Thiết kế công tắc tơ

Môc lôc Lêi nãi ®Çu §Êt n­íc ®ang cµng ngµy cµng ph¸t triÓn, qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp ho¸, hiÖn ®¹i ho¸ ®ang diÔn ra m¹nh mÏ. §Ó thùc hiÖn ®­îc th× ph¶i cã nguån n¨ng l­¬ng, mµ ®iÖn n¨ng chiÕm mét vai trß rÊt quan träng. §iÖn n¨ng cung cÊp cho mäi ngµnh, mäi lÜnh vùc, mäi ®èi t­îng. Tuy nhiªn, trong qu¸ tr×nh sö dông ®iÖn th× kh«ng thÓ tr¸nh khái nh÷ng sù cè, rñi ro x¶y ra nh­ hiÖn t­îng qu¸ ®iÖn ¸p, qu¸ dßng ®iÖn, hiÖn t­îng ng¾n m¹ch... §Ó ®¶m b¶o vÊn ®Ò an toµn tÝnh m¹ng cho con ng­êi, b¶o vÖ c¸c thiÕt bÞ ®iÖn vµ tr¸nh nh÷ng tæn thÊt kinh tÕ cã thÓ x¶y ra th× khÝ cô ®iÖn ngµy cµng ®­îc ®ßi hái nhiÒu h¬n, chÊt l­îng tèt h¬n vµ lu«n ®æi míi c«ng nghÖ. Cïng víi sù ph¸t triÓn cña khoa häc kü thuËt th× c¸c lo¹i khÝ cô ®iÖn hiÖn ®¹i ®­îc s¶n xuÊt ra lu«n ®¶m b¶o kh¶ n¨ng tù ®éng ho¸ cao, trong ®ã c«ng t¾c t¬ còng kh«ng n»m ngoµi môc ®Ých ®ã. ChÝnh v× vËy mµ nghiªn cøu, thiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ lµ ®Æc biÖt quan träng nh»m tr¸nh nh÷ng sù cè ®¸ng tiÕc cã thÓ sÏ x¶y ra. §­îc sù gióp ®ì vµ h­íng dÉn cña c¸c thÇy c« trong nhãm khÝ cô ®iÖn, thuéc bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn - §iÖn tö, khoa ®iÖn. §Æc biÖt lµ sù h­íng dÉn gióp ®ì vµ ®ãng gãp cña thÇy §Æng ChÝ Dòng, em ®· hoµn thµnh ®­îc ®å ¸n m«n häc víi ®Ò tµi thiÕt kÕ C«ng t¾c t¬ xoay chiÒu 3 pha. MÆc dï ®· cã nhiÒu cè g¾ng song do hiÓu biÕt kiÕn thøc cßn cã nhiÒu h¹n chÕ, thêi gian cã h¹n vµ kinh nghiÖm thùc tÕ cßn Ýt, nªn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ ®å ¸n em cßn m¾c nh÷ng sai sãt nhÊt ®Þnh. V× vËy em rÊt mong cã ®­îc sù chØ b¶o vµ ®ãng gãp ý kiÕn thÇy c« vµ c¸c b¹n sinh viªn. Em xin ch©n thµnh c¶m ¬n bé m«n ThiÕt bÞ ®iÖn - ®iÖn tö vµ thÇy §Æng ChÝ Dòng. Ch­¬ng I Chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé Kh¸i niÖm chung T¸c dông vµ cÊu t¹o cña c«ng t¾c t¬ C«ng t¾c t¬ lµ khÝ cô ®iÖn dïng ®Ó ®ãng, c¾t th­êng xuyªn c¸c m¹ch ®iÖn ®éng lùc, tõ xa, b»ng tay hay tù ®éng. ViÖc ®ãng c¾t c«ng t¾c t¬ cã tiÕp ®iÓm cã thÓ thùc hiÖn b»ng nam ch©m ®iÖn, thuû lùc hay khÝ nÐn. Th«ng th­êng ta gÆp lo¹i ®ãng c¾t b»ng nam ch©m ®iÖn. C«ng t¾c t¬ gåm c¸c bé phËn chÝnh sau HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn. HÖ thèng dËp hå quang. HÖ thèng c¸c lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo ho·n xung. Nam ch©m ®iÖn. Vá vµ c¸c chi tiÕt c¸ch ®iÖn. Nguyªn lý ho¹t ®éng Khi cho ®iÖn vµo cuén d©y, luång tõ th«ng sÏ ®­îc sinh ra trong nam ch©m ®iÖn. Luång tõ th«ng nµy sÏ sinh ra mét lùc ®iÖn tõ. Khi lùc ®iÖn tõ lín h¬n lùc c¬ th× n¾p m¹ch tõ ®­îc hót vÒ phÝa m¹ch tõ tÜnh, trªn m¹ch tõ tÜnh cã g¾n vßng ng¾n m¹ch ®Ó chèng rung, lµm cho tiÕp ®iÓm ®éng tiÕp xóc víi tiÕp ®iÓm tÜnh. TiÕp ®iÓm tÜnh ®­îc g¾n trªn thanh dÉn, ®Çu kia cña thanh dÉn vÝt b¾t d©y ®iÖn ra, vµo. C¸c lß xo tiÕp ®iÓm cã t¸c dông duy tr× mét lùc Ðp tiÕp ®iÓm cÇn thiÕt lªn tiÕp ®iÓm. §ång thêi tiÕp ®iÓm phô còng ®­îc ®ãng vµo ®èi víi tiÕp ®iÓm phô th­êng më vµ më ra ®èi víi tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng. Lß xo nh¶ bÞ nÐn l¹i. Khi ng¾t ®iÖn vµo cuén d©y, luång tõ th«ng sÏ gi¶m xuèng vÒ kh«ng, ®ång thêi lùc ®iÖn tõ do nã sinh ra còng gi¶m vÒ kh«ng. Khi ®ã lß xo nh¶ sÏ ®Èy toµn bé phÇn ®éng cña c«ng t¾c t¬ lªn vµ c¾t dßng ®iÖn t¶i ra. Khi tiÕp ®iÓm ®éng t¸ch khái tiÕp ®iÓm tÜnh cña m¹ch tõ chÝnh th× hå quang sÏ xuÊt hiÖn gi÷a hai tiÕp ®iÓm. Nhê c¸c tÊm dËp trong buång dËp hå quang, hå quang sÏ ®­îc dËp t¾t. Chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn Thanh dÉn: do thanh dÉn ph¶i dÉn dßng ®iÖn lµm viÖc vµ cã khi ph¶i chôi dßng ®iÖn ng¾n m¹ch lín khi x¶y ra sù cè ®ßng thêi ph¶i ®¶m b¶o cho tiÕp ®iÓm tiÕp xóc tèt nªn ta chän thanh dÉn b»ng ®ång cã tiÕt diÖn ngang h×nh ch­ nhËt. §Çu nèi : chän ®Çu nèi b»ng bu l«ng cã thÓ th¸o rêi ®­îc. TiÕp ®iÓm chÝnh: do dßng ®iÖn lµm viÖc ®Þnh møc cña c«ng t¾c t¬ lµ 25 A nªn ta chän tiÕp ®iÓm h×nh trô, kiÓu b¾c cÇu, 1 pha 2 chç ng¾t, tiÕp xóc lo¹i mÆt ph¼ng-mÆt ph¼ng. TiÕp ®iÓm phô: còng dïng kiÓu tiÕp ®iÓm b¾c cÇu 1 pha 2 chç ng¾t. HÖ thèng dËp hå quang §èi víi khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p , c¸c trang bÞ dËp hå quang th­êng lµ : KÐo dµi hå quang ®iÖn b»ng c¬ khÝ. Dïng cuén d©y thæi tõ. Dïng buång dËp hå quang kiÓu khe hÑp. Dïng buång dËp hå quang kiÓu dµn dËp. Qua ph©n tÝch vµ tham kh¶o thùc tÕ, ®èi víi C«ng t¾c t¬ xoay chiÒu chän buång dËp hå quang kiÓu dµn dËp . Nam ch©m ®iÖn C«ng t¾c t¬ cã thÓ ®ãng ng¾t b»ng nam ch©m ®iÖn hót quay hoÆc hót th¼ng. Nam ch©m ®iÖn hót quay ¦u ®iÓm: ®Æc tÝnh c¬ cña nam ch©m ®iÖn hót quay tèt h¬n nam ch©m ®iÖn hót th¼ng. Nh­îc ®iÓm: KÕt cÊu phøc t¹p, mét pha cã mét chç ng¾t lµm cho viÖc dËp hå quang khã kh¨n, ph¶i dïng d©y nèi mÒm. Nam ch©m ®iÖn hót th¼ng ¦u ®iÓm: KÕt cÊu ®¬n gi¶n, KÕt cÊu tiÕp ®iÓm b¾c cÇu mét pha cã hai chç ng¾t lµm cho viÖc dËp hå quang ®¬n gi¶n h¬n, Hµnh tr×nh chuyÓn ®éng g¾n liÒn víi chuyÒn ®éng cña n¾p nam ch©m ®iÖn,viÖc bè trÝ buång dËp hå quang dÔ dµng, Kh«ng dïng d©y nèi mÒm. Nh­îc ®iÓm: ®Æc tÝnh c¬ cña nam ch©m ®iÖn hót th¼ng kh«ng tèt b»ng nam ch©m hót quay. Do cã nhiÒu ­u ®iÓm cho nªn ta sÏ sö dông nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu h×nh ch÷ E kiÓu hót chËp. HÖ thèng c¸c lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm vµ lß xo ho·n xung Lß xo nh¶, lß xo tiÕp ®iÓm: ta chän kiÓu lß xo xo¾n h×nh trô do nã Ýt bÞ ¨n mßn vµ bÒn h¬n lß xo tÊm ph¼ng. Lß xo ho¨n xung: dïng ®Ó gi¶m bít va ch¹m gi÷a n¾p vµ th©n cùc tõ do ®ã ta dïng lß xo l¸. H×nh d¸ng cña c«ng t¾c t¬ Sau khi chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé ta ®­îc h×nh d¸ng c«ng t¾c t¬ nh­ sau 1. TiÕp ®iÓm tÜnh. 6. Thanh dÉn tÜnh. 2. TiÕp ®iÓm ®éng. 7. Lß xo nh¶. 3. Lß xo Ðp tiÕp ®iÓm. 8. M¹ch tõ nam ch©m ®iÖn. 4. Thanh dÉn ®éng. 9. Cuén d©y nam ch©m ®iÖn. 5. Dµn dËp hå quang. 10. Vßng ng¾n m¹ch. 11. N¾p m¹ch tõ nam ch©m ®iÖn. Ch­¬ng II TÝnh to¸n m¹ch vßng dÉn ®iÖn Kh¸i niÖm chung Trong C«ng t¾c t¬, m¹ch vßng dÉn ®iÖn lµ mét bé quan träng, nã cã chøc n¨ng dÉn dßng, chuyÓn ®æi vµ ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn. M¹ch vßng dÉn ®iÖn do c¸c bé phËn kh¸c nhau vÒ h×nh d¸ng kÕt cÊu vµ kÝch th­íc hîp thµnh. §èi víi C«ng t¾c t¬, m¹ch vßng dÉn ®iÖn gåm cã c¸c bé phËn chÝnh nh­ sau: Thanh dÉn: gåm thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh. Thanh dÉn cã chøc n¨ng truyÒn t¶i dßng ®iÖn. D©y dÉn mÒm. §Çu nèi: gåm vÝt vµ mèi hµn. HÖ thèng tiÕp ®iÓm: gåm tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh, cã chøc n¨ng ®ãng ng¾t dßng ®iÖn. Cuén thæi tõ. M¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh Thanh dÉn Thanh dÉn ®éng Chän vËt liÖu Thanh dÉn ®éng g¾n víi tiÕp ®iÓm ®éng, v× vËy nã cÇn ph¶i cã lùc Ðp ®ñ ®Ó tiÕp xóc tèt, ®é cøng cao, nhiÖt ®é nãng ch¶y t­¬ng ®èi cao... do ®ã ta cã thÓ chän §ång kÐo nguéi lµm vËt liÖu cho thanh dÉn ®éng. C¸c th«ng sè cña ®ång kÐo nguéi: Ký hiÖu ML-TB Tû träng (g) 8,9 g/cm3 NhiÖt ®é nãng ch¶y (qnc) 10830C §iÖn trë suÊt ë 200C (r20) 0,0158.10-3 Wmm §é dÉn nhiÖt (l) 3,9 W/cm 0C §é cøng Briven (HB) 80 ¸ 120 kG/cm2 HÖ sè dÉn nhiÖt ®iÖn trë (a) 0,0043 1/ 0C NhiÖt ®é cho phÐp cÊp A ([qcp]) 950 C TÝnh to¸n thanh dÉn Theo phÇn chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé, ta ®· chän thanh dÉn cã tiÕt diÖn ngang h×nh ch÷ nhËt víi bÒ réng a, bÒ dÇy b Theo c«ng thøc 2-6 (TL1) : Trong ®ã : I®m = 18 A : dßng ®iÖn ®Þnh møc. n: hÖ sè h×nh d¸ng, n = = 5 ¸ 10, chän n = 7. Kf : hÖ sè tæn hao phô ®Æc tr­ng cho tæn hao bëi hiÖu øng bÒ mÆt vµ hiÖu øng gÇn. Kf = Kbm.Kg = 1,03 ¸ 1,06. Chän Kf = 1,06. KT : hÖ sè t¶n nhiÖt, KT = (6 ¸ 12).10-6 (W/ 0 C.mm2) Chän KT= 7,5.10-6. ru : ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë nhiÖt ®é æn ®Þnh. rq = r20[1+a(q - 20)] r20 : ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë 20OC. a : hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cña vËt liÖu. q: nhiÖt ®é æn ®Þnh cña ®ång , ë ®©y ta lÊy b»ng nhiÖt ®é ph¸t nãng cho phÐp u = [u] = 95 OC. r95 = 0,0158.10 -8[1+4,3.10 -3(95 - 20)] » 2,1.10 -8 (W.m) t«® : ®é t¨ng nhiÖt æn ®Þnh. t«® = q - qmt víi qmt= 40 OC lµ nhiÖt ®é m«i tr­êng t«® = 95 - 40 = 55 OC VËy ta cã a = b.n =7. 0,54 = 3,78 (mm) VËy kÝch th­íc tèi thiÓu cña thanh dÉn ®éng lµ a = 3,78 mm vµ b = 0,54 mm. Tuy nhiªn h×nh d¹ng cña thanh dÉn ®éng cßn phô thuéc vµo h×nh d¹ng cña tiÕp ®iÓm. Chän tiÕp ®iÓm theo b¶ng 2-15(TL1.T51) víi I®m = 18 A ta chän ®­êng kÝnh tiÕp ®iÓm dt® = 8 mm vµ chiÒu cao tiÕp ®iÓm lµ ht®= 1,5 mm. Chän l¹i kÝch th­íc cña thanh dÉn ®éng: a= 10 mm vµ b= 1,2 mm KiÓm tra kÝch th­íc lµm ë ®iÒu kiÖn lµm viÖc dµi h¹n DiÖn tÝch thanh dÉn: S = a.b =10.1,2 = 12 (mm) Chu vi thanh dÉn: P = 2.(a+b) = 2.(10+1,2) = 22,4 (mm) MËt ®é dßng ®iÖn : j = = = 1,5 (A/mm2) < [j] =2 ¸ 4 (A/mm2) tho¶ m·n vÒ kÕt cÊu. NhiÖt ®é thanh dÉn : Tõ c«ng thøc 2-4 (TKKC§HA) ta cã víi r0 : ®iÖn trë suÊt cña ®ång kÐo nguéi ë 00C (W.mm) qmt : nhiÖt ®é m«i tr­êng, qmt = 400C Thay vµo ta cã : = 430C VËy qtd < [qcp] = 950C thanh dÉn tho¶ m·n vÒ nhiÖt ®é ë chÕ ®é ®Þnh møc. KiÓm tra thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch §Æc ®iÓm cña qu¸ tr×nh ng¾n m¹ch: Dßng ®iÖn vµ mËt ®é dßng ®iÖn cã trÞ sè rÊt lín. Thêi gian t¸c ®éng nhá. Tõ ®Æc ®iÓm trªn râ rµng khi x¶y ra ng¾n m¹ch nhiÖt ®é thanh dÉn t¨ng lªn rÊt lín cã thÓ lµm thanh dÉn bÞ biÕn d¹ng. Do ®ã cÇn ph¶i kiÓm tra khi cã ng¾n m¹ch th× mËt ®é dßng ®iÖn thanh dÉn cã nhá h¬n mËt ®é dßng ®iÖn cho phÐp kh«ng. Tõ c«ng thøc 6-21 (TL1) : Trong ®ã: Inm = Ibn : dßng ®iÖn ng¾n m¹ch hay dßng ®iÖn bÒn nhiÖt. tnm = tbn : thêi gian ng¾n m¹ch hay thêi gian bÒn nhiÖt. Anm = Abn : h»ng sè tÝch ph©n øng víi ng¾n m¹ch hay bÒn nhiÖt. A® : h»ng sè tÝch ph©n øng víi nhiÖt ®é ®Çu. Tra ®å thÞ h×nh 6-5 (TL1.T313) ta cã: Víi qbn = 3000C cã Abn = 3,65.104 (A2s/mm4) q® = 950C cã A® = 1.6.104 (A2s/mm4) tnm (s) jnm (A/mm2) [jnm]cp (A/mm2) 3 87 94 4 75 82 10 47.4 51 VËy mËt ®é dßng ®iÖn cña thanh dÉn khi x¶y ra ng¾n m¹ch nhá h¬n mËt ®é dßng ®iÖn cho phÐp, nªn thanh dÉn cã thÓ chÞu ®­îc ng¾n m¹ch. Thanh dÉn tÜnh Thanh dÉn tÜnh ®­îc nèi víi tiÕp ®iÓm tÜnh vµ g¾n víi ®Çu nèi. V× vËy thanh dÉn tÜnh ph¶i cã kÝch th­íc lín h¬n thanh dÉn ®éng. Ta cã thÓ chän kÝch th­íc thanh dÉn tÜnh nh­ sau : at = 10 mm bt = 1,5 mm Do thanh dÉn ®éng tho¶ m·n ë chÕ ®é dµi h¹n vµ ng¾n h¹n mµ thanh dÉn tÜnh cã tiÕt diÖn vµ chu vi lín h¬n thanh dÉn ®éng cho nªn thanh dÉn tÜnh còng tho¶ m·n chÕ ®é dµi h¹n vµ ng¾n h¹n. §Çu nèi §Çu nèi tiÕp xóc lµ phÇn tö quan träng cña khÝ cô ®iÖn, nÕu kh«ng chó ý dÔ bÞ háng nÆng trong qu¸ tr×nh vËn hµnh nhÊt lµ nh÷ng khÝ cô ®iÖn cã dßng ®iÖn lín vµ ®iÖn ¸p cao. C¸c yªu cÇu ®èi víi mèi nèi NhiÖt ®é c¸c mèi nèi khi lµm viÖc ë dµi h¹n víi dßng ®iÖn ®Þnh møc kh«ng ®­îc t¨ng qu¸ trÞ sè cho phÐp. Khi tiÕp xóc mèi nèi 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 vËn hµnh liªn tôc. KÕt cÊu cña mèi nèi gåm cã : mèi nèi cã thÓ th¸o rêi ®­îc, kh«ng thÓ th¸o rêi ®­îc, mèi nèi kiªm khíp b¶n lÒ cã d©y nèi mÒm hoÆc kh«ng cã d©y nèi mÒm. ë ®©y ta chon mèi nèi cã thÓ th¸o rêi ®­îc vµ b»ng bu l«ng. Víi dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m = 18A theo b¶ng 2-9 (TKKC§HA) chän bu l«ng 5 b»ng thÐp kh«ng dÉn ®iÖn vµ trô ®ång 5. b a Stx DiÖn tÝch bÒ mÆt tiÕp xóc : Stx = §èi víi thanh dÉn vµ chi tiÕt ®ång cã tÇn sè f = 50 Hz vµ dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m < 200A th× cã thÓ lÊy mËt ®é dßng ®iÖn j = 0,31 A/mm2 Stx = Lùc Ðp tiÕp xóc : Ftx = ftx.Stx Trong ®ã ftx lµ lùc Ðp riªng trªn c¸c mèi nèi, ftx = 100 ¸ 150 kG/cm2 chän ftx=100 kG/cm2 = 100.10-2 kG/mm2 Ftx = 100.10 -2.58,1 = 58,1 (kG) Theo c«ng thøc 2-25(TL1.T59). §iÖn trë tiÕp xóc lµ: Trong ®ã m =1 ®ång-®ång tiÕp xóc mÆt Ktx =(0.090.14).10-3 chän Ktx = 0,1.10-3 §iÖn ¸p tiÕp xóc Utx = I®m.Rtx =18.1,7.10 –5= 0,31 (mV) VËy ®iÖn ¸p tiÕp xóc nhá h¬n ®iÖn ¸p tiÕp xóc cho phÐp ([Utx]cp =30 mV), nªn bu l«ng ®· chän tho¶ m·n yªu cÇu. TiÕp ®iÓm NhiÖm vô cña tiÕp ®iÓm TiÕp ®iÓm thùc hiÖn chøc n¨ng ®ãng ng¾t cña c¸c khÝ cô ®iÖn ®ãng ng¾t. Yªu cÇu ®èi víi tiÕp ®iÓm Khi C«ng t¾c t¬ lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc , nhiÖt ®é bÒ mÆt n¬i kh«ng 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 vµ ®é bÒn ®iÖn ®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¬ bÐ nhÊt , ®é rung cña tiÕp ®iÓm kh«ng ®­îc lín h¬n trÞ sè cho phÐp. VËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm VËt liÖu lµm tiÕp cÇn ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau: ®iÖn trë suÊt vµ ®iÖn trë tiÕp xóc bÐ, Ýt bÞ ¨n mßn, Ýt bÞ «xy ho¸, khã hµn dÝnh, ®é cøng cao, ®Æc tÝnh c«ng nghÖ cao, gi¸ thµnh h¹ vµ phï hîp víi dßng ®iÖn I = 18 A. Tõ b¶ng 2-13 (TL1) ta chän vËt liªu lµ b¹c niken than ch×, víi c¸c th«ng sè kü thuËt sau: Ký hiÖu KMK.A32 Tû träng (g) 8,7 g/cm3 NhiÖt ®é nãng ch¶y (qnc) 1300 0C §iÖn trë suÊt ë 200C (r20) 0,035.10-3 Wmm §é dÉn nhiÖt (l) 3,25 W/cm 0C §é cøng Briven (HB) 45 ¸ 65 kG/mm2 HÖ sè dÉn nhiÖt ®iÖn trë (a) 0,0035/ 0C NhiÖt ®é cho phÐp cÊp A ([qcp]) 950 C Nh­ ®· chän ë phÇn tÝnh thanh dÉn ®éng ta cã kÝch th­íc cña tiÕp ®iÓm lµ d = 8 mm; h=1,5 mm. Lùc Ðp tiÕp ®iÓm Theo c«ng thøc kinh nghiÖm Ft® = ft® x I®m Tra b¶ng 2-17 ta chän ft® = 15 (g/A) Ft® = 15 x 18 = 270 (g) = 0,270 (kg) = 2,70 (N) §iÖn trë tiÕp ®iÓm §iÖn trë tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc 2-25(TL1.T159) Rtx = Trong ®ã : Ft® = 2,70 (N) Ktx : hÖ sè kÓ ®Õn sù ¶nh h­ëng cña vËt liÖu vµ tr¹ng th¸i bÒ mÆt cña tiÕp ®iÓm. Ktx =chän Ktx = 0,25.10-3 m: hÖ sè d¹ng bÒ mÆt tiÕp xóc. v× lµ tiÕp xóc mÆtm = () nªn chän m = 0,8 Thay vµo ta cã: §iÖn ¸p tiÕp xóc Utx = I®m.Rtx =18.7.10-4 = 0,0126 (V) = 12,6 (mV) VËy ®iÖn ¸p n¬i tiÕp xóc Utx tho¶ m·n ®iÒu kiÖn nhá h¬n ®iÖn ¸p tiÕp xóc cho phÐp [Utx] = 2 ¸ 30 mV. NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm vµ nhiÖt ®é n¬i tiÕp xóc Theo c«ng thøc 2-11(TL1.T52) nhiÖt ®é ph¸t nãng cña tiÕp ®iÓm Trong ®ã: qt® : nhiÖt ®é cña tiÕp diÓm. rq: ®iÖn trë suÊt cña vËt iÖu lµm tiÕp ®iÓm ë 95oC rq = r95 =r20.[1+ a(q-20)] = 3,5.10-5.(1+0,0035.(95-20)] = 4,42.10-6 ( Wcm) qmt : nhiÖt ®é m«i tr­êng, qmt =400C Rt® : ®iÖn trë tiÕp ®iÓm. Rt®= (W) P, S : chu vi, tiÕt diÖn cña thanh dÉn. P = 2,24 cm ; S = 12.10-2 (cm2) 0C NhiÖt ®é cña ®iÓm tiÕp xóc lµ: Dßng ®iÖn hµn dÝnh Khi dßng ®iÖn qua tiÕp ®iÓm lín h¬n dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m (qu¸ t¶i , khëi ®éng , ng¾n m¹ch) , nhiÖt ®é sÏ t¨ng lªn vµ tiÕp ®iÓm bÞ ®Èy do lùc ®iÖn ®éng dÉn ®Õn kh¶ n¨ng hµn dÝnh . §é æn ®Þnh cña tiÕp ®iÓm chèng ®Èy vµ chèng hµn dÝnh gäi lµ ®é æn ®Þnh ®iÖn ®éng (®é bÒn ®iÖn ®éng) . §é æn ®Þnh nhiÖt vµ æn ®Þnh ®iÖn ®éng lµ c¸c th«ng sè quan träng ®­îc biÓu thÞ qua trÞ sè dßng ®iÖn hµn dÝnh Ihd , t¹i trÞ sè ®ã sù hµn dÝnh cña tiÕp ®iÓm cã thÓ kh«ng x¶y ra nÕu c¬ cÊu ng¾t cã ®ñ kh¶ n¨ng ng¾t tiÕp ®iÓm . TrÞ sè dßng ®iÖn hµn dÝnh x¸c ®Þnh theo quan hÖ lý thuyÕt 2-33 (TL1.T66) Ihdb® = A (A) Trong ®ã: A = rO : ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë 20OC . Ta cã r20 = rO(1+a.20) rO = rO = l : hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu. l = 3,25 W/cm.OC = 325 W/m.OC qnc : nhiÖt ®é nãng ch¶y cña vËt liÖu, qnc = 1300 OC HBo : ®é cøng Britnel . HBo = 50 kG/mm2 = 50.106 (kg/m) A = (A/Kg1/2 ) fnc : hÖ sè ®Æc tr­ng cho sù t¨ng diÖn tÝch tiÕp xóc trong qóa tr×nh ph¸t nãng, chän fnc = 3. Ft® = 0,275 (kG) Ihd = TÝnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm 2-36 (TL1) Ihd = Khd. Trong ®ã: Khd : hÖ sè hµn dÝnh , chän Khd = 2000 A/kG1/2 Ft® = 0,275 (kG) Ihd = 2000. Ta thÊy Ihdb® LT < Ihdbd TN .Chän Ihdbd = Ihdbd TN = 1048,8A Inm = 10.I®m = 10.18 = 180A V× Inm < Ihdbd cho nªn tiÕp ®iÓm kh«ng bÞ hµn dÝnh. §é rung vµ thêi gian rung cña tiÕp ®iÓm Khi tiÕp ®iÓm ®ãng, thêi ®iÓm b¾t ®Çu tiÕp xóc sÏ cã xung lùc va ®Ëp c¬ khÝ gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh g©y ra hiÖn t­îng rung tiÕp ®iÓm. TiÕp ®iÓm ®éng bÞ bËt trë l¹i víi mét biªn ®é nµo ®ã råi l¹i vµ tiÕp tôc va ®Ëp, qu¸ tr×nh nµy x¶y ra trong mét kho¶ng thêi gian råi chuyÓn sang tr¹ng th¸i tiÕp xóc æn ®Þnh, sù rung kÕt thóc. Qóa tr×nh rung ®­îc ®¸nh gi¸ b»ng ®é lín cña biªn ®é rung Xm vµ thêi gian rung tm Theo c«ng thøc 2-39(TL1.T72) biªn ®é rung cho 3 tiÕp ®iÓm th­êng më lµ : Xm = Trong ®ã m® : khèi l­îng phÇn ®éng. m® =K.I®m víi K= 7 (g/A) m® = 7.18 = 126 (g) =0,126 (kg) v®o : tèc ®é tiÕp ®iÓm t¹i thêi ®iÓm va ®Ëp . v®o = 0,1 m/s KV : hÖ sè va ®Ëp phô thuéc vµo tÝnh ®µn håi cña vËt liÖu. Kv = chän KV = 0,9. Ft®® : lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu. Ft®®= 0,7.Ft® =0,7.0,275 = 0,1975 (kg) =1,975 (N) Xm = (m) Do c«ng t¾c t¬ cã ba tiÕp ®iÓm nªn ®é rung cña 1 tiÕp ®iÓm lµ = 0,015 (mm) Theo c«ng thøc 2-40 (TL1.T72) thêi gian rung cña tiÕp ®iÓm lµ = 5,6 (ms) Do c«ng t¾c t¬ cã ba tiÕp ®iÓm chÝnh cho nªn thêi gian rung cña mét tiÕp ®iÓm lµ = 1,9 (ms) §é mßn cña tiÕp ®iÓm Sù mßn cña tiÕp ®iÓm x¶y ra trong qu¸ tr×nh ®ãng vµ qu¸ tr×nh ng¾t m¹ch ®iÖn. Nguyªn nh©n g©y ra sù ¨n mßn cña tiÕp ®iÓm lµ ¨n mßn vÒ ho¸ häc, vÒ c¬ vµ vÒ ®iÖn trong ®ã chñ yÕu lµ do qu¸ tr×nh mßn ®iÖn . Khèi l­îng mßn trung b×nh cña mét cÆp tiÕp ®iÓm cho mét lÇn ®ãng ng¾t lµ: g® + gng = 10 -9(K®. + Kng.)Kk® Trong ®ã : Kk® : hÖ sè kh«ng ®ång ®Òu, ®¸nh gi¸ ®é mßn kh«ng ®Òu cña c¸c tiÕp ®iÓm, Kk® =1,1 ¸ 2,5, chän Kk® =1,5 K®, Kng : hÖ sè mßn khi ®ãng vµ khi ng¾t, tra b¶ng 2-21 (TL1.T79) ta cã Kng=K® = 0,01 (g/A2) I® vµ Ing : dßng ®iÖn ®ãng vµ dßng ®iÖn ng¾t. I® = 5I®m =5.18 = 90 (A) Ing =3.I®m = 3.18 = 54 (A) g® vµ gng : khèi l­îng mßn riªng cña mçi mét lÇn ®ãng vµ ng¾t. g® + gng = 10 -9 .(0,01.902 +0,01.542 ).1,5 =1,65.10-7 ( g) Sau N = 106 lÇn ®ãng ng¾t, khèi l­îng mßn lµ : Gm = N.(g® + gng) = 106 . 1,65.10-7 = 0,165( g) ThÓ tÝch mßn mét sau mét lÇn ®ãng c¾t lµ ThÓ tÝch ban ®Çu cña tiÕp ®iÓm lµ Vt® = L­îng mßn cña tiÕp ®iÓm sÏ lµ : Vm% = §é mßn cho phÐp cña tiÕp ®iÓm lµ Vm % =70%. Cho nªn ®é mßn cña tiÕp ®iÓm mµ ta thiÕt kÕ lµ tho¶ m·n. §é lón, ®é më cña tiÕp ®iÓm §é më §é më cña tiÕp ®iÓm lµ kho¶ng c¸ch gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh ë tr¹ng th¸i ng¾t cña c«ng t¾c t¬. §é më cÇn ph¶i ®ñ lín ®Ó cã thÓ dËp t¾t hå quang nhanh chãng, nÕu ®é më lín th× viÖc dËp t¾t hå quang sÏ dÔ dµng.Tuy nhiªn kho¶ng c¸ch qu¸ lín sÏ ¶nh h­ëng tíi kÝch th­íc cña c«ng t¾c t¬. Ta lÊy ®é më cña tiÕp ®iÓm lµ m=5mm. §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 c¶n l¹i. ViÖc x¸c ®Þnh ®é lón cña tiÕp ®iÓm lµ cÇn thiÕt v× trong qu¸ tr×nh lµm viÖc tiÕp ®iÓm sÏ bÞ ¨n mßn. ®Ó ®¶m b¶o tiÕp ®iÓm vÉn tiÕp xóc tèt th× cÇn cã mét ®é lón hîp lý. Theo c«nh thøc lÝ thuyÕt l= A+ B.I®m = 1,5 + 0,02.18 = 1,86 2 (mm). M¹ch vßng dÉn ®iÖn phô ViÖc tÝnh m¹ch vßng dÉn ®iÖn phô t­¬ng tù víi c¸ch tÝnh vßng dÉn ®iÖn chÝnh, víi I®m =10A. Thanh dÉn Thanh dÉn ®éng VËt liÖu vµ kÕt cÊu: gièng víi thanh dÉn ®éng trong m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh. tÝnh to¸n thanh dÉn Trong ®ã I®m= 10 (A) n= 7 Kf=1,06 KT=7,5.10-6 (W/0C.mm2) t«®=550C rq=0,015.10-3 (Wmm) b= 0,2 (mm) a=7.0,2= 1,4 (mm) Chän tiÕp ®iÓm kiÓu cÇu víi I®m=10(A)chon ®­êng kÝnh cña tiÕp ®iÓm lµ d= 5(mm) vµ chiÒu cao cña tiÕp ®iÓm lµ h =1,2 (mm). VËy th× chän a = 6 (mm) ; b = 0,8 (mm) MËt ®é dßng ®iÖn : VËy j < [j] =2 ¸ 4 A/mm2 tho¶ m·n vÒ kÕt cÊu Thanh dÉn tÜnh T­¬ng tù nh­ ë m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh ta chän c¸c kÝch th­íc cña thanh dÉn tÜnh lµ at = 6 (mm) vµ bt= 1 (mm). TiÕp ®iÓm Chän lo¹i tiÕp ®iÓm cÇu víi d¹ng tiÕp xóc ®iÓm. Chän vËt liÖu tiÕp ®iÓm I = 10 A , tra b¶ng 2-13 (TL1) cã thÓ chän B¹c kÐo nguéi ( CP 999 ) cã c¸c th«ng sè kü thuËt : Tªn Ký hiªu Gi¸ tri §¬n vÞ NhiÖt ®é nãng ch¶y 961 () TØ träng g 10,5 g/cm3 §iÖn trë suÊt ë 20 20 0,0116.10-3 Wmm2/m §é cøng HB 30 ¸ 60 kG/cm2 §é dÉn nhiÖt l 480 W/m 0C HÖ sè dÉn nhiÖt ®iÖn trë 0,004 1/() dtd htd X¸c ®Þnh kÝch th­íc tiÕp ®iÓm §­êng kÝnh tiÕp ®iÓm dt® = 5 (mm) , chiÒu cao tiÕp ®iÓm ht® =1,2 (mm). TÝnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm theo c«ng thøc thùc nghiÖm 2-17 (TL1) , ta cã : Ft® = ft®.I®m Trong ®ã ft® =11 (g/A) Þ Ft® = 10.11= 110 (g) = 0,11 (kg) = 1,1 (N) TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc theo c«ng thøc: Rtx = Víi Ktx= 0,25.10-3 m = 0,5 Rtx= 7,5.10-4 (Ω) TÝnh ®iÖn ¸p tiÕp xóc theo c«ng thøc Utx = I®m.Rtx= 10.0,75.10-3= 7,5.10-3 (V) = 7,5 (mV) §é lón cña tiÕp ®iÓm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc l’=A+B.I®m=1,5+0,02.10=1,7 (mm) §é më V× tæng ®é më vµ ®é lón cña tiÕp ®iÓm phô ph¶i b»ng tæng ®é më vµ ®é lón cña tiÕp ®iÓm chÝnh nªn : m’= m + l – l’ =5 + 2 - 1,7 = 5,3 (mm) trong ®ã m, l lµ ®é më vµ ®é lón cña tiÕp ®iÓm chÝnh. Ch­¬ng III TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh c¬ TÝnh to¸n lß xo VËt liÖu lµm lß xo Theo ch­¬ng I chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé ta ®· chän lß xo nh¶ vµ lß xo Ðp tiÕp diÓm lµ kiÓu lß xo xo¨n h×nh trô. B©y giê ta sÏ chän cô thÓ lo¹i lß xo lµ lß xo thÐp cacbon FOCT 9389 - 60 cã c¸c th«ng sè nh­ sau §é bÒn giíi h¹n khi kÐo, sk 2650 N/mm2 Giíi h¹n ®µn håi, s® 800 N/mm2 Giíi h¹n mái cho phÐp khi uèn, su 930 N/mm2 Giíi h¹n mái cho phÐp khi xo¾n, sx 580 N/mm2 Module ®µn håi, E 200.103 N/mm2 Mudule chèng tr­ît, G 80.103 N/mm2 §iÖn trë suÊt, r 0,19 ¸ 0,22 .10-6 Wm Lß xo Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh TÝnh to¸n cho 1 lß xo §­êng kÝnh d©y lß xo Theo c«ng thøc 4-31 (TL1) , ®­êng kÝnh d©y lß xo lµ : dlxc = Trong ®ã F: lùc Ðp tiÕp ®iÓm tÝnh cho mét tiÕp ®iÓm(1 pha 2 chç ng¾t). F=2.Ft®c = 2.2,75 =5,5 (N) C: chØ sè lß xo, C = chän C = 8 []: øng suÊt cho phÐp. dlxc = VËy chän ®­êng kÝnh d©y lß xo lµ dlxc =0,44 (mm) §­êng kÝnh lß xo Dlxc = C. dlxc = 8.0,44 =3,52 (mm) Sè vßng lµm viÖc Wlxc = Trong ®ã F: Lùc lß xo ph¶i sinh ra trong ®o¹n f. Flxc= Ft®c - Ft®d =2.(2,75 – 0,7.2,75) = 1,65 (N) f: §é lón cña lß xo flxc = l = 2 (mm) G: M« ®un chèng tr­ît. Wlxc = (vßng) chän Wlxc= 11 (vßng) B­íc lß xo tk = dlxc = 0,44 (mm) tn = d lxc + ChiÒu dµi kÕt cÊu lk = dlxc.Wlxc = 0,44.11= 4,84 (mm) ln = Wlxc.tn + 1,5.dlxc = 11.0,62 + 1,5.0,44 = 7,48 (mm) øng suÊt xo¾n thùc tÕ cña lß xo sx = (N/mm2) VËy sx < [sx] =580 N/mm2 do ®ã lß xo chän tho¶ m·n yªu cÇu kh«ng v­ît qu¸ øng suÊt xo¾n cho phÐp. Lß xo tiÕp ®iÓm phô TÝnh to¸n cho 1 lß xo t­¬ng tù nh­ tÝnh víi lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh. §­êng kÝnh d©y lß xo Theo c«ng thøc 4-31 (TL1) , ®­êng kÝnh d©y lß xo lµ : dlxp = Trong ®ã F=2.Ft®p = 2.1,1 =2,2 (N) C = 8 dlxp = VËy chän ®­êng kÝnh d©y lß xo lµ dlxp =0,3(mm) §­êng kÝnh lß xo Dlxp = C. dlxp = 8.0,3 = 2,4 (mm) Sè vßng lµm viÖc Wlxp = Trong ®ã F: Lùc lß xo ph¶i sinh ra trong ®o¹n flxp. Flxp= Ft®c - Ft®® =2.(1,1 – 0,5.1,1 ) = 1,1 (N) flxp: §é lón cña lß xo b»ng ®é lón cña tiÕp ®iÓm phô flxp = l’ = 1,7 (mm) Wlxp = (vßng) chän Wlxp= 10 (vßng) B­íc lß xo tk = dlxp = 0,3 (mm) tn = d lxp + ChiÒu dµi kÕt cÊu lk = dlxp.Wlxp = 0,3.10= 3 (mm) ln = Wlxp.tn + 1,5.dlxp = 10.0,47 + 1,5.0,3 = 5,15 (mm) øng suÊt xo¾n thùc tÕ cña lß xo sx = (N/mm2) VËy sx < [sx] =580 N/mm2 do ®ã lß xo chän tho¶ m·n yªu cÇu kh«ng v­ît qu¸ øng suÊt xo¾n cho phÐp. Lß xo nh¶ Cã hai lß xo nh¶ Lùc lß xo nh¶ ®Çu ph¶i th¾ng ®­îc khèi l­îng phÇn ®éng vµ t¹o ra lùc Ðp tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng. Fnh® = Kdt(G® + Ft®ct® ) Trong ®ã: Kdt: HÖ sè dù tr÷ Kdt=Chän Kdt=1,2 G®: Träng l­îng phÇn ®éng. Trong ch­¬ng II m¹ch vßng dÉn ®iÖn ta ®· chän G®=1,75 (N) Ft®ct®: L­c Ðp tiÕp ®iÓm cuèi th­êng ®ãng(2 tiÕp ®iÓm th­êng ®ãng) Ft®ct® = 2.2.Ft®p = 2.2.1,1 = 4,4 (N) Fnh® = 1,2.(1,75 +4,4) = 7,4 (N) Do cã hai lß xo nh¶ nªn lùc lâ xo nh¶ cho mçi lß xo : Fnh®1==3,7 (N) Lùc lß xo nh¶ cuèi Fnhc1= VËy ta chän Fnhc1=1,5.Fnh®1=1,5.3,7 = 5,55 (N) §­êng kÝnh d©y lß xo lµ : dlxnh = Trong ®ã F: lùc kÐo nÐn cho 1 lß xo F = Fnhc1= 5,55 (N) C: chØ sè lß xo, chän C=10 dlxnh = §­êng kÝnh lß xo Dlxnh = C. dlxnh = 10.0,5= 5 (mm) Sè vßng lµm viÖc Wlxnh = Trong ®ã: F1: Lùc lß xo ph¶i sinh ra trong ®o¹n f F1=Fnhc1- Fnh®1=5,55 – 3,7 = 1,85 (N) f: §é lón cña lß xo. f=l+m= 2+5 = 7 (mm) Wlxnh= (vßng) 19(vßng) B­íc lß xo tk = dlxnh= 0,5 (mm) tn = dlxnh + ChiÒu dµi kÕt cÊu lk = dlxnh.Wlxnh = 0,5.19 =9,5 (mm) ln = Wlxnh.tn + 1,5.dlxnh = 19.0,87+ 1,5.0,5 = 17,28 (mm) øng suÊt xo¾n thùc tÕ cña lß xo sx = N/mm2 VËy sx < [sx] =580 N/mm2 do ®ã lß xo chän tho¶ m·n yªu cÇu kh«ng v­ît qu¸ øng suÊt xo¾n cho phÐp. §Æc tÝnh c¬ LËp s¬ ®å ®éng Ta xÐt c«ng t¾c t¬ lµm viÖc trong t­ thÕ bÊt lîi nhÊt, ®ã lµ t­ thÕ bÞ l¾p ng­îc Khi n¾p nh¶ δ = δcn + l + m = 7,05 (mm) Khi n¾p hót δ = δcn= 0,05 (mm) TÝnh to¸n c¸c lùc Lùc Ðp tiÕp ®iÓm chÝnh Do c«ng t¾c t¬ cã ba pha, mçi pha cã hai chç ng¾t nªn Lùc Ðp tiÕp ®iÓm cuèi Ft®c = 2.3.Ft® = 6.2,75 = 16,5 (N) Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu Ft®® = 0,7.Ft®c = 0,7.16,5= 11,55 (N) Lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng Do 1 tiÕp ®iÓm phô cã 2 chç ng¾t vµ c«ng t¾c t¬ cã 2 tiÕp ®iÓm phô nªn Lùc Ðp tiÕp ®iÓm cuèi Ft®ct® = 2.2.Ft®p = 4.1,1 = 4,4 (N) Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu Ft®®t® = 0,5.Ft®ct® = 0,5.4,4 = 2,2 (N) Lùc Ðp tiÕp ®iÓm phô th­êng më Lùc Ðp tiÕp ®iÓm ®Çu Ft®®tm = Ft®dt® = 2,2 (N) Lùc Ðp tiÕp ®iÓm cuèi : Ft®ctm = Ft®ct® = 4,4 (N) Lùc 2 lß xo nh¶ Lùc lß xo nh¶ ®Çu Fnh® = Kdt(G® + Ft®ct® ) =1,2.(1,75 +4,4) = 7,4 (N) Lùc lß xo nh¶ cuèi Fnh c = 1,5.Fnh ® = 11,1 (N) §Æc tÝnh c¬ Ch­¬ng IV TÝnh to¸n vµ kiÓm nghiÖm nam ch©m ®iÖn Kh¸i niÖm Nam ch©m ®iÖn ®­îc sö dông ngµy cµng rÊt réng r·i mµ kh«ng mét lÜnh vùc ngµnh kü thuËt nµo kh«ng sö dông nã. NhiÖm vô chñ yÕu cña nam ch©m ®iÖn lµ bé phËn sinh lùc ®Ó thùc hiÖn c¸c chuyÓn dÞch tÞnh tiÕn hay chuyÓn quay hoÆc sinh lùc h·m. Trong mçi lÜnh vùc kh¸c nhau th× cã nh÷ng lo¹i nam ch©m kh¸c nhau vÒ h×nh d¸ng, kÕt cÊu, øng dông. C¸c qóa tr×nh vËt lý x¶y ra trong nam ch©m ®iÖn rÊt phøc t¹p, th­êng ®­îc m« t¶ b»ng c¸c ph­¬ng tr×nh vi ph©n tuyÕn tÝnh. V× vËy viÖc tÝnh to¸n nam ch©m ®iÖn th­êng ®­îc dùa theo c¸c c«ng thøc gÇn ®óng, ®¬n gi¶n sau ®ã míi kiÓm nghiÖm l¹i theo c«ng thøc lý thuyÕt, dÉn tíi bµi to¸n tèi ­u. §èi víi c«ng t¾c t¬, nam ch©m ®iÖn lµ c¬ cÊu sinh lùc ®Ó thùc hiÖn tÞnh tiÕn ®èi víi c¬ cÊu chÊp hµnh lµ hÖ thèng c¸c tiÕp ®iÓm. TÝnh to¸n thiÕt kÕ nam ch©m ®iÖn X¸c ®Þnh Kkc Theo ®Æc tÝnh c¬ ta chän ®iÓm A lµ ®iÓm tíi h¹n täa ®é A(2,05.10 –3 ;23) Lùc ®iÖn tõ tÝnh to¸n lµ F®ttt = K.Fth Trong ®ã K: lµ hÖ sè dù tr÷ chän K = 1,1 Fth : lùc c¬ t¹i ®iÓm A F®ttt = 1,1. 23 = 25,3 (N) Theo c«ng thøc 5-2 (TL1.T188) hÖ sè kÕt cÊu lµ Theo b¶ng 5-2 (TL1.T188) Kkccp =630 ®Õn 6300 N1/2/m Kkc n»m trong kho¶ng cho phÐp. Chän vËt liÖu dÉn tõ Do lµ nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu nªn ta chän vËt liÖu thÐp silic ®ã lµ thÐp l¸ kü thuËt hîp kim t¨ng c­êng theo b¶ng 5-3 (TL1-T191) M· hiÖu $ 31 Lùc tõ ph¶n kh¸ng HC A/cm Tõ c¶m d­ Bd­ T Tõ c¶m b·o hoµ Bδ 2 T §é tõ thÈm µ 250 H/m §é tõ thÈm cùc ®¹i µmax H/m §iÖn trë suÊt r 50.10-8 Wcm Khèi l­îng riªng g 7,65 g/cm3 Thµnh phÇn cacbon 0,025% Tæn hao tõ trÔ khi b·o hoµ Tõ c¶m lâi thÐp 0,6 T ChiÒu dµy l¸ thÐp 0,5 mm Chän tõ c¶m, hÖ sè tõ rß , hÖ sè tõ c¶m Ta cã Bδth n»m trong kho¶ng chän Bδth = 0,5 (T) HÖ sè tõ rß σr = 1,3 2 chän σr = 1,5 HÖ sè tõ t¶n σt = 1,2 TÝnh tiÕt diÖn lâi m¹ch tõ F®ttt ë trªn lµ cña ba khe hë kh«ng khÝ cho nªn Theo c«ng thøc 5-8 (TL1.T204) th× TiÕt diÖn lâi cña nam ch©m ®iÖn lµ Slâi = 254 (mm2) Trong ®ã Slâi lµ diÖn tÝch cùc tõ gi÷a mµSlâi = a.b chän b= 0,9.a Slâi= 0,9.a2 Ta chän a =17 (mm) b = 0,9a = 0,9.17 = 15,3 (mm) LÊy b = 16 (mm) Theo c«ng thøc 5-11 (TL1) th× ChiÒu réng thùc sù cña lâi Trong ®ã Kc hÖ sè Ðp chÆt cña lâi thÐp. Kc = 0,9 vµ 0,95, ta chän Kc = 0,95 Sè l¸ thÐp kÜ thuËt ®iÖn (tÊm) KÝch th­íc cùc tõ bªn khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch a’ = KÝch th­íc cùc tõ bªn khi cã vßng ng¾n m¹ch a’’ =a’ +2 =8,5 + 2.1,5 =11,5 (mm) VËy ta cã cùc tõ bªn a’ =11,5 (mm) b =16 (mm) X¸c ®Þnh kÝch th­íc cuén d©y Theo c«ng thøc 5-18(TL1.T209). Søc tõ ®éng cña cuén d©y (IW)t® = (IW)nh + (IW)h (A.vßng) Trong ®ã (IW)nh: søc tõ ®éng cña khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc khi phÇn øng hë (IW)h: søc tõ ®éng kh«ng ®æi khi khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc Theo c«ng thøc 5-19(TL1.T209) (IW)nh = Trong ®ã Sdnh : tæng khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc Sdnh = 2.dnh = 2.2,05.10 -3 =4,1.10 -3 (m) (IW)nh = (A.vßng) Theo c«ng thøc 5-20(TL1.T210) (IW)h = Trong ®ã sr : hÖ sè tõ rß , sr = 1,5 Sdh : khe hë kh«ng khÝ ë tr¹ng th¸i hót Sdh = 2dcn + dcd + dht =0,2 ¸ 0,5 mm Chän Sdh = 0,2 (IW)h= (Avßng) Þ (IW)t® = 1632 + 120 = 1752 (A.vßng) Theo c«ng thøc 5-21(TL1.T219), ta cã hÖ sè béi sè dßng ®iÖn KI = tho¶ m·n yªu cÇu KI = 4 ¸ 15 Theo c«ng thøc 5-24 (TL1) , diÖn tÝch cuén d©y Scd = Trong ®ã KUmax : HÖ sè tÝnh ®Õn ®iÖn ¸p nguån t¨ng mµ NC§ vÉn lµm viÖc . Chän Kumax = 1,1 KUmin : HÖ sè tÝnh ®Õn ®iÖn ¸p nguån gi¶m mµ NC§ vÉn lµm viÖc . Chän Kumin = 0,85 . Kqt: HÖ sè qu¸ t¶i dßng ®iÖn ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n Kqt = 1. J : MËt ®é dßng ®iÖn trong cuén d©y ë chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n , th­êng j = 2 ¸ 4 A/mm2 . Chän j = 3 A/mm2 Kl® : HÖ sè lÊp ®Çy cuén d©y , Kld = 0,3 ¸ 0,6 . Chän Kl® = 0,55 Scd = Tõ diÖn tÝch cuén d©y, chän hÖ sè h×nh d¸ng Khd = bcd = hcd = 2.bcd = 2.7 = 14 (mm) VËy kÝch th­íc cña cuén d©y lµ bcd =7 mm hcd =14 mm KÝch th­íc m¹ch tõ a/2 a b c h® hn D5 D4 D3 D2 D1 bcd hcd hl BÒ réng cña sæ m¹ch tõ Trong ®ã chän D1 = 0,5 mm khe l¾p r¸p giòa cuén d©y vµ lâi. D2 = 1,5 mm bÒ dµy khung. D3 = 0,5 mm bÒ dµy c¸ch ®iÖn cuén d©ytrong cuén d©y. D4 = 0,5 mm chiÒu dÇy lãt c¸ch ®iÖn ngoµi cuén d©y. D5 = 5,0 mm kho¶ng c¸ch bÒ ngoµi ®Õn cùc tõ bªn. bcd = 7 mm chiÒu réng cuén d©y. ccs= 7+ 0,5 +1,5 +0,5 +0,5 +5 = 15 (mm) ChiÒu cao cña sæ m¹ch tõ hcs = hcd + 2D2 + D6 Trong ®ã hcd = 14 mm chiÒu cao cuén d©y D6 = 5 mm kho¶ng c¸ch mÆt trªn cuén d©y ®Õn n¾p m¹ch tõ ®éng hcs = 14 +2.1,5 +5 = 22 (mm) DiÖn tÝch n¾p m¹ch tõ Sn = 0,6.Slâi = 0,6.254 = 152,4 (mm2) hn = DiÖn tÝch ®¸y m¹ch tõ S® = 0,5.Slâi = 0,5.254 = 127 (mm2) h® = LÊy h®8 mm ChiÒu cao m¹ch tõ H = hcs + h® + hn H = 22 + 8 + 10= 40 (mm) TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm nam ch©m ®iÖn S¬ ®å thay thÕ m¹ch tõ Bá qua tõ trë s¾t tõ ( mFe >> md ) , ta cã m¹ch tõ ®¼ng trÞ GS = GdS + Gr TÝnh tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ Dïng ph­¬ng ph¸p ph©n chia tõ tr­êng ®Ó tÝnh tõ dÉn qua khe hë kh«ng khÝ. Ta chia ra lµm 17 h×nh. Mét khèi h×nh hép ch÷ nhËt víi c¸c c¹nh a, b vµ chiÒu cao d Gd0 = Hai nöa khèi trô ®Æc cã ®­êng kÝnh d, chiÒu dµi a, tõ dÉn cña mçi h×nh lµ G1 = 0,26.m0.a Hai nöa khèi trô ®Æc cã ®­êng kÝnh d, chiÒu dµi b, tõ dÉn cña mçi h×nh lµ G2 = 0,26.m0.b Hai nöa trô rçng víi ®­êng kÝnh trong d, ®­êng kÝnh ngoµi (d + 2m), chiÒu dµi a, tõ dÉn mçi h×nh lµ G3 = chän víi m = 0,1.d G3 = Hai nöa trô rçng víi ®­êng kÝnh trong d, ®­êng kÝnh ngoµi (d + 2m), chiÒu dµi b, tõ dÉn mçi h×nh lµ G4 = G4 = Bèn h×nh 1/4 cÇu ®Æc víi ®­êng kÝnh d, tõ dÉn cña mçi h×nh lµ G5 = 0,077m0.d Bèn h×nh 1/4 cÇu rçng víi ®­êng kÝnh trong d. ®­êng kÝnh ngoµi (d + 2m), tõ dÉn mçi h×nh lµ G6 = = 0,025.m0. V× tÊt c¶ c¸c tõ dÉn nµy song song víi nhau nªn tõ dÉn tæng Gd2 ë khe hë kh«ng khÝ sÏ lµ tæng cña 17 tõ dÉn trªn Gd = Gδ0 + 2.( G1 + G2 + G3 + G4) +4.( G5 +G6) Gd = Gd = Tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ ë cùc tõ gi÷a Gd2 víi a =17 mm, b= 16 mm Tõ t¶n khe hë kh«ng khÝ ë lâi lµ Gd2t = 2(G1 + G2 +G3 +G4 ) +4(G5 +G6 ) Gd2t = 0,019 m0 +0,408m0 d Tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ ë cùc tõ bªn Gd1 víi a = 8,5 mm, b = 16 mm mµ Gd3 = Gd1 Gd13 = Gd1 + Gd3 = 2.Gd1 Gd13 = Tõ dÉn tæng cña ba khe hë kh«ng khÝ lµ a/2 a/2 b c Tõ dÉn rß Chia lâi cùc tõ lµm hai phÇn b»ng nhau. Tõ dÉn ®­îc tÝnh b»ng ph­¬ng ph¸p ph©n chia tõ tr­êng. SuÊt tõ ®Én cña khèi ch÷ nhËt c¹nh 1, b vµ chiÒu cao ccs g0 = Hai nöa trô ®Æc chiÒu dµi 1, ®­êng kÝnh ccs , mçi khèi cã suÊt tõ dÉn lµ g1 = Hai nöa trô rçng chiÒu dµi1, ®­êng kÝnh ccs , mâi khèi cã suÊt tõ dÉn lµ g2 = mµ m = g2 = VËy suÊt tõ dÉn tæng gr = g0 +2(g1 +g2 ) gr = µ0 [1+2.(0,26 + 0,23)] = 1,98.µ0 VËy tõ rß qui ®æi lµ Gr1 = .gr.hcs Gr1= .1,98.µ0.22.10-3 =1,82.10-8 (H) Ta l¹i cã Gr2 = Gr1 nªn tæng tõ rß lµ Gr = Gr1 + Gr2 = 2.Gr1 = 2.1,82.10 –8= 3,64.10-8 (H) Tõ dÉn Gå Gå = Gdå + Gr §¹o hµm tõ dÉn tæng v× Gr = const nªn HÖ sè tõ t¶n , tõ rß HÖ sè tõ t¶n : st = HÖ sè tõ rß : sr = KÕt qu¶ tÝnh to¸n δ(mm) 0,05 1,05 2,05 3,05 4,05 5,05 6,05 7,05 Gδ2.10-6 6,86 0,35 0,19 0,14 0,13 0,096 0,086 0,078 Gδ20.10-6 6,83 0,32 0,17 0,11 0,08 0,067 0,056 0,048 st 1,004 1,09 1,12 1,27 1,63 1,43 1,54 1,63 Gr.10-8 3,64 3,64 3,64 3,64 3,64 3,64 3,64 3,64 GδΣ.10-8 344 18 10 7,3 5,9 5,1 4,8 4,2 sr 1,01 1,2 1,36 1,5 1,62 1,71 1,76 1,87 60000 134 36 16 8,9 5,6 4 2,9 Nh­ vËy t¹i ®iÓm tíi h¹n d = 2,05 mm , hÖ sè rß sr = 1,36 mµ ë trªn ta chän sr= 1,5 tháa m·n. TÝnh tõ th«ng mµ Fhtb = Fdth =(Wb) VËy tõ c¶m tíi h¹n lµ Bdth = Bdth = 0,515 T trong khi ta chän Bdth = 0,5 T. Nh­ vËy sai sè lµ 0,015 T chÊp nhËn ®­îc. TÝnh sè vßng d©y Sè vßng d©y nam ch©m ®iÖn ®­îc tÝnh theo c«ng thøc trang (284 TL1) W = Trong ®ã Kir : hÖ sè tÝnh ®Õn ®iÖn ¸p r¬i trªn ®iÖn trë cña cuén d©y , khi phÇn øng bÞ hót KIR =0,900,96. Chän KIR= 0,95 U®m : ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña cuén d©y U®m = 220V KUmin : hÖ sè tÝnh ®Õn sôt ¸p , KUmin = 0,85 f = 50 Hz (Wb) W= (vßng) TÝnh ®­êng kÝnh d©y TiÕt diÖn cña d©y dÉn lµ §­êng kÝnh d©y dÉn d = = 0,12 (mm) Tra b¶ng 5-8(TL1) chän d©y cã ®­êng kÝnh khi kh«ng cã c¸ch ®iÖn lµ d = 0,12 mm. Chän ®­êng kÝnh d©y cã c¶ c¸ch ®iÖn lµ d = 0,14 mm KiÓm nghiÖm l¹i hÖ sè lÊp ®Çy cña cuén d©y kl® VËy hÖ sè lÊp ®Çy cña cuén d©y n»m trong kho¶ng cho phÐp. TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch §Ó chèng rung cho phÇn ®éng cña NC§ do lùc ®Ëp m¹ch g©y nªn. ta ®Æt vßng ng¾n m¹ch ë hai bªn trô bªn. St Sn Sè vßng ng¾n m¹ch Wnm = 1 vßng. Lùc hót ®iÖn tõ trung b×nh ë khe hë lµm viÖc khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch ë tr¹ng th¸i hót cña phÇn øng. Trong ®ã Φdtb: Tõ th«ng trung b×nh ë khe hë lµm viÖc khi phÇn øng hót ®­îc srh: HÖ sè tõ dß khi phÇn øng hót (d = 0,05 mm) ta cã srh = 1,004. dtb = (Wb) Stn: DiÖn tÝch tæng trong vµ ngoµi vßng ng¾n m¹ch. Stn =a’.b = 8,5.16 =136 (mm2) Ftbh = TØ sè fl cña lùc ®iÖn tõ bÐ nhÊt vµ trÞ trung b×nh cña lùc ®iÖn tõ khi kh«ng cã vßng ng¾n m¹ch. mµ Fmin = Fc¬q® = Tû sè gi÷a diÖn tÝch cùc tõ ngoµi vµ trong vßng ng¾n m¹ch = 0,5 §iÖn trë cña vßng ng¾n m¹ch rnm = 3,34.10-4 (W) Gãc lÖch pha j gi÷a tõ th«ng ngoµi vµ tõ th«ng trong khi sè vßng ng¾n m¹ch Wnm = 1 lµ : Trong ®ã St: DiÖn tÝch cùc tõ trong vßng ng¾n m¹ch St = (mm2) tgj = j = 64,50 Gãc lÖch pha cho phÐp tõ 500 ®Õn 800. Nh­ vËy 64,50 lµ tho¶ m·n lÝ thuyÕt. Tõ th«ng ft vµ fn ®­îc tÝnh nh­ sau Chän Tõ th«ng trong vßng ng¾n m¹ch. Tõ th«ng ngoµi vßng ng¾n m¹ch. fn = C. ft = 1,16.5,17.10-5 = 6.10-5 (Wb) Tõ c¶m ë khe hë vïng ngoµi vßng ng¾n m¹ch Trong ®ã Sn: diÖn tÝch cùc tõ ngoµi vßng ng¾n m¹ch Sn = 0,5. St = 0,5.90,7 = 45,35 (mm2) Bn VËy Bn tho¶ m·n yªu cÇu C¸c lùc Lùc ®iÖn tõ phÝa ngoµi vßng ng¾n m¹ch Lùc ®iÖn tõ phÝa trong vßng ng¾n m¹ch Lùc ®iÖn tõ cùc ®¹i Fmax = Lùc ®iÖn tõ trung b×nh Ftb = Ftbt + Ftbn = 5,86 + 15,8 = 21,66 (N) Lùc ®iÖn tõ nhá nhÊt Lùc ®iÖn tõ nhá nhÊt khi hót lµ F = 4.Fmin = 4.8,72 = 34,88 (N) Nh­ vËy lùc ®IÖn tõ nhá nhÊt F = 34,88 N > F =33,75 N tho¶ m·n yªu cÇu. Tû sè gi÷a lùc trung b×nh vµ lùc bÐ nhÊt b d St ∆ St ltb P = TÝnh to¸n vßng ng¾n m¹ch ∆=1,5 mm b=16 mm DiÖn tÝch trong vßng ng¾n m¹ch: St= 90,7 mm2 C¹nh d ChiÒu dµi trung b×nh cña vßng ng¾n m¹ch ltb=2(b+d+∆v)=2(16+5,7+2x1.5) = 49,4 (mm) Khi lµm viÖc nhiÖt ®é vßng ng¾n m¹ch cã thÓ ®¹t tíi 200-2500 C. Nªn ®iÖn trë suÊt cña vßng ng¾n m¹ch t¹i 2250 C lµ Vßng ng¾n m¹ch ®­îc lµm b»ng ®ång nªn cã r20= 0,00158.10-3 (Wmm) VËy tiÕt diÖn vßng ng¾n m¹ch VËy chiÒu dµy vßng ng¾n m¹ch Tæn hao trong vßng ng¾n m¹ch Dßng ®iÖn trong vßng ng¾n m¹ch Pnm =I2nm . rnm Inm = TÝnh to¸n kiÓm nghiÖm cuén d©y ChiÒu dµi trung b×nh cña cuén d©y ltb = = = 88 (mm) §iÖn trë suÊt cña ®ång ë nhiÖt ®é ph¸t nãng cho phÐp q = 95 0C(cÊp c¸ch ®iÖn A) r95 = r20[1 + a(q - 20)] = 1,74.10-8[1 + 0,0043(95 - 20)] = 2,3.10-8 (Wm) §iÖn trë cña cuén d©y Þ Rcd = §iÖn kh¸ng cña cuén d©y Xcd= W2.GΣ.ω Trong ®ã GΣ: tõ dÉn tæng cña m¹ch tõ khi δ= δmin= 0,2 mm (cã kÓ c¶ khe hë chèng dÝnh)tøc khi cuén d©y ®ang lµm viÖc khi ®ã GδΣ= 87,11.10-8 GΣ=GδΣ + Gr=87,11.10-8 + 3,64.10-8=9,75.10-7 Xcd = 42502.9,75.10-7.2.Π.50 = 5532,64(W) Tæng trë cña cuén d©y Zcd= == 5584,67(W) Dßng ®iÖn trong cuén d©y Icd === 0,039(A) C«ng suÊt tiªu thô cña cuén d©y P = I2cd.Rcd = (0,039) 2 .760,5841,16 (W) Theo c«ng thøc Newton , ®é t¨ng nhiÖt trong cuén d©y b»ng : t = Trong ®ã KT: HÖ sè to¶ nhiÖt KT = 15 W/m2.0C (b¶ng 6-5 TL1) Stn: diÖn tich táa nhiÖt Stn = Sngoµi= hcd .[2(a + b) + 2.p.bcd ] Stn= 14.[2.(17+ 16) + 2. p.7] =1545 (mm2) t = q = qmt +t = 40 +50,05 = 90,05 OC < [ q]cp = 95 OC VËy cuén d©y tho¶ m·n vÒ nhiÖt. TÝnh vµ dùng ®Æc tÝnh lùc ®iÖn tõ Theo c«ng thøc 4-50 (TL1) , lùc hót ®iÖn tõ trung b×nh ®­îc tÝnh : v× Víi ba tr­êng hîp U =0,85.U®m (KU = 0,85) U = U®m (KU = 1) U = 1,1.U®m (KU = 1,1) Trong ®ã K = 0,25 víi F tÝnh b»ng Newton mµ tb = KU = 0,85 1,88.10 (Wb) KU = 1 2,21.10(Wb) KU = 1,1 2,43.10 (Wb) KÕt qu¶ tÝnh ®­îc ta cã d(mm) 0,05 1,05 2,05 3,05 4,05 5,05 6,05 7,05 σr 1,01 1,2 1,36 1,5 1,62 1,71 1,76 1,87 GδΣ.10-8 344 18 10 7,3 5,9 5,1 4,8 4,2 58348 134 36 16 8,9 5,6 4 2,9 δ1.10-4 1,61 1,34 1,16 1,07 0,99 0,93 0,89 0,86 δ2.10-4 1,89 1,57 1,36 1,25 1,16 1,09 1,04 1,01 δ3.10-4 2,08 1,72 1,5 1,37 1,27 1,2 1,14 1,11 Fdt1 59,9 33,2 21,7 14,9 10,6 7,8 6,4 5,2 Fdt2 82,5 45,6 29,7 20,3 14,5 10,6 8,7 6,9 Fdt3 99,9 54,8 36,2 24,4 17,4 12,9 10,4 8,3 H×nh d­íi ®©y ta chØ vÏ ®­êng cong biÓu diÔn lùc hót ®iÖn tõ øng víi Kumin= 0,85. Tõ h×nh vÏ ta thÊy ®­êng cong lùc hót ®iÖn tõ kh«ng c¾t ®­êng ®Æc tÝnh c¬ nam ch©m ®iÖn ®¹t yªu cÇu. V× vËy øng víi Kumin= 1 vµ 1,1 th× nam ch©m ®iÖn còng sÏ ®¹t yªu cÇu. Ch­¬ng V TÝnh vµ kiÓm nghiÖm buång dËp hå quang VËt liÖu Nh­ ë ch­¬ng chän kÕt cÊu vµ thiÕt kÕ s¬ bé ta ®· chän buång dËp hå quang kiÓu dµn dËp. Nªn sau ®©y ta sÏ chän vËt liÖu lµm buång dËp vµ c¸c tÊm dËp VËt liÖu lµm vá buång dËp hå quang §èi víi vËt liÖu lµm vá buæng dËp hå quang ph¶i ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu sau TÝnh chÞu nhiÖt cao. §¶m b¶o tÝnh c¸ch ®iÖn vµ chèng Èm. Nh¸m bÒ mÆt bªn trong thµnh buång dËp. §Ó ®¶m b¶o c¸c yªu cÇu trªn ta chän vËt liÖu lµm vá buång dËp hå quang Xim¨ng Ami¨ng cã Ký hiÖu: OCT 8697-58 VËt liÖu lµm c¸c tÊm dËp Th­êng ®­îc lµm b»ng thÐp Ýt cacbon, c¸c tÊm ®óc b»ng khu«n m¹ mét líp ®ång ®Ó b¶o vÖ chèng rØ TÝnh to¸n vµ kiÓm nghiÖm Chän kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÊm dËp lµ δt= 2,5 mm, bÒ dµy cña tÊm dËp lµ ∆t= 1 (mm). Gi¸ trÞ biªn ®é cña ®iÖn ¸p phôc håi theo c«ng thøc ( 3-26 TL1) Uphmax=Ung¾tmax= Trong ®ã Udm: ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña l­íi Udm=440 V φ: gãc lÖch pha gi÷a dßng ®iÖn vµ ®iÖn ¸p sin= 0,6 Ksd: hÖ sè s¬ ®å, v× buång dËp hå quang nµy tÝnh cho mçi mét tiÕp ®iÓm chÝnh nªn Ksd= 0,865 Uphmax=Ung¾tmax==205 (V) TÇn sè dao ®éng riªng cña m¹ch ng¾t theo c«ng thøc ( 3-30 TL1) f0= Trong ®ã Pdm: c«ng suÊt ®Þnh møc cña ®éng c¬ Pdm= A=15000 B=3000 Tèc ®é t¨ng trung b×nh cña ®iÖn ¸p phôc håi theo c«ng thøc ( 3-27 TL1) Trong ®ã Kbd: hÖ sè biªn ®é Kbd= §é bÒn ®iÖn phôc håi Trong ®ã : ®é bÒn ®iÖn phôc håi ban ®Çu ë thêi ®iÓm dßng ®iÖn xoay chiÒu qua trÞ sè kh«ng == (72 + 0,72.δt ). víi n=2 lµ sè chç ng¾t = Kt: tèc ®é t¨ng ®é bÒn phôc håi Kt= Víi Ing: dßng ®iÖn ng¾t Ing=3.Idm= 3.18 = 54 (A) T: nhiÖt ®é cña tÊm dµn dËp T= (V/s) Kt= (V/s) VËy X¸c ®Þnh sè tÊm dËp theo qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng cña ®iÖn ¸p phôc håi theo c«ng thøc (3-54 TL1) Trong ®ã Kdm: hÖ sè ®Þnh møc Víi L: ®iÖn c¶m m¹ch ng¾t : ®iÖn ¸p hå quang cña mét kho¶ng trèng VËy chän ntd= 3 tÊm KiÓm tra ®iÒu kiÖn x¶y ra qua tr×nh kh«ng dao ®éng theo c«ng thøc (3-53 TL1) Mµ ta cã f0= 31421,55 do ®o tháa m·n ®iÒu kiÖn trªn vËy qu¸ tr×nh kh«ng dao ®éng. Sè l­îng tÊm dµn dËp lµ ndd= ntd+3 = 3 + 3 = 6 tÊm Thêi gian ch¸y cña hå quang thq= 0,01s ChiÒu dµi nhá nhÊt cña c¸c tÊm theo c«ng thøc (3-55 TL1) (cm) chän lt= 0, 5 cm Chç më cña c¸c tÊm cã h×nh ch÷ V. C¸c tÊm cuèi nèi víi tiÕp ®iÓm ®ãng ng¾t. Ch­¬ng VI Hoµn thiÖn kÕt cÊu M¹ch vßng dÉn ®iÖn Mach vßng dÉn ®iÖn chÝnh Thanh dÉn ®éng Cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt. §­îc lµm b»ng vËt liÖu lµ ®ång kÐo nguéi cã ký hiÖu ML-TB. C¸c kÝch th­íc lµ a®c= 10 mm, b®c= 1,2 mm. Thanh dÉn tÜnh Cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt. Còng ®­îc lµm b»ng vËt liÖu lµ ®ång kÐo nguéi cã ký hiÖu ML-TB. Cã c¸c kÝch th­íc lµ atc= 10 mm, btc= 1,5 mm. Thanh dÉn tÜnh sÏ cã h×nh d¸ng nh­ sau ®Ó tËn dông lùc ®iÖn ®éng ®Ó t¨ng lùc Ðp tiÕp ®iÓm. Thªm vµo ®ã do ®iÖn ¸p gi÷a hai thanh dÉn tÜnh lµ 440 V nªn c¸c thanh dÉn tÜnh sÏ ®­îc ®Æt c¸ch nhau 5 mm. TiÕp ®iÓm D¹ng b¾c cÇu, tiÕp ®iÓm h×nh trô. §­îc lµm b»ng vËt liÖu lµ kim lo¹i gèm (B¹c-Than ch×-Niken) cã ký hiÖu lµ KMK.A32 Cã c¸c kÝch th­íc lµ ®­êng kÝnh dt®= 8 mm, ChiÒu cao h t®= 1,5 mm §Çu nèi Bu l«ng 5 b»ng thÐp kh«ng dÉn ®iÖn vµ cã trô ®ång 5 M¹ch vßng dÉn ®iÖn phô Thanh dÉn ®éng Cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt. §­îc lµm b»ng vËt liÖu lµ ®ång kÐo nguéi cã ký hiÖu ML-TB. C¸c kÝch th­íc lµ a®p= 6 mm, b®p= 0,8 mm. Thanh dÉn tÜnh Cã tiÕt diÖn h×nh ch÷ nhËt. §­îc lµm b»ng vËt liÖu lµ ®ång kÐo nguéi cã ký hiÖu ML-TB. Cã c¸c kÝch th­íc lµ atp= 6 mm, btp= 1 mm. TiÕp ®iÓm D¹ng b¾c cÇu, tiÕp ®iÓm h×nh cÇu. §­îc lµm b»ng vËt liÖu b¹c. Cã c¸c kÝch th­íc lµ ®­êng kÝnh dt®=5 mm, ChiÒu cao h t®= 1,2 mm. Lß xo tiÕp ®iÓm, lß xo nh¶ Lß xo co d¹ng h×nh xo¾n trô,vËt liÖu chÕ t¹o lß xo lµ ThÐp c¸c bon GOTC9389-60 1. Lß xo tiÕp ®iÓm chÝnh §­êng kÝnh d©y lß xo dlxc= 0,44 mm. §­êng kÝnh lß xo Dlxc= 3,52 mm. Sè vßng Wlxc= 11 vßng. 2. Lß xo tiÕp ®iÓm phô §­êng kÝnh d©y lß xo dlxp= 0,3 mm. §­êng kÝnh lß xo Dlxp= 2,4 mm. Sè vßng Wlxp= 10 vßng. 3. Lß xo nh¶ §­êng kÝnh d©y lß xo dlxnh= 0,5 mm. §­êng kÝnh lß xo Dlxnh = 5 mm. Sè vßng Wlxnh = 19 vßng. Nam ch©m ®iÖn 1. M¹ch tõ VËt liÖu lµm m¹ch tõ lµ ThÐp $31. KÝch th­íc lâi a=b’ = 17 mm. Sè l¸ thÐp kü thuËt ®iÖn n= 34 tÊm. ChiÒu dµy mét l¸ thÐp D = 0,5 mm. KÝch th­íc hai m¹ch tõ bªn a’=a’’=11,5 mm. ChiÒu réng cöa sæ m¹ch tõ Ccs = 15 mm. ChiÒu cao cöa sæ m¹ch tõ hcs=22 mm. ChiÒu cao n¾p m¹ch tõ hn= 10 mm. ChiÒu cao ®¸y m¹ch tõ h®= 8 mm. Tæng chiÒu cao m¹ch tõ H= 40 mm. 2. KÝch th­íc cuén d©y ChiÒu réng cuén d©y bcd= 7 mm. ChiÒu cao cuén d©y hcd= 14 mm. Sè vßng d©y W = 4250 vßng. §­êng kÝnh d©y d = 0,12 mm ( kh«ng kÓ c¸ch ®iÖn) d = 0,14 mm (kÓ c¸ch ®iÖn) Vßng ng¾n m¹ch Hai vßng ng¾n m¹ch ®Æt ë hai cùc tõ bªn. Sè vßng Wnm=1 vßng BÒ dµy cña tiÕt diÖn vßng ng¾n m¹ch ∆v=1,5 mm. ChiÒu cao cña tiÕt diÖn vßng ng¾n m¹ch h =2,93 mm. ChiÒu réng cña vång ng¾n m¹ch lµ d = 5,7 mm. Buång dËp hå quang VËt liÖu lµm vá buång dËp hå quang lµ Xim¨ng Ami¨ng cã Ký hiÖu: OCT 8697-58 VËt liÖu lµm c¸c tÊm dËp lµ b»ng thÐp Ýt cacbon, c¸c tÊm ®óc b»ng khu«n m¹ mét líp ®ång ®Ó b¶o vÖ chèng rØ ChiÒu dµi nhá nhÊt cña tÊm dËp lt= 0,5 (cm) Chän kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c tÊm dËp lµ δt= 2,5 mm, bÒ dµy cña tÊm dËp lµ ∆t= 1 (mm). Chç më cña c¸c tÊm cã h×nh ch÷ . Vá vµ c¸c chi tiÕt kh¸c Vá lµm b»ng vËt liÖu nhùa cøng c¸ch ®iÖn tèt. §¸y nam ch©m ®iÖn cã ®Æt mét gi¸ ®ì ®Ó chèng rung c¬ khÝ trong qu¸ tr×nh ®ãng më n¾p nam ch©m ®iÖn. Ngoµi ra CTT cßn nhiÒu chi tiÕt phô kh¸c. Ch­¬ng VII VÝ dô minh häa øng dông c«ng t¾c t¬ trªn S¬ ®å nguyªn lý §©y lµ s¬ ®å nguyªn lý ®ãng c¾t mét ®éng c¬ cã U®m = 440 V~ vµ I®m= 18 A víi t¶i cña ®éng c¬ lµ mét b¨ng truyÒn s¶n xuÊt th­êng xuyªn ph¶i ®ãng c¾t. §Ó ®ãng c¾t ®éng c¬ nµy ta dïng c«ng t¾c t¬ ®· thiÕt kÕ ë trªn, ngoµi ra cßn dïng thªm mét r¬ le nhiÖt ®Ó b¶o vÖ qu¶ t¶i vµ cÇu ch× ®Ó b¶o vÖ ng¾n m¹ch. Ngoài ra ta còng dïng thªm m¹ch sau ®Ó kiÓm tra ho¹t ®éng cña ®éng c¬ Nguyªn t¾c ho¹t ®éng M¹ch chÝnh ®iÒu khiÓn ®éng c¬ Khi muèn khëi ®éng b¨ng t¶i th× Ên nót §, cuén d©y CD cña c«ng t¾c cã ®iÖn, c¸c tiÕp ®iÓm chÝnh K1, K2, K3 cña c«ng t¾c t¬ ®ãng l¹i, ®éng c¬ ®iÖn ®­îc cÊp ®iÖn vµ sÏ quay. §ång thêi tiÕp ®iÓm phô K0 cña c«ng t¾c t¬ ®ãng l¹i ®Ó duy tr× ®iÖn cho cuén d©y khi th¶ nót Ên § ra, võa cã t¸c dông b¶o vÖ ®iÓm kh«ng tøc ng¨n ngõa t×nh tr¹ng ®éng c¬ tù khëi ®éng khi ®iÖn ¸p l­íi phôc håi sau khi mÊt ®iÑn hoÆc ®iÖn ¸p sôt qu¸ thÊp. Khi muèn dõng b¨ng t¶i Ên nót N, cuén d©y cña c«ng t¾c t¬ mÊt ®iÖn, c¸c tiÕp ®iÓm, c¸c tiÕp ®iÓm K1, K2, K3 më ra c¾t ®iÖn vµo cuén d©y, ®éng c¬ dõng l¹i, b¨ng t¶i còng dõng l¹i. M¹ch kiÓm tra Khi cÊp ®iÖn cho ®éng c¬ th× tiÕp ®iÓm phô th­êng më cña c«ng t¾c t¬ ®ãng l¹i lµm cho ®Ìn ®á bËt s¸ng b¸o cho c«ng nh©n vËn hµnh biÕt r»ng ®éng c¬ ®· ho¹t ®éng. Cßn khi ng¾t ®iÖn cÊp vµo ®éng c¬ th× tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng cña ®éng c¬ sÏ ®ãng vµo vµ ®Ìn xanh bËt s¸ng b¸o cho c«ng nh©n vËn hµnh biÕt r»ng ®éng c¬ ®· ngõng ho¹t ®éng TµI LIÖU THAM KH¶O 1.ThiÕt kÕ khÝ cô ®iÖn h¹ ¸p Bé m«n m¸y ®iÖn – khÝ cô ®iÖn, §HBK – Hµ Néi 1987 2.KhÝ cô ®iÖn, NXB KHKT 2004 TS Ph¹m V¨n Chíi TS Bïi TÝn H÷u KS NguyÔn TiÕn T«n 3.KhÝ cô ®iÖn h¹ ¸p Bé m«n m¸y ®iÖn – khÝ cô ®iÖn, §HBK – Hµ Néi 1976 4.PhÇn tö tù ®éng NguyÔn TiÕn T«n, Ph¹m V¨n Chíi, §HBK – Hµ Néi 1984