CÔNG TẮC TƠ, chương 1 doc

Chng 1: phân tích ph-ơng án-
chọn kết cấu thiết kế.
a.KHáI NIệM CHUNG.
I.khái niệm về công tắc tơ:
Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng ngắt th-ờng xuyên
các mạch điện động lực, từ xa bằng tay hay tự động.
Việc đóng ngắt công tắc tơ có tiếp điểm có thể đ-ợc thực hiện bằng
điện từ, thủy lực hay khí nén. Trong đó công tắc tơ điện từ đ-ợc sử
dụng nhiều hơn cả.
II.phân loai:
1. Theo nguyên lý truyền động ng-ời ta chia công tắc tơ thành các
loạisau:
+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng điện từ.
+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng thủy lực.
+ Công tắc tơ đóng ngắt tiếp điểm bằng khí nén.
+ Công tắc tơ không tiếp điểm.
2. Theo dạng dòng điện trong mạch:
+ Công tắc tơ điện một chiều dùng để đóng ngắt mạch điện
một chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều.
+ Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng ngắt mạch điện
xoay chiều. Nam châm điện của nó là nam châm điện xoay chiều.
Ngoài ra trên thực tế còn có loại công tắc tơ sử dụng để đóng ngắt
mạch điện xoay chiều, nh-ng nam châm điện của nó là nam châm
điện một chiều.
III. các yêu cầu đối với công tắc tơ:
Công tắc tơ phải đóng dứt khoát, tin cậy phải đảm bảo độ bền
nhiệt nghĩa là nhiệt độ phát nóng của công tắc tơ nhỏ hơn hoặc
bằng nhiệt độ phát nóng cho phép:

cp
.

Khi tính toán, thiết kế công tắc tơ th-ờng phải đảm bảo lúc
điện áp bằng 85% U
cd
thì phải đủ sức hút và lúc điện áp bằng 110%
U
cd
thì cuộn dây không nóng quá trị số cho phép và công tắc tơ vẫn
làm việc bình th-ờng.
Đảm bảo độ bền điện động: độ bền điện động đ-ợc xác định
bằng số lần đóng ngắt tối thiểu mà sau đó cần thay thế hoặc sửa
chữr các tiếp điểm bị ăn mòn khi có dòng điện chạy qua tiếp điểm.
Đảm bảo độ mòn về điện đối với công tắc tơ tiếp điểm, trong ngày
nay những loại công tắc tơ hiện đại độ mòn về điện từ (2
3).10
6
lần
đóng ngắt.
Đảm bảo độ bền về cơ: độ mòn về cơ đ-ợc xác định bằng số
lần đóng ngắt tối đa mà ch-r đòi hỏi phải thay thế hoặc sửa chữ các
chi tiết khi không có dòng điện tiếp điểm. Ngày nay các công tắc
tơ hiện đại độ bền cơ khí đạt 2.10
7
lần đóng ngắt.
iv.cấu tạo của công tắc tơ:
Công tắc tơ điện từ bao gồm những thành phần chính sau:
Hệ thống mạch vòng dẫn điện.
Cơ cấu điện từ.
Hệ thống dập hồ quang.
Hệ thống phản lực.
v.nguyên lý hoạt động của công tắc tơ:

Khi đ-a dòng điện vào cuộn dây của nam châm điện sẽ tạo ra
từ thông
và sinh ra lực hút điện từ F
đt
. Do lực hút điện từ lớn
hơn lực phản lực làm cho nắp của nam châm điện bị hút về phía
mạch từ tĩnh. Các tiếp điểm th-ờng mở của công tắc tơ đ-ợc đóng
lại. Mạch điện thông.
Khi ngắt dòng điện của cuộn dây nam châm thì lực hút điện
từ F
đt
=0 d-ới tác dụng của hệ thống lò xo sẽ đẩy phần động trở về
vị trí ban đầu. Các tiếp điểm của công tắc tơ mở, hồ quang phát
sinh ở tiếp điểm chính sẽ đ-ợc dập tắt trong buồng dập hồ quang.
Mạch điện ngắt.
b. phân tích ph-ơng án chọn kết cấu:
Để có một kết cấu hợp lý và phù hợp với điều kiện công nghệ
cho công tắc tơ thiết kế. Ta tiến hành khảo sát một số loại công tắc
tơ của một số n-ớc đang sử dụng ở Việt Nam:
+ Công tắc tơ của Việt Nam.
+ Công tắc tơ của Liên xô.
+ Công tắc tơ của Nhật.
+ Công tắc tơ của Hàn Quốc.
+ Công tắc tơ của Trung Quốc.
Sau khi tham khảo về cơ bản công tắc tơ của các n-ớc đều giống
nhau. Từ đó em có nhận xét sau:
I. Mạch từ:
Trong tất cả các loại công tắc tơ của các n-ớc nói trên ng-ời
ta đều sử dụng mạch từ chữ
có cuộn dây đ-ợc đặt ở giữa, trên

hai cực từ ng-ời ta đặt vòng chống rung.
Loại này có -u điểm: Lực hút điện từ lớn và đ-ợc phân bố đều nên
làm việc chắc chắn và tin cậy.
Các loại kiểu hút trong mạch từ: có 2 loại.
1. Hút thẳng:
Ưu điểm: có cấu tạo đơn giản dễ tháo lắp, nhỏ gọn nên kích
th-ớc của công tắc tơ nhỏ và gọn. Từ thông rò không đổi khi
chuyển động, lực hút điện từ lớn.
Nh-ợc điểm: không sử dụng đ-ợc với dòng điện lớn vì độ mở
của tiếp điểm bằng độ mở của nam châm điện. Nên nếu dùng cho
dòng điện lớn thì độ mở của tiếp điểm lớn dẫn đến nam châm điện
hóa. Khi đó kích th-ớc của công tắc tơ sẽ lớn dẫn đến hay bị rung
động.
2. Hút quay:
Ưu điểm: có cấu tạo đơn giản, độ mở tiếp điểm lớn nên sử
dụng cho các loại công tắc tơ có dòng điện lớn.
Nh-ợc điểm: vì do cấu tạo của loại này là có hệ thống cánh
tay đòn nên khó chế tạo và tháo lắp, kích th-ớc công tắc tơ lớn.
II. Tiếp điểm:
Do mạch từ kiểu hút thẳng nên ta chọn tiếp điểm có dạng bắc
cầu một pha hai chỗ ngắt.
Kiểu này có -u điểm: vì ta chọn nh- vậy bởi chỗ ngắt trong
mạch là hai nên có khả năng ngắt nhanh, chịu đ-ợc và dễ dập hồ
quang. Đồng thời giảm hành trình chuyển động dẫn đến giảm kích
th-ớc của công tắc tơ. (nh- hình vẽ).
Trong đó:
1. Thanh dẫn tĩnh
2. Thanh dẫn động.
3. Tiếp điểm động.
4. Tiếp điểm tĩnh

2
3
4
1
Iii. Buồng dập hồ quang:
Buồng dập có tác dụng giúp ta dập tắt hồ quang nhanh nên
phải đảm bảo các yêu cầu sau:
+ Đảm bảo khả năng đóng và ngắt: nghĩa là phải đảm bảo giá
trị dòng điện ngắt ở điều kiện cho tr-ớc.
+ Thời gian cháy hồ quang nhỏ, vùng iôn hóa nhỏ. Nếu
không có thể chọc thủng cách điện trong buồng dập hồ quang.
+ Hạn chế ánh sáng và âm thanh.
Do tác dụng của hồ quang là rất nguy hiểm nên ta cần phải có biện
pháp nhanh chóng dập hồ quang.
Đối với công tắc tơ xoay chiều có hai ph-ơng án dập hồ quang chủ
yếu là:
+ Dùng cuộn thổi từ có buồng dập là khe hở hẹp.
+ Dùng buồng dập kiểu dàn dập.
Ph-ơng pháp thứ nhất có khả năng dập hồ quang rất tốt song kết
cấu phức tạp, th-ờng dùng cho các loại công tắc tơ có dòng điện
lớn làm việc ở chế độ nặng và trung bình.
Ph-ơng pháp thứ hai có kết cấu đơn giản dễ chế tạo, nh-ng khả
năng dập hồ quang kém hơn ph-ơng pháp thứ nhất. Nó đ-ợc dùng
cho công tắc tơ có dòng điện không lớn lắm.
Nh- vậy ở đây ta thiết kế công tắc tơ có U
đm
=400 (V); I
đm
=60
(A) . Ta sẽ chọn buồng dập hồ quang là buồng dập kiểu dàn dập

đ-ợc làm từ vật liệu sắt ít cacbon. Loại này có kết cấu đơn giản dễ
chế tạo và đơn giản trong tính toán và đảm bảo khi làm việc.