Đồ án Thiết kế Công tắc tơ xoay chiều 3 pha

LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo sinh viên nghành Thiết Bị Điện- Điện Tử của trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội, Khí cụ điện là một trong những môn học cơ bản và quan trọng. Mục đích của môn học là giúp cho sinh viên có khả năng thiết kế, chế tạo, vận hành tốt các loại khí cụ điện sau khi tốt nghiệp. Vì vậy việc làm đồ án môn học là hết sức cần thiết. 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 tận tình 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 kiến thức bản thân còn nhiều hạn chế và kinh nghiệm thực tế còn ít, nên trong quá trình thiết kế đồ án em khó tránh khỏi những sai sót nhất định. Vì vậy em rất mong có được sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn bộ môn Thiết Bị Điện - Điện Tử và thầy Phạm Văn Chới Ch­¬ng I Giíi thiÖu chung vÒ C«ng t¾c t¬ I. Giíi thiÖu chung. KhÝ cô ®iÖn lµ nh÷ng thiÕt bÞ, c¬ cÊu ®iÖn dïng ®Ó ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, biÕn ®æi, truyÒn t¶i, ph©n phèi n¨ng l­îng ®iÖn vµ c¸c d¹ng n¨ng l­îng kh¸c. Theo lÜnh vùc sö dông, c¸c khÝ cô ®iÖn ®­îc chia thµnh 5 nhãm, trong mçi nhãm cã nhiÒu chñng lo¹i kh¸c nhau. C«ng t¾c t¬ lµ lo¹i khÝ cô ®iÖn dïng ®Ó th­êng xuyªn ®ãng c¾t tõ xa c¸c m¹ch ®iÖn ®éng lùc b»ng tay hay tù ®éng. C«ng t¾c t¬ xoay chiÒu dïng ®Ó ®æi nèi c¸c m¹ch ®iÖn xoay chiÒu; nam ch©m ®iÖn cña nã lµ nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu. Nh­ng còng cã lo¹i c«ng t¾c t¬ dïng ®Ó ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn xoay chiÒu nh­ng nam ch©m ®iÖn l¹i lµ nam ch©m ®iÖn mét chiÒu. II. Ph©n lo¹i. 1.Theo nguyªn t¾c truyÒn ®éng: ta cã ba kiÓu CTT, viÖc ®ãng c¾t ®­îc thùc hiÖn b»ng nam ch©m ®iÖn, thuû lùc hay khÝ nÐn. 2.Theo chÕ ®é lµm viÖc: ChÕ ®é lµm viÖc nhÑ: khi sè lÇn thao t¸c tíi 400 lÇn/h. ChÕ ®é lµm viÖc trung b×nh: khi sè lÇn thao t¸c tíi 600 lÇn/h. ChÕ ®é lµm viÖc nÆng: khi sè lÇn thao t¸c lín h¬n 1500 lÇn/h. III.C¸c th«ng sè chñ yÕu cña c«ng t¾c t¬. 1.§iÖn ¸p ®Þnh møc U® m: lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc cña m¹ch ®iÖn t­¬ng øng mµ m¹ch ®iÖn cña CTT ph¶i ®ãng c¾t. §iÖn ¸p ®Þnh møc cã c¸c cÊp: 110V, 220V, 440V mét chiÒu vµ 127V, 220V, 380V, 500V xoay chiÒu. 2.Dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m: lµ dßng ®iÖn ®Þnh møc ®i qua tiÕp ®iÓm chÝnh cña CTT trong chÕ ®é lµm viÖc gi¸n ®o¹n l©u dµi, nghÜa lµ ë chÕ ®é nµy thêi gian tiÕp ®iÓm cña CTT ë tr¹ng th¸i ®ãng kh«ng qu¸ 8h. Dßng ®iÖn ®Þnh møc cña CTT h¹ ¸p th«ng dông cã c¸c cÊp: 10; 20; 25; 40; 60; 75; 100; 150; 250; 300; 600; 800A. NÕu CTT ®Æt trong tñ ®iÖn th× dßng ®iÖn ®Þnh møc ph¶i lÊy thÊp h¬n 10% do ®iÒu kiÖn lµm m¸t kÐm. ë chÕ ®é lµm viÖc l©u dµi, nghÜa lµ khi tiÕp ®iÓm cña CTT ë tr¹ng th¸i ®ãng l©u h¬n 8h th× dßng ®iÖn ®Þnh møc cña CTT lÊy thÊp h¬n kho¶ng 20% do ë chÕ ®é nµy l­îng «xit kim lo¹i tiÕp ®iÓm t¨ng v× vËy lµm t¨ng ®iÖn trë tiÕp xóc vµ nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm t¨ng qu¸ gi¸ trÞ cho phÐp. 3.§iÖn ¸p cuén d©y ®Þnh møc Ucd®m: lµ ®iÖn ¸p ®Þnh møc ®Æt vµo cuén d©y. Khi tÝnh to¸n, thiÕt kÕ CTT th­êng ph¶i b¶o ®¶m lóc ®iÖn ¸p b»ng 85%Ucd®m th× ph¶i ®ñ søc hót vµ lóc ®iÖn ¸p b»ng 110%Ucd®m th× cuén d©y kh«ng ®­îc nãng qu¸ trÞ sè cho phÐp. 4.Sè cùc: lµ sè cÆp tiÕp ®iÓm chÝnh cña CTT. C«ng t¾c t¬ ®iÖn xoay chiÒu cã 2; 3; 4 hoÆc 5 cùc. 5.Sè cÆp tiÕp ®iÓm phô: th­êng trong CTT cã c¸c cÆp tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng vµ th­êng më cã dßng ®iÖn ®Þnh møc 5A hoÆc 10A. 6.Kh¶ n¨ng ®ãng vµ kh¶ n¨ng c¾t: lµ gi¸ trÞ dßng ®iÖn cho phÐp ®i qua tiÕp ®iÓm chÝnh khi ng¾t hoÆc khi ®ãng. CTT dïng ®Ó khëi ®éng ®éng c¬ ®iÖn xoay chiÒu 3 pha, r«to lång sãc cÇn ph¶i cã kh¶ n¨ng ®ãng tõ 4 ( 7 lÇn I®m. CTT ®iÖn xoay chiÒu ®¹t 10I®m víi phô t¶i ®iÖn c¶m. 7.Tuæi thä cña CTT: lµ sè lÇn ®ãng c¾t mµ sau sè lÇn ®ãng c¾t Êy CTT sÏ háng kh«ng dïng ®­îc n÷a. Sù h­ háng cña nã cã thÓ do mÊt ®é bÒn c¬ hay ®é bÒn ®iÖn. Tuæi thä c¬ khÝ lµ sè lÇn ®ãng c¾t kh«ng t¶i cho ®Õn khi CTT háng. CTT hiÖn ®¹i tuæi thä c¬ khÝ ®¹t 2.107 lÇn. Tuæi thä ®iÖn lµ sè lÇn ®ãng c¾t t¶i ®Þnh møc.Th­êng tuæi thä vÒ ®iÖn b»ng 1/5 hay 1/10 tuæi thä c¬ khÝ. 8.TÇn sè thao t¸c: lµ sè lÇn ®ãng c¾t CTT cho phÐp trong 1h. TÇn sè thao t¸c cña CTT bÞ h¹n chÕ bëi sù ph¸t nãng cña tiÕp chÝnh do hå quang vµ sù ph¸t nãng cña cuén d©y do dßng ®iÖn. TÇn sè thao t¸c th­êng cã c¸c cÊp 30, 100, 120, 150; 300; 600; 1200; 1500 lÇ/h. 9.TÝnh æn ®Þnh ®iÖn ®éng: nghÜa lµ khi tiÕp ®iÓm chÝnh cña CTT cho phÐp mét dßng ®iÖn lín nhÊt ®i qua mµ lùc ®iÖn ®éng sinh ra kh«ng ph¸ huû m¹ch vßng dÉn ®iÖn. Th­êng qui ®Þnh dßng ®iÖn æn ®Þnh ®iÖn ®éng b»ng 10I®m. 10.TÝnh æn ®Þnh nhiÖt: nghÜa lµ khi cã dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ch¹y qua trong thêi gian cho phÐp, c¸c tiÕp ®iÓm kh«ng bÞ nãng ch¶y vµ hµn dÝnh. IV. Yªu cÇu chung khi thiÕt kÕ. 1. C¸c yªu cÇu vÒ kü thuËt: §é bÒn nhiÖt cña c¸c chi tiÕt, bé phËn cña khÝ cô ®iÖn khi lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc vµ chÕ ®é sù cè. DÉn ®iÖn tèt. §é bÒn c¸ch ®iÖn cña c¸c chi tiÕt c¸ch ®iÖn vµ kho¶ng c¸ch c¸ch ®iÖn khi lµm viÖc víi ®iÖn ¸p lín nhÊt ®Ó kh«ng x¶y ra phãng ®iÖn, kÐo dµi trong ®iÒu kiÖn m«i tr­êng xung quanh ( nh­ m­a, Èm, bôi, tuyÕt...) còng nh­ khi cã qu¸ ®iÖn ¸p néi bé hoÆc qu¸ ®iÖn ¸p do khÝ quyÓn g©y ra. §é bÒn c¬ vµ tÝnh chÞu mßn cña c¸c bé phËn khÝ cô ®iÖn trong giíi h¹n sè lÇn thao t¸c ®· thiÕt kÕ, thêi h¹n lµm viÖc ë chÕ ®é ®Þnh møc vµ chÕ ®é sù cè. Kh¶ n¨ng ®ãng c¾t ë chÕ ®é ®Þnh møc vµ chÕ ®é sù cè. KÕt cÊu ®¬n gi¶n, khèi l­îng vµ kÝch th­íc bÐ. 2. C¸c yªu cÇu vÒ vËn hµnh: ChÞu ®­îc ¶nh h­ëng cña m«i tr­êng xung quanh : ®é Èm, ®é cao... Cã ®é tin cËy cao. Tuæi thä lín, thêi gian sö dông l©u dµi. §¬n gi¶n, dÔ thao t¸c, dÔ söa ch÷a, thay thÕ. Chi phÝ vËn hµnh Ýt, tiªu tèn n¨ng l­îng Ýt. 3. C¸c yªu cÇu vÒ kinh tÕ, x· héi: Gi¸ thµnh h¹, cã tÝnh thÈm mü cao. Vèn ®Çu t­ khi thiÕt kÕ, chÕ t¹o, l¾p r¸p, vËn hµnh Ýt. T¹o ®iÒu kiÖn dÔ dµng, thuËn tiÖn cho ng­êi vËn hµnh vÒ mÆt t©m, sinh lý, c¬ thÓ... An toµn trong l¾p r¸p vËn hµnh. 4. C¸c yªu cÇu vÒ c«ng nghÖ chÕ t¹o: TÝnh c«ng nghÖ cña kÕt cÊu : dïng c¸c chi tiÕt, côm quy chuÈn, tÝnh l¾p lÉn... L­u ý ®Õn kh¶ n¨ng chÕ t¹o : mÆt b»ng s¶n xuÊt, ®Æc ®iÓm tæ chøc s¶n xuÊt, kh¶ n¨ng cña thiÕt bÞ. Kh¶ n¨ng ph¸t triÓn chÕ t¹o, l¾p ghÐp vµo c¸c tæ hîp kh¸c, chÕ t¹o d·y... V. CÊu t¹o chung cña c«ng t¾c t¬: 1.CÊu t¹o: C«ng t¾c t¬ gåm c¸c bé phËn chÝnh sau: HÖ thèng m¹ch vßng dÉn ®iÖn, bao gåm: thanh dÉn ( thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh ), d©y nèi mÒm, ®Çu nèi, hÖ thèng tiÕp ®iÓm ( gåm cã tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh, gi¸ ®ì tiÕp ®iÓm ), cuén d©y dßng ®iÖn ( nÕu cã, kÓ c¶ cuén d©y thæi tõ dËp hå quang ). HÖ thèng dËp hå quang. Nam ch©m ®iÖn xoay chiÒu. HÖ thèng lß xo : lß xo nh¶ , lß xo tiÕp ®iÓm, lß xo gi¶m chÊn rung... Vá vµ c¸c chi tiÕt c¸ch ®iÖn. 2. Nguyªn lý ho¹t ®éng: Khi ®Æt ®iÖn ¸p vµo cuén d©y cña nam ch©m ®iÖn, luång tõ th«ng sÏ ®­îc sinh ra trong nam ch©m ®iÖn. Luång tõ th«ng nµy sÏ sinh ra mét lùc ®iÖn tõ, hót phÇn øng cña nã. Khi lùc ®iÖn tõ lín h¬n lùc c¬ th× n¾p m¹ch tõ ®­îc hót vÒ phÝa m¹ch tõ tÜnh, lµm cho tiÕp ®iÓm ®éng g¾n trªn phÇn øng ®ãng hoÆc c¾t víi tiÕp ®iÓm tÜnh. TiÕp ®iÓm tÜnh ®­îc g¾n trªn thanh dÉn, ®Çu kia cña thanh dÉn vÝt b¾t d©y ®iÖn ra, vµo. C¸c lß xo tiÕp ®iÓm cã t¸c dông duy tr× mét lùc Ðp tiÕp ®iÓm cÇn thiÕt lªn tiÕp ®iÓm. §ång thêi tiÕp ®iÓm phô còng ®­îc ®ãng vµo ®èi víi tiÕp ®iÓm phô th­êng më vµ më ra ®èi víi tiÕp ®iÓm phô th­êng ®ãng, lß xo nh¶ bÞ nÐn l¹i. Khi ng¾t ®iÖn vµo cuén d©y, luång tõ th«ng sÏ gi¶m xuèng vÒ kh«ng, ®ång thêi lùc ®iÖn tõ do nã sinh ra còng gi¶m vÒ kh«ng. Khi ®ã lß xo nh¶ sÏ ®Èy toµn bé phÇn ®éng cña c«ng t¾c t¬ lªn vµ c¾t dßng ®iÖn t¶i ra. Khi tiÕp ®iÓm ®éng t¸ch khái tiÕp ®iÓm tÜnh th× hå quang sÏ xuÊt hiÖn gi÷a hai tiÕp ®iÓm.Khi ®ã hÖ thèng dËp hå quang sÏ nhanh chãng dËp t¾t hå quang, nhê vËy tiÕp ®iÓm Ýt bÞ mßn h¬n. ch­¬ng II chän ph­¬ng ¸n kÕt cÊu I.Yªu cÇu thiÕt kÕ. ThiÕt kÕ c«ng t¾c t¬ xoay chiÒu 3 pha kiÓu ®iÖn tõ. TiÕp ®iÓm chÝnh : I®m = 65A; U®m = 400V Sè l­îng : 3 tiÕp ®iÓm th­êng më. TiÕp ®iÓm phô : I®m =5A ; U®m = 400V Sè l­îng . : 2 th­êng ®ãng, 2 th­êng më. Nam ch©m ®iÖn : U®m = 220V; f = 50Hz Tuæi thä : §iÖn: 106 lÇn ®ãng c¾t. Lµm viÖc liªn tôc : c¸ch ®iÖn cÊp C. II.Lùa chän ph­¬ng ¸n kÕt cÊu. 1.Lùa chän kÕt cÊu: C«ng t¾c t¬ xoay chiÒu kiÓu ®iÖn tõ dïng nam ch©m ®iÖn cã m¹ch tõ h×nh ch÷ E hay ch÷ ( cã n¾p quay quanh trôc hay chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn theo kiÓu hót èng. Ta kh«ng dïng kiÓu quay trªn mét c¹nh v× n¾p NC§ xoay chiÒu to, nÆng vµ kÏ hë kh«ng khÝ chÝnh lín. M¹ch tõ h×nh ch÷ E kiÓu quay cho ®Æc tÝnh hót tèt h¬n kiÓu hót th¼ng nh­ng kiÓu hót th¼ng cã thÓ tËn dông ®­îc träng l­îng cña n¾p khi ng¾t. MÆt kh¸c lo¹i nµy cã ®Æc tÝnh lùc hót t­¬ng ®èi lín vµ cã d¹ng gÇn trïng víi ®Æc tÝnh c¬ nªn gi¶m rung tèt, hµnh tr×nh chuyÓn ®éng t­¬ng ®èi nhanh, thêi gian chuyÓn ®éng ng¾n. Tõ th«ng rß cña nã sinh ra lùc phô lµm t¨ng lùc hót. KÕt cÊu m¹ch lo¹i nµy ®¬n gi¶n. Tuy nhiªn NC§ xoay chiÒu kiÓu ch÷ E, hót th¼ng cã phÇn øng chuyÓn ®éng mét phÇn trong lßng èng d©y cã nh­îc ®iÓm lµ béi sè dßng ®iÖn lín ( 10 ( 15 ) so víi c¸c m¹ch tõ kh¸c do kÏ hë kh«ng khÝ lín h¬n. Tõ nh÷ng ­u ®iÓm v­ît tréi ®ã ta chän kÕt cÊu NC§ h×nh ch÷ E, kiÓu hót th¼ng cã phÇn øng chuyÓn ®éng mét phÇn trong lßng èng d©y. 2.Lùa chän s¬ bé hÖ thèng tiÕp ®iÓm: Theo yªu cÇu thiÕt kÕ tiÕp ®iÓm chÝnh cã: I®m = 180 A, U®m = 400 V, ta chän tiÕp ®iÓm kiÓu cÇu, hai chç ng¾t. Nã phï hîp NC§ hót th¼ng. Lo¹i tiÕp ®iÓm nµy cã ­u ®iÓm lµ kh¶ n¨ng ng¾t lín, kh«ng cÇn d©y nèi mÒm, dÔ dµng cho viÖc dËp hå quang. 3.Lùa chän s¬ bé hÖ thèng dËp hå quang: Ta chän buång dËp hå quang kiÓu dµn dËp ®Æt tiÕp ®iÓm b¾c cÇu, hai chç ng¾t. KiÓu nµy cã ­u ®iÓm: khi hå quang xuÊt hiÖn th× d­íi t¸c ®éng cña lùc ®iÖn ®éng ( bao gåm lùc ®iÖn ®éng do kÕt cÊu m¹ch vßng dÉn ®iÖn lùc do c¸c tÊm dËp b»ng vËt liÖu dÉn tõ bÞ nhiÔm tõ t¸c dông lªn dßng ®iÖn hå quang ), hå quang di chuyÓn vµo buång ng¨n vµ bÞ chia thµnh nhiÒu ®o¹n ng¾n, nhiÖt ®é hå quang còng gi¶m xuèng do tiÕp xóc víi c¸c tÊm dËp. KÕt qu¶ hå quang nhanh chãng ®­îc dËp t¾t. III.Thµnh lËp s¬ ®å ®éng. S¬ ®å ®éng ®­îc minh ho¹ nh­ h×nh vÏ ( trang 8 ). Trong ®ã : 1 - Gi¸ phÇn ®éng. 2 - Lß xo tiÕp ®iÓm. 3 - TiÕp ®iÓm ®éng. 4 - TiÕp ®iÓm tÜnh. 5 – N¾p nam ch©m ®iÖn. 6 – Lß xo nh¶. 7 – Th©n ( lâi ) nam ch©m ®iÖn. m - ®é më tiÕp ®iÓm. l - ®é lón tiÕp ®iÓm. Flxt® - lùc Ðp lß xo tiÕp ®iÓm. Flxnh - lùc Ðp lß xo nh¶. F® t - lùc hót ®iÖn tõ. G - träng lùc phÇn ®éng. Ch­¬ng III M¹ch vßng dÉn ®iÖn A.Kh¸i niÖm chung. M¹ch vßng dÉn ®iÖn cã chøc n¨ng dÉn dßng, chuyÓn ®æi vµ ®ãng c¾t m¹ch ®iÖn. M¹ch vßng dÉn ®iÖn do c¸c bé phËn kh¸c nhau vÒ h×nh d¸ng, kÕt cÊu vµ kÝch th­íc hîp thµnh. M¹ch vßng dÉn ®iÖn gåm cã c¸c bé phËn chÝnh nh­ sau: Thanh dÉn : gåm thanh dÉn ®éng vµ thanh dÉn tÜnh. D©y dÉn mÒm.. §Çu nèi : gåm vÝt vµ mèi hµn. HÖ thèng tiÕp ®iÓm : gåm tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh, gi¸ ®ì tiÕp ®iÓm. Cuén d©y dßng ®iÖn ( nÕu cã, kÓ c¶ cuén thæi tõ dËp hå quang ). B.Yªu cÇu ®èi víi m¹ch vßng dÉn ®iÖn. Cã ®iÖn trë suÊt nhá, dÉn ®iÖn tèt, tæn hao ®ång nhá. BÒn víi m«i tr­êng. Cã ®é cøng, v÷ng tèt. Lµm viÖc ë chÕ ®é sù cè trong thêi gian cho phÐp. Cã kÕt cÊu ®¬n gi¶n, dÔ thiÕt kÕ, chÕ t¹o, l¾p r¸p, thay thÕ. C.m¹ch vßng dÉn ®iÖn chÝnh. I.Thanh dÉn. 1.Yªu cÇu ®èi víi thanh dÉn: Cã ®iÖn trë suÊt nhá, dÉn ®iÖn tèt. DÉn nhiÖt tèt, chÞu ®­îc nhiÖt ®é cao. Cã ®é bÒn c¬ khÝ cao, chÞu mµi mßn tèt. ChÞu ®­îc ¨n mßn ho¸ häc tèt, Ýt bÞ «xi ho¸. KÕt cÊu ®¬n gi¶n, gi¸ thµnh rÎ. 2.Chän vËt liÖu: Tõ nh÷ng yªu cÇu trªn ®èi víi thanh dÉn, tra b¶ng 2-22 ( trang 81- Nh÷ng h»ng sè vËt lÝ cña vËt dÉn th«ng dông trong khÝ cô ®iÖn ) vµ so s¸nh c¸c ­u nh­îc ®iÓm, ta chän vËt liÖu lµm thanh dÉn lµ ®ång kÐo nguéi. C¸c th«ng sè kü thuËt cña ®ång kÐo nguéi: Ký hiÖu ML-TB Tû träng (() 8,9 g/cm3 NhiÖt ®é nãng ch¶y ((nc) 10830C §iÖn trë suÊt ë 200C ((20) 1,58.10-8 (m §é dÉn nhiÖt (() 3,9 W/cm 0C §é cøng Briven (HB) 80 ( 120 kG/cm2 HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë (() 0,0043 1/ 0C NhiÖt ®é cho phÐp cÊp A ([(cp]) 950 C §é dÉn nhiÖt 3,9 W/cmoC 3.Chän d¹ng thanh dÉn: Chän d¹ng thanh dÉn cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt, chiÒu réng a, chiÒu dµy b: Ii.TÝnh to¸n thanh dÉn ë chÕ ®é dµi h¹n. 1.Thanh dÉn tÜnh. a.KÝch thøoc thanh dÉn KÝch th­íc thùc : a=10(m.m). b=2(m.m) . b.TÝnh («®: Tõ c«ng thøc niut¬n:
(=K TST ((«® - (o)= KTST(«® trong ®ã:
KT :HÖ sè t¶n nhiÖt. ST :TiÕt diÖn t¶n nhiÖt cña thanh dÉn.ST=2(a+b)l. ( :C«ng suÊt t¶n nhiÖt cña thanh dÉn. («® :NhiÖt ®é lµm viÖc æn ®Þnh cña thanh dÉn. (o :NhiÖt ®é cña m«i tr­êng. ta cã: I®mR( Kf = K TST ((«® - (o).
trong ®ã: R( :§iÖn trë cña thanh dÉn ë nhÖt ®é æn dÞnh.[(]. (( :®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu ë nhiÖt ®é æn ®Þnh[(.m]. S :tiÕt diÖn cña thanh dÉn.S=ab[m2]. l :chiÒu dµi cña thanh dÉn[m]. Ta cã:

chän: Kf=1,03;KT=8[W/oCm2];a=10[m.m];b=2[m.m] ;I®m=65[A]. Thay sè ta cã:
(
Thay : ((= ((20oC)[1+(((«®-20)]. («® = («® - (mt . Ta cã:
Chän (mt=40oC(: («® = 63,43oC (64oC. VËy gi¸ trÞ: («® = («®-(mt=64 - 40=24oC. c.KiÓm nghiÖm mËt ®é dßng ®iÖn dµi h¹n: MËt ®é dßng ®iÖn ch¹y qua thanh dÉn ë chÕ ®é dµi h¹n lµ:
< [j] =2 ( 4 A/mm2 ( tho¶ m·n yªu cÇu. d. KiÓm nghiÖm thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch: §é bÒn nhiÖt cña khÝ cô ®iÖn lµ tÝnh chÊt chÞu ®ùng ®­îc sù t¸c dông nhiÖt cña dßng ®iÖn ng¾n m¹ch trong thêi gian ng¾n m¹ch. Nã ®­îc ®Æc tr­ng b»ng dßng ®iÖn bÒn nhiÖt, lµ dßng ®iÖn dßng ®iÖn mµ ë gi¸ trÞ ®ã thanh dÉn ch­a bÞ biÕn d¹ng. MËt ®é dßng ®iÖn ch¹y qua thanh dÉn ë chÕ ®é ng¾n m¹ch lµ: jnm =
( trang 314- TKKC§HA ) Trong ®ã : tnm = tbn : thêi gian ng¾n m¹ch hay thêi gian bÒn nhiÖt. Anm = Abn : h»ng sè tÝch ph©n øng víi ng¾n m¹ch hay bÒn nhiÖt. A® : h»ng sè tÝch ph©n øng víi nhiÖt ®é ®Çu. Tra ®å thÞ h×nh 6-6, trang 315- TKKC§H, ta cã : øng víi nhiÖt ®é ban ®Çu (® = 640C cã A® =1,15 .104 A2s/mm4, øng víi nhiÖt ®é bÒn nhiÖt cña ®ång (bn = 2500C cã Abn =3,5 .104 A2s/mm4 tnm  jnm (A/mm2)  [jnm]cp (A/mm2)   3s  88.51  94   10s  48,48  51   VËy mËt ®é dßng ®iÖn cña thanh dÉn khi x¶y ra ng¾n m¹ch nhá h¬n mËt ®é dßng ®iÖn cho phÐp, nªn thanh dÉn cã thÓ chÞu ®­îc ng¾n m¹ch. KÕt qu¶ kiÓm nghiÖm cho thÊy thanh dÉn víi tiÕt diÖn 10x2 mm2 tho¶ m·n hoµn toµn c¸c ®iÒu kiÖn vÒ nhiÖt vµ ®iÖn ë c¸c chÕ ®é lµm viÖc kh¸c nhau nh­ trªn. 2. TÝnh to¸n tiÕp ®iÓm thanh dÉn tÜnh. a.Néi dung tÝnh to¸n. TiÕp ®iÓm cÇn tÝnh lµ tiÕp ®iÓm kiÓu cÇu, 1pha 2 chç ng¾t.Néi dung tÝnh to¸n bao gåm: - X¸c ®Þnh ®é më tiÕp ®iÓm [ m ]. - X¸c ®Þnh ®é lón tiÕp ®iÓm [ l ]. - Chän vËt liÖu tiÕp ®iÓm. - TÝnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm. - TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc. - TÝnh nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm t¹i chç tiÕp xóc. - X¸c ®Þnh dßng ®iÖn hµn dÝnh. - TÝnh biªn ®é vµ thêi gian rung. - ¡n mßn tiÕp ®iÓm. b. TÝnh to¸n chi tiÕt. Chän vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm: - Yªu cÇu cña vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm : + §iÖn trë suÊt vµ ®iÖn trë tiÕp xóc bÐ. + TÝnh dÉn nhiÖt vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cao. + Ýt bÞ «xi ho¸. + Khã hµn dÝnh. + §é cøng cao, Ýt bÞ ¨n mßn c¬. + §Æc tÝnh c«ng nghÖ tèt. + Gi¸ thµnh h¹. - Víi yªu cÇu thiÕt kÕ, ta chän vËt liÖu lµ kim lo¹i gèm ( B¹c- Niken- Than ch×) cã c¸c th«ng sè: + Ký hiÖu : KM K- A32. + Tû träng : 8,7 ( g/ cm3). + NhiÖt ®é nãng ch¶y: 3400 0C. + §iÖn trë suÊt ë 20 0C : 3,5x10-5 ( (.mm ). + §é dÉn nhiÖt : 3,25 (W/ cm.0C). + Tû träng nhiÖt : 0,234 (W.s/ cm.0C). + §é cøng Briven : 45 ( 65 ( kg.mm2 ). + HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë : 3,5x10 §é më tiÕp ®iÓm: - §é më tiÕp ®iÓm lµ kho¶ng c¸ch gi÷a tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh ë vÞ trÝ ng¾t cña c«ng t¾c t¬. - §é më tiÕp ®iÓm lín th× hå quang bÞ kÐo dµi vµ dÔ bÞ dËp t¾t nh­ng l¹i lµm t¨ng hµnh tr×nh cña c¬ cÊu. V× vËy cÇn ph¶i chän ®é më cña tiÕp ®iÓm mét c¸ch hîp lý. - Sè liÖu thùc tÕ ®o ®­îc : m = 4 [ mm ]. §é lón tiÕp ®iÓm: - §é lón cña tiÕp ®iÓm lµ qu·ng ®­êng mµ tiÕp ®iÎm ®éng ®i thªm ®­îc nÕu kh«ng bÞ tiÕp ®iÓm tÜnh c¶n l¹i. §é lón cÇn ph¶i cã ®Ó cã lùc Ðp tiÕp ®iÓm vµ duy tr× kh¶e n¨ng lµm viÖc cña thiÕt bÞ khi tiÕp ®iÓm bÞ ¨n mßn. - §é lón thùc tÕ ®o ®­îc : l = 2,5 [ mm ] KÝch th­íc tiÕp ®iÓm: TiÐp ®iÓm cã d¹ng h×nh trô trßn cã th«ng sè thùc tÕ nh­ sau: - §­êng kÝnh tiÕp ®iÓm : d = 8 [ mm ]. - ChiÒu cao tiÕp ®iÓm : h = 2 [ mm ]. TÝnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm: Cã hai ph­¬ng ph¸p ®Ó x¸c ®Þnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm lµ lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm: - Theo thùc nghiÖm, ta cã c«ng thøc Ft® = ft® .I®m. - Tra b¶ng 2-17 TLLK ta chän ®­îc: ft® = 7 ( g/ A ). Ft® = 7.65 = 455[g] (4,6 ( N ). - Theo lý thuyÕt : + Dùa vµo viÖc kh¶o s¸t nhiªt tr­êng vµ ®iÖn tr­êng cña thanh dÉn ®Æc, dµi v« h¹n, cã nguån nhiÖt ë ®Çu tiÕp xóc víi thanh dÉn kh¸c, ta cã c«ng thøc sau:
Trong ®ã: A: H»ng sè Even; A = 2,3.10-8. HB: §é cøng Briven; chän HB = 50 ( kg/ mm2 ). (: HÖ sè dÉn nhiÖt cña thanh dÉn. Tra b¶ng (2-13- TLTKKCHA) víi vËt liÖu lµ ®ång kÐo nguéi ta cã ( = 3,8 (W/ cm.0C). Tt® : NhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña thanh dÉn ë chç xa n¬i tiÕp xóc. Chän Tt® lµ nhiÖt ®é cho phÐp Tt® = 273+ 64 = 337 ( 0K ). Ttx : NhiÖt ®é chç tiÕp xóc, th­êng lÊy Ttx = Tt® + ( 5 ( 10 0) K. VËy ta chän Ttx = 347 ( 0K ). thay sè ta cã :
. *So s¸nh lý thuyÕt vµ thùc nghiÖm ta thÊy Ft® thùc nghiÖm lín h¬n rÊt nhiÒu, VËy ta chän Ft® = 4,6 ( N ) . TÝnh ®iÖn trë tiÕp xóc: Ta cã c«ng thøc:
Trong ®ã : m = 0,5: TiÕp xóc gi÷a c¸c tiÕp ®iÓm lµ tiÕp xóc ®iÓm. Ktx: HÖ sè kÓ ®Õn sù ¶nh h­ëng cña vËt liÖu vµ t¹ng th¸i bÒ mÆt cña tiÕp ®iÓm.Tra b¶ng trang 59 ( TL1) : Víi vËt liÖu kim lo¹i gèm th× cã: Ktx = (0,2( 0,3).10-3. Chän Ktx = 0,25-3. Thay sè ta cã:
HiÖu ®iÖn thÕ t¹i n¬i tiÕp xóc: Utx = Rtx.I®m = 0,4.10-3.65 = 26 ( mV). *Yªu cÇu ®èi víi c«ng t¾c t¬ ( 1000V lµ ®iÖn ¸p tiÕp xóc r¬i trªn tiÕp ®iÓm lµ (2( 30 ) (mV).VËy gi¸ trÞ Rtx = ë trªn phï hîp víi yªu cÇu thùc tÕ. TÝnh nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm t¹i chç tiÕp xóc: Tæn hao nhiÖt trªn tiÕp ®iÓm chia lµm hai phÇn gåm: to¶ ra m«i tr­êng vµ lµm nãng tiÕp ®iÓm. NhiÖt ®é t¹i chç tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm ®­îc tÝnh theo c«ng thøc:
Trong ®ã: (0 : NhiÖt ®é m«i tr­êng xung quanh ((0 = 40 0C ). I®m : Dßng ®iÖn ®Þnh møc ( I®m = 65 A ). Rtx : §iÖn trë tiÕp xóc (Rtx = 0,4.10-3 ). ( : §iÖn trë suÊt cña vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm. Tra b¶ng (2-13- TLTKKC) cã ( = 3,5.10-9 (.m. S : TiÕt diÖn tiÕp ®iÓm :
R : §iÖn trë tiÕp ®iÓm:
Kt : HÖ sè to¶ nhiÖt bÒ mÆt cña thanh dÉn. Kt = 8 (W/ m2 ). ( : HÖ sè dÉn nhiÖt. ( = 3,25 (W/ m ). P : Chu vi tiÕp ®iÓm: P = (.d = 3,14.8.10-3 = 25,12.10-3 ( m ). Thay sè ta cã :
X¸c ®Þnh dßng ®iÖn hµn dÝnh: Theo lý thuyÕt, ta cã thÓ x¸c ®Þnh dßng ®iÖn hµn dÝnh theo 1 trong 2 c«ng thøc sau:

§Ó ®¬n gi¶n ta sö dông c«ng thøc 2:
Trong ®ã: fnc lµ hÖ sè nãng ch¶y, fnc = 2 ( 4 vµ cµng lín nÕu vËt liÖu cµng mÒm. Ta chän fnc = 4. A: H»ng sè øng víi t­ng lo¹i vËt liÖu (A/ N0,5):
Trong ®ã: (0 : §iÖn trë suÊt cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm ë 00C.
( : HÖ sè nhiÖt ®iÖn trë. ( = 3,5.10-3[1/oC]. ( : HÖ sè dÉn nhiÖt.( = 3,25 (W/cm) = 325 (W/m). HB : §é cøng Brunmen ë 0 0C,HB = 50 kg/ mm2. (nc : NhiÖt ®é nãng ch¶y cña tiÕp ®iÓm.(nc = 3400 0C. Thay sè ta cã: