµ lâi trô h×nh trßn cña m¹ch tõ khi tiÕp ®iÓm ®éng ®i hÕt ®é më m = 10 mm lµ : H×nh vÏ ®Æc tÝnh c¬. PhÇn VI : TÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn I . Kh¸i niÖm vÒ nam ch©m ®iÖn Nam ch©m ®iÖn lµ mét bé phËn rÊt quan träng cña KC§, ®Æc biÖt lµ trong CTT kiÓu ®iÖn tõ , ®­îc dïng ®Ó biÕn ®æi ®iÖn n¨ng sang c¬ n¨ng trong KC§ NC§ ®­îc dïng réng r·i trong nhiÒu lÜnh vùc kh¸c nhau. Trong c«ng nghiÖp nã ®­îc dïng ë cÇn trôc ®Ó n©ng hµng hãa, trong truyÒn ®éng ®iÖn , nè ®­îc dïng ë c¸c bé ly hîp , c¸c van ®iÖn tõ Trong sinh ho¹t hµng ngµy , c¬ cÊu ®iÖn tõ ®­îc øng dông réng r·i nh­ chu«ng ®iÖn C¬ cÊu ®iÖn tõ gåm hai bé phËn chÝnh : Cuén d©y ( phÇn ®iÖn ) , m¹ch tõ ( phÇn tõ ) II. C¸c sè liÖu ban ®Çu ThiÕt kÕ nam ch©m ®iÖn mét chiÒu cã c¸c th«ng sè sau vµ yªu cÇu sau: NC§ cã kh¶ n¨ng lµm viÖc trong ®iÒu kiÖn m«i tr­êng Èm , nhiÖt ®é trung b×nh cña m«i tr­êng lµ 40 0C Tuæi thä c¬ : 105, ®iÖn : 0,5 . 105 lÇn ®ãng ng¾t Lµm viÖc ë chÕ ®é dµi h¹n , víi ®iÖn ¸p U®m = 120V, tÇn sè thao t¸c lµ 300 lÇn ®ãng ng¾t /giê. Yªu cÇu NC§ ph¶i cã kÝch th­íc m¹ch tõ nhá gän III. Chän d¹ng kÕt cÊu . Trªn c¬ së thùc nghiÖm chän NC§ hót chËp kiÓu ch÷ U IV. Chän vËt liÖu lµm m¹ch tõ VËt liÖu ThÐp thoØ kü thuÊt ®iÖn kÐo nãng M· hiÖu A vµ Lùc tõ ph¶n kh¸ng