Đồ án môn học - Thiết kế công tắc tơ điện một chiều

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 1


PHẦN I : SƠ LƯỢC VỀ CÔNG TẮC TƠ MỘT
CHIỀU
I . KHÁI QUÁT VÀ CÔNG DỤNG :
Công tắc tơ một chiều là một loại khí cụ điện dùng để đóng ngắt từ
xa hoặc bằng nút ấn các mạch điện lực có phụ tải.
Công tắc tơ điện một chiều dùng để đổi nối các mạch điện một
chiều, nam châm điện của nó là nam châm điện một chiều.
Công tắc tơ một chiều có các bộ
phận chính như sau :
- Mạch vòng dẫn điện ( gồm đầu nối, thanh dẫn, tiếp điểm ....)
- Hệ thống dập hồ quang.
- Các cơ cấu trung gian
- Nam châm điện
- Các chi tiết và các cụm cách điện
- Các chi tiết kết cấu , vỏ ....

II . YÊU CẦU CHUNG ĐỐI VỚI CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT
CHIỀU.

II. 1. YÊU CẦU VỀ KỸ THUẬT.
Đảm bảo độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận khi làm việc ở chế độ
sử dụng cố và định mức.
Đảm bảo độ bền cuả các chi tiết bộ phận cách và khoảng cách điện
khi làm việc với điện áp cực đại, kéo dài và trong điều kiện của môi trường
xung quanh ( như mưa , bụi ....) cũng như khi có điện áp nội bộ ho
ặc quá
điện do khí quyển gây ra. Độ bền cơ tính chịu mòn của các bộ phận khí cụ

điện trong thời gian giới hạn số lần thao tác thiết kế, thời hạn làm việc ở
chế độ định mức và chế độ sự cố.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 2
Đảm bảo khả năng đóng ngắt ở chế độ định mức và chế độ sử cố, độ
bền thông điện của các chi tiết, bộ phận.
Có kết cấu đơn giản, khối lượng và kích thước bé.
II. 2 . YÊU CẦU VỀ VẬN HÀNH.
Có độ tin cậy cao, tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài .Đơn giản
trong chế tác, dễ thao tác thay thế và sửa chữa phí tổn cho vận hành, tiêu
tốn năng lượng ít
II. 3 YÊU CẦU VỀ KINH TẾ, XÃ HỘI
Giá thành hạ tạo điều kiện dễ dàng thuận tiện cho người vận hành,
đảm bảo an toàn trong lắp ráp và sửa chữa, có hình dáng và kết cấu phù
hợp, vốn đầu tư cho chế tạo và lắp ráp ít.
III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ KẾT CẤU CHUNG CỦA

CÔNG TẮC TƠ MỘT CHIỀU

Cơ cấu điện từ gồm hai bộ phận : cuộn dây và mạch từ, làm việc
theo nguyên lý điện từ gồm mạch từ dùng để dẫn từ nó là thép đúc hình
chữ U một phần được gắn chặt với đế phần còn lại được nối với hệ thống
qua hệ thống thanh dẫn .
Cuộn dây hút có điện trở và điện kháng rất bé. Dòng đ
iện trong cuộn
dây không phụ thuộc vào khe hở không khí giữa nắp và lõi.
Khi ta đặt điện áp vào hai đầu cuộn dây nam châm điện sẽ có dòng
điện chạy trong cuộn dây, cuộn dây sinh ra từ thông khép mạch qua lõi
thép có dòng đIện và khe hở không khí tạo lực hút điện từ kéo nắp ( 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.




ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 3




PHẦN II : YÊU CẦU THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN
PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU.
I. YÊU CẦU THIẾT KẾ
Thiết kế công tắc tơ một chiều một pha kiểu điện từ có các thông số.
Tiếp điểm chính : I
đm
= 80A; U
đn
= 250v
Số lượng : 1 thường mở . 0 thường đóng
Tiếp điểm phụ : I
đm
= 5A ; U
đn
= 250V
Số lượng : 0 thường mở . 0 thường đóng
Nam châm điện : U
đm
= 220V

Tần số thao tác : 500 lần đóng ngắt / giờ
Tuổi thọ : cơ : 10
5
, điện : 0,5.10
5
lần đóng ngắt
Làm việc liên tục : cách điện cấp B
II LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU.

Chọn loại công tắc tơ một chiều có tiếp điểm ngón để tiếp điểm đỡ
bị mòn, giảm điện trở tiếp xúc, tiếp điểm có tiếp xúc đường bị đóng, ngắt
tiếp điểm động có thể làm trượt trên bề mặt của tiếp điểm tĩnh để cạo đi
lớp màng mỏng ô xít xem dẫn đi
ện bám, trên đó dịch chuyển điểm cháy hồ
quang ra xa bề mặt công tác cuả tiếp điểm.
Buồng dập hồ quang kiểu khe hẹp kết hợp cuộn dây thổi từ. Buồng
dập hồ quang được làm bằng amiăng gồm hai nửa có một chỗ lồi chỗ lõm
ghép lại tạo thành một hộp có đường khe quanh co bề rộng , khe nhỏ hơn
đường kính hồ quang nên gọi là khe hẹp. Sự
kết hợp buồng dập hồ quang
khe hẹp với cuộn dây thổi từ . Cuộn dây thổi từ có tác dụng tạo ra từ
trường H tác dụng lên dòng điện hồ quang, sinh ra lực điện động F kéo dài
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 4
hồ quang, đẩy hồ quang vào đường khe quang co của buồng dập hồ quang,
hồ quang vừa tiếp giáp sát vào thành buồng dập hồ quang, vừa bị kéo dài
trong đường khe quanh co, nên dễ bị dập tắt. Thường cuộn dây thổi từ
được mắc nối tiếp với tiếp điểm cắt do đó dòng điện càng lớn thì lực điện
động càng lớn . Nếu dòng điện đổi chiều thì từ tr
ường cũng đổi chiều, lực

điện động không bị đổi chiều dòng điện nhỏ nhất có thể dập tắt hồ quang
một cách chắc chắn bằng 1/4 dòng định mức của cuộn dây thổi từ.
Nam chân điện kiểu hút chập của cuộn dây có công suất 20 – 25 W
Có khả năng làm việc chuẩn xác trong phạm vi điện áp dao động từ
85% - 105% U
đm

Thời gian tác động cuả công tắc tơ khoảng 0,08 – 0,1s
Thời gian nhả 0,03-00,04s
điện áp nhả 0,05-0,1U
đm

sơ đồ động
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 5


PHẦN III: TÍNH TOÁN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN
I. KHÁI NIỆM VỀ MẠCH VÒNG ĐẪN ĐIỆN
Mạch vòng đẫn điện cuả khí cụ điện do các bộ phận khác nhau về
hình dáng, kết cấu và kích thước hợp hành. Mạch vòng dẫn điện gồm
thanh dẫn, dầu nối, hệ thống tiếp điểm ( giá đỡ tiếp điểm, tiếp điểm động,
tiếp điểm tĩnh )
II. YÊU CẦU ĐỐI VƠÍ MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN .

Có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt
Bền với môi trường
Có độ cứng vứng tốt
Tổn hao đồng nhỏ
Có thể làm việc được trong một khoảng thời gian nhắn khi có sự cố

Có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo lắp ráp
III 1 . YÊU CẦU ĐỐI VỚI THANH DẪN.
Có độ bền cơ khí cao
Có khả năng chị
u được ăn mòn hoá học, ít bị ôxi hoá
Có độ mài mòn nhỏ khi bị va đập
Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ
III. 2 . CHỌN VẬT LIỆU
Để thoả mãn yêu cầu đối với thanh dẫn . Chọn vật liệu thanh dẫn
đồng CAĐINI kéo nguội có:
Tỉ trọng : 8,9 g/m
3

Nhiệt độ nóng chảy : 1083
0
C
Điện trở suất ở 20
0
C : 2,3. 10
-3

Độ dẫn nhiệt : 0,39 Ws/cm
0
C
Độ cứng Briven : 95 - 110kg/mm
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 6
Hệ số nhiệt điện trở : 0,0043 1/
0
C = 4. 10

-3

III. 3 HÌNH DẠNG THANH DẪN
Thanh dẫn hình chữ nhật
A: chiều rộng thanh dẫn
B: chiều dày thanh dẫn
S: tiết diện thanh dẫn
III. 4 TÍNH TOÁN THANH DẪN Ở CHẾ ĐỘ DÀI HẠN
Bề dày thanh dẫn được xác định:
()
)(
..1..2
..
3
2
mmfod
Knn
KI
b
t
τ
ρ
θ
+
=

Trong đó :
I : dòng điện làm việc ( A )
P
0

: điện trở suất cuả vật liêụ ở nhiệt độ ổn định (
mΩ
)
K
f
: Hệ số tổn hao phụ đặc trưng cho tổn hao bởi hiểu ứng bề mặt và
hiệu ứng gần. Đối với dòng đIện một chiều K
f
= 1.
N : tỉ lệ giữa chiều rộng và chiều dày thanh dẫn . Chọn n = 6
K
T
: Hệ số tản nhiệt ra khống chế . Chọn K
T
= 5 ( W/ m
2
0C)
[ bảng 6 - 5 TKKCDDHA )
độ tăng nhiệt ổn định = 65
0
C [ Bảng 6 – 1 TKKCĐHA ]
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 7
* Bề rộng thanh dẫn được xác định
a = n . b ( mm )

* Điện trở suất cuả vật liệu ở nhiệt độ ổn định ( 0 = 105
0
C )

Trong đó :
()
mΩ= 20
θ
ρ
: điện trở suất cuả vật liệu ở nhiệt độ 0 = 20
0
C và p
0=20
= 1,8 .
10
-8
[Bảng 2 - 13 TKKCĐHA ]
hệ số nhiệt điện trở cuả đồng = 0,0043
θ
ôđ
(
0
C ) nhiệt độ ổn định
θ
ôđ
= 105
0
C [ bảng 6 – 1 TKKCĐHA ]

( )
[ ]
33
105
10.46,520105.0043,0110.4

−−
=
=−+=
θ
ρ

* kích thước thanh dẫn làm việc với I
đm
= 80A

()
108,0
65.5.166.2
10.46,5.80
3
32
=
+
=
−
b
( mm)
a = n .b = 6 . 1 = 6 mm
Để phù hợp chọn:
a = 8 mm
b = 1mm
vậy ta có tỉ lệ :
n =
8
1

8
==
b
a

III. 5 KIỂM TRA THANH DẪN
Quá trình kiểm tra nhằm xác định xem với tiết điện tính toán và lựa
chọn có đảm bảo được độ tăng nhiệt, nhiệt độ ổn định cho phép khi thanh
dẫn làm việc ở chế độ dài hạn hay không .Đồng thời kiểm tra khả năng quá
tải của thanh dẫn ở chế độ không ổn định nhiệt ( chế độ ngắn hạn hay chế
( )
[ ]
201.
2001050
−+=
== od
θαρρ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 8
độ ngắn mạch ) mà tại đó thanh dẫn không bị biến dạng hay tính chất của
vật liệu làm thanh dẫn vẫn ở điều kiện cho phép
Kiểm tra khi làm việc ở chế độ dài hạn
Kiểm tra độ tăng nhiệt độ :
Trong đó :
()
()
C
nK
bnJ
T

od
0
6
32
105
2
656,46
10.18.5.2
8.1.10.46,5.31,0
1..2
...
<=
+
=
+
=
−
−
=
θ
ρ
τ


J : mật độ dòng điện của thanh dẫn: lấy j = 0,31

S : điện tích thanh dẫn
S = a.b + 8 . 1 + 8 ( mm
2
)

* kiểm tra nhiệt độ ổn định

Trong đó :
θ

mt
: nhiệt độ môi trường ( lấy
C
mt
0
40=
θ
)
* Kiểm tra thanh dẫn ở chế độ ngắn hạn :
Chế độ ngắn hạn là chế độ mà thanh dẫn làm việc trong thời gian
ngắn. Khi độ chênh nhiệt độ chưa đạt tới trị số ổn định thì đã nghỉ ( tức là
chưa lợi dụng hết khả năng chịu nhiệt của vật liệu ) . Do đó ta có thể nâng
phụ tải lên để khí cụ đ
iện ứng với thời gian làm việc mà tại đó khí cụ điện
vùa đạt tới độ tăng nhiệt cho phép.
Để thuận tiện cho việc tính toán kiểm nghiệm . Kiểm tra thanh dẫn
có chiều dài 1 cm , thời gian làm việc ngắn hạn t
nh
= 3 sec, nhiệt độ là
105
0
C
)/(10
8
80

2
mmA
S
I
J ===
C
odmtod
0
6,866,4640 =+=+=
τθθ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 9
* Điện trở của 1cm thanh dẫn ở nhiệt độ 105
0
C là :

( )
[ ]
( )
[ ]
20.1..20.1.
2020105
−+=−+=
=== odod
ISRR
θαρθα
θθθ

=
()

[]
5
4
9
10.83,620105.0043,01.
10.8
1
.10.4
−
−
−
=−+

R
0 = 20
: điện trở của đồng ở nhiệt độ 0 = 20
0
C
* Tổn hao công suất cho phép ở chế độ làm việc dài hạn.
P
dh
= I
2
dh
. R
0 = 105
= 80
2
. 6,83. 10
-5

= 0,437( W/ cm )
* hằng số phát nóng được xác định :
T=
TT
SK
MC
.
.

C : nhiệt dung riêng của đồng C = 0,39 J/g
0
C
S
t
: diện tích bề mặt làm nguộn của thanh dẫn dài 1cm : S
t
= D. L
D : Chu vi thanh dẫn . D = 2 ( a + b )
L : Chiều dài thanh dẫn . L = 1cm
M : Khối lượng thanh dẫn dài 1cm : ( g )
S
t
= D. L + 2 ( a + b ) . l = 2 ( 0,8 + 0,1 ) . 1 = 1,8 ( cm
2
)
M =
)(12,71.8.0.9,8.. KGlS ==
γ

Tỉ trọng của đồng

* Hằng số thời gian phát sóng
303
8,1.10.5
7.39,0
.
.
4
===
−
TT
SK
MC
T
( S )
* Độ tăng nhiệt ở chế độ ngắn hạn :
( )
nh
t
T
eTT
odnh
−
′
= 1.

Trong đó :
T
ôđ
: độ tăng nhiệt ổn định khi công suất ở chế độ ngắn hạn tính
toán ở t

nh
= 3sec;

(
)
Ce
nh
0
25,01.65
5
,6303
=−=
−
τ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 10
* Hệ số quá tải công suất ở chế độ ngắn hạn:
61
5
303
===
nh
P
t
T
K

* Hệ số quá tải dòng điện ở chế độ ngắn hạn :
K

I
=
761 ==
p
K

* Công suất cho phép ở chế độ ngắn hạn:
P
nh
= K
p
. P
dh
= 61.0,437 = 26,7 ( W/ cm )
* Dòng điện ở chế độ ngắn hạn :
I
nh
= K
t
. P
dh
= 80. 7 = 560 ( A )
* Mật độ dòng điện ở chế độ làm việc ngắn hạn :
J
nh =
()
2
/70
8
560

mmA
S
I
nh
==

*Kiểm tra thời gian làm việc liên tục cho phép ở chế độ ngắn hạn

*Kiểm nghiệm thanh dẫn ở chế độ ngắn mạch .
Độ bền nhiệt của khí cụ điện là tính chất chịu được sự tác đụng nhiệt
của dòng điện ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch nó đượcđặc trưng
bằng dòng bền nhiệt là dòng điện bền nhiệt
ở đó thanh dẫn chưa bị biến
dạng.
Để thuận tiện cho việc đánh giá ta xét giới hạn cho phép của dòng
điện và mật độ dòng điện bền nhiệt của thanh dẫn ở các thời gian ngắn
mạch.
T
nm
= 1 sec: 3 sec: 5 sec .
Giới hạn cho phép của dòng điện và mật độ dòng điện được xác định
theo công thức.
I
bn
= I
nm
= S. J
nm
sec3
25,065

65
ln.303. =
⎟
⎠
⎞
⎜
⎝
⎛
−
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
−
nhod
od
nh
LnTt
ττ
τ
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 11
J
bnh1

=
bn
dbn
t
AA −

T
nm
= t
bn
: thời gian ngắn mạch ( sec )
A
d
: A
bn
= A
nm
: giá trị ứng với giới hạn dưới và trên là 0
d
: 0
nm
Theo ( H6 – 6 TKKCĐHA ) ta có : A
d
= 1,4 . 10
4

A
bn
= 3,75 . 10
4

A
2
s / mm
4

S : tiết điện vật dẫn ( mm
2
)
Theo điều kiện 0
od
= 65 + 40 = 105
0
C
Nhiệt độ cho phép đối với đồng 0
bn
= 300
0
C
Mật độ dòng điện khi t
nm
= 1 sec
J
bnh1
=
()
()
2
4
/8,484
1

10.4,175,3
mmA=
−

Mật độ dòng điện khi t
nm
= 3 sec
J
bnh1
=
()
()
2
4
/9,279
3
10.4,175,3
mmA=
−

Mật độ dòng điện khi t
nm
= 4 sec
J
bnh1
=
()
()
2
4

/4,242
4
10.4,175,3
mmA=
−
S
III. 6. ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN
ở chế độ dài hạn độ tăng nhiệt độ cho phép t
od
= 65
0
C , nhiệt độ ổn
định cho phép 0
od
= 105
0
C( bảng TKKCĐHA )
ở chế độ ngắn hạn , mật độ dòng điện cho phép ở thời gian ngắn hạn t
nh
= 5
sec là 54 ( A/mm
2
)
ở chế độ ngắn mạch, mật độ dòng bền nhiệt cho phép đối với thanh
bằng đồng ở thời gian ngắn mạch 1 sec, 3sec, 4sec, là 162 A/mm
2
, 94
A/mm
2
, 82A/mm

2

Kết luận :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 12
Với thanh dẫn có kích thước a = 12mm, b = 2mm làm việc với dòng
điện I
dm
= 80A. Có độ tăng nhiệt độ, nhiệt độ làm việc và mật độ dòng điện
dài hạn tính toán . Hoàn toàn có khả năng làm việc tốt ở các chế độ dòng
điện dài hạn và chế độ ngắn hạn . Riêng ở chế độ ngắn mạch thanh dẫn ,
thanh dẫn có kích thước nói trên chỉ cho phép làm việc tối đa ở thời gian
ngắn mạch là 4 sec bởi khi làm việc vơi thời gian ngắn mạch t
nm
> 4 sec
mật độ dòng điện bền nhiệt lớn hơn mật độ dòng bền nhiệt cho phép,
không đảm bảo an toàn.

IV. ĐẦU NỐI

IV . 1. KHÁI NIỆM VÀ NHIỆT VỤ:
Đầu nối tiếp xúc là phần tử rất quan trọng của khí cụ điện, nếu
không chú ý dẽ bị hư hỏng nặng trong vận hành, đầu nối gồm các đầu cực
để nối với dây dẫn bên ngoài và nối các bộ phận bên trong mạch vòng dẫn
điện.
Đầu nối làm nhiệm vụ liên kết mạch ngoài với mạch vòng dẫn điện, đồng
thời làm nhiệm vụ liên kết các chi tiết của mạch vòng dẫn điện.
IV. 2. YÊU CẦU :
Nhiệt độ các mối nối ở chế độ làm việc dài hạn với dòng điện định mức
không được tăng quá giá trị số cho phép, do đó mối nối phải có kích thước

và lựuc ép tiếp xúc F
tx
đủ để điện trở tiếp xúc R
tx
không lớn, tổn hao công
suất bé.
- Mối nối tiếp xúc cần có đủ độ bền cơ và độ bền nhiệt khi có dòng ngắn
mạch chạy qua.
- Lực ép điện trở tiếp xúc, năng lượng tổn hao và nhiệt độ phải ổn định khi
khí cụ điện vần hành liên tục.
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 13
IV. 3. CHỌN DẠNG KẾT CẤU
Qua phân tích các ưu nhược điểm các dạng kết cấu mối nối. Chọn
dạng kết cấu mối nối tháo rời được bằng bu lông không dẫn điện, được chế
tạo bằng thép CT3 có mạ thiếc. Dạng kết cấu này phù hợp với hình dáng
vật liệu thanh dẫn và các yêu cầu kết cấu này phù hợp với hình dáng vật
liệu thanh dẫn và các yêu cầ
u kết cấu khác.
IV. 4 ĐƯỜNG KÍNH BU LÔNG, SỐ LƯỢNG BU LÔNG :
Theo số liệu thực nghiệm ( Bảng 2-9, 2-10 TKKCĐHA )
đối với dòng điện I
đm
= 80 A/ Chọn bu lông có đường kính ren d = 6mm
Các thông số :
- kí hiệu : M6
- Tiết diện tính toán : 16,7 mm
2

- Lực tính toán : 2,3 KN

- Lực ép cần lên chỗn tiếp xúc để đạt điện trở típ xúc và điện sap tiếp xúc
cho phép là :
F
tx
= f
tx
. S
tx
= 100. 2,58 = 258 ( kg ) = 2,58 ( kN )
Trong đó :
F
tx
( KG / cm
2
) : lực ép riêng trên mối nối. Chọn f
tx
= 100 KG/
2

S
tx
( cm
2
) điện tích bề mặt tiếp xúc

)(58,2
31
80
2
cm

j
J
S
dm
tx
===

J ( A/ mm
2
) : mật độ dòng điện chỗ tiếp xuc với I
đm
< 200A
chọn j = 0,31 ( A/ mm
2
) = 31 ( A/ cm
2
)
- số lượng bu lông : 1 bu lông
IV. 5 . HÌNH DẠNG KÍCH THƯỚC PHẦN ĐẦU NỐI .
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 14
Đường kính trong của đầu nối : d = 8 ( mm )

Chọn dây dẫn mềm : đây dẫn mềm gồm nhiều sợi đồng nhỏ đường
kính 0,31 mm ghép lại với nhau . Đối với dòng I
đm
= 80 A chọn tiết diện
dây dẫn mềm S = 25 mm ( bảng 2 – 3 TKKCĐHA )
Đầu nối điện ra ngoài chọn trụ đồng dẫn có ren có đường kính ren d = 8
mm

V. TIẾP ĐIỂM
V. 1. KHÁI NIỆM VÀ CÁC YÊU CẦU CHUNG VỀ TIẾP ĐIỂM
Tiếp điểm dùng để dẫn dòng, đồng thời thực hiện chức năng đóng
ngắt của các khí cụ điện đòng ngắt.
Yêu cầu :
Khi khí cụ điện làm việc ở chế độ định mức nhiệt độ bề mặt nơi tiếp
xúc phải bé hơn nhiệt độ cho phép .
Nhiệt độ c
ủa vùng tiếp xúc phải bé hơn nhiệt độ biến đổi tinh thể
của vật liệu tiếp điểm .
Với dòng điện lớn cho phép ( dòng khởi động , dòng ngắn mạch )
tiếp điểm phải chịu được độ bền nhiệt độ và độ bền nhiệt động .
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 15
Khi làm việc với dòng điện định mức và khi đóng ngắt dòng đIện
trong giới hạn cho phép, tiếp điểm phải có độ mòn điện và cơ là nhỏ nhất
cuả tiếp điểm, độ rung cuả tiếp điểm không được lớn hơn trị số cho phép.
V. 2. CHỌN DẠNG KẾT CẤU HỆ THỐNG TIẾP ĐIỂM
Tiếp điểm hình ngón làm b
ằng CU – Cd. Loại này có ưu điểm là tiếp
điểm xúc đầu không trùng với điểm tiếp xúc cuối có tác dụng cọ sát làm
sạch bề mặt , tăng độ tiếp xúc, mặt khác điểm dẫn điện khác với điểm chịu
hồ quang nên làm tăng độ bền cuả tiếp điểm.
Hình dạng tiếp điểm.




V. 3. CHỌN ĐỘ MỞ
CỦA TIẾP ĐIỂM

Độ mở m của tiếp điểm là khoảng cách giữa tiếp điểm động và tiếp
điểm tĩnh ở vị trí cuả công tắc tơ . Công tắc tơ một chiều, dòng điện
I
đm
= 80 A chọn độ m = 10 mm
V. 4. CHỌN ĐỘ LÚN
Độ lún l của tiếp điểm là quãng đường đi thêm được của tiếp điểm động
nếu không có tiếp điểm tĩnh chặn lại. Độ lún được chọn theo dòng điện
địng mức đi qua tiếp điểm có công thức sau :
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 16
I = A + B . I
đm

A = 1,5 ( mm ) ; B = 0,02 ( mm/ A )
I = 1,5 + 0,02 . 80 = 3,1 ( mm )
Chọn = 4 ( mm) và m = 8 mm
* khoảng lăn : tạo sự lăn của tiếp điểm động trên tiếp điểm tĩnh, điểm làm
việc của tiếp đểm sẽ không trùng với tiếp điểm cháy của hồ quang. Chọn
khoảng lăn x = 6( mm )
* khoảng trượt : để tẩy sạch bụi bẩn gồ gề do hồ quang hoặc lớp ô xít tạo
nên chọ kho
ảng trượt y = 0,5 ( mm)
V. 5 CHỌN VẬT LIỆU KÍCH THƯỚC TIẾP ĐIỂM
Chọn vật liệu
* vật liệu dùng để làm tiếp điểm cần thoả mãn các yêu cầu sau :
- Điện trở suất và điện trở tiếp xúc bé
- Dẫn điện, dẫn nhiệt tốt , nhiệt độ nóng chảy cao
- ít bị ô xi hoá
- khó hàn dính

- Độ cứng cao , ít bị ăn mòn cơ
- Đặc tính công nghệ t
ốt , giá thành hạ.
* Qua khảo ta chọn vật liệu là Cu-Cd kéo nguội có các thông số sau:
-Tỉ trọng : 8,9 ( g/m
3
)
- Điện trở suất ở nhiệt độ 20
0
C : 2,3 . 10
-8

- Độ dẫn nhiệt : 3,9 ( W/cm
0
C )
- Độ cứng Brien : 95 – 110 ( kg / mm )
- Nhiệt độ nóng chảy : 1038 (
0
C )
- Hệ số nhiệt điện trở : 0,0043 ( 1/
0
C )
- Tỉ trọng nhiệt : 0,39 ( Ws/ cm
0
C)
kích thước tiếp điểm
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 17
Để phù hợp với kích thước thanh dẫn , I
đm

. Kết cấu tiếp điểm kiểu
ngón , tần số đóng ngắt 500lần/giờ
Kích thước tiếp điểm được tính toán như sau :


Trước hết ta quy đổi từ tiếp điểm hình trụ sang tiếp điểm kiểu ngón
Dựa vào bảng 2 – 15 TKKCĐHA với I
đm
= 80A tương ứng có tiếp điểm
hình trụ với đường kính d = 20mm. Với tiếp điểm kiểu ngón chọn bề rộng
tiếp điểm bằng bề rọng thanh daaxn
Ta có :

)(3.39
8.4
20.
.4
.
.
4
.
222
mm
a
d
cca
d
==→=
πππ

a : Bề rộng của tiếp điểm ; Chọn a = 8 ( mm )
c : Cát tuyến của cung tròn ( mm )
* Chọn chiều cao tiếp điểm h = 4 ( mm )
* tổng chiều dài của tiếp điểm chọn l
*
= 41 ( mm )
V. 6. LỰC ÉP, NHIỆT ĐỘ, ĐIỆN TRỞ TIẾP XÚC VÀ ĐIỆN ÁP RƠI
TRÊN TIẾP ĐIỂM Ở CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC DÀI HẠN
Lực ép tiếp điểm
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ CÔNG TẮC TƠ ĐIỆN MỘT CHIỀU 18
Lực ép tiếp điểm phải đảm bảo soa cho tiếp điểm làm việc bình
thường ở chế độ dài hạn , mà trong chế độ ngắn hạn , dòng điện lớn như
mở máy, quá tải, ngăn mạch….. Lực ép tiếp điểm phải đảm bảo cho tiếp
điểm bị đẩy ra do lực điện động và không bị hàn dính do hồ quang khi tiếp
điểm b
ị đẩy và rung
Lực ép tiếp điểm lên một chỗ ngắt ( tiếp điểm kiểu ngón ) được xác
định như sau :
* lực ép tiếp điểm đầu
Theo bảng quan hệ giữa lực ép tiếp điểm F và dòng điện I
đm
ta có :
Tiếp điểm chính :
Với I
đm
= 80 A chọn

F
1

= f. I
đm
mà f = 15
F
1
= 15 . 80 = 1200
Lực ép tiếp điểm cuối:
F
tdcc
= n . F
1
= 1 . 1200 = 1200 trong đó n là số tiếp điểm mở
F
tdcd
= 0,6. F
tdcc

= 0,6. 1200 = 720
* Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm .
Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm khi chưa phát nóng (
θ
= 20
0
C)

()
m
tdc
tx
Ctx

F
K
R
.102,0
0
20
=
=
θ

Hệ số phụ thuộc điện trở suất
ρ
và ứng suất
σ
của vật liệu đồng thời
phụ thuộc vào trạng thái bề mặt tiếp xúc. Đối với tiếp xúc đường ( Đồng -
Đồng ) chọn K
tx
= 0,2. 10
-3
(
NΩ
)
m : hệ số dạng bề mặt tiếp xúc đối với tiếp xúc đường m = 0,7
Vậy ta có :

()
)(10.7,2
720.102,0
10.2,0

5
7,0
3
20
0
Ω==
−
−
= Ctxx
R
θ