LỜI NÓI ĐẦU.

Để đánh giá sự phát triển kinh tế của một số quốc gia chúng ta thường dựa vào trong tiêu chuẩn kinh tế rất quan trọng đó là sự phát triển nền công nghiệp quốc gia, đặc biệt là ngành điện. Điện năng là nguồn năng lượng quan trọng được sử dụng rộng rãi hầu hết các lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân. Một ngành cung cấp năng lượng phục vụ cho sản xuất và sinh hoạt của con người. Ở đây chúng ta đi sâu vào tìm hiểu một bộ phận trong cơ cấu thiết bị khá quan trọng trong điều khiển quá trình sản xuất biến đổi truyền tải phân phối năng lượng.

Khí cụ điện là những thiết bị dùng để đóng, cắt, điều khiển, điều chỉnh và bảo vệ các lưới điện, mạch điện, máy điện và các máy móc sản xuất. Ngoài ra nó còn được dùng để kiểm tra và điều khiển các quá trình năng lượng khác.

Khí cụ điện được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy điện, các trạm biến áp, trong các xí nghiệp công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp, thủy sản, giao thông vận tải… Do đó việc sử dụng điện năng trong công nghiệp cũng như trong đời sống không thể thiếu các loại khí cụ điện.

Khí cụ điện có rất nhiều loại tùy theo chức năng và nhiệm vụ. Có thể chia ra làm các loại chủ yếu sau đây:

+ Nhóm các khí cụ điện phân phối năng lượng điện áp cao: máy ngắt, dao cách ly, kháng điện, biến dòng, biến áp.

+ Nhóm các khí cụ điện phân phối năng lượng điện áp thấp như: máy tự động, các bộ phận đầu nối( cầu dao, công tắc xoay), cầu chì…

+ Nhóm các rơ le: rơ le bảo vệ, rơ le dòng, rơ le áp, rơ le công suất, rơ le nhiệt…

+ Nhóm các khí cụ điện điều khiển: công tắc tơ, khởi động từ …

Khi nền công nghiệp càng phát triển, hiện đại hóa cao thì càng cần thiết phải có các loại khí cụ điện tốt hơn, hoàn hảo hơn. Các loại khí cụ điện còn phải đòi hỏi khả năng tự động hóa cao. Chính vì vai trò quan trọng của khí cụ điện nên việc nghiên cứu các phương pháp tính toán, thiết kế các khí cụ điện là một nhiệm vụ quan trọng và phải có sự đầu tư đúng mức để ngày càng được phát triển và hoàn thiện hơn.

Trong quá trình học tập tại trường em đã nhận được sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết bị điện. Đặc biệt là sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy giáo: Nguyễn Văn Đức. Nhờ đó em đã thiết kế tính toán loại khí cụ điện mà hiện nay đang có nhu cầu sử dụng rất nhiều và rộng rãi, đó là: “Công tắc tơ xoay chiều ba pha”. Bản thuyết minh này sẽ trình bày việc thiết kế công tắc tơ điện xoay chiều ba pha với các chỉ số sau:

Điện áp định mức Uđm= 400 (V).

Dòng điện định mức I¬đm= 60 (A).

Điện áp điều khiển Uđk= 380 (V).

Dòng điện định mức phụ Iph¬= 5 (A).

Dòng điện ngắt Ingắt= 4I¬đm.

Dòng điện đóng Iđóng= 4I¬đm.

Tần số f= 50 (HZ).

Tuổi thọ N=105 làm việc liên tục, cách điện cấp A

Số lượng tiếp điểm: 3 tiếp điểm chính thường mở.

2 tiếp điểm phụ thường đóng.

2 tiếp điểm phụ thường mở.

Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1. Phân tích phương án, chọn kết cấu thiết kế.

2. Tính mạch vòng dẫn điện.

3. Tính và dựng đặng tính cơ.

4. Tính toán nam châm điện.

5. Chọn buồng dập hồ quang.

Kem theo bản thuyết minh gồm các bản vẽ sau:

+ Bản vẽ tổng lắp ráp Ao : 01 bản.

¬+ Bản vẽ chi tiết A¬1 : 02 bản.

+ Bản vẽ các đường đặc tính A1 : 01 bản.

Mặc dù đã rất tập trung để hoàn thành bản thuyết minh, song do còn thiếu kinh nghiệm trong việc thiết kế nên quá trình làm đề tài chắc không tránh khỏi những sai sót. Vậy em rất mong được sự góp ý của các thầy cô giáo trong bộ môn Thiết bị Điện - Điện tử để bản thuyết minh của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thiết kế

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