tienthanh_232007
New Member
Download miễn phí Đồ án Môn học khí cụ điện
Lời nói đầu
Đất nước đang càng ngày càng phát triển, quá trình công nghiệp
hoá, hiện đại hoá đang diễn ra mạnh mẽ. Để thực hiện được thì phải
có nguồn năng lương, mà điện năng chiếm một vai trò rất quan trọng.
Điện năng cung cấp cho mọi ngành, mọi lĩnh vực, mọi đối tượng.
Tuy nhiên, trong quá trình sử dụng điện thì không thể tránh khỏi
những sự cố, rủi ro xảy ra như hiện tượng quá điện áp, quá dòng điện,
hiện tượng ngắn mạch . Để đảm bảo vấn đề an toàn tính mạng cho
con người, bảo vệ các thiết bị điện và tránh những tổn thất kinh tế có
thể xảy ra thì khí cụ điện ngày càng được đòi hỏi nhiều hơn, chất
lượng tốt hơn và luôn đổi mới công nghệ.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các loại khí cụ
điện hiện đại được sản xuất ra luôn đảm bảo khả năng tự động hoá
cao, trong đó công tắc tơ cũng không nằm ngoài mục đích đó. Chính
vì vậy mà nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ là đặc biệt quan trọng
nhằm tránh những sự cố đáng tiết có thể sẽ xảy ra.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy cô trong nhóm khí cụ
điện, thuộc bô môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa điện. Đặc biệt là
hướng dẫn giúp đỡ và đóng góp của thầy Phạm Văn Chới, trong thời
gian làm đồ án môn học, em đã hoàn thành được đồ án môn học với
đề tài thiết kế Công tắc tơ xoay chiều 3 pha.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do hiểu biết kiến thức còn có
nhiều hạn chế, thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế còn ít, nên
trong quá trình thiết kế đồ án em còn mắc những sai sót nhất định.
CHƯƠNG I
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TẮC TƠ
I. Giới thiệu chung
Khí cụ điện là những thiết bị, cơ cấu điện dùng để điều khiển các quá trình
sản xuất, biến đổi,truyền tải, phân phối năng lượng điện và các dạng năng
lượng khác. Theo lĩnh vực sử dụng, các khí cụ điện được chia thành 5 nhóm,
trong mỗi nhóm có nhiều chủng loại khác nhau.
Công tắc tơ là loại khí cụ điện hạ áp, dùng để đóng ngắt trực tiếp dòng điện
tải thường xuyên được điều khiển bằng tín hiệu điện. Công tắc tơ(CTT) thuộc
nhóm khí cụ điện điều khiển.
II. Nội dung thiết kế
1. Chọn kết cấu(sơ đồ động, kiểu tiếp điển ,kiểu nam châm, điện ).
2. Tính mạch vòng dẫn điện: thanh dẫn, đầu nối, tiếp điểm.
3. Chọn buồng dập hồ quang
4. Tính toán lò xo, nhả lò xo tiếp điểm.
5. Tính dung đặc tính cơ.
6. Tính toán nam châm điện.
7. Tính và dựng đặc tính lực hút điện từ.
8. Tính toán nhiệt, hệ số nhả, trọng lượng nam châm điện và CTT.
9. Thiết kế kết cấu.
10.Bản vẽ lắp ráp tổng hợp
III. Yêu cầu chung khi thiết kế
Các loại khí cụ điện nói chung và công tắc tơ xoay chiều 3 pha phải thoả
mãn hàng loạt các yêu cầu của một sản phẩm công nghiệp hiện đại. Đó là các
yêu cầu về kỹ thuật, về vận hành, về kinh tế, về công nghệ và về xã hội chúng
được biểu hiện qua các quy chuẩn, định mức, tiêu chuẩn chất lượng của nhà
nước hay của ngành và chúng nằm trong nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật.
1. Các yêu cầu về kỹ thuật
Yêu cầu kỹ thuật là một yêu cầu quan trọng và quyết định nhất đối với quá
trình thiết kế của khí cụ điện. Nó bao gồm các yêu cầu về:
- Độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận của khí cụ điện khi làm việc ở chế
độ định mức và chế độ sự cố. Do khi làm việc các chi tiết, các bộ phận
dẫn dòng có tổn hao sẽ sinh ra nhiệt, đặc biệt là khi ngắn mạch hay quá
tải nhiệt độ tăng rất nhanh. Vì vậy cần đảm bảo độ bền nhiệt của các chi
tiết, bộ phận phải nhỏ hơn nhiệt độ cho phép để không làm giảm cơ tính,
giảm tuổi thọ .
- Độ bền cách điện của các chi tiết bộ phận cách điện và khoảng cách
cách điện khi làm việc với điện áp lớn nhất để không xảy ra phóng điện,
trong điều kiện môi trường xung quanh ( như mưa, ẩm, bụi, tuyết .)
cũng như khi có quá điện áp nội bộ hay quá điện áp do khí quyển gây
ra.
- Độ bền cơ và tính chịu mòn của các bộ phận khí cụ điện trong giới hạn
số lần thao tác đã thiết kế, thời hạn làm việc ở chế độ định mức và chế
độ sự cố.
- Khả năng đóng cắt ở chế độ định mức và chế độ sự cố, độ bền điện
thông qua các chi tiết, bộ phận.
- chức năng kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối lượng và
kích thước bé.
- Độ bền với môi trường : chịu được những tác động của môi trường bên
ngoài như bụi, độ cao, rung động, quán tính, khí hoá chất độc hại
2. Các yêu cầu về vận hành
Khi vận hành, sử dụng cần chú ý các yêu cầu sau :
- ảnh hưởng của môi trường xung quanh : độ ẩm, độ cao,nhiệt độ . do đó
cần trách các tác động có hại của môi trường lên thiết bị điện
- Có độ tin cậy đối với người sử dụng, vận hành, thao tác
- Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài
- Đơn giản, dễ thao tác dễ sửa chữa, thay thế
- Chi phí vận hành ít, ít tiêu tốn năng lượng
3. Các yêu cầu về kinh tế xã hội
Đây là một trong các yêu cầu quyết định tới vị trí của sản phẩm, hiệu quả
kinh tế của sản phẩm. Vì vậy chúng đòi hỏi một số yêu cầu sau:
- Khi thiết kế một sản phẩm nói chung và một thiết bị điện nói riêng đầu
tiên nhà thiết kế phải chú ý đến thị trường, làm thế nào để khi đưa ra thị
trường mặt hàng của mình có thể chiếm được ưu thế hơn hẳn so với các
sản phẩm khác cùng chủng loại, cùng có chất lượng kỹ thuật thì thiết bị
điện đó phải có giá thành hạ, có tính thẩm mỹ của kết cấu, vốn đầu tư
khi chế tạo và lắp ráp là nhỏ nhất
- Ngoài ra nó phải đảm bảo tạo điều kiện dễ dàng thuận tiện cho người
vận hành về mặt tâm sinh lý, cơ thể và an toàn trong lắp ráp vận hành
4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo
- Tính công nghệ của kết cấu : dùng các chi tiết, cụm quy chuẩn, tính lắp
dẫn .
- Lưu ý đến khả năng chế tạo : mặt bằng sản xuất, đặc điểm tổ chức sản
xuất, khả năng của thiết bị
- Lưu ý đến khả năng phát triển chế tạo, sự lắp ghép vào các tổ hợp khác,
chế tạo dãy .
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
nh dẫn động.Các thông số của đồng kéo nguội :
Ký hiệu
Tỷ trọng (ã)
Nhiệt độ nóng chảy (ènc)
Điện trở suất ở 200C (ñ20)
Độ dẫn nhiệt (ë)
Độ cứng Briven (HB)
Hệ số dẫn nhiệt điện trở (á)
Nhiệt độ cho phép cấp A ([ècp])
ML-TB
8,9 g/cm3
10830C
0,0174.10-3 Ùmm
3,9 W/cm 0C
80 ÷ 120 kG/cm2
0,0043 1/ 0C
950 C
b) Tính toán thanh dẫn
- Chọn kết cấu thanh dẫn có tiết diện ngang hình chữ nhật với bề rộng a, bề
dầy b
b
l
a
Theo công thức 2-6 (TL1) :
b
a
Đồ án môn học Khí cụ điện
b =
3
I 2 .ñè.K f
2.n.(n + 1).K T .ô« d
trong đó :
- I = 40 A : dòng điện định mức.
- n: hệ số hình dáng, n = a/b = 5 ÷ 10, chọn n = 8
- Kf : hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và
hiệu ứng gần.
Kf = Kbm.Kg = 1,03 ÷ 1,06 . Chọn Kf = 1,05.
- KT : hệ số tản nhiệt, KT = (6 ÷ 12).10-6 (W/ 0 C.mm2)
- ñõ : điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định
ñè = ñ20[1+á(è - 20)]
ñ20 : điện trở suất của vật liệu ở 20OC
á : hệ số nhiệt điện trở của vật liệu
è: nhiệt độ ổn định của đồng , ở đây ta lấy bằng nhiệt độ
phát nóng cho phép õ = [õ] = 95 OC.
⇒ ñ95 = 0,0174.10 -3[1+4,3.10 -3(95 - 20)] ≈ 0,023.10 -3 (Ù.mm)
- ôôđ : độ tăng nhiệt ổn định
ôôđ = è - èmt với èmt =40 OC là nhiệt độ môi trường
⇒ ôôđ = 95 - 40 = 55 OC
Vậy ta có
b = 3
40 2.0,023.10 −3.1,03
2.9.(9 + 1).10.10 −6.55
≈ 0.65(mm)
a = b.n =0.65.10 =6.5( mm)
Tuy nhiên để đảm bảo cho thanh dẫn động có thể chịu được phát nóng thì
a>dtđ (dtđ : đường kính tiếp điểm).
Tra bảng 2-15 với Iđm = 40A thì dtđ = 8 ÷ 12 mm, nên chọn dtđ = 8 mm. Do
đó ta chọn a = 10 mm, b = 1m m
Đồ án môn học Khí cụ điện
c) Kiểm tra kích thước làm ở điều kiện làm việc dài hạn
- Diện tích thanh dẫn :
S = a.b =10.1 = 10 mm2
- Chu vi thanh dẫn:
P = 2.(a+b) = 2.(10+1) = 22 mm
- Mật độ dòng điện :
j =
I dm
S
=
40
10
= 4 A / mm 2 < [j] =2 ÷ 4 A/mm2
thoả mãn về kết cấu
- Nhiệt độ thanh dẫn :
Từ công thức 2-4 (TKKCĐHA) ta có
S.P =
I 2 .ñ è .K f
K T .(è « d − è mt )
=
I 2 .ñ 0 .(1 + á.è ¤§ ).K f
K T .(è « d − è mt )
è « d
= è td =
I 2 .ñ 0 .K f . + S.P.K T .è mt
S.P.K T − I 2 .ñ 0 .K f .á
với ñ0 : điện trở suất của đồng kéo nguội ở 00C
ñ 0 =
ñ 20
1 + á.è
=
0,0174.10 −3
1 + 0,0043.20
= 0,016.10 −3 Ù.mm
èmt : nhiệt độ môi trường, èmt = 400C
Thay vào ta có :
è td
=
40 2.0,016.10 −3.1,05 + 22.10.8.10 −6.40
22.10.8.10 −6 − 40 2.0,016.10 −3.1,05.0,0043
= 57.370C
Vậy ètd < [ècp] =950C
thanh dẫn thoả mãn về nhiệt độ ở chế độ
định mức
d) Kiểm tra thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch
Đặc điểm của quá trình ngắn mạch
- Dòng điện và mật độ dòng điện có trị số rất lớn
Đồ án môn học Khí cụ điện
- Thời gian tác động nhỏ
Từ đặc điểm trên rõ ràng khi xảy ra ngắn mạch nhiệt độ thanh dẫn tăng lên
rất lớn có thể làm thanh dẫn bị biến dạng. Do đó cần kiểm tra khi có ngắn
mạch thì mật độ dòng điện thanh dẫn có nhỏ hơn mật độ dòng điện cho phép
không
Từ công thức 6-21 (TKKCĐHA) :
I 2nm .t nm
2
=
I 2bn .t bn
2
= j2nm .t nm = A nm − A d = A bn − A d
⇒ jnm =
A nm − A d
t nm
Trong đó :
Inm = Ibn : dòng điện ngắn mạch hay dòng điện bền nhiệt
tnm = tbn : thời gian ngắn mạch hay thời gian bền nhiệt
S
: tiết diện thanh dẫn động
Anm = Abn : hằng số tích phân ứng với ngắn mạch hay bền nhiệt
Ađ
: hằng số tích phân ứng với nhiệt độ đầu
Tra đồ thị hình 6-6 ta có :
Với èbn = 3000C có Abn = 3,75.104 A2s/mm4
èđ = 950C có Ađ = 1.6.104 A2s/mm4
Vậy mật độ dòng điện của thanh dẫn khi xảy ra ngắn mạch nhỏ hơn mật độ
dòng điện cho phép, nên thanh dẫn có thể chịu được ngắn mạch
2.Thanh dẫn tĩnh
Thanh dẫn tĩnh được nối với tiếp điểm tĩnh và gắn với đầu nối. Vì vậy thanh
dẫn tĩnh phải có kích thước lớn hơn thanh dẫn động.tnm
2
jnm (A/mm )
2
[jnm]cp (A/mm )
3s
84,6
94
4s
73,3
82
S
S
Đồ án môn học Khí cụ điện
Ta có thể chọn kích thước thanh dẫn tĩnh như sau :
a = 15 mm
b = 2 mm
II. Đầu nối
Đầu nối tiếp xúc là phần tử quan trọng của khí cụ điện, nếu không chú ý dễ
bị hỏng nặng trong quá trình vận hành nhất là những khí cụ điện có dòng điện
lớn và điện áp cao.
Có thể chia đầu nối làm hai loại :
- Các đầu cực để nối với dây dẫn bên ngoài
- Mối nối các bộ phận bên trong mạch vòng dẫn điện
Các yêu cầu đối với mối nối
- Nhiệt độ các mối nối khi làm việc ở dài hạn với dòng điện định mức
không được tăng quá trị số cho phép, do đó mối nối phải có kích thước và lực
ép tiếp xúc Ftx đủ để điện trở tiếp xúc Rtx không lớn, ít tổn hao công suất
- Khi tiếp xúc mối nối cần có đủ độ bền cơ và độ bền nhiệt khi có dòng
ngắn mạch chạy qua
- Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lượng tổn hao và nhiệt độ phải ổn định khi
khí cụ điện vận hành liên tục
Kết cấu của mối nối gồm có : mối nối có thể tháo rời được, không thể tháo
rời được, mối nối kiêm khớp bản lề có dau nối mềm hay không có dây nối
mềm. ở đây ta chon mối nối có thể tháo rời được và bằng bu lông
Với dòng điện định mức Iđm =40A theo bảng 2-10 (TKKCĐHA) chọn bu
lông bằng thép CT3 có đường kính hệ ren mm M6 x 25
b
a
Stx
Đồ án môn học Khí cụ điện
Diện tích bề mặt tiếp xúc : Stx =
I dm
j
Đối với thanh dẫn và chi tiết đồng có tần số f = 50 Hz và dòng điện định
mức Iđm < 200A thì có thể lấy mật độ dòng điện j = 0,31 A/mm2
⇒ Stx =
40
0,31
= 129 (mm 2 )
Lực ép tiếp xúc : Ftx = ftx.Stx
với ftx là lực ép riêng trên các mối nối, ftx = 100 ÷ 150 kG/cm2
Chọn ftx=100 kG/cm2 = 100.10-2 kG/mm2
⇒ Ftx = 100.10 -2. 129= 129 (kG)
Điện trở tiếp xúc :
R tx =
K tx
(0,102.Ftx ) m
với Ktx = 0,12 . 10-3 , m = 0,8 ( tiếp xúc mặt )
⇒ R tx
=
0,12.10 −3
(0,102.129)
0.8
= 1,524.10 −5 Ù
Điện áp tiếp xúc :
Utx = Iđm.Rtx
= 40. 1,524.10—5 = 2.22 mV
Vậy điện áp tiếp xúc nhỏ hơn điện áp tiếp xúc cho phép ([Utx]cp =30 mV),
nên bu lông đã chọn thoả mãn yêu cầu
III. Tiếp điểm
1. Nhiệm vụ của tiếp điểm
- Tiếp điểm làm nhiệm vụ đóng cắt điện
2. Yêu cầu đối với tiếp điểm
Đồ án môn học Khí cụ điện
- Khi Công tắc tơ làm việc ở chế độ định mức , nhiệt độ bề mặt nơi không
tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ cho phép. Nhiệt độ của vùng tiếp xúc phải bé hơn
nhiệt độ biến đổi tinh thể của vật liệu tiếp điểm.
- Với dòng điện lớn cho phép (dòng khởi động , dòng ngắn mạch) tiếp
điểm phải chịu được độ bền nhiệt và độ bền điện động . Hệ thống tiếp điểm dập
hồ quang phải có khả năng đóng ngắt cho phép không bé hơn trị số định mức.
- Khi làm việc với dòng điện định mức và khi đóng ngắt dòng điện trong
giới hạn cho phép , tiếp điểm phải có độ mòn điện và cơ bé nhất , độ rung của
tiếp điểm không được lớn hơn trị số cho phép.
3. Vật liệu làm tiếp điểm
Vật liệu làm tiếp cần đảm bảo các yêu cầu sau: điện trở suất và điện trở tiếp
xúc bé, ít bị ăn mòn, ít bị ôxy hoá, khó hàn dính, độ cứng cao, đặc tính công
nghệ cao, giá thành hạ và phù hợp với dòng điện I = 40A
Từ bảng 2-13 ( TKKCĐHA ) ta chọn vật liêu là bạc niken than chì, với các
thông số kỹ thuật sau:
Ký hiệu
Tỷ trọng (ã)
Nhiệt độ nóng chả...