thiết kế CONTACTOR xoay chiều, chương 1-2

Lời nói đầu
Đất n-ớc đang càng ngày càng phát triển, quá trình công nghiệp hóa,
hiện đại hóa đang diễn ra mạnh mẽ. Để thực hiện đ-ợc thì phải có các nguồn
năng l-ợng, mà điện năng chiếm một vai trò rất quan trọng. Điện năng cung
cấp cho mọi ngành, mọi lĩnh vực, mọi đối t-ợng. Tuy nhiên, trong quá trình
sử dụng điện thì không thể tránh khỏi những sự cố, rủi ro xảy ra nh- hiện
t-ợng quá điện áp, quá dòng điện, hiện t-ợng ngắn mạch Để đảm bảo vấn
đề an toàn tính mạng cho con ng-ời, bảo vệ các thiết bị điện và tránh những
tổn thất kinh tế có thể xảy ra thì Khí cụ điện ngày càng đ-ợc đòi hỏi nhiều
hơn, chất l-ợng tốt hơn và luôn đổi mới công nghệ.
Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật thì các loại Khí cụ điện
hiện đại đ-ợc sản xuất ra luôn đảm bảo khả năng tự động hóa cao, trong đó
Công tắc tơ cũng không nằm ngoài mục đích đó. Chính vì vậy mà nghiên
cứu, thiết kế Công tắc tơ là đặc biệt quan trọng nhằm tránh những sự cố đáng
tiếc có thể sẽ xảy ra.
Đ-ợc sự giúp đỡ và h-ớng dẫn của các thầy cô trong nhóm Khí cụ
điện thuộc bộ môn Thiết bị điện - Điện tử, khoa Điện. Đặc biệt là sự h-ớng
dẫn, giúp đỡ và đóng góp của thầy Phạm Văn Chới, trong thời gian làm đồ
án môn học, em đã hoàn thành đ-ợc đồ án môn học với đề tài: Thiết kế
Công tắc tơ xoay chiều 3 pha.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng song do hiểu biết kiến thức còn có nhiều
hạn chế, thời gian có hạn và kinh nghiệm thực tế còn ít, nên trong quá trình
thiết kế đồ án em còn mắc những sai sót nhất định. Vì vậy em rất mong có
đ-ợc sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các thầy cô và các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn bộ môn Thiết bị điện - Điện tử và thầy
Phạm Văn Chới đã giúp em hoàn thành đồ án môn học này.
Ch-ơng I
Giới thiệu chung về công tắc tơ
1.1. Giới thiệu chung
Khí cụ điện là những thiết bị điện dùng để điều khiển các quá trình
sản xuất, biến đổi, truyền tải, phân phối năng l-ợng điện và các dạng năng

l-ợng khác. Theo lĩnh vực sử dụng, các khí cụ điện đ-ợc chia thành 5 nhóm,
trong mỗi nhóm có nhiều chủng loại khác nhau.
Công tắc tơ là loại khí cụ điện hạ áp, dùng để đóng ngắt trực tiếp
dòng điện tải th-ờng xuyên đ-ợc điều khiển bằng tín hiệu điện. Công tắc tơ
(CTT) thuộc nhóm khí cụ điện điều khiển.
1.2. Nội dung thiết kế
1. Chọn kết cấu
2. Tính mạch vòng dẫn điện
3. Chọn buồng dập hồ quang
4. Tính và dựng đặc tính cơ
5. Tính nam châm điện
Bản vẽ lắp ráp tổng hợp A1
Với các số liệu ban đầu
- Tiếp điểm chính: 3 th-ờng mở:
Iđm = 30A, Uđm = 400V
- Tiếp điểm phụ: 2 th-ờng đóng, 2 th-ờng mở:
Iđm = 5A, Uđm = 250V
- Điện áp điều khiển:
Uđk = 250V, 50Hz
- Tuổi thọ:
Nđ = 1,5*10
6
1.3. Yêu cầu chung khi thiết kế
Các loại khí cụ điện nói chung và Công tắc xoay chiều 3 pha phải thỏa
mãn hàng loạt các yêu cầu của một sản phẩm công nghiệp hiện đại. Đó là
các yêu cầu về kỹ thuật, về vận hành, về kinh tế, về công nghệ và về xã hội
chúng đ-ợc biểu hiện qua các quy chuẩn, định mức, tiêu chuẩn chất l-ợng
của nhà n-ớc hoặc của ngành và chúng nằm trong nhiệm vụ thiết kế kỹ thuật.
1. Các yêu cầu về kỹ thuật:
Yêu cầu kỹ thuật là một yêu cầu quan trọng và quyết định nhất đối với

quá trình thiết kế của Khí cụ điện. Nó bao gồm các yêu cầu về:
- Độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận của khí cụ điện khi làm việc ở
chế độ định mức và chế độ sự cố. Do khi làm việc các chi tiết, các bộ phận
dẫn dòng có tổn hao sẽ sinh ra nhiệt, đặc biệt là khi ngắn mạch hay quá tải
nhiệt độ tăng rất nhanh. Vì vậy cần đảm bảo độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ
phận phải nhỏ hơn nhiệt độ cho phép để không làm giảm cơ tính, giảm tuổi
thọ
- Độ bền cách điện của các chi tiết bộ phận cách điện và khoảng cách
cách điện khi làm việc với điện áp lớn nhất để không xảy ra phóng điện,
trong điều kiện môi tr-ờng xung quanh (nh- m-a, ẩm, bụi, tuyết ) cũng
nh- khí có quá điện áp nội bộ hoặc quá điện áp do khí quyển gây ra.
- Độ bền cơ và tính chịu mòn của các bộ phận khí cụ điện trong giới
hạn số lần thao tác đã thiết kế, thời hạn làm việc ở chế độ định mức và chế
độ sự cố.
- Khả năng đóng cắt ở chế độ định mức và chế độ sự cố, độ bền điện
thông qua các chi tiết, bộ phận.
- Tính năng kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối l-ợng
và kích th-ớc bé.
2. Các yêu cầu về vận hành.
Khi vận hành, sử dụng cần chú ý các yêu cầu sau:
-
ảnh h-ởng của môi tr-ờng xung quanh: độ ẩm, độ cao, nhiệt độ .. do
đó cần phải tránh các tác động có hại của môi tr-ờng lên thiết bị điện.
- Có độ tin cậy đối với ng-ời sử dụng, vận hành, thao tác.
- Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài
- Đơn giản, dễ thao tác, dễ sửa chữa, thay thế.
- Chi phí vận hành ít, tiêu tốn năng l-ợng ít.
3. Các yêu cầu về kinh tế xã hội
Đây là một trong các yêu cầu quyết định tới vị trí của sản phẩm, hiệu
quả kinh tế của sản phẩm. Vì vậy chúng tôi đòi hỏi một số yêu cầu sau:

Khi thiết kế một sản phẩm nói chung và một thiết bị điện nói riêng
đầu tiên nhà thiết kế phải chú ý đến thị tr-ờng, làm thế nào để khi đ-a ra thị
tr-ờng mặt hàng của mình có thể chiếm đ-ợc -u thế hơn hẳn so với các sản
phẩm khác cùng chủng loại, cùng có chất l-ợng kỹ thuật thì thiết bị điện đó
phải có giá thành hạ, có tính thẩm mỹ của kết cấu, vốn đầu t- khi chế tạo và
lắp ráp là nhỏ nhất.
4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo
- Tính công nghệ của kết cấu: dùng các chi tiết, cụm quy chuẩn, tính
lắp dẫn
- L-u ý đến khả năng chế tạo: mặt bằng sản xuất, đặc điểm tổ chức
sản xuất, khả năng của thiết bị.
- L-u ý đến khả năng phát triển chế tạo, sự lắp ghép vào các tổ hợp
khác, chế tạo dãy
Ch-ơng II
Cấu tạo - nguyên lý hoạt động
1. Cấu tạo:
Công tắc tơ xoay chiều 3 pha là khí cụ điện dùng để đóng ngắt mạch
điện xoay chiều, với dòng điện 30A. Công tắc tơ gồm các bộ phận chính sau:
- Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, tiếp
điểm phụ th-ờng đóng và tiếp điểm phụ th-ờng mở.
- Hệ thống thanh dẫn: thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh.
- Nam châm điện xoay chiều
- Cuộn dây nam châm điện xoay chiều
- Hệ thống lò xo: lò xo nhả, lò xo tiếp điểm, lò xo giảm chấn rung
- Các vít đầu mối
- Buồng dập hồ quang
2. Nguyên lý hoạt động
Khi cho điện vào cuộn dây, luồng từ thông sẽ đ-ợc sinh ra trong nam
châm điện. Luồng từ thông này sẽ sinh ra một lực điện từ. Khi Lực điện từ
lớn hơn Lực cơ thì nắp mạch từ đ-ợc hút về phía mạch từ tĩnh, trên mạch từ

tĩnh có gắn vòng ngắn mạch để chống rung, làm cho tiếp điểm động tiếp xúc
với tiếp điểm tĩnh. Tiếp điểm tĩnh đ-ợc gắn trên thanh dẫn, đầu kia của thanh
dẫn có vít bắt dây điện ra, vào. Các lò xo tiếp điểm có tác dụng duy trì một
lực ép tiếp điểm cần thiết lên tiếp điểm. Đồng thời tiếp điểm phụ cũng đ-ợc
đóng vào đối với tiếp điểm phụ th-ờng mở và mở ra đối với tiếp điểm th-ờng
đóng. Lò xo nhả bị nén lại.
Khi ngắt điện vào cuộn dây, luồng thông sẽ giảm xuống về không,
đồng thời lực điện từ do nó sinh ra cũng giảm về không. Khi đó lò xo nhả sẽ
đẩy tòan bộ phần động của công tắc tơ lên và cắt dòng điện tải ra. Khi tiếp
điểm động tách khỏi tiếp điểm tĩnh của mạch từ chính thì hồ quang sẽ xuất
hiện giữa hai tiếp điểm. Nhờ các vách ngăn trong buồng dập hồ quang, hồ
quang sẽ đ-ợc dập tắt.