Tài liệu Báo cáo tốt nghiệp: Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay chiều ba pha docx

Báo cáo tốt nghiệp

Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay
chiều ba pha

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
0

Thiết kế công tắc tơ điện từ xoay chiều ba pha

Chương 1. Những vấn đề chung
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:
9 Mạch vòng dẫn điện (gồm đầu nối, thanh dẫn và các tiếp điểm) là chi
tiết dẫn đ
iện từ lưới đến phụ tải và từ thiết bị này đến thiết bị khác.
9 Hệ thống dập hồ quang.
9 Các cơ cấu trung gian. Truyền và biến đổi năng lượng.
9 Nam châm điện. Cơ cấu điện từ biến đổi điện năng thành cơ năng, tạo ra

lực điện từ dùng để đóng mở công t
ắc tơ.
9 Các chi tiết và các cụm cách điện
9 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 θ < [θ]; θ
nm
< [θ
nm
] và j
nm
< [j
nm
].
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

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
1
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 ch
ế 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 thuậ
n 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 tắ
c 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 chặ
t 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 vào 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 δ tạo lực hút điện từ kéo n
ắp (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.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
2
4.Lựa chọn sơ bộ 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 tị
nh 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.
5.Lựa chọn hệ thống tiếp điểm chính và hệ thống tiếp điểm phụ.
Với yêu c
ầu thiết kế công tắc tơ xoay chiều 3 pha có tần số đóng cắt = 10
5
lần.
Nên các tiếp điểm phải đảm bảo độ mài mòn về điện và cơ. Qua phân tích và khảo sát
các loại tiếp điểm (như tiếp điểm kiểu ngón, tiếp điểm lưỡi, tiếp điểm kiểu tấm
phẳng ) chọn tiếp điểm chính kiểu cầu, tiếp xúc mặt phù hợp với NCĐ kiểu hút
thẳng với dòng điện

đi qua tiếp điểm chính I
đm
= 200Tiếp điểm phụ kiểu cầu, tiếp xúc
điểm ứng với dòng làm việc nhỏ I =5A.
Tiếp điểm cầu có hai chỗ ngắt có ưu điểm là khả năng ngắt lớn không cần dây
nối mềm, có khả năng làm sạch nơi tiếp xúc, chiếm ít không gian. Ngoài ra việc dập
hồ quang được đảm bảo.
6. Lựa chọn sơ bộ hệ thống dập h
ồ quang.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
3
Do công tắc tơ làm việc là công tắc tơ xoay chiều (làm việc với dòng xoay
chiều) nên chọn kiểu dập hồ quang là kiểu dàn dập, mỗi chi tiết tiếp điểm sẽ có một
buồng dập hồ quang riêng.
7. Ngoài ra còn có các chi tiết khác như lò xo, thanh dẫn và các chi tiết khác.
Những chi tiết này sẽ được tính toán chi tiết, cụ thể ở các phần sau.




Chương 2. Mạch vòng dẫn điện
2.1. Khái niệm về mạch vòng dẫn điện.
Mạch vòng dẫn điện của khí cụ điện nói chung và của CTT nói riêng do các bộ
phận khác nhau về hình dáng, kết cấu và kích thước hợp thành.
Mạch vòng dẫn điện gồm thanh dẫn (động, tĩnh), dây nối mềm, đầu nối, hệ
thống tiếp điểm (giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động, ti
ếp điểm tĩnh), cuộn dây dòng điện
(có thể có cuộn thổi từ dập hồ quang). Ngoài mạch vòng dẫn điện chính còn có mạch
vòng dẫn điện phụ được tính toán như mạch vòng dẫn điện chính.

2.2. Yêu cần đối với mạch vòng dẫn điện.
9 Điện trở suất nhỏ, chịu được nhiệt độ cao, dẫn điện tốt.
9 Bền đối với môi trường (chịu tác dụng độ ẩm, nhiệt độ, khí hậu).
9 Tổn hao nhỏ.
9 Kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt và sửa chữa.
2.3. Tính toán và lựa chọn thanh dẫn.
Thanh dẫn trong CTT gồm có thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh. Để tính toán
thiết kế hai loại thanh dẫn này ta chỉ cần tính toán thiết kế cho thanh dẫn động. Khi
tính toán xong kích th
ước cho thanh dẫn động thì ta có ngay kích thước của thanh dẫn
tĩnh (thường kích thước thanh dẫn tĩnh lớn hơn kích thước thanh dẫn động do trên
thanh dẫn tĩnh còn có phần đầu nối), vì hai thanh dẫn đều cùng chịu một dòng điện
như nhau khi làm việc (I
đm
).
Yêu cầu đối với thanh dẫn:

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
4
+ Điện trở suất nhỏ, dẫn điện, dẫn nhiệt tốt.
+ Độ bền cơ cao.
+ Chịu ăn mò hoá học, ít bị ôxy hoá.
+ Độ mài mòn nhỏ khi va đập.
+ Kết cấu đơn giản, dễ dàng lắp đặt và thay thế, sửa chữa.
+ Giá thành càng thấp càng tốt.
Kích thước cho thanh dẫn được tính theo các bước:
+ Xác định kích thước cho thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn.
+ Kiểm nghi
ệm kích thước thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn.
+ Kiểm nghiệm kích thước thanh dẫn ở chế độ ngắn hạn.

2.3.1.Xác định kích thước cho thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn.
a. Chọn vật liệu thanh dẫn.
Để thoả mãn các yêu cầu của thanh dẫn ta có thể chọn vật liệu thanh dẫn là
đồng kéo nguội có các số liệu trong bảng dưới (theo bảng B2-13 trang 44 tài liệu thiế
t
kế khí cụ điện hạ áp (TLTKKCĐHA)):

Tên hằng số vật lý Giá trị Đơn vị
Ký hiệu ML-TB
Tỷ trọng 8,9 g/ cm
3

Nhệt độ nóng chảy 1083
0
C
Điện trở suất 20
0
C (
ρ
20
)
15.10
-6

Ω.mm
Độ dẫn nhiệt 3,9 W/ cm.
0
C
Tỷ trọng nhiệt 0,39 W/ cm.
0

C
Độ cứng
80
÷
120
Briven.kg/mm
2

Hệ số nhiệt điện trở 0,0043 1/
0
C
Nhiệt độ nóng chảy cho phép 95
0
C
b. Chọn kiểu thanh dẫn.
Chọn thanh dẫn dạng hình chữ nhật.
c. Tính toán kích thước thanh dẫn theo lý thuyết.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
5
Theo kinh nghiệm thì khi dòng điện làm việc (dòng điện định mức) trong
khoảng I
đm
= 150A tới I
đm
= 210A thì ta có thể chọn theo kinh nghiệm.
Trong quá trình làm việc ổn định thì ta luôn có:

0
θ

θ
τ
τ
−==
tdod
: độ tăng nhiệt ổn định.
C
od
0
55=
τ
đối với đồng (số liệu được
tra trong bảng 6-1 trang 288- TLTKKCĐHA).
Phương trình cân bằng nhiệt ở chế độ xác lập:

dtSKdtP
TT

τ
= (2.1)
Từ phương trình trên ta có kích thước sơ bộ của thanh dẫn:

3
2
.).1.(.2

odT
phdm
Knn
KI

b
τ
ρ
θ
+
=
(2.2)
Trong đó:
))20(1(
20
−
+
==
odod
θ
α
ρ
ρ
ρ
θ
(2.3)
K
ph
= 1,05 : Hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao do hiệu ứng bề
mặt và hiệu ứng gần).

n = a/b = 8: Tỉ số diện tích.
a,b : Lần lượt là chiều rộng và chiều cao thanh dẫn (m).
I
đm

: Dòng điện làm việc định mức (A).
K
T
: Hệ số tản nhiệt ra khống chế. Chọn K
T
= 7,5 (số liệu được tra trong
bảng 6-5 trang 301- TLTKKCĐHA).

od
θ
: Nhiệt độ ổn định C
od
0
95=
θ
(số liệu được tra trong bảng 6-1 trang
288- TLTKKCĐHA).

C
0
20
ρ
: Điện trở suất của vật liệu ở 20
0
C (
Ω
.m).

α
: Hệ số nhiệt điện trở của đồng

0043,0
=
α
(1/
0
C).
Theo công thức (2.3) ta có điện trở suất của vật liệu đã chọn (ở đây là đồng kéo
nguội) ở nhiệt độ làm việc ổn định 95
0
C:

))2095(1(
00
2095
−
+=
α
ρ
ρ
CC


).(10.089,2))2095.(0043,01(10.58,1
88
95
0
m
C
Ω=−+=
−−

ρ

Chiều cao thanh dẫn làm việc với dòng địng mức I
đm
= 200A được tính theo
biểu thức (2.2):

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
6
)(45,2)(10.5,2
55.5,7).18.(8.2
05,1.10.089,2.200
3
3
82
mmmb ==
+
=
−
−

Bề rộng thanh dẫn tính theo tỉ số diện tích n = a/b = 8.
a = 8.2,45 = 19,5 (mm)
Cần chú ý rằng trên thanh dẫn động có gắn tiếp điểm động, kích thước thanh dẫn
động phải đủ lớn để gắn tiếp điểm động trên đó. Vì vậy kích thước thanh dẫn phụ
thuộc vào kích thước tiếp điểm. Từ bảng 2-15 trang 51- TLTKKCĐHA, ứng với dòng
định mức I
đm
= 200A ta xác định được đường kính tiếp điểm d = 20 ÷ 25 (mm), chiều
cao tiếp điểm h = 2,2 ÷ 3,0 (mm). Với đường kính tiếp điểm d = 20 ÷ 25 (mm) thì bề

rộng thanh dẫn sẽ khá lớn nên ta tiến hành quy đổi tiếp điểm tròn thành tiếp điểm chữ
nhật theo:

5,24.20''.625,490
4
25.
''.
4
.
22
===→= baba
d
ππ


625,19.16''.314
4
20.
''.
4
.
22
===→= baba
d
ππ

Theo trên ta thấy a’ = 16 ÷ 20 (mm) và b’ = 19,625 ÷ 24,5 (mm)
Vậy chọn kích thước tiếp điểm như sau:

⎪

⎩
⎪
⎨
⎧
=
=
)(4,24
)(20
'
'
mmb
mma


(a’, b’ là bề rộng và dài của tiếp điểm chữ nhật)

Ta chọn a = 20 + 2 = 22 (mm) và b = 3 (mm).
Kích thước thanh dẫn với dòng điện làm việc I
đm
= 5A:

)(21,0)(10.21,0
55.5,7).18.(8.2
05,1.10.089,2.5
3
3
82
mmmb ==
+
=

−
−

Bề rộng thanh dẫn tính theo tỉ số diện tích n = a/b = 8; a = 8.0,21 = 1,68 (mm)
Để phù hợp ta chọn a = 5 (mm) và b = 1 (mm). (bảng 2-15 trang 51 TKKCĐHA)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
7
2.3.2.Kiểm nghiệm kích thước thanh dẫn.
Như vậy theo lý thuyết ta đã tính được kích thước cần thiết của thanh dẫn tương
ứng với dòng định mức I
đm
= 200A.
Tuy nhiên để đưa vào thiết kế ta cần tính toán kiểm nghiệm lại xem với kích
thước đã có của thanh dẫn thì liệu có đảm bảo được độ tăng nhiệt, nhiệt độ phát nóng
ổn định và mật độ dòng điện cho phép khi thanh dẫn làm việc ở chế độ dài hạn hay
không.
Đồng thời cần kiểm tra xem thanh dẫn có đảm bảo các yêu cầu cần thiết trong
các chế độ ngắn hạn và ng
ắn mạch.
a. Kiểm nghiệm kích thước thanh dẫn ở chế độ dài hạn.
Kiểm tra nhiệt độ phát nóng thanh dẫn:

[]
θ
αρ
θρ
θ
≤
−

+
=


0
2
00
2
phdmT
Tphdm
td
KIKPS
KPSKI
(2.4)
Trong đó: S = a.b = 22.3 = 66 (mm
2
). P = 2.(a+b) = 50 (mm).

0
ρ
: Điện trở suất ở 0
0
C.

).(10.455,1
20.0043,01
10.58,1
20.1
8
8

20
0
mΩ=
+
=
+
=
−
−
α
ρ
ρ


[]
CC
td
00
829
982
956,69
0043,0.05,1.10.455,1.20010.5,7.50.66
40.5,7.50.10.6605,1.10.455,1.200
=≤=
−
+
=
−−
−−
θθ

Kiểm tra mật độ dòng điện ở chế độ dài hạn:


[]
403,3
66
200
.
=≤==== j
ba
I
S
I
j
dmdm
dh
(A/mm
2
) (2.5)
b. Kiểm nghiệm kích thước thanh dẫn ở chế độ ngắn hạn.
Trong chế độ ngắn hạn, thời gian xảy ra ngắn mạch rất ngắn nên có thể coi quá
trình này là quá trình đoạn nhiệt, do đó
[
]
nm
θ
rất lớn.
Từ phương trình cân bằng nhiệt:
θ

θθ
dCGdtiR
nm

2
=
.
Sau khi tính toán ta được phương trình cân bằng sau (biểu thức 6-21 trang 313
TLTKKCĐHA):
constAAtJ
nmnmnm
=−=
0
2
.
θθ
(2.6)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
8
Trong đó: A
θ
0
, A
θ
nm
là các hệ số tích phân phụ thuộc vào vật liệu và nhiệt độ
thanh dẫn ứng với các giới hạn trên và dưới là
θ
0

,
θ
nm
. Hai hệ số A
θ
0
, A
θ
nm
được xác
định bằng đồ thị hình 6-6 trang 313 TLTKKCĐHA. Theo đồ thị này thì A
θ
0
= 1,4.10
4
(A
2
S/mm
4
) và A
θ
nm
= 3,75.10
4
(A
2
S/mm
4
).
Từ công thức (2.6) ta có :

nm
nm
nm
t
AA
J
0
θθ
−
=
(2.7)
Để kiểm nghiệm kích thước thanh dẫn trong quá trình làm việc ngắn hạn ta lấy
thời gian xảy ra ngắn mạch: t
nm
: 3, 5, 10 (s). Khi đó theo công thức (2.7) ta có:
Mật độ dòng điện khi ở t
nm
= 3s: )/(50,89
3
10.45,110.85,3
2
44
mmAJ
nm
=
−
=
Mật độ dòng điện khi ở t
nm
= 5s: )/(55,70

5
10.45,110.85,3
2
44
mmAJ
nm
=
−
=
Mật độ dòng điện khi t
nm
= 10s: )/(47,49
10
10.45,110.85,3
2
44
mmAJ
nm
=
−
=
Theo bảng 6-7 trang 305 TLTKKCĐHA đối với vật liệu Đồng ta có mật độ dòng
điện cho phép : t
bn
= 3s → [J
bn 3
] = 94 A/ mm
2

t

bn
= 5s → [J
bn 5
] = 51 A/ mm
2
Như vậy sau khi tính toán ta thấy J
bn tt
< [J
bn
], kết cấu của thanh dẫn động thoả
mãn yêu cầu khi mạch có sự cố ngắn mạch.
2.3.3.Xác định kích thước thanh dẫn tĩnh.
Do thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh cùng dòng định mức I
đm
= 200A đi qua nên
kích thước thanh dẫn tĩnh giống như kích thước thanh dẫn động. Vì thanh dẫn tĩnh có
gắn với phần đầu nối nên ta thường chọn kích thước than dẫn tĩnh lớn hơn kích thước
thanh dẫn động. Cũng vì lý do đó mà ta không cần kiểm nghiệm lại thanh dẫn tĩnh.
Từ kích thước thanh dẫn động chính: a = 22 (mm) và b = 3 (mm). Chọn kích
thước thanh dẫn tĩnh chính: a’ = 24 (mm) và b’ = 3,5 (mm). Từ kích thước thanh dẫn
động phụ: a = 5 (mm) và b = 1 (mm) chọ
n a’ = 6 (mm) và b’ = 1,5 (mm).
2.4. Tính toán phần đầu nối.
a. Khái niệm.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
9
Đầu nối tiếp xúc là phần tử rất quan trọng trong khí cụ điện, nếu không chú ý
dễ bị hư hỏng nặng trong quá trình vận hành. Đầu nối gồm các đầu cực để nối với dây
dẫn bên ngoài và nối với các bộ phận bên trong mạch vòng dẫn điện.

b. Nhiệm vụ.
Đầu nối làm nhiệm vụ liên kết mạch ngoài với mạch vòng dẫn điện (t
ức làm
nhiệm vụ đưa điện vào ra khí cụ điện), đồng thời làm nhiệm vụ liên kết các chi tiết
của mạch vòng dẫn điện.
c. Yêu cầu.
9 Nhiệt độ của mối nối khi làm việc dài hạn ứng với dòng điện định mức
không được lớn hơn nhiệt độ cho phép
[
]
cp
θ
θ
≤
.
9 Lực ép đầu nối đủ lớn để R
tx
nhỏ, giảm được tổn hao ở phần đầu nối.
9 Đảm bảo đủ độ bền nhiệt, độ bền cơ.
d. Chọn dạng kết cấu đầu nối.
Việc chọn kết cấu mối nối phụ thuộc vào hình dáng vật liệu thanh dẫn và các
yêu cầu kết cấu khác. Thường cố gắng giảm một các hợp lý số mối nối tiếp xúc, mỗi
chộ đầu nối đều có thể là nơi hư hỏng của mạch vòng dẫn điện đầu tiên.
Có nhiều loại mối nối tiếp xúc, việc sử dụng kiểu mối nối nào là phụ thuộc các
yêu cầu về kết cấu và dòng điện làm việc. Với dòng I
đm
= 200A ta chọn loại mối nối
tháo rời được bằng vít ren.
e. Xác định kích thước và số lượng bulông ốc vít.
Kích thước bulông, vít phụ thuộc vào I

đm
. Theo trị số dòng điện làm việc 150A
ta chọn vật liệu vít là thép không dẫn điện. Theo bảng 2-9 trang 32 và bảng 2-10 trang
33 TLTKKCĐHA ta chọn vít có:
Đường kính ren (M12) d = 12 (mm).
Tiết diện tính toán S
tt
= 74 (mm
2
).
Lực tính toán F
tt
= 10 ( KN.)
Chọn số lượng bulông, vít là 1.
Theo thực nghiệm để đạt trị số điện trở tiếp xúc và điện áp rơi cho phép, cần
phải tạo ra lực ép riêng f
tx
trên mối nối các thanh đồng đủ lớn :
Chọn f
tx
(lực ép riêng) =100 (KG/cm
2
)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
10
Diện tích tiếp xúc đầu nối:
tx
dm
dndntx

J
I
baS == .
(2.8)
Do I
đm
= 200A nên ta chọn [J
tx
] = 0,31 A/mm
2

Theo công thức (2.8) ta có:
)(645
31,0
200
2
mm
J
I
S
tx
dm
tx
===

Lực ép tiếp xúc đầu nối là :
F
tx
= f
tx

.S
tx
= 100.645.10
-2
= 6,45 (KN) < 10 (KN)
Diện tích phần đầu nối được xác định theo công thức:
S
đn
= S
tx
+ S
tt
= 645 + 74 = 719 (mm
2
)
Xác định điện trở tiếp xúc của đầu nối :
R
txđn
=
m
tx
tx
F
k
).102,0(
(2.9)
k
tx
là hệ số ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm.
Với tiếp xúc đồng - đồng k

tx
= 0,14.10
-3
và m = 1 tiếp xúc bề mặt.
R
txđn
=
)(10.21,0
)6450.102,0(
10.14,0
6
3
Ω=
−
−

Điện áp tiếp xúc: U
tx
= I
tx
.R
txđn
= 200.0,21.10
-6
= 4,2.10
-6
(V) = 0,42 (mV)
Kết luận : Do U
tx
= 0,42 (mV) < [u

tx
] = (2 ÷ 30 mV) nên phần đầu nối thiết kế
thoả mãn yêu cầu kĩ thuật.
Với dòng I
đm
= 5A thì chọn vít có d = 3 (mm), kí hiệu M1 và tiết diện tính toán
7,1(mm
2
). Số lượng vít là 1.

)(13,16
31,0
5
2
mm
J
I
S
tx
dm
tx
===

Lực ép tiếp xúc đầu nối l: F
tx
= f
tx
.S
tx
= 100.16,13.10

-2
.9,81= 158 (N)
Diện tích phần đầu nối được xác định theo công thức:
S
đn
= S
tx
+ S
tt
= 16,13 + 7,1 = 23,2 (mm
2
)

Xác định điện trở tiếp xúc của đầu nối : R
txđn
=
)(10.22,8
)158.102,0(
10.14,0
6
3
Ω=
−
−

Điện áp tiếp xúc: U
tx
= I
tx
.R

txđn
= 5.8,22.10
-6
= 0,0411 (mV)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
11
Kết luận : Do U
tx
= 0,411 (mV) < [u
tx
] = (2 ÷ 30 mV) nên phần đầu nối thiết kế
thoả mãn yêu cầu kĩ thuật.
2.5. Tính toán tiếp điểm.
2.5.1.Yêu cầu đối với tiếp điểm.
Dẫn điện tốt, kiểu dáng và kết cấu hợp lý. Tiếp điểm là bộ phận dễ hư hỏng
nhất vì vậy mà tuổi thọ của công tắc tơ là tuổi thọ tiếp điể
m. Chế độ định mức thì θ
tx

< [θ
tx
] = θ biến đổi tinh thể tiếp điểm. Ngoài ra độ bền cơ, bền điện, độ rung tiếp điểm
cũng phải nhỏ hơn trị số cho phép, hao mòn tiếp điểm phải ở mức quy định. Chế độ
ngắn mạch thì phải chịu được độ bền nhiệt và độ bền điện động, với tiếp điểm h
ồ
quang thì phải có khả năng ngắt lớn.
Kết cấu tiếp điểm:
Tiếp điểm kiểu công sôn(Hình 1). Thường dùng cho dòng điện bé (đến 5A), tải
nhẹ. Dạng tiếp xúc điểm không có lò xo tiếp điểm riêng mà lợi dụng tính đàn hồi của

thanh dẫn động để tạo lực ép tiếp điểm và không có buồng dập hồ quang.
Tiếp điểm ki
ểu cầu(Hình 2). Với đặc điểm một pha có hai chỗ ngắt nên hồ quang
bị phân đoạn. Tiếp điểm động chuyển động thẳng, không dây nối mềm, lò xo ép tiếp
điểm dạng xoắn hình trụ, kết cấu đơn giản, thường dùng trong các công tắc tơ, khởi
động từ điều khiển động cơ điện có dòng điện định mức khá lớ
n.

Tiếp điểm kiểu ngón(Hình 3).Một pha có một chỗ ngắt, phần động chuyển
động quay, vì vậy có dây dẫn mềm để nối với tiếp điểm động. Bằng kết cấu này, vùng

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
12
tiếp xúc làm việc không bị hồ quang. Loại kết cấu này thường sử dụng trong các máy
cắt hạ áp (áp tô mát) và các thiết bị đóng cắt có chế độ làm việc nặng nề.
Tiếp điểm kiểu dao(Hình 4). Thường dùng cho cầu dao có dòng điện bé (đến vài
trục ampe). Lực ép tiếp điểm ở đây nhờ tính đàn hồi của lá đồng tiếp điểm tĩnh. Với
dòng
điện lớn, người ta dùng tấm thép lò xo dạng phẳng để tạo lực ép tốt hơn. Với kết
cấu này, khi bị ngắn mạch lực điện động sẽ cùng chiều với lực ép tiếp điểm, đảm bảo
tiếp xúc tốt. Loại tiếp điểm kiểu dao chỉ dùng đóng cắt không điện hoặc dòng điện bé
(dòng không tải), thường gặp
ở cầu dao, dao cách ly.

Tiếp điểm kiểu đối. Tận dụng được khoảng không rỗng bên trong lòng trụ tiếp
điểm nên có thể tăng được khả năng dập hồ quang. Mặt khác nếu tính đủ diện tích tiếp
xúc của tiếp điểm cũng như thanh dẫn động (tĩnh) thì nó có thể dẫn dòng điện lớn cỡ
hàng trăm ampe.
Tiếp điểm kiểu hoa huệ.
Loại tiếp điểm này thường dùng cho các máy cắt dòng

điện cỡ hàng ngàn ampe. Kết cấu này cũng thường được sử dụng trong các trạm đóng
cắt trọn bộ, lắp ráp kiểu mô - đun.


2.5.2.Chọn dạng kết cấu tiếp điểm.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
13
Do yêu cầu làm việc với dòng điện I
đm
= 200A nên ta chọn kết cấu tiếp điểm
kiểu cầu hai chỗ ngắt, tiếp xúc mặt, có buồng dập hồ quang:
9 Tiếp xúc mặt nên đảm bảo được dòng điện lớn hàng trăm ampe.
9 Khả năng tẩy sạch bụi bẩn lồi lõm trên bề mặt tiếp xúc.
9 Khả năng ngắt lớn, không cần dây nối mềm.
9 Dập hồ quang dễ
dàng.
Với tiếp điểm phụ do dòng làm việc 5A nên ta chọn tiếp điểm kiểu cầu hai chỗ
ngắt tiếp xúc điểm, dập hồ quang tự nhiên.
2.5.3.Độ mở, độ lún.
Độ lún
: Là khoảng cách mà tiếp điểm động có thể đi thêm được nếu không bị
cản lại bởi tiếp điểm tĩnh.
Theo công thức lý thuyết: l = a + b.I
đm

Với a = 1,5 (mm) b = 0,02 (mm/A)
Thay số : l
c
= 1,5 + 0,02. 200 = 5,5 (mm)

Với dòng I = 5A thì độ lún là: l
f
= 1,5 + 0,02. 5 = 1,6 (mm).
Độ mở
: Để đảm bảo cách điện do có hồ quang sinh ra trong quá trình đóng, cắt
mạch điện nên ta phải chọn độ mở hay khoảng cách giữa hai tiếp điểm phải thật an
toàn. Với dòng điện làm việc I
đm
= 200A thì ta chọn độ mở m
c
= 9 (mm). Với dòng
điện I = 5A ta chọn độ mở m
f
= 10,9 (mm) để sao cho tổng độ mở và độ lún của tiếp
điểm chính bằng với cho tổng độ mở và độ lún của tiếp điểm phụ.
2.5.4.Chọn vật liệu và kích thước tiếp điểm.
Kích thước tiếp điểm:
phụ thuộc vào I
đm
, kết cấu và tần số đóng cắt. Dựa vào
I
đm
, và kích thước thanh dẫn đã chọn ở trên ta chọn kích thước tiếp điểm theo bảng 2-
15 trang 51 TKKCĐHA: Tiếp điểm chính có chiều rộng a
tđ
= 20 (mm), chiều dài b
tđ
=
24,5 (mm) và chiều cao tiếp điểm h = 3 (mm).

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
14
Tiếp điểm chính có dạng tiếp xúc mặt, đảm bảo các yêu cầu về nhiệt độ, điện
trở tiếp xúc, lực ép tiếp điểm và điện áp tiếp xúc khi lam việc với dòng khá lớn 200A.
Tiếp điểm phụ có dạng tiếp xúc điểm do dòng làm việc nhỏ I =5A. Theo kích
thước thanh dẫn phụ có chiều rộng a = 5 (mm) và cao b = 1 (mm). Ta chọn tiếp điểm
phụ có đường kính d = 4 (mm) và cao h = 1 (mm).
Để
đảm bảo về yêu cầu kỹ thuật của tiếp điểm ta dùng bạc kim loại gốm để thiết
kế chế tạo tiếp điểm bảng 2-13 trang 44 TKKCĐHA:
Tên hằng số vật lý Giá trị Đơn vị
Ký hiệu MC
Tỷ trọng 10 g/ cm
3

Nhệt độ nóng chảy 961
0
C
Điện trở suất ở 20
0
C 1,8.10
-3

Ω.mm
Độ dẫn nhiệt 0,416 W/cm.
0
C
Tỷ trọng nhiệt 0,234 Ws/ cm.

0
C
Độ cứng
35
÷
45
Briven.kg/ mm
2

Hệ số nhiệt điện trở 4.10
-3
1/
0
C

2.5.5.Xác định nhiệt độ, điện trở tiếp xúc, lực ép tiếp điểm và điện áp tiếp xúc khi
làm việc dài hạn.
Tính toán lực ép tiếp điểm:

Theo công thức lý thuyết 2-14 trang 53 TLKKCĐHA:
F
tđ 1
=
22
2
arccos
1
.
.16

.
⎥
⎦
⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
tx
td
dm
T
T
HBA
I
λ
π
(2.10)
Trong đó :
T
tđ
(
0

K ) : Nhiệt độ trụ dẫn chỗ xa nơi tiếp xúc
T
td
= 69,6
0
C = 342,6
0
K
T
tx
(
0
K ) : Nhiệt độ nơi tiếp xúc giữa hai tiếp điểm
T
tx
= T
td
+8 = 77,6
0
C = 350,6
0
K
I
đm
: Dòng điện định mức.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
15
λ
: Hệ số dẫn nhiệt (

λ
=0,416 W/ cm
0
C).
A : Hằng số A= 2,3.10
-8
( V/
0
C )
HB: Độ cứng Briven (HB = 40 Briven. Kg/ mm
2
).
Thay số vào ( 2-10 ):
F
tđ 1
=
()
()
22
8
2
6,350
6,342
arccos
1
.
416,0.16
40.14,3.10.3,2.200
⎥
⎦

⎤
⎢
⎣
⎡
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
= 8,5 (N)
Do dạng tiếp xúc ta chọn là tiếp xúc mặt nên F
tđ
= 3.F
tđtt
= 25,5 (N)
Xác định F
tđ
theo thực nghiệm: F
tđtt
= f
tđ
.I
đm

Với f
tđ
: hệ số ép tiếp điểm f
tđ

= 7
÷
15 (G/A) Ta chọn: f
tđ
= 10 (G/A)
F
tđ
= 10.200 = 2000 ( G) = 20 (N )
Vậy so sánh F
tđtt
với F
tđ
= 3.F
tđtt
= 25,5 (N) vậy ta chọn F
tđ
= 25,5 (N). Khi đó
ta có thể tăng dự trữ lực, đảm bảo độ ổn định điện động. Cần chú ý rằng F
tđ
= F
tđc
là
tiếp điểm đóng ổn định. Lực ép tiếp điểm đầu F
tđđ
là lực ép khi tiếp điểm tĩnh bắt đầu
tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh khi đóng. Thông thường F
tđđ
= 0,4 ÷ 0,7 F
tđc
Như vậy ta có: F

tđc
= F
tđ
= 25,5 (N)
F
tđđ
= 0,7.F
tđc
= 17,85 (N)
Với tiếp điểm phụ dòng 5A:
F
tđcf
= 10.5 = 50 (G) = 0,5 (N)
F
tđđf
= 0,7.F
tđcf
= 0,35 (N)
Xác định điện trở và điện áp tiếp xúc:

Biểu diễn quan hệ giữa lực ép tiếp điểm với điện trở tiếp xúc.
Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm không bị phát nóng tại 20
0
C xác định theo công
thức 2 - 24 trang 58 (TLTKKCĐHA):
R
t x 20
=
)(10.3,410.
5,25

40.
2
10.8,1.
2
53
6
1
Ω==
−
−
ππρ
td
F
HB

Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm không bị phát nóng tại 20
0
C xác định theo công
thức 2 - 25 (TLTKKCĐHA): R
t x 20
=
()
m
td
tx
F
k
.102,0
(2-12)
Trong đó:

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
16
k
t x
: hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm.
k
t x
= ( 0,2
÷
0,2 ).10
-3
Chọn k
tx
=0,2.10
-3
.
F
tđ
= 25,5 N : lực ép tiếp điểm.
m : hệ số dạng bề mặt tiếp xúc ( tiếp xúc mặt : m = 1).
R
tx20
=
()
1
3
5,25.102,0
10.2,0
−

= 0,07.10
-3
(Ω).
So sánh hai kết quả thực nghiệm và lý thuyết ở trên ta lấy R
tx20
= 0,05.10
-3
Ω
Xác định điện trở ở chế độ làm việc của tiếp điểm, ta xét lúc [θ
cp
] = 95
0
C là khi
có dòng điện chạy qua, tiếp điểm bị phát nóng:
R
tx[θ]
= R
tx 20
.[1+ 2/3.α.( [θ]-20 )]
= 0,05.10
-3
.[ 1+ 2/3.4.10
-3
.(95-20)]
= 0,055.10
-3
( Ω )
Đối với tiếp điểm phụ: R
t x 20
=

)(10.51,4
5
40.
2
10.8,1.
2
6
6
1
Ω==
−
−
ππρ
td
F
HB

R
tx20
=
()
5,0
3
5,0.102,0
10.2,0
−
= 0,88.10
-3
(Ω).
So sánh hai kết quả thực nghiệm và lý thuyết ở trên ta lấy R

tx20
= 0,88.10
-3
Ω
Xác định điện trở ở chế độ làm việc của tiếp điểm, ta xét lúc [θ
cp
] = 95
0
C là khi
có dòng điện chạy qua, tiếp điểm bị phát nóng:
R
tx[θ]
= R
tx 20
.[1+ 2/3.α ( [θ]-20 )]
= 0,055.10
-3
.[ 1+ 2/3.4.10
-3
.(95-20)]
= 0,066.10
-3
( Ω )
Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc của tiếp điểm :
U
tx
= I.R
tx
= 200. 0,066.10
-3

= 13,2.10
-3
( V ) = 13,2 ( mV )
Theo tiêu chuẩn thì U
tx
phải nằm trong khoảng ( 2 ÷ 30 ) mV
Vậy U
tx
< [U
tx
] = 30 mV hoàn toàn thoả mãn yêu cầu thiết kế.
Đối với tiếp điểm phụ:
U
tx
= I.R
tx
= 5.0,88.10
-3
=4,4.10
-3
( V ) = 4,4( mV )
Vậy U
tx
< [U
tx
] = 30 mV hoàn toàn thoả mãn yêu cầu thiết kế.
Tính toán nhiệt độ tiếp điểm:


Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48

17
Dựa vào sự cân bằng nhiệt trong quá trình phát nóng của thanh dẫn dài vô hạn
có tiết diện không đổi. Giả thiết có một đầu tiếp xúc với thanh dẫn khác và nguồn
nhiệt đặt tại nơi tiếp xúc.
Theo công thức 2-11 TKKCĐHA, ta có:
θ
tđ
= θ
mt
+
λρ
λ
ρ
θ
θ
8
).(

.
.
2
1

.
222
txdm
T
tx
dm
T

dm
RI
kPS
RI
kPS
I
++
(2-13)
Trong đó :

θ
mt
: Nhiệt độ môi trường xung quanh tiếp điểm: 40
0
C .

θ
tx
: Nhiệt độ nơi tiếp xúc (
0
C).
R
tx
: Điện trở tiếp xúc; R
tx
= 10,98.10
-5
(
Ω
).

k
T
:Hệ số tản nhiệt ra môi trường của thanh dẫn. Tra bảng 6-5 TLTKKCĐHA
k
T
= 6.10
-6
W/ mm
2 0
C.

ρ
θ
: Điện trở suất của vật liệu tiếp điểm (
Ω
mm).

ρ
θ

=
ρ
95
=
ρ
20
.[ 1 +
α
.([
θ

cp
] - 20 )]
= 1,8.10
-6
[ 1+ 4.10
-3
(95-20 )] = 2,34.10
-6
(
Ω
mm).

λ
: Độ dẫn nhiệt;
λ
= 0,416 (W/cm
0
C).
S, P : Diện tích và chu vi tiếp điểm:
S
tđ
= a
tđ
.b
tđ
= 20.24,5 = 490 (mm
2
).

P

tđ
= 89 (mm).
Thay số vào (2-13) ta được :
θ
tđ
= 40 +
()
(
)
6
23
6
3
2
6
6
2
10.34,2.16,4.8
)10.66,0.200.(
10.6.89.490.16,4
10.66,0.200
10.6.89.490
10.34,2.200
−
−
−
−
−
−
++

= 40 + 2,28 + 13,39 + 10,48 = 66,15 (
0
C )
θ
tx
< [θ
tx
] =180
0
C là nhiệt độ hoá mềm của vật liệu làm tiếp điểm.
2.5.6.Tính dòng hàn dính.
Xác định trị số dòng điện hàn dính theo quan hệ lý thuyết:
Theo công thức 2-33 TLTKKCĐHA ta có:

tdnchdbd
FfAI = (2-14)
Trong đó: f
nc
=2
÷
4 là hệ số đặc trưng cho sự tăng diện tích tiếp xúc.
F
td
là lực ép tiếp điểm. F
td
=25,5 (N)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
18

A là hệ số phụ thuộc vật liệu được tính theo công thức:

) 3/21.(
) 3/11( 32
00 nc
ncnc
HB
A
θαρπ
θαθλ
+
+
=
(2-15)

)961.10.4.3/21).(10.4.201/(10.8,1.40.
)961.10.4.3/11(961.16,4.32
336
3
−−−
−
++
+
=
π
A
= 625,56
Theo (2-14) ta có:
)(3,17692.4.56,625 AI

hdbd
==

Xác định trị số dòng điện hàn dính theo thực nghiệm :
Theo công thức 2 - 36 TLTKKCĐHA, xác định trị số dòng điện hàn dính theo
lực ép tiếp điểm .
I
hd
=
td
F .k
hd
=
2
.1200 = 1697 (A)
Trong đó :
F
tđ
: là lực ép tiếp điểm F
tđ
= 2,55 KG
k
hd
: hệ số hàn dính phụ thuộc dòng điện làm việc, tra bảng 2-19 trang
67 (TLTKKCĐHA): k
hd
= 1200 A/KG
So sánh hai kết quả trên ta lấy giá trị dòng hàn dính: I
hd
= 1697 (A). Với dòng

ngắn mạch I
n
= 10.I
đm
= 2000 A thì không thể làm cho tiếp điểm hàn dính được.
2.5.7.Sự rung của tiếp điểm.
Theo công thức 2-39 TLTKKCĐHA, với tiếp điểm cầu:
Biên độ rung của tiếp điểm: X
m
=
(
)
tdd
V
do
d
F
KVM
.2
1
2
−
∑
(2-15)
Trong đó :
F
tđ đ
: Lực ép tiếp điểm đầu. F
tđđ
= 1,575 KG

V
đo
: Vận tốc tại thời điểm va đập. V
đo
= 0,1 m/s
K
V
: Hệ số va đập phụ thuộc tính đàn hồi vật liệu. Với vật liệu thanh
dẫn là đồng nên ta có K
V
= 0,9.
M
đ
∑
: Khối lượng phần động (KG.s
2
/m)
m
c
: Trọng lượng đơn vị, m
c
=8.10
-3
KG/A
Trọng lượng phần động :
M
đ∑
= m
c
.I

đm
= 8.200 = 1,6 (KG.s
2
/m)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
19
Từ (2-15) ta có : X
m
=
(
)
(
)
75,15.3.2
9,01.1,0.6,1
2
−
= 0,017 (mm)

Xác định thời gian rung: Tương ứng với biên độ rung cho đến lúc tiếp điểm
làm việc ổn định, ta có thời gian rung.
Theo công thức 2 - 40 TLTKKCĐHA:
t
m
=
75,15.3
9,01.1,0.6,1.2
.3
1 2

−
=
−
Σ
ttd
Vdod
F
kVM
= 2,14 (ms)
Khoảng thời gian rung sơ bộ là : t
∑
= ( 1,5 ÷ 2 ).2.t
m

t
m∑
= 2.2.2,14 = 8,56 ms < [t
m
] = 10 ms.
Thấy rằng thời gian rung là 8,56 ms < [t
m
] = 10 ms là thời gian rung cho phép,
biên độ rung nhỏ hơn độ lún khá nhiều vì vậy thiết kế trên là chấp nhận được.
2.5.8.Sự mòn tiếp điểm và biện pháp khắc phục.
Trong quá trình đóng, ngắt các tiếp điểm có hiện tượng hồ quang xuất hiện,
mặt khác do va chạm cơ khí dẫn tới có một độ mòn tiếp điểm nhất định.
Theo công thức 2 - 54 TLTKKCĐHA: Khối lượng ăn mòn trung bình khi
đóng, ngắ
t một lần tiếp điểm :
g

đ
+ g
ng
= 10
-9
.( k
đ
.I
2
đ
+ k
ng
.I
2
ng
).k
kđ

k
kđ
: Hằng số mòn không đồng đều k
kđ
= 1,5.
k
đ
, k
ng
: Hệ số mòn khi ngắt và đóng tiếp điểm.
Tra bảng 2-21 trang 79 TLTKKCĐHA ta chọn: k
đ

= k
ng
= 0,05
I
ng
= 6.I
đm
= 1200A : Dòng điện ngắt.
I
d
= 4.I
đm
= 800 A : Dòng điện quá độ lúc đóng.
g
đ
+ g
ng
= 10
-9
.0,05.[(I
đ
)
2
+ (I
ng
)
2
].1,5
g
đ

+ g
ng
= 7,775.10
-5
(g)
Với yêu cầu thiết kế tuổi thọ của tiếp điểm là 10
5
lần đóng cắt, vậy tổng khối
lượng mòn là :
∑g =( g
đ
+ g
ng
).10
5
= 7,775.10
-5
.10
5
= 7,775 (g)
Khối lượng tiếp điểm: G
tđ
= γ
tđ
.V
tđ

γ
tđ
- Trọng lượng riêng của vật liệu làm tiếp điểm

γ
tđ
= 10 (g/cm
3
)

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
20
V
tđ
- Thể tích của tiếp điểm. V
tđ
= a.b.c = 20.24,5.3 = 1,47 (cm
3
)
Khối lượng tiếp điểm: G
tđ
= 10.1,47 = 14,7 (g).

53,0
7,14
775,7
==
td
m
G
G
vậy
75,05,0 ≤≤
td

m
G
G

Tiếp điểm chọn như trên là đảm bảo quá trình làm việc của công tắc tơ.


Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
21
Chương 3. Kết cấu trong khí cụ điện
1. Đặc điểm cơ cấu, các yêu cầu cơ bản và các số liệu ban đầu.
Khác với máy điện quay, các cơ cấu khí cụ điện thường được chuyển động
trong một giới hạn được xác định bởi các cứ chặng. Chuyển động trong cơ cấu khí cụ
điện có hai quá trình khác biệt là quá trình đóng và quá trình ngắt.
Trong quá trình đóng thì F
tđ
> F
c
cản trở chuyển động (phản lực).
Trong quá trình ngắt thì F
tđ
< F
c
(F

cản trở - phản lực của quá trình đóng thành
lực chuyển động).
Các yêu cần cơ bản đối với cơ cấu khí cụ điện:
Đảm bảo trị số cần thiết các thông số động học của cơ cấu chấp hành. Ví dụ
như hành trình chuyển động, độ mở, độ lún, góc quay…

Lực chuyển động của cơ cấu cần đảm bảo
ổn định việc bảo vệ đóng cắt của cơ
cấu hành trình trong khi làm việc bình thươngf cũng như khi sự cố.
Tốc độ chuyển động của tiếp điểm phải đủ lớn để giảm thời gian cháy của hồ
quang, nhưng cũng không được lớn quá tránh va đạp mạnh.
Các khâu của cơ cấu chấp hành phải làm việc tin cậy, dễ sửa chữa, tháo lắ
p,
vận hành đơn giản.
2. Lập sơ đồ động của kết cấu.
Tác dụng của sơ đồ động cho ta biết sơ bộ một cách rõ ràng và chính xác sự
truyền và biến đổi chuyển động trong các khâu trong cơ cấu. Sơ đồ động được dựng ở
các vị trí đặc trưng nhất của cơ cấu đóng cắt: δ = l + m và δ = δ
od
+ δ
cn
= 0, và trường
hợp nắp của công tắc tơ đặt ngược.








Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
22


Sơ đồ động cần biểu diễn rõ các khâu, khớp trong cơ cấu và sự liên quan các

khâu trong cơ cấu: độ lớn hành trình, góc quay, chiều dài cánh tay, tỉ số truyền, đặt và
định hướng các véctơ lực, các số liệu khác như độ mở, độ lún, khe hở không khí
Lực cơ tác dụng bao gồm:
9 Lực ép tiếp điểm chính thường mở.
9 Lực ép tiếp điểm phụ th
ường mở.
9 Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng.
9 Lực ép tiếp điểm cuối.
9 Lực lò xo nhả.
9 Khối lượng phần động. Lực ma sát (bỏ qua).
3. Lực tác dụng và phản lực tác dụng trong cơ cấu, quy đổi lực.
Ta phân lực và mô men thành hai loại: lực tác động và phản lực tác động.
Lực và mô men chuyển động của c
ơ cấu truyền động điện từ là các lực tác
động. Các lực này đặt vào khâu chủ động.
Lực cản có ích là lực ép của lò xo tiếp điểm.
Lực có hại là lực ma sát.
Trọng lực có thể có ích hoặc có hại.
Khi quy đổi lực ta cần chú ý:
Khi điểm đặt lực chuyển động chính tức lực điện từ và các lực, phản lực không
cùng điểm đặ
t thì ta phải quy đổi về cùng một vị trí để thuận tiện cho việc xây dựng
đặc tính lúc tính toán và so sánh.
Lực và mô men sau khi quy đổi phải bằng lực và mô men trước khi quy đổi.
Công của lực và mô men trước quy đổi bằng công của lực và mô men sau quy đổi.

Phạm Thế Vinh TBĐ-ĐT3-K48
23
Điểm quy đổi là điểm đặt của lực điện từ. Cần quy đổi cả độ mở và độ lún về
khe hở không khí.

Lực ép tiếp điểm chính thường mở:
Lực ép tiếp điểm cuối: F
tđc
= 6.F
tđ
= 6.25,5 = 153 N
Lực ép tiếp điểm đầu: F
tđđ
= 0,6.F
tđc
= 0,6.153= 91,8 N
Lực ép tiếp điểm phụ thường mở:
Lực ép tiếp điểm cuối: F
tđctm
= 4.F
tđf
= 4.0,5 = 2 N
Lực ép tiếp điểm đầu: F
tđđtm
= 0,6.F
tđc
= 0,6.2 = 1,2 N
Lực ép tiếp điểm phụ thường đóng:
Lực ép tiếp điểm đầu: F
tđđtđ
= 2 N
Lực ép tiếp điểm cuối: F
tđctđ
= 1,2 N
Lực lò xo nhả:

Lực nhả đầu F
nhđ
= k
dtr
.(G
đ
+ F
tđđtđ
) = 1,2.(1,6.9,81 + 2) = 21,23 (N)
Lực nhả cuối: F
nhc
=1,5.F
nhđ
= 1,5.21,23 = 31,8 (N)
Trong đó k
dtr
là hệ số dự trữ lực cho trong khoảng 1,1 đến 1,3. Ta chọn
k
dtr
= 1,2
4. Dựng đặc tính của lực tác dụng và phản lực tác dụng.