Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay chiều ba pha docx

Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay

chiều ba pha

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 0

Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay chiều ba pha

Chương 1. Những vấn đề chung

1. Khái quát và công dụng.

Công tắc tơ xoay chiều là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt từ xa hoặc

bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải.

Công tắc tơ xoay chiều dùng để đổi nối các mạch điện xoay chiều, nam châm

điện của nó là nam châm điện xoay chiều, nhưng cũng có trường hợp nam châm điện

là nam châm điện một chiều.

Theo nguyên tắc truyền động, ta có công tắc tơ kiểu hơi ép, kiểu thủy lực

nhưng phần lớn các khí cụ điện hiện nay hay các công tắc tơ hiện nay thường được

chế tạo theo kiểu điện từ.

Công tắc tơ xoay chiều có các bộ phận chính sau:

9 Mạch vòng dẫn điện (gồm đầu nối, thanh dẫn và các tiếp điểm) là chi

tiết dẫn điện từ lưới đến phụ tải và từ thiết bị này đến thiết bị khác.

9 Hệ thống dập hồ quang.

9 Các cơ cấu trung gian. Truyền và biến đổi năng lượng.

9 Nam châm điện. Cơ cấu điện từ biến đổi điện năng thành cơ năng, tạo ra

lực điện từ dùng để đóng mở công tắc tơ.

9 Các chi tiết và các cụm cách điện

9 Các chi tiết kết cấu vỏ...

2. Yêu cầu chung đối với công tắc tơ xoay chiều.

a.Yêu cầu về kĩ thuật

Đảm bảo độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận khi làm việc ở chế độ sự cố và

định mức θ < [θ]; θnm < [θnm] và jnm < [jnm].

Đảm bảo độ bền cách điện của các chi tiết bộ phận cách điện và khoảng cách

cách điện khi làm việc với điện áp cực đại, kéo dài và trong điều kiện của môi trường

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 1

xung quanh ( như mưa, bụi...), cũng như khi có điện áp nội bộ hoặc quá điện áp do

khí quyển gây ra.

Độ bền cơ và tính chịu mài mòn của các bộ phận KCĐ trong thời gian giới hạn

số lần thao tác thiết kế, thời hạn làm việc ở chế độ định mức và sự cố.

Đảm bảo khả năng đóng ngắt ở chế độ định mức và chế độ sự cố, độ bền điện

của các chi tiết, bộ phận.

b.Yêu cầu về vận hành

Có độ tin cậy cao

Có tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài

Đơn giản trong chế tạo, dễ thao tác, thay thế và sửa chữa.

Phí tổn cho vận hành, tiêu tốn năng lượng ít.

c.Yêu cầu kinh tế xã hội

Giá thành hạ

Tạo điều kiện để dễ dàng thuận tiện cho người vận hành

Đảm bảo an toàn trong lắp giáp và sửa chữa.

Có hình dánh và kết cấu phù hợp , đẹp.

Vốn đầu tư cho chế tạo và lắp giáp ít.

3. Nguyên lý làm việc và kết cấu trung của công tắc tơ xoay chiều

Cơ cấu điện từ gồm hai bộ phận: cuộn dây và mạch từ và được phân thành

nhiều loại như công tắc tơ kiểu điện từ hút chập, công tắc tơ kiểu điện từ kiểu hút ống

dây và công tắc tơ kiểu hút ống thẳng.

Tất cả các công tắc tơ trên đều làm việc theo nguyên lý điện từ gồm mạch từ

dùng để dẫn từ nó là những lá thép kĩ thuật điện được dập thành chữ E hoặc chữ U và

được ghép lại với nhau. Mạch từ được chia làm hai phần: một phần được kẹp chặt cố

định, phần còn lại là nắp được nối với hệ thống tiếp điểm qua hệ thống tay đòn.Cuộn

dây hút có điện trở và điện kháng rất bé.

Khi ta đặt điện áp vào hai đầu cuộn dây của nam châm điện sẽ có dòng điện

chạy trong cuộn dây, cuộn dây sẽ sinh ra từ thông khép mạch qua lõi sắt và khe hở

không khí δ tạo lực hút điện từ kéo nắp (phần ứng) về phía lõi. Khi cắt điện áp (dòng

điện ) trong cuộn dây thì lực hút điện từ không còn nữa và nắp bị nhả ra.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 2

4.Lựa chọn sơ bộ nam châm điện.

Dựa vào số lần thao tác trong một giờ ta phân biệt được chế độ làm việc của

công tắc tơ điện xoay chiều ba pha nói trên, làm việc ở chế độ làm việc nhẹ.

Công tắc tơ xoay chiều dùng nam châm điện có mạc từ hình chữ E hoặc chữ U

có nắp quay quanh trụ hoặc chuyển động tịnh tiến theo kiểu hút ống dây, chuyển động

kiểu hút thẳng, kiểu quay trên một cạnh và có phần ứng nằm ngoài cuộn dây, phấn

ứng chuyển động trong lòng ống dây hoặc một phần ống dây.

Qua phân tích ưu nhược điểm của các loại NCĐ đã có sẵn. Ta chọn NCĐ hình

chữ E, kiểu hút thẳng có phần ứng chuyển động một phần trong lòng ống dây.

Loại kết cấu này có nắp và phần động chuyển động tịnh tiến, phương chuyển

động trùng với phương tác dụng của các lực. Đồng thời cho đặc tính lực hút tương đối

lớn, hành trình chuyển động nhanh, thời gian chuyển động ngắn. Từ thông rò không

sinh ra lực từ phụ.

Tuy nhiên đi cùng với những ưu điểm thì NCĐ có kết cấu trên còn có mặt hạn

chế là: Có bội số dòng điện lớn so với các mạch từ khác nên không thể dùng trong các

chế độ làm việc nặng và trung bình. Lực lò xo nhỏ, công suất nhỏ.

Việc dùng kết cấu NCĐ hình chữ E, kiểu hút thẳng, có phần ứng chuyển động

một phần trong lòng ống dây hoàn toàn phù hợp với công tắc tơ xoay chiều 3 pha kiểu

điện từ có chế độ làm việc nhẹ.

5.Lựa chọn hệ thống tiếp điểm chính và hệ thống tiếp điểm phụ.

Với yêu cầu thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha có tần số đóng cắt = 105

lần.

Nên các tiếp điểm phải đảm bảo độ mài mòn về điện và cơ. Qua phân tích và khảo sát

các loại tiếp điểm (như tiếp điểm kiểu ngón, tiếp điểm lưỡi, tiếp điểm kiểu tấm

phẳng...) chọn tiếp điểm chính kiểu cầu, tiếp xúc mặt phù hợp với NCĐ kiểu hút

thẳng với dòng điện đi qua tiếp điểm chính Iđm = 200Tiếp điểm phụ kiểu cầu, tiếp xúc

điểm ứng với dòng làm việc nhỏ I =5A.

Tiếp điểm cầu có hai chỗ ngắt có ưu điểm là khả năng ngắt lớn không cần dây

nối mềm, có khả năng làm sạch nơi tiếp xúc, chiếm ít không gian. Ngoài ra việc dập

hồ quang được đảm bảo.

6. Lựa chọn sơ bộ hệ thống dập hồ quang.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48 3

Do công tắc tơ làm việc là công tắc tơ xoay chiều (làm việc với dòng xoay

chiều) nên chọn kiểu dập hồ quang là kiểu dàn dập, mỗi chi tiết tiếp điểm sẽ có một

buồng dập hồ quang riêng.

7. Ngoài ra còn có các chi tiết khác như lò xo, thanh dẫn ... và các chi tiết khác.

Những chi tiết này sẽ được tính toán chi tiết, cụ thể ở các phần sau.

Chương 2. Mạch vòng dẫn điện

2.1. Khái niệm về mạch vòng dẫn điện.

Mạch vòng dẫn điện của khí cụ điện nói chung và của CTT nói riêng do các bộ

phận khác nhau về hình dáng, kết cấu và kích thước hợp thành.

Mạch vòng dẫn điện gồm thanh dẫn (động, tĩnh), dây nối mềm, đầu nối, hệ

thống tiếp điểm (giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động, tiếp điểm tĩnh), cuộn dây dòng điện

(có thể có cuộn thổi từ dập hồ quang). Ngoài mạch vòng dẫn điện chính còn có mạch

vòng dẫn điện phụ được tính toán như mạch vòng dẫn điện chính.

2.2. Yêu cần đối với mạch vòng dẫn điện.

9 Điện trở suất nhỏ, chịu được nhiệt độ cao, dẫn điện tốt.

9 Bền đối với môi trường (chịu tác dụng độ ẩm, nhiệt độ, khí hậu).

9 Tổn hao nhỏ.

9 Kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa.

2.3. Tính toán và lựa chọn thanh dẫn.

Thanh dẫn trong CTT gồm có thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh. Để tính toán

thiết kế hai loại thanh dẫn này ta chỉ cần tính toán thiết kế cho thanh dẫn động. Khi

tính toán xong kích thước cho thanh dẫn động thì ta có ngay kích thước của thanh dẫn

tĩnh (thường kích thước thanh dẫn tĩnh lớn hơn kích thước thanh dẫn động do trên

thanh dẫn tĩnh còn có phần đầu nối), vì hai thanh dẫn đều cùng chịu một dòng điện

như nhau khi làm việc (Iđm).

Yêu cầu đối với thanh dẫn: