Đồ án Khí cụ điện hạ áp - Đề tài: Thiết kế công tắc tơ - Ngọc Văn Tú

70
0 1 2 3 4 5 6 7 8
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
Chơng V
Tính và kiểm nghiệm buồng dập hồ quang
I. Vật liệu 
Nh ở chơng chọn kết cấu và thiết kế sơ bộ ta đã chọn buồng dập hồ quang 
kiểu dàn dập. Nên sau đây ta sẽ chọn vật liệu làm buồng dập và các tấm dập
1. Vật liệu làm vỏ buồng dập hồ quang
Đối với vật liệu làm vỏ buổng dập hồ quang phải đảm bảo các yêu cầu sau
•Tính chịu nhiệt cao.
•Đảm bảo tính cách điện và chống ẩm.
•Nhám bề mặt bên trong thành buồng dập.
Để đảm bảo các yêu cầu trên ta chọn vật liệu làm vỏ buồng dập hồ quang 
Ximăng Amiăng có Ký hiệu: OCT 8697-58 
ii. Vật liệu làm các tấm dập
Thờng đợc làm bằng thép ít cacbon, các tấm đúc bằng khuôn mạ một lớp đồng 
để bảo vệ chống rỉ
VI. Tính toán và kiểm nghiệm
•Chọn khoảng cách giữa các tấm dập là δt= 2,5 mm, bề dày của tấm dập là 
∆t= 1 (mm).
Ngọc Văn Tú - 54 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
•Giá trị biên độ của điện áp phục hồi theo công thức ( 3-26 TL1)
Uphmax=Ungắtmax= ϕsin.K.
3
U.2.1,1
sd
dm
Trong đó
Udm: điện áp định mức của lới Udm=440 V
φ: góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp sin ϕ = 0,6
Ksd: hệ số sơ đồ, vì buồng dập hồ quang này tính cho mỗi một tiếp 
điểm chính nên Ksd= 0,865
⇒ Uphmax=Ungắtmax= 608650
3
440
,.,.
.21,1.
=205 (V)
•Tần số dao động riêng của mạch ngắt theo công thức ( 3-30 TL1)
f0= )P.BA.(U
380
4
3
dm
dm
+
Trong đó
Pdm: công suất định mức của động cơ
Pdm= ϕcos.IU.3 dmdm
⇒ )(,)(,,... KW71713W81371780184403Pdm ===
A=15000
B=3000
⇒ )(,),..(
3
0 Hz553142171713300015000440
380f 4 =+=
•Tốc độ tăng trung bình của điện áp phục hồi theo công thức ( 3-27 TL1)
nguồn0bd
t
ph U.f.K.2
d
dU
=
Trong đó
Kbd: hệ số biên độ
Kbd= ,47
max 0
440
205
U
U
nguồn
ph
==
⇒ 6
ph 13.10.,.,.
dU
== 44055314214702
d t
•Độ bền điện phục hồi
t.KUU t
0
phph +=
Ngọc Văn Tú - 55 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
Trong đó
0
phU : độ bền điện phục hồi ban đầu ở thời điểm dòng điện xoay 
chiều qua trị số không
0
phU = 6,0nU
0
t − = (72 + 0,72.δt ). 6,0n − với n=2 là số chỗ ngắt
⇒ 
0
phU = )V(32,876,02).5,2.72,072( =−+
Kt: tốc độ tăng độ bền phục hồi
Kt= 6,0n.K 0t −
Với 
)273T40.(I.2
10.)].7,5I(820[
K
ng
6
tng
2
t0
t
−+
∆−δ+
=
Ing: dòng điện ngắt Ing=3.Idm= 3.18 = 54 (A)
T: nhiệt độ của tấm dàn dập
T= C75306200540180293zI0180293 0ng ,..,.., =+=+
⇒ 251233259
2737530640542
101755452820K
62
0
t ,
),.(.
.)].,.(,[
=
−+
−+
= (V/s)
⇒ Kt= 1459212602251233259 ≈− ,., (V/s)
Vậy t14592123287U ph ., +=
•Xác định số tấm dập theo quá trình không dao động của điện áp phục hồi 
theo công thức (3-54 TL1)
2
đm
0
hp
0
ph
2
đmđm
2đmđm
td K.0,35.UU
K
.UKln-1.KU.K
6,0n








+




−
+≥
Trong đó
Kdm: hệ số định mức
35,08,01.865,0.9,0cos1.K.9,0K sddm =−=ϕ−=
1300
K.L.I
K
o
t
3
2
ng
2 =
Với L: điện cảm mạch ngắt
)(.,
...
,.
.
sin. H105615
50254
60440
I
UL 3
ng
dm −
==
ω
ϕ
=
Π
⇒ 88210
1300
1233259K 2 ,
..5415,56.10 3
2
3-
==
Ngọc Văn Tú - 56 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
0
hqU : điện áp hồ quang của một khoảng trống
).04,07,0).(I.003,0110(U tng
0
hq δ++=
⇒ 88,13(V)),2.,,).(.,( =++= 504070540030110U0hq
⇒ 
2
td 3508327
88210
88210440350
60n








+



−
+≥
,.7,320,35.,8
,
0,35.440
ln-1.,.,
,
⇒ 1792n td ,≥
Vậy chọn ntd= 3 tấm
•Kiểm tra điều kiện xảy ra qua trình không dao động theo công thức (3-53 
TL1)
3
2
ng
td
0 I.L
6,0n.415
f
−
≥
⇒ 
3
23
0
54105615
603415f
..,
,.
−
−≥ ⇒ 2893f0 ≥
Mà ta có f0= 31421,55 do đo thỏa mãn điều kiện trên vậy quá trình không 
dao động. Số lợng tấm dàn dập là 
ndd= ntd+3 = 3 + 3 = 6 tấm
•Thời gian cháy của hồ quang thq= 0,01s
•Chiều dài nhỏ nhất của các tấm theo công thức (3-55 TL1)
3
nghq
2
tt I.t..73,1l δ≥
⇒ 32t 5401052731l .,.,.,≥
⇒ 410l t ,≥ (cm) ⇒ chọn lt= 0, 5 cm
•Chỗ mở của các tấm có hình chữ V.
•Các tấm cuối nối với tiếp điểm đóng ngắt.
Ngọc Văn Tú - 57 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
Chơng VI
Hoàn thiện kết cấu
I. Mạch vòng dẫn điện 
1. Mach vòng dẫn điện chính
a. Thanh dẫn động
•Có tiết diện hình chữ nhật. 
•Đợc làm bằng vật liệu là đồng kéo nguội có ký hiệu ML-TB.
•Các kích thớc là ađc= 10 mm, bđc= 1,2 mm.
b. Thanh dẫn tĩnh
•Có tiết diện hình chữ nhật. 
•Cũng đợc làm bằng vật liệu là đồng kéo nguội có ký hiệu ML-TB.
•Có các kích thớc là atc= 10 mm, btc= 1,5 mm.
•Thanh dẫn tĩnh sẽ có hình dáng nh sau để tận dụng lực điện động để tăng 
lực ép tiếp điểm.
•Thêm vào đó do điện áp giữa hai thanh dẫn tĩnh là 440 V nên các thanh 
dẫn tĩnh sẽ đợc đặt cách nhau 5 mm.
c. Tiếp điểm
•Dạng bắc cầu, tiếp điểm hình trụ.
Ngọc Văn Tú - 58 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
•Đợc làm bằng vật liệu là kim loại gốm (Bạc-Than chì-Niken) có ký hiệu 
là KMK.A32
• Có các kích thớc là đờng kính dtđ= 8 mm, Chiều cao h tđ= 1,5 mm
d. Đầu nối
Bu lông 5 bằng thép không dẫn điện và có trụ đồng 5
ii. Mạch vòng dẫn điện phụ
a. Thanh dẫn động
•Có tiết diện hình chữ nhật. 
•Đợc làm bằng vật liệu là đồng kéo nguội có ký hiệu ML-TB.
•Các kích thớc là ađp= 6 mm, bđp= 0,8 mm.
b. Thanh dẫn tĩnh
•Có tiết diện hình chữ nhật. 
•Đợc làm bằng vật liệu là đồng kéo nguội có ký hiệu ML-TB.
•Có các kích thớc là atp= 6 mm, btp= 1 mm.
c. Tiếp điểm
•Dạng bắc cầu, tiếp điểm hình cầu.
•Đợc làm bằng vật liệu bạc.
•Có các kích thớc là đờng kính dtđ=5 mm, Chiều cao h tđ= 1,2 mm.
VII. Lò xo tiếp điểm, lò xo nhả
Lò xo co dạng hình xoắn trụ,vật liệu chế tạo lò xo là Thép các bon 
ΓOTC9389-60
1. Lò xo tiếp điểm chính
•Đờng kính dây lò xo dlxc= 0,44 mm.
•Đờng kính lò xo Dlxc= 3,52 mm. 
•Số vòng Wlxc= 11 vòng.
2. Lò xo tiếp điểm phụ
•Đờng kính dây lò xo dlxp= 0,3 mm.
•Đờng kính lò xo Dlxp= 2,4 mm. 
•Số vòng Wlxp= 10 vòng.
3. Lò xo nhả
•Đờng kính dây lò xo dlxnh= 0,5 mm.
•Đờng kính lò xo Dlxnh = 5 mm. 
Ngọc Văn Tú - 59 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
•Số vòng Wlxnh = 19 vòng.
VIII.Nam châm điện 
1. Mạch từ
•Vật liệu làm mạch từ là Thép ∃31. 
•Kích thớc lõi a=b’ = 17 mm.
•Số lá thép kỹ thuật điện n= 34 tấm.
•Chiều dày một lá thép ∆ = 0,5 mm. 
•Kích thớc hai mạch từ bên a’=a’’=11,5 mm.
•Chiều rộng cửa sổ mạch từ Ccs = 15 mm.
•Chiều cao cửa sổ mạch từ hcs=22 mm.
•Chiều cao nắp mạch từ hn= 10 mm.
•Chiều cao đáy mạch từ hđ= 8 mm.
•Tổng chiều cao mạch từ H= 40 mm.
2. Kích thớc cuộn dây
•Chiều rộng cuộn dây bcd= 7 mm.
•Chiều cao cuộn dây hcd= 14 mm.
•Số vòng dây W = 4250 vòng.
•Đờng kính dây d = 0,12 mm ( không kể cách điện)
d = 0,14 mm (kể cách điện)
iii. Vòng ngắn mạch
•Hai vòng ngắn mạch đặt ở hai cực từ bên.
•Số vòng Wnm=1 vòng
•Bề dày của tiết diện vòng ngắn mạch ∆v=1,5 mm.
•Chiều cao của tiết diện vòng ngắn mạch h =2,93 mm.
•Chiều rộng của vồng ngắn mạch là d = 5,7 mm.
iv. Buồng dập hồ quang
•Vật liệu làm vỏ buồng dập hồ quang là Ximăng Amiăng có Ký hiệu: OCT 
8697-58 
•Vật liệu làm các tấm dập là bằng thép 
ít cacbon, các tấm đúc bằng khuôn mạ 
một lớp đồng để bảo vệ chống rỉ
Ngọc Văn Tú - 60 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
•Chiều dài nhỏ nhất của tấm dập lt= 0,5 (cm)
•Chọn khoảng cách giữa các tấm dập là δt= 2,5 mm, bề dày của tấm dập là 
∆t= 1 (mm).
•Chỗ mở của các tấm có hình chữ .
IX. Vỏ và các chi tiết khác
•Vỏ làm bằng vật liệu nhựa cứng cách điện tốt.
•Đáy nam châm điện có đặt một giá đỡ để chống rung cơ khí trong quá trình 
đóng mở nắp nam châm điện.
•Ngoài ra CTT còn nhiều chi tiết phụ khác.
Chơng VII
Ví dụ minh họa ứng dụng công tắc tơ trên
I. Sơ đồ nguyên lý
Đây là sơ đồ nguyên lý đóng cắt một động cơ có Uđm = 440 V~ và Iđm= 18 A 
với tải của động cơ là một băng truyền sản xuất thờng xuyên phải đóng cắt.
Ngọc Văn Tú - 61 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
Để đóng cắt động cơ này ta dùng công tắc tơ đã thiết kế ở trên, ngoài ra còn 
dùng thêm một rơ le nhiệt để bảo vệ quả tải và cầu chì để bảo vệ ngắn mạch.
Ngoài ra ta cũng dùng thêm mạch sau để kiểm tra hoạt động của động cơ
X. Nguyên tắc hoạt động
1. Mạch chính điều khiển động cơ
Khi muốn khởi động băng tải thì ấn nút Đ, cuộn dây CD của công tắc có điện, 
các tiếp điểm chính K1, K2, K3 của công tắc tơ đóng lại, động cơ điện đợc cấp 
điện và sẽ quay. Đồng thời tiếp điểm phụ K0 của công tắc tơ đóng lại để duy trì 
điện cho cuộn dây khi thả nút ấn Đ ra, vừa có tác dụng bảo vệ điểm không tức 
ngăn ngừa tình trạng động cơ tự khởi động khi điện áp lới phục hồi sau khi mất 
điẹn hoặc điện áp sụt quá thấp. Khi muốn dừng băng tải ấn nút N, cuộn dây của 
công tắc tơ mất điện, các tiếp điểm, các tiếp điểm K1, K2, K3 mở ra cắt điện vào 
cuộn dây, động cơ dừng lại, băng tải cũng dừng lại. 
ii. Mạch kiểm tra 
Khi cấp điện cho động cơ thì tiếp điểm phụ thờng mở của công tắc tơ đóng lại 
làm cho đèn đỏ bật sáng báo cho công nhân vận hành biết rằng động cơ đã hoạt 
động. Còn khi ngắt điện cấp vào động cơ thì tiếp điểm phụ thờng đóng của động 
cơ sẽ đóng vào và đèn xanh bật sáng báo cho công nhân vận hành biết rằng động 
cơ đã ngừng hoạt động
Ngọc Văn Tú - 62 - TBĐ-ĐT1
Thiết kế cụng tắc tơ Đồ ỏn khớ cụ điện hạ ỏp
Tim boi : nguyenvanbientbd47@gmail.com
TàI LIệU THAM KHảO
1.Thiết kế khí cụ điện hạ áp
 Bộ môn máy điện – khí cụ điện, ĐHBK – Hà Nội 1987
2.Khí cụ điện, NXB KHKT 2004
 TS Phạm Văn Chới
 TS Bùi Tín Hữu
 KS Nguyễn Tiến Tôn
 3.Khí cụ điện hạ áp
 Bộ môn máy điện – khí cụ điện, ĐHBK – Hà Nội 1976
 4.Phần tử tự động
 Nguyễn Tiến Tôn, Phạm Văn Chới, ĐHBK – Hà Nội 1984
Ngọc Văn Tú - 63 - TBĐ-ĐT1