PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN-CHỌN KẾT CẤU
KHÁI NIỆM CHUNG
I KHÁI NIỆM VỀ CÔNG TẮC TƠ:
Công tắc tơ là khí cụ điện dùng để đóng ngắt thường xuyên các mạch điện động lực, từ xa bằng tay hay tự động
Việc điều khiển công tắc tơ với tiếp điểm có thể thực hiện qua các phương pháp điện từ, thủy lực hoặc khí nén, trong đó công tắc tơ điện từ là lựa chọn phổ biến nhất.
1 Theo nguyên lý truyền động người 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, còn tồn tại loại công tắc tơ dùng để đóng ngắt mạch điện xoay chiều, tuy nhiên, nam châm điện của nó lại là nam châm điện một chiều.
III CÁC YÊU CẦU ĐỐI VỚI CÔNG TẮC TƠ:
Công tắc tơ cần phải đóng một cách dứt khoát và tin cậy, đồng thời phải đảm bảo độ bền nhiệt Điều này có nghĩa là nhiệt độ phát nóng của công tắc tơ phải nhỏ hơn hoặc bằng nhiệt độ phát nóng cho phép, tức là θ ≤ [θ cp].
Khi thiết kế công tắc tơ, cần đảm bảo rằng tại điện áp 85% Ucd, công tắc tơ vẫn có đủ sức hút, trong khi ở 110% Ucd, cuộn dây không bị nóng quá mức cho phép và vẫn hoạt động bình thường Độ bền điện động của công tắc tơ được xác định bởi số lần đóng ngắt tối thiểu trước khi cần thay thế hoặc sửa chữa các tiếp điểm bị ăn mòn do dòng điện Các công tắc tơ hiện đại có độ mòn điện từ 2 đến 3 triệu lần đóng ngắt Về độ bền cơ học, số lần đóng ngắt tối đa mà không cần thay thế hoặc sửa chữa các chi tiết khi không có dòng điện cũng rất quan trọng Hiện nay, các công tắc tơ hiện đại có độ bền cơ khí lên đến 20 triệu 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
Hệ thống dập hồ quang
V.NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA CÔNG TẮC TƠ:
Khi dòng điện được đưa vào cuộn dây của nam châm điện, nó tạo ra từ thông Φ và sinh ra lực hút điện từ Fđt Lực hút điện từ này lớn hơn lực phản lực, khiến nắp của nam châm điện bị hút về phía mạch từ tĩnh, dẫn đến việc các tiếp điểm thường mở của công tắc tơ được đóng lại, làm cho mạch điện được thông.
Khi ngắt dòng điện của cuộn dây nam châm, lực hút điện từ Fđt bằng 0, và hệ thống lò xo sẽ đẩy phần động trở về vị trí ban đầu Các tiếp điểm của công tắc tơ mở, dẫn đến hồ quang phát sinh ở tiếp điểm chính được dập tắt trong buồng dập hồ quang, và mạch điện sẽ bị ngắt.
B PHÂN TÍCH PHƯƠNG ÁN CHỌN KẾT CẤU:
PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN KẾT CẤU
+ 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 nước đều giống nhau Từ đó em có nhận xét sau:
Trong các loại công tắc tơ của các nước, mạch từ hình chữ ш với cuộn dây đặt ở giữa được sử dụng phổ biến Hai cực từ được trang bị vòng chống rung để đảm bảo hiệu suất hoạt động.
Loại này có ưu điểm: Lực hút điện từ lớn và được 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 thước của công tắc tơ nhỏ và gọn Từ thông rò không đổi khi chuyển động, lực hút điện từ lớn
Nhược điểm của công tắc tơ là không thể sử dụng cho dòng điện lớn, vì độ mở của tiếp điểm phụ thuộc vào độ mở của nam châm điện Khi sử dụng cho dòng điện lớn, độ mở tiếp điểm tăng cao dẫn đến hiện tượng nam châm điện hóa, làm cho kích thước công tắc tơ lớn hơn và dễ 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
Nhược điểm: vì do cấu tạo của loại này là có hệ thống cánh tay đòn nên khó chế tạo và tháo lắp, kích thước công tắc tơ lớn
Do mạch từ kiểu hút thẳng nên ta chọn tiếp điểm có dạng bắc cầu một pha hai chỗ ngắt
Kiểu này có ưu điểm là khả năng ngắt nhanh nhờ vào chỗ ngắt trong mạch là hai, giúp chịu được và dễ dập hồ quang Ngoài ra, việc giảm hành trình chuyển động cũng dẫn đến kích thước nhỏ gọn hơn cho công tắc tơ.
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 trước
+ 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 tính nguy hiểm của hồ quang, việc dập tắt nó cần được thực hiện ngay lập tức Đối với công tắc tơ xoay chiều, có hai phương án chính để dập hồ quang hiệu quả.
+ Dùng cuộn thổi từ có buồng dập là khe hở hẹp
+ Dùng buồng dập kiểu dàn dập
Phương pháp đầu tiên hiệu quả trong việc dập hồ quang, mặc dù có kết cấu phức tạp, thường được áp dụng cho các loại công tắc tơ có dòng điện lớn hoạt động ở chế độ nặng và trung bình.
Phương pháp thứ hai có cấu trúc đơn giản và dễ chế tạo, nhưng khả năng dập hồ quang kém hơn so với phương pháp đầu tiên Phương pháp này thường được sử dụng cho các công tắc tơ với dòng điện không lớn.
Chúng ta thiết kế công tắc tơ với điện áp định mức Uđm@0 (V) và dòng điện định mức Iđm` (A) Buồng dập hồ quang sẽ được chọn là buồng dập kiểu dàn dập, được làm từ vật liệu sắt ít cacbon Loại buồng này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và tính toán, đồng thời đảm bảo hiệu suất làm việc ổn định.
Nam châm điện có vai trò rất quan trọng, nó quyết định đến tính năng làm việc và kích thước của toàn bộ công tắc tơ
Nam châm điện dạng chữ ш có khả năng hút chập từ thông mà không bị rò rỉ Trong quá trình hoạt động, từ thông giữ nguyên và khe hở không khí lớn giúp tạo ra lực hút điện từ mạnh mẽ Đặc tính lực hút điện từ của loại nam châm này tương tự như đặc tính cơ phản lực của công tắc tơ xoay chiều Việc sử dụng kiểu nam châm này cho phép dễ dàng tiếp cận với tiếp điểm kiểu hai chỗ ngắt.
Khi sử dụng công tắc tơ xoay chiều với dòng định mức Iđm