CHƯƠNG 2a: MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN

1
3
2
1
7
4
CHƯƠNG II: MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN
§ 2 – 1. KHÁI NIỆM CHUNG
Mạch vòng dẫn điện của khí cụ điện do các bộ phận khác nhau về
hình dạng kết cấu và kích thước hợp thành. Mạch vòng dẫn điện gồm
thanh dẫn, dây nối mềm, đầu nối, hệ thống tiếp điểm (giá đỡ tiếp điểm,
ti
ếp điểm động, tiếp điểm tĩnh) cuộn dây dòng điện (nếu có, kể cả cuộn
dây thổi từ dập hồ quang)
Hình 2.1: Mạch vòng dẫn điện của công tắc tơ
1. Thanh dẫn vào
2. Cu
ộn thổi từ
3. Tiếp điểm tĩnh
4. Tiếp điểm động
5. Giá đỡ tiếp điểm động
6. Dây dẫn mềm
7. Đầu nối ra
Nhiệm vụ tính toán là phải xác định các kích thước của các chi tiết
trong mạch vòng dẫn điện
Tiết diện của các chi tiết quyết định cơ của mạch vòng và cũng
quyeté định kích thước của khí cụ điện
§ 2 – 2. THANH DẪN
Các tính toán cơ bản của thanh dẫn gồm:
- Xác định tiết diện và các kích thước của nó ở chế độ làm việc
dài hạn và các chế độ làm việc khác

- Tính toán kiểm nghiệm tiết diện và các kích thước của nó ở chế
độ l
àm việc ngắn hạn chế độ khởi động đới với các khi cụ điện
điều khiển v
à dùng trong tự động hóa
A/ XÁC ĐỊNH TIẾT DIỆN THANH DẪN Ở CHẾ ĐỘ L
ÀM VIỆC DÀI
H
ẠN:
1) Xác định tiết diện thanh dẫn dựa vào bảng số khi tiết diện của nó
không thay đổi theo chiều d
ài.
Trong các b
ảng 2.1 đến 2.6 cho các trị số của dòng điện và các
ti
ết diện tương ứng với các loại vật liệu khác nhau khi làm việc ở chế
độ d
ài hạn.
2) Tính toán thanh dẫn với tiết diện không đổi:
Từ công thức Niutơn:

odTToodTT
.S.K)(S.KP 
( W) (2-1)
2
có thể viết biểu thức cân bằng nhiệt ở nhiệt độ xác lập cho mọi chi tiết với
bề mặt tản nhiệt
T
S
, chiều dài

l
và chu vi
l
S
p
T

)(S.KK.R.IP
mtodTTf


2




S
K..I
m
2
)(pK
mtodT

Trong đó:


R
)(
: điện trở của thanh dẫn ở nhiệt độ ổn định
)m(


: điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định
)(
o


1

)m(
o

: điện trở suất của vật liệu ở
C
o
0


là hệ số nhiệt điện trở

0042000430 ,;,
AlCu

f
K
: hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu
ứng gần
gbmf
K.KK 

bm

K
: hiệu ứng bề mặt

g
K
: hiệu ứng gần
Đối với d
òng điện xoay chiều:

061031 ,,K
f

Đối với dòng điện một chiều
1
f
K
)m(S
2
: tiết diện thanh dẫn
)m(S
T
2
: tiết diện tản nhiệt của thanh dẫn
)m(p
: chu vi của thanh dẫn
od

: nhiệt độ ổn định
mt


: nhiệt độ môi trường
mtodod

: độ tăng nhiệt ổn định
T
K
: hệ số tản nhiệt ( bảng 6-5)
W)(P
: công suất tổn hao trong thanh dẫn
)A(I
: dòng điện ổn định
Tiết diện của thanh dẫn được xác định theo biểu thức:
)(K
K).(I
K
K.I
p.S
mtodT
fodo
odT
f







1
2

2
(2-4)
3
Khi xác định chu vi p và hệ số tản nhiệt
T
K
cần phải lưu ý đến vị trí
của chi tiết so với các chi tiết khác và điều kiện tản nhiệt của nó. Ví dụ:
nếu chi tiết giáp với đế nhựa thì quá trình tản nhiệt của vùng tiếp giáp
không đáng kể, khi tính toán th
ì bỏ qua bề mặt của chi tiết này.
Ti
ết diện và kích thích các cạnh a, b của các chi tiết hình chữ nhật
được xác định theo:

odT
f
.K
K..I
)ba(.b.a




2
2
(2-5)
3
2
12

odT
f
.K).n(n
K..I
b




(2-6)
v
ới
b
a
n

Với các chi tiết có hai lớp cách điện thì tiết diện được xác định theo:
od
T
f
)
K
.(K..I
)ba(.ab











22
2
1
1
2
1
2
(2-7)
Ti
ết diện và đường kính d của các chi tiết hình tròn được xác định
theo biểu thức:

odT
f
.K
K..I
d
.d






2
2

4
(2-8)

3
2
2
4
odT
f
.K.
KI
d




(2-9)
V
ới các chi tiết có hai lớp cách điện thì tiết diện được xác định theo:
od
T
f
)
d.Kd
d
ln
d
d
ln.(K..I
d

.d










322
3
21
2
1
2
2
1
2
1
2
1
4
(2-10)
(xem chương 6)
Tính toán kiểm nghiệm: từ các biểu thức trên có thể xác định nhiệt độ
od

, độ chênh lệch nhiệt độ

od

và trị số của dòng điện cho phép I. Độ
tăng nhiệt v
à nhiệt độ cho phép cho ở trong bảng 6-1.
Ki
ểm nghiệm khi xảy ra ngắn mạch ( xem chương 6)
4
Bảng 2-1: Phụ tải dài hạn cho phép của dây dẫn có cách điện cao su và
polyclovinyl
ở nhiệt độ không khí xung quanh
C
o
40
( số ở trong ngoặc
dùng cho dây dẫn đặt từng chùm có nhiều sợi nhỏ)
Chế độ làm việc

B : 100%

B : 40%

B : 25%
Tiết diện dây
dẫn
(
2
mm
)
Dòng

điện cho phép (A)
1,5
2,5
4
6
10
16
25
35
50
70
95
120
150
18(15)
24(21)
32(30)
39(36)
65(55)
79(67)
110(90)
130(105)
170(145)
210(175)
260(215)
300(250)
345(285)
18(15)
24(21)
32(30)

39(36)
88(75)
110(95)
150(125)
180(145)
235(200)
290(245)
360(300)
420(350)
480(395)
18(15)
24(21)
32(30)
39(36)
110(95)
135(115)
190(155)
225(180)
295(250)
365(305)
455(375)
525(435)
600(495)
Chú thích: B là thời gian đóng mạch tương đối.
Bảng 2-2: Phụ tải cho phép của thanh dẫn ở nhiệt độ
C
o
100
, môi trường
xung quanh

C
o
40
( thanh dẫn sơn màu đen đặt ở 1 cạnh ).
Chiều dày thanh dẫn (mm)
1 1,5 2 2,5 3 4 5 6 8
Chiều
rộng thanh
dẫn
(
2
mm
)
Dòng
điện dài hạn (A)
10
12,5
16
62
121
153
122
150
188
144
175
223
166
200
254

184
223
280
220
271
330
254
308
380
_
_
425
_
_
515
Bảng : 2-3 Dây dẫn mềm đặc biệt
5
Dây dẫn tròn 9125-59 Dây dẫn bẹt ( làm bằng d
ây)
Tiết diện
dây dẫn
mm
2
Đường kính
dây nhỏ
mm
Đường
kính dây
d
ẫn

mm
Đường kính
dây nhỏ
mm
Kích thước
dẫn
Dòng điện
dài hạn cho
1 0,08 1,7 - - 13
1,5 0,08 2,1 - - 17
2,5 0,1 2,6 - - 24
4 0,13 3,3 - - 30
6 0,13 4,2 0,08 1,7x12 38
10 0,13 5,5 0,08 1,7x20 50
16 - - 0,08 1,7x25 75
25 - - 0,08 4,6x25 105
35 - - 0,08 4,6x30 120
Vi
ệc xác định nhiệt độ của các phần riêng biệt của thanh dẫn trong mạch
vòng dẫn điện được tính theo các biểu thức cho trong bảng 2-7.
B
ảng 2-4: Đặc tính kỹ thuật của thanh dẫn Đồng và Nhôm có tiết diễn
chữ nhật, phụ tải dòng cho phép của chúng ( rort 5415-63 và 10552-63)
Liên Xô)
Đồng
Phụ tải dòng
Kích
thước dây
dẫn
mm

Kh
ối
lượng 1
mét dài
kg
1 2 3 4
15x3 0.399 210 - - -
20x3 0.529 275 - - -
25x3 0.662 340 - - -
30x4 1.195 475 - - -
40x4 1.420 625 -/1090 - -
40x5 1.770 700/705 -/1895 - -
50x5 2.240 860/870 -/1525 -/1895 -
50x6 2.670 955/960 -/1700 -/2145 -
60x6 3.200 1125/1145
1740/1990 2240/2495 -
80x6 4.260 1480/1510
2110/2630 2730/3220 -
100x6 5.340 1810/1875
2470/3245 3170/3940 -
60x8 4.26 1320/1345
2160/2485 2760/3020 -
80x8 5.69 1690/1755
2620/3095 3370/3850 -
6
100x6 7.11 2080/2180 3060/3810 3930/4690 -
120x8 8.51 2400/2600
3400/4400 4340/5600 -
60x10 5.34 1475/1525
2560/2725 3390/3530 -

80x10 7.11 1900/1990
3100/3510 3900/4450 -
100x10 8.89 2310/2470
3610/4325 4650/5385 5300/6060
120x10 10.67 2650/2950 4100/5000 5200/6250 5900/6800
Chú thích: Tử số là phụ tải dòng xoay chiều, mẫu số là phụ tải dòng 1
chi
ều.
Bảng 2-4: Đặc tính kỹ thuật của thanh dẫn Đồng và Nhôm có tiếp, diễ
chu nhất, phụ tải dòng cho phép của chung ( rocr 5415-63 và 10552-63
Liên Xô)
Đồng
Phụ tải dòng
Đường
kính
thanh d
ẫn
mm
Kh
ối
lượng 1
mét dài
kg
1 2 3 4
15x3 0.122 165 - - -
20x3 0.162 215 - - -
25x3 0.203 265 - - -
30x4 0.324 365/370 - - -
40x4 0.432 480 /855 - -
40x5 0.540 540/545 /965 - -

50x5 0.675 665/670 /1180 /1470 -
50x6 0.810 740/745 /1315 /1655 -
60x6 0.972 870/880 1350/1555
1720/1940 -
80x6 1.296 1150/1170
1630/2055 2100/2460 -
100x6 1.620 1425/1455
1935/2515 2500/3040 -
60x8 1.296 1025/1040
1680/1818 2180/2330 -
80x8 1.728 1320/1355
2040/2400 2620/2975 -
100x6 2.160 1625/1690
2390/2945 3050/3620 -
120x8 2.592 1900/2040
2650/3350 3380/4250 -
60x10 1.620 1155/1180
2010/2110 2650/2720 -
80x10 2.160 1480/1540
2410/2735 3100/3440 -
100x10 2.700 1820/1910
2860/3350 3650/4160 4150/4400
120x10 3.240 2070/2300 3200/3900 4100/4860 4650/5200
7
Bảng 2 -5: Phụ tải dòng dài hạn cho phép của thanh dẫn đồng và nhôm
ti
ết diện tròn
Ph
ụ tải dòng Phụ tải dòngĐường
kính

thanh d
ẫn
mm
Đồng Nhôm
Đường
kính
thanh d
ẫn
mm
Đồng Nhôm
6 155 120 21 900/905 695/700
7 196 150 22 955/965 740/745
8 235 180 23 1140/1165
885/900
10 320 245 27 1270/1290
920/1000
12 415 320 28 1325/1360
1025/1050
14 505 390 30 1450/1490 1120/1155
15 565 435 35 1770/1865 1370/1450
16 610/615 475 38 1960/2100 1510/1620
18 720/725 560 40 2080/2260 1610/1750
19 780/785 605/610 42 2200/2430 1700/1870
20 835/840 650/655 45 2380/2670 1850/2060
Chú thích: Tử số là phụ tải dòng xoay chiều
Mẫu số là phụ tải dòng một chiều.
8
Bảng 2-6: Đặc tính kỹ thụât của thanh dẫn thép tiết diện chữ nhật và phụ
tải dòng cho phép của nó
Kích

thước
Thanh
d
ẫn ,
Mm
kh
ối
lượn
g
1m
kg
ph
ụ tải
dòng
A
Kích
thước
thanh
d
ẫn

mm
kh
ối
lượn
g
1m
kg
ph
ụ tải

dòng
A
Kích
thước
Than
h dãn
mm
kh
ối
lượn
g
1m
kg
ph
ụ tải
dòng
A
16x2,
5
- 55\70 70x3 1.65 215\32
0
40x4 1.26 130\22
0
20x2.
5
0.39 60\90 75x3 - 230\34
5
50x4 1.57 165\27
0
25x2.

5
0.49 70\110 80x3 1.88 245\36
5
60x4 1.88 195\32
5
20x3 0.47 65\100 90x3 2.12 275\41
0
70x4 2.2 225\37
5
25x3 0.59 80\120 100x
3
2.36 305\46
0
80x4 2.51 260\43
0
30x3 0.71 95\140 20x4 0.63 70\115 90x4 2.83 290\48
0
40x3 0.94 125\19
0
22x4 - 75\125 100x
4
3.14 325\53
5
50x3 1.10 155\23
0
25x4 0.79 85\140 - - -
60x3 1.41 185\25
0
30x4 0.94 100\16
5

- - -
Ghi chú :
tử số là phụ tải dòng xoay chiều . Mẫu số là phụ tải dòng một
chiều
Bảng 2-7: Các công thức tính nhiện độ phát nóng ổn định của các chi
tiết của mạch vòng dẫn điện.
Dạng mạch vòng Công thức tính toán Các ký hiệu
O
T
O
SPk
I




**
*
2
11
2111
2222
111
1
1
ba
ba
e
e
odod

c
od
xb
od
od
xa
odC











)(
*)(
2
222
2
2
2
111
1
2
1
2

22
1
1
11
1
mS
SPK
I
SPK
I
S
PK
b
S
PK
a
o
T
od
o
T
od
TT
,
*
**
:
:
*











9
odo
xxb
mxod
ododmx
xshae
b
a
o
xchao
o
211
1
1
2
111
11






*)(
)(
)(
1
1
1
1
21
1
cha
b
a
xcha
o
odod
odmx



,\
2
mAj 
mật độ dòng
điện
I-A,dòng điện
oc
odod
od
o

xxb
odod
xsha
b
a
xcha
xsha
b
a
o
1
1
1
1
12
1
11
1
1
21
11








min

)(
min
.)(
Với mỗi phân đoạn của
mạch vòng xem:
CONT
CONT
KKK
PPP
SSS
O
TTT











21
21
21
21
,,
,,
,,

,,

B-
xác đinh kích thước dây dẫn ở các chế độ làm việc không ổn định
( chế độ ngắn hạn, ngắn hạn lập lại, ngắn mạch)
( xem chương5)
$.2-3\- Đầu nối:
đầu nối tiếp xúch khong ngắn mạch là phần tử rất quan trọng của khí cụ
điện, nếu không chú ý sẽ bị hư hỏng nặng trong vận h
ành nhất là đối với
khí cụ điện có dòng điện lớn và dđiện áp cao. Có thể chia làm hai phần:
các đầu cực để nối với dây dẫn b
ên ngoài và nối các bộ phận bên trong
m
ạch vòng dẫn điện.
-YÊU CẦU:
1) Nhiệt độ yêu cầu các mối nối ở chế độ làm việc dài hạn với dòng điện
điịnh mức không được tăng quá trị số cho phép, do đó mối nối phải có
10
kích thước và lực áp tiếp xúc Ftx đủ để điện trở tiếp xúc Rtx không lớn, ít
tổn hao công xuất.
2) Mối nối tiếp xúch cần có đủ độ bền cơ vf độ bền nhiẹt khi có dòng
ng
ắn mạch chạy qua.
3)Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lượng tổn hao và nhiệt độ phải ổn định
khi khí cụ điện vận hành liên tục
B-TRÌNH TỰ TÍNH TOÁN:
1) chọn dạng két cấu
2)Xác dịnh đường kính bu lông.
3)Kiểm nghiệm các kích thước đã chọn bằn cách xách định điện trở tiếp

xúch Rtx điện áp rơi Ũt tr
ên chúng và so sánh với các trị số cho phép.
4) Tính toán độ bền nhiẹt, độ bền cơ của cơ cấu nối tiếp xúch.
C- CÁC DẠNG KẾT CẤU:
1) Mối nối tháo rời được (H.2-2) bằng ren và H.2-3 bằng bu lông.
2) Mối nối không tháo rời được ( hàn điện, hàn thiếc ép)
3) mối nối kiêm khớp bản lề có dây nối mềm hoặch không có dây nối
mềm.
Việc chọn kết cấu mới nối tiếp xúc phụ thuộc vào hình dáng vật
liệu của thanh dẫn vấcc yêu cầu kết cấu khác.
Thường cố gắng giảm một cách hợp
lí số mối nối tiếp xúc, mỗi chỗ
nối đều có thể là nơi hư hỏng của mạch vòng đầu tiên.
Các s
ố liệu về điện trở của mạch vòng dẫn điện của công tác tơ ở
bảng 2-8
Hình 2-2:
Các mối nối tiếp xúc khong ngắn mạch( không đóng ngắt) có thể tháo rời
được
a- Nối vật dẫn với các chi tiết có bề mặt tiếp xúc phẳng
b-Nốidây dẫn tròn với dây dẹt
c-Nối các dây dẫn tròn với nhau.
d-Hàn dây dẫn tròn với nhau.
e-Hàn và ép (hàn nguội ) dây cáp với đầu nối.
Bảng 2-8:
Điện trởcủa mạch vòng dẫn điện của công tắc tơ loại 1 cực, dòng điện
1000A(H.2-1)
No Tên chi ti
ết



11
1 Cuộn dây dập hồ quang 6.1
2 Cu
ọn dập hồ quang - tiếp điểm trên 1.93
3 Ti
ếp điểm trên -dưới 0.45
4 Ti
ếp điểm dưới-giá đỡ tiếp điểm dưới 1.84
5
Giá đỡ tiếp điểm dưới 0.81
6
Giá đỡ tiếp điểm dây dẫn mềm 1.62
7 Dây d
ẫn mềm 3.5
8 T
ổng trở mạch vòng 16.25
Hình 2-3: N
ối các thanh dẫn phẳng với đầu cực ra của thiết bị
điện.
a-Nối trực tiếp
b-Nối bằng cách hàn
c-N
ối có thanh chuyển tiếp đồng nhôm
d-Nối có sử dụng lớp bọc
1-Lõi đầu ra bằng đồng hoặch hợp kim đồng
2-Đai ốc bằng thép thường
3-Đai ốc bằng hợp kim đồng hoặc đồng:đối với thanh dẫn đồng để bình
thường đối
với thanh dẫn nhôm thì tăng kích thước

5- Thanh dẫn đồng hoặc thanh dẫn chuyển tiếp đòng nhôm
6- M
ối hàn
7-Thanh d
ẫn chuyển tiếp đồng nhôm
8-Lớp bọc
9-M
ối hàn
10-Thanh nhôm
tr31-40
D-XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC ĐẦU NỐI THÁO RỜI ĐƯỢC VÀ
CÁC CHI TIẾT ,SỐ LƯỢNG VÍT ,BU LÔNG DÙNG ĐỂ NỐI
Trị số dòng điện định mức là số liệu ban đầu đế xác định kích
thước các đầu nối thường được lấy tương ứng với tiết diện và kích thước
của thanh dẫn ,kích thước bề mặt tiếp xúc phải phù hợp với số lượng và