Đồ Án Thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha kiểu điện từ

Bản thuyết minh I
chương II
chọn phương án kết cấu

I.Yêu cầu thiết kế.
Thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha kiểu điện từ.
- Tiếp điểm chính : Iđm = 65A; Uđm = 400V
- Số lượng : 3 tiếp điểm thường mở.
- Tiếp điểm phụ : Iđmơ =5A ; Uđm = 400V
- Số lượng . : 2 thường đóng, 2 thường mở.
- Nam châm điện : Uđm = 220V; f = 50Hz
- Tuổi thọ : Điện: 106 lần đóng cắt.
- Làm việc liên tục : cách điện cấp C.

II.Lựa chọn phương án kết cấu.
1.Lựa chọn kết cấu:
Công tắc tơ xoay chiều kiểu điện từ dùng nam châm điện có mạch từ hình chữ E hay chữ  có nắp quay quanh trục hay chuyển động tịnh tiến theo kiểu hút ống. Ta không dùng kiểu quay trên một cạnh vì nắp NCĐ xoay chiều to, nặng và kẽ hở không khí chính lớn.
Mạch từ hình chữ E kiểu quay cho đặc tính hút tốt hơn kiểu hút thẳng nhưng kiểu hút thẳng có thể tận dụng được trọng lượng của nắp khi ngắt. Mặt khác loại này có đặc tính lực hút tương đối lớn và có dạng gần trùng với đặc tính cơ nên giảm rung tốt, hành trình chuyển động tương đối nhanh, thời gian chuyển động ngắn. Từ thông rò của nó sinh ra lực phụ làm tăng lực hút. Kết cấu mạch loại này đơn giản.
Tuy nhiên NCĐ xoay chiều kiểu chữ E, hút thẳng có phần ứng chuyển động
một phần trong lòng ống dây có nhược điểm là bội số dòng điện lớn ( 10  15 ) so với các mạch từ khác do kẽ hở không khí lớn hơn.
Từ những ưu điểm vượt trội đó ta chọn kết cấu NCĐ hình chữ E, kiểu hút thẳng có phần ứng chuyển động một phần trong lòng ống dây.

2.Lựa chọn sơ bộ hệ thống tiếp điểm:
Theo yêu cầu thiết kế tiếp điểm chính có: Iđmơ = 180 A, Uđm = 400 V, ta chọn tiếp điểm kiểu cầu, hai chỗ ngắt. Nó phù hợp NCĐ hút thẳng. Loại tiếp điểm này có ưu điểm là khả năng ngắt lớn, không cần dây nối mềm, dễ dàng cho việc dập hồ quang.

3.Lựa chọn sơ bộ hệ thống dập hồ quang:
Ta chọn buồng dập hồ quang kiểu dàn dập đặt tiếp điểm bắc cầu, hai chỗ ngắt. Kiểu này có ưu điểm: khi hồ quang xuất hiện thì dưới tác động của lực điện động ( bao gồm lực điện động do kết cấu mạch vòng dẫn điện lực do các tấm dập bằng vật liệu dẫn từ bị nhiễm từ tác dụng lên dòng điện hồ quang ), hồ quang di chuyển vào buồng ngăn và bị chia thành nhiều đoạn ngắn, nhiệt độ hồ quang cũng giảm xuống do tiếp xúc với các tấm dập. Kết quả hồ quang nhanh chóng được dập tắt.

III.Thành lập sơ đồ động.
Sơ đồ động được minh hoạ như hình vẽ ( trang 8 ). Trong đó :
1 - Giá phần động.
2 - Lò xo tiếp điểm.
3 - Tiếp điểm động.
4 - Tiếp điểm tĩnh.
5 – Nắp nam châm điện.
6 – Lò xo nhả.
7 – Thân ( lõi ) nam châm điện.
Bản thuyết minh II
Mục lục
Lời nói đầu 1
Chương I : Giới thiệu chung về công tắc tơ
Chương II : Cấu tạo và nguyên lý
Chương III : Mạch vòng dẫn điện
Chương IV : Đặc tính cơ
Chương V : Nam châm điện
Chương VI : Buồng dập hồ quang
Bản thuyết minh III
Mục lục

Trang
Lời nói đầu 1
Phần I: phân tích chọn phương án-chọn kết cấu 4
A. khái niệm chung 4
I. khái niệm về công tắc tơ 4
Ii. phân loại 4
iii. các yêu cầu đối với công tắc tơ 4
iv. cấu tạo của công tắc tơ 5
v. nguyên lý hoạt động 5
b. phân tích chọn phương án kết cấu 5
i. mạch từ 6
ii. tiếp điểm 6
iii. hồ quang điện 7
iv. nam châm điện 8
C. chọn khoảng cách cách điện 9
Phần ii: thiết kế tính toán mạch vòng dẫn điện 11
a. mạch vòng dẫn điện chính 11
i. thanh dẫn 12
i.1 tính toán thanh dẫn động 12
1.Chọn vật liệu thanh dẫn 12
2.Tính toán thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn 13
3.Kiểm nghiệm lại thanh dẫn 14
i.2 tính toán thanh dẫn tĩnh 17
ii. vít đầu nối 17
ii.1 yêu cầu đối với đầu nối 17
ii.2 chọn dạng kết cấu đầu nối 18
ii.3 tính toán đầu nối 18
iii. tiếp điểm 19
iii.1 yêu cầu của tiếp điểm 19
iii.2 chọn kết cấu và vật liệu làm tiếp điểm 20
iii.3 tính toán tiếp điểm 20
1. Chọn kích thước cơ bản 20
2. Lực ép tiếp điểm tại chỗ tiếp xúc 21
3. Tính điện trở tiếp xúc 23
4. Tính điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc 24
5. Tính nhiệt độ tiếp điểm 24
6. Tính điện trở tiếp xúc 25
7. Dòng điện hàn dính tiếp điểm 25
iv. độ mở độ lún tiếp điểm 27
1. Độ mở 27
2. Độ lún 28
v. độ rung tiếp điểm 28
1. Xác định trị số biên độ rung 28
2. Xác định thời gian rung tiếp điểm 29
vi. sự ăn mòn tiếp điểm 30
1. Các yếu tố ảnh hưởng tới sự ăn mòn tiếp điểm 30
2. Tính toán độ mòn của tiếp điểm 30
b. mạch vòng dẫn điện phụ 31
i. thanh dẫn 31
i.1 thanh dẫn động 32
1. Chọn vật liệu thanh dẫn 32
2. Tính toán thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn 32
3. Tính toán kiểm nghiệm lại thanh dẫn 33
I.2 tính toán thanh dẫn tĩnh 35
ii. tính đầu nối 36
1 Chọn dạng mối nối 36
2. Tính toán vít đầu nối 36
iii. tính toán tiếp điểm 37
iiI.1 chọn dạng kết cấu và vật liệu làm tiếp điểm 37
iii.2 tính toán tiếp điểm 37
1. Chọn kích thước cơ bản 37
2. Tính lực ép tiếp điểm tại chỗ tiếp xúc 38
3. Tính điện trở tiếp xúc 39
4. Tính điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc 40
5. Tính nhiệt độ tiếp điểm 40
6. Tính nhiệt độ tiếp xúc 41
7. Dòng điện hàn dính 42
iii. độ mở- độ lún tiếp điểm 43
iv. độ rung của tiếp điểm 44
1. Xác định trị số biên độ rung 44
2. Thời gian rung tiếp điểm 45
vi. sự ăn mòn của tiếp điểm 45
Phần iii: tính và dựng đặc tính cơ 47
a. tính toán cơ cấu 47
i. sơ đồ động 47
ii. lò xo tiếp điểm chính 48
1. Chọn kiểu và vật liệu làm lò xo 48
2. Lực lò xo của tiếp điểm chính 49
3. Tính toán đường kính dây quấn lò xo 49
4. Tính số vòng lò xo tiếp điểm chính 50
5. Tính chiều dài tự do của lò xo 51
iii. lò xo tiếp điểm phụ 51
1. Lực lò xo tiếp điểm phụ 51
2. Tính toán đường kính dây quấn lò xo 52
3. Tính số vòng lò xo tiếp điểm phụ 52
4. Tính chiều dài tự do của lò xo 53
iv. lò xo nhả 54
1. Tính lực lò xo nhả đầu và nhả cuối 54
2. Đường kính dây quấn lò xo nhả 54
3. Tính số vòng lò xo nhả 55
4. Tính chiều dài tự do của lò xo 56
b. dựng đường đặc tính cơ 56
Phần iv: tính toán nam châm điện 59
i. tính toán sơ bộ nam châm điện 59
1. Chọn dang kết cấu 59
2. Chọn vật liệu 60
3. Chọn từ cảm, hệ số từ rò, hệ số từ tản 60
4. Xác định thông số chủ yếu và kích thước nam châm điện 60
5. Xác định kích thước cuộn dây 62
ii. tính toán kiểm nghiệm nam châm 66
1. Sơ đồ thay thế 66
2. Tính từ dẫn khe hở không khí 67
3. Xác định từ thông và từ cảm tại  = th 71
4. Xác định thông số cuộn dây 73
5. Tính toán vòng ngắn mạch chống rung 74
6. Hệ số tỏa nhiệt vòng ngắn mạch 79
7. Tổn hao trong lõi thép 80
8. Tính dòng điện trong cuộn dây 81
9. Tính toán nhiệt dây quấn nam châm điện 83
10. Tính và dựng đặc tính lực hút 85
11. Tính toán gần đúng thời gian tác động và thời gian nhả 87
Phần v: tính toán buồng dập hồ quang 90
i. khái niệm chung 90
ii. các yêu cầu của buồng dập hồ quang 90
iii. tính toán buồng dập hồ quang 91
1. Chọn kết cấu và vật liệu làm buồng hồ quang 91
2. Số lượng tấm 92
3. Kiểm tra điều kiện xảy ra quá trình dao động 93
4. Thời gian cháy của hồ quang 93
5. Kiểm tra quá trình dập tắt hồ quang 95