Đồ Án Nghiên cứu Công tơ xoay chiều

Lời nói đầu
Hiện nay với sự phát triển không ngừng của các nghành công nghiệp – nông nghiệp, việc sử dụng các sản phẩm của khoa học kĩ thuật là rất quan trọng. Chính nhờ sự ứng dụng đó mà thúc đẩy nền kinh tế cho mỗi quốc gia và trên toàn thế giới, đồng thời chúng góp một phần không nhỏ vào việc tăng năng xuất lao động, phục vụ đời sống, sinh hoạt hàng ngày của con người, không những thế chúng còn thay thế và làm việc ở những môi trường không có lợi cho con người và làm việc với tính chính xác cao.
Để dảm bảo an toàn cho tính mạng con người, bảo vệ các thiết bị điện và tránh tổn thất kinh tế, cộng với sự phát triển như vũ bão của nền công nghiệp thì khí cụ điện ngày càng được đòi hỏi nhiều hơn, chất lượng luôn đi theo sự phát triển của công nghệ.
Ngày nay các khí cụ điện hiện đại được sản suất ra phải đảm bảo tính năng an toàn và tự động hóa cao, trong đó công tắc tơ không nằm ngoài khả năng an toàn và tự động hóa, điều khiển các quy trình sản suất. Chính vì vậy vai trò cần thiết của sự nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ là đặc biệt quan trọng nhằm nâng cao tính năng tự động hóa an toàn khi vận hành và tuổi thọ của chúng không ngừng được cải thiện hơn.
Được sự giúp đỡ và hướng dẫn của các thầy trong nhóm khí cụ điện. Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Đức, em đã hoàn thành đượcbài tập dài, với đề tài thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha.Do kiến thức, kinh nghiệm thực tế và thời gian hạn chế nên bản thiết kế không tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy. Em xin chân thành cảm ơn!

Sơ lược về công tắc tơ xoay chiều
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:
- Mạch vòng dẫn điện (gồm đầu nối, thanh dẫn và các tiếp điểm)
- Hệ thống dập hồ quang
- Các cơ cấu trung gian
- Nam châm điện
- Các chi tiết và các cụm cách điện
- 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.
- 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 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 váo 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  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.
yêu cầu thiết kế
Thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha
- Tiếp điểm chính : Iđm = 100 A ; Uđm = 400V
- Số lượng : 3 tiếp điểm thường mở
- Tiếp điểm phụ : Iđm = 5 A ; Uđm = 220V
- Số lượng : 2 thường mở; 2 thường đóng
- Nam châm điện : Uđm = 380V ; f = 50Hz
- Tần số thao tác : 350 lần đóng cắt/giờ
- Tuổi thọ : cơ :100.000 ; điện : 1.000.000 lần đóng cắt
- Làm việc liên tục : cách điện cấp A
-----------------------------
nội dung thiết kế

Phần 1
Chọn phương án kết cấu
1.1. Lựa chọn 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.

Đồ án dài 67 trang, có bản vẽ chi tiết