Đồ án Thiết kế công tắc tơ xoay chiều ba pha - Đỗ Thị Thu Hương

Lời mở đầu Đất nước ta đang trên con đường phát triển kinh tế, sự phát triển của các ngành công nông nghiệp, nhu cầu sinh hoạt của nhân dân kéo theo đòi hỏi về điện năng ngày càng nhiều. Trong quá trình sử dụng điện năng không tránh khỏi những sự cố, rủi ro như hiện tượng quá dòng điện, quá điện áp, hiện tượng ngắn mạch….Vì vậy vấn đề đảm bảo an toàn cho các thiết bị điện và đặc biệt là đảm bảo an toàn cho người sử dụng, vận hành là một yêu cầu rất bức thiết. Công tắc tơ xoay chiều là một trong những thiết bị đảm bảo an toàn trong sử dụng điện.Chính vì vậy nghiên cứu, thiết kế công tắc tơ là mối quan tâm của ngành thiết bị điện. Được sự hướng dẫn và giúp đỡ của các thầy cô trong bộ môn Thiết bị điện - Điện tử đại học Bách Khoa Hà Nội. Đặc biệt là sự hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình của thầy Nguyễn Văn Đức đã giúp em hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp thiết kế “ Công tắc tơ xoay chiều ba pha”. Mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng do hiểu biết kiến thức và kinh nghiệm thực tế còn ít, quá trình thiết kế đồ án của em vẫn còn mắc phải những sai sót nhất định.Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy cô để giúp em hoàn thiện hơn phần kiến thức của mình. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn và thầy giáo Nguyễn Văn Đức. Sinh viên. Đỗ Thị Thu Hương. Mục Lục: Lời mở đầu …………………………………………………………...1 Giới thiệu chung về công tắc tơ.........................................4 Chương I: Chọn phương án thiết kế. I/ Các yêu cầu chính đối với công tắc tơ………………………...6 II/ Lựa chọn kết cấu của công tắc tơ…………………………….7 III/ Tính chọn khoảng cách cách điện ………………………….13 Chương II: Tính toán mạch vòng dẫn điện. I/ Khái niệm chung II/ Mạch vòng dẫn điện chính Tính toán thanh dẫn động…………………………………13 Tính toán thanh dẫn tĩnh ………………………………….15 Đầu nối…………………………………………………....15 Tiếp điểm………………………………………………….16 III/ Mạch vòng dẫn điện phụ Tính toán thanh dẫn………………………………………23 Đầu nối…………………………………………………...25 Tiếp điểm…………………………………………………26 Chương III: Tính và dựng đặc tính cơ. I/ Lập sơ đồ động II/ Tính toán lò xo Tính toán lò xo nhả………………………………………..34 Tính toán lò xo tiếp điểm chính…………………………...35 Tính toán lò xo tiếp điểm phụ……………………………..37 Xác định các lực…………………………………………..40 5.Đồ thị đặc tính cơ Chương IV: Tính toán buồng dập hồ quang. I/ Khái niệm chung …………………………………………….41 II/ Lựa chọn kết cấu buồng dập ………………………………41 III/ Tính toán các thông số buồng dập ………………………..43 Chương V: Tính toán nam châm điện. I/ Tính toán sơ bộ nam châm Chọn dạng kết cấu……………………………………….....47 Chọn vật liệu NCĐ…………………………………............47 Chọn từ cảm, hệ số từ rò, hệ số từ tản tại d=dth………….....48 Xác định các thông số chủ yếu của NCĐ…………………..49 Xác định các kích thước của cuộn dây……………………..50 II/ Tính toán kiểm nghiệm nam châm Sơ đồ thay thế………………………………………………55 Xác định từ dẫn khe hở không khí…………………………57 Xác định từ cảm và hệ số từ rò tại d=dth………………….....62 Xác định thông số cuộn dây………………………………..64 Tính toán vòng ngắn mạch chống rung………………….....65 Hệ số tỏa nhiệt của vòng ngắn mạch…………………….....70 Tính toán tổn hao trong lõi thép……………………………70 Tính toán dòng điện trong cuộn dây…………………….....71 Tính toán nhiệt trong cuộn dây………………………….....73 Tính và dựng đặc tính lực hút điện từ……………………...74 Tính và dựng đặc tính lực nhả……………………………..75 Tính toán gần đúng thời gian tác động và thời gian nhả......76 Chương VI: Thiết kế kết cấu. I/ Kết cấu vỏ ……………………………………………………78 II/ Hệ thống tiếp điểm… ……………………………………….79 III/ Nam châm điện …………………………………………….82 IV/ Hệ thống mạch từ …………………………………………..84 V/ Hệ thống buồng dập hồ quang ……………………………..85 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG TẮC TƠ. I. Khái niệm: Công tắc tơ (CTT) xoay chiều là một loại khí cụ điện dùng để đóng cắt các mạch điện động lực, từ xa, bằng tay hay tự động .Việc đóng cắt công tắc tơ có tiếp điểm có thể được thực hiện bằng nam châm điện, thủy lực hay khí nén . Thông thường ta gặp loại đóng cắt bằng nam châm điện. II.Phân loại: Căn cứ vào dòng điện đóng cắt có loại công tắc tơ điện một chiều và công tắc tơ điện xoay chiều. Công tắc tơ điện một chiều dùng để đóng, cắt mạch điện một chiều, nam châm điện của nó là loại nam châm điện một chiều. Công tắc tơ điện xoay chiều dùng để đóng, cắt mạch điện xoay chiều, nam châm điện của nó có thể là loại nam châm điện một chiều hay xoay chiều. Căn cứ vào số lần đóng cắt trong một giờ (tần số thao táct): Chế độ làm việc nhẹ: Khi tần số thao tác tới 400 lần / giờ. Chế độ làm việc trung bình: Khi tần số thao tác tới 600 lần / giờ. Chế độ làm việc nặng: Khi tần số thao tác tới 1500 lần / giờ. Mỗi lần đóng cắt đều làm cho tiếp điểm bị mòn về cả cơ lẫn điện, do đó cần phải làm tăng độ bền mòn cơ và độ bền mòn điện của CTT. Độ bền mòn cơ được xác định bằng số lần đóng cắt tối đa chưa đòi hỏi phải thay thế và sửa chữa các chi tiết khi không có dòng điện chạy qua các tiếp điểm. Đối với các công tắc tơ hiện tại, yêu cầu độ bền mòn cơ rất cao, từ (10 20).10 lần thao tác. Độ bền mòn điện được xác định bằng số lần đóng cắt tối thiểu mà sau đó cần phải thay thế các tiếp điểm khi có dòng điện chạy qua tiếp điểm. Yêu cầu độ mòn điện từ (23).10 lần thao tác. III. Cấu tạo: Công tắc tơ xoay chiều 3 pha gồm các bộ phận chính sau: +Hệ thống tiếp điểm gồm có tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh, tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường 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 nối và dây dẫn mềm. +Buồng dập hồ quang. IV. Nguyên lý hoạt động: Khi cho dòng điện vào cuộn dây, từ thông sẽ được sinh ra trong nam châm điện.Từ thông này sinh ra một lực điện từ. Khi lực điện từ lớn hơn lực cơ thì nắp mạch từ được hút về phía mạch từ tĩnh, làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh. Tiếp điểm tĩnh được gắn trên thanh dẫn tĩnh, 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 được đóng vào với tiếp điểm phụ thường mở và mở ra đối với tiếp điểm thường đóng. Lò xo nhả bị nén lại. Khi ngắt điện vào cuộn dây, từ 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 toàn 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 vắch ngăn trong buồng dập hồ quang, hồ quang sẽ được dập tắt. CHƯƠNG I: CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ. I. Các yêu cầu chính đối với công tắc tơ: 1. 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 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. Vì vậy cần phải 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 việcvới điện áp lớn nhất để không xảy ra phóng điện, trong điều kiện môi trường xung quanh cũng như khi 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 làm việc 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. Độ bền cơ, hóa học đối với môi trưòng xung quanh. Tính năng kỹ thuật, công nghệ tiên tiến, kết cấu đơn giản, khối lượng và kích thước nhỏ. 2. Các yêu cầu về vận hành: Khi vận hành, sử dụng cần chú ý các yêu cầu sau: ảnh hưởng của môi trường xung quanh: độ ẩm, nhiệt độ…do đó cần phải tránh các tác động có hại của môi trường lên thiết bị điện. Có độ tin cậy đối với người sử dụng, vận hành, thao tác. Tuổi thọ lớn, thời gian sử dụng lâu dài. Đơn giản, dễ thao tác, sửa chữa, thay thế. Chi phí vận hành và tiêu tốn năng lượng 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: Khi thiết kế một sản phẩm nói chung và một thiết bị điện nói riêng đầu tiên người thiết kế phải chú ý đến thị trường, làm thế nào để khi đưa ra sản phẩm của mình thì có thể chiếm được ưu thế so với các sản phẩm cùng chủng loại, cùng có chất lượng kỹ thuật thì thiết bị của mình phải có giá thành hạ, có tính thẩm mĩ của kết cấu, vốn đầu tư khi lắp ráp, chế tạo 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… Lưu ý đến khả năng chế tạo: mặt bằng sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả năng của thiết bị. Lưu ý đến khả năng phát triển chế tạoL, sự lắp ghép vào các tổ hợp khác, chế tạo dãy…. II. Lựa chọn kết cấu của công tắc tơ. Để có kết cấu hợp lý và phù hợp với điều kiện công nghệ của nước ta hiện nay, với việc tham khảo một số mẫu hiện có trên thị trường ta có thể chọn ra phương án tối ưu, hơn nữa tạo điều kiện dễ dàng cho việc thay thế và lắp ráp. 1. Hệ thống tiếp điểm: Công tắc tơ ( CTT) làm nhiệm vụ đóng cắt với tần số đóng ngắt cao, do đó tuổi thọ của công tắc tơ phụ thuộc chủ yếu vào hệ thống tiếp điểm. Hệ thống tiếp điểm làm nhiệm vụ dẫn dòng bằng tiếp xúc điện, dòng điện chạy từ tiếp điểm tĩnh sang tiếp điểm động qua bề mặt tiếp xúc, tiếp điểm đóng mở làm cho dòng điện chạy qua hoặc ngừng. Có 3 dạng tiếp xúc: Tiếp xúc điểm. Tiếp xúc đường. Tiếp xúc mặt. Kết cấu của tiếp điểm phụ thuộc vào dòng điện, chức năng của tiếp điểm, tần số làm việc, tuổi thọ và nhiều yếu tố khác.Vì vậy thiết kế hệ thống tiếp điểm cần đảm bảo: Khi làm việc dài hạn ở chế độ định mức, tiếp điểm không được phát nóng quá trị số cho phép. Phải ổn định với tác động nhiệt và điện động của dòng điện. Đảm bảo độ mòn về cơ, điện là bé nhất, độ rung tiếp điểm không được lớn hơn trị số cho phép. - Điện trở tiếp xúc bé. Hệ thống tiếp điểm của CTT thường sử dụng các dạng sau: Tiếp điểm hình nón _ tiếp xúc điểm: loại này dùng với dòng điện bé cỡ vài Ampe và không cần lực ép lớn. Tiếp điểm loại cầu, mặt phẳng _ tiếp xúc điểm: Dùng với dòng điện lớn hơn cỡ vài choc Ampe, dạng tiếp điểm này có khả năng tự làm sạch bụi bẩn nơi tiếp xúc, lực ép tiếp điểm không lớn. Tiếp điểm hình ngón _ tiếp xúc đường: Tiếp điểm động có khả năng lăn và trượt trên bề mặt tiếp điểm tĩnh và tự làm sạch bụi bẩn nơi tiếp xúc, dùng cho dòng điện cỡ vài trăm Ampe. Tiếp điểm loại mặt phẳng _ tiếp xúc mặt: Dùng cho dòng điện lớn cần có lực ép tiếp điểm lớn. Hiện nay trên thực tế có nhiều hãng sản suất CTT như TELEMECANIQUE của Pháp, TOGAMI _ Nhật Bản, LG _ Hàn Quốc, VINAKIP _ Việt Nam. Với dòng điện định mức I đm = 40 A, CTT của TOGAMI, LG, VINAKIP đều có đặc điểm cấu tạo chung như sau: Kết cấu kiểu bắc cầu hai chỗ ngắt. Tiếp xúc điểm (cầu – mặtc). Lò xo tiếp điểm loại xoắn trụ làm việc chịu nén, lò xo này có độ bền cao và ít bị ăn mòn, tạo được lực ép lớn, làm việc ổn định, không có dòng điện chạy qua do đó có độ tin cậy cao, không bị phát nóng, không già hóa và giảm tính đàn hồi. Kết cấu gọn nhẹ, đơn giản dễ chế tạo, độ tin cậy cao. Hình 1.1: Kết cấu tiếp điểm của hãng VINAKIP. Qua sự phân tích các hệ thống tiếp điểm và một số mẫu hiện có trên thị trường, ta chọn dạng kết cấu của tiếp điểm là: Đối với tiếp điểm chính: Kết cấu kiểu bắc cầu 1 pha hai chỗ ngắt. Tiếp xúc kiểu mặt cầu - mặt phẳng (tiếp xúc điểm t). Lò xo tiếp điểm loại xoắn trụ làm việc chịu nén. Tiếp điểm tĩnh hàn cố định với thanh dẫn. Tiếp điểm động chuyển động thẳng, tịnh tiến. Có buồng dập hồ quang. 2. Hệ thống dập hồ quang: Khi đóng hoặc ngắt tiếp điểm, hồ quang sẽ phát sinh do sự phóng điện. Đặc biệt khi ngắt CTT với tải cảm, hồ quang dễ phát sinh và duy trì lâu. Khi đóng, hồ quang phát sinh chủ yếu do sự rung của tiếp điểm. Hồ quang xuất hiện kèm theo ánh sáng và nhiệt độ cao gây mòn tiếp điểm….Do đó phải dập tắt hồ quang càng nhanh càng tốt. Đối với CTT xoay chiều thường dùng các phương pháp dập hồ quang sau: Dùng cuộn thổi từ với buồng dập khe hở hẹp. Dưới tác dụng của từ trường lên dòng điện hồ quang, sinh ra lực điện động hút hồ quang vào buồng dập khe hở hẹp nên hồ quang nhanh chóng được dập tắt. Dùng buồng kiểu dàn dập. Buồng dập kiểu dàn dập được làm từ những lá thép non ghép lại có khe hở với nhau, khi hồ quang xuất hiện nó được đẩy vào dàn dập do lự điện động và lực khí động, hồ quang được chia nhỏ thành từng đoạn, chạm vào vách ngăn và nhanh chóng bị dập tắt. Phương pháp thứ nhất có khả năng rất tốt xong kết cấu phức tạpP, thường dùng ở CTT dòng điện lớn, chế độ làm việc nặng. Phương pháp thứ hai có buồng dập kiểu dàn dậpcho ta khả năng rút ngắn đáng kể chiều dài hồ quang và dập nó trong thể tích nhỏP, do đó phát sáng ít và âm thanh bị hạn chế. Nên kiểu này được dùng rộng rãi trong CTT có tần số đóng cắt khoảng 600 lần / giờ. Phương pháp này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khả năng dập hồ quang cũng rất tốt. Trong thực tế, Công tắc tơ của TOGAMI, LG, VINAKIP phổ biến dùng buồng dập có đặc điểm sau: Tiếp điểm kiểu bắc cầu kết hợp với buồng dập hồ quang có kết cấu bằng lá thép non đặt ngang. Dập tắt hồ quang bằng biện pháp phân chia hồ quang ra thành nhiều đoạn ngắn. Hồ quang sinh ra kéo dài về hai phía, dễ dàng bị đẩy vào dàn dập, chia thành nhiều đoạn. Thành dàn dập làm bằng vật liệu chịu nhiệt nên hồ quang bị giảm nhanh nhiệt độ và dễ dàng bị dập tắt. Qua sự phân tích giữa lý thuyết và thực tế ta chọn kết cấu của buồng dập hồ quang như sau: Buồng dập hồ quang kiểu dàn dập bằng lá thép non có vách thành làm bằng vật liệu chịu nhiệt như Ximăng - amiăng. Hình 1.2: Buồng dập hồ quang của hãng VINAKIP 3.Nam châm điện – Cơ cấu điện từ. Cơ cấu điện từ là một bộ phận rất quan trọng của CTT, được dùng để biến đổi điện năng thành cơ năng. Trong công tắc tơ xoay chiều đặc trưng là Nam châm điện. Cơ cấu điện từ gồm hai bộ phận chính: Cuộn dây. Mạch từ. + Cuộn dây nam châm điện xoay chiều được thiết kế với điện áp xoay chiều Ud=380 V. + Mạch từ của nam châm điện xoay chiều thường có dạng chữ U và chữ E có nắp chuyển động quanh trục, nắp hút bị ngập vào cuộn dây hay nắp hút chuyển động thẳng. Đối với nam châm điện xoay chiều có mạch từ dạng chữ U, nắp hút quay quanh trục có đường đặc tính lực hút gần giống đường hypebol. So với nam châm điện hút thẳng có hai khe hở không khí, nếu tiết diện và độ từ cảm hai nhánh bằng nhau thì lực hút kiểu thẳng lớn gấp hai lần lực hút kiểu chập. Đối với nam châm điện xoay chiều có mạch từ dạng chữ E, kiểu hút thẳng về căn bản có đường đặc tính lực hút gần giống đường đặc tính hình chữ U hút thẳng vì có thể xem chữ E phân thành hai chữ U, tiết diện nhánh giữa gấp hai lần tiết diện nhánh bên, khi cường độ từ cảm giống nhau thì lực hút của nam châm điện chữ E hút thẳng lớn gấp hai lần lực hút của nam châm điện chữ U hút thẳng. Trên thực tế hầu hết các hãng Telemecanique, TOGAMI, LG, VINAKIP… đều dùng nam châm điện xoay chiều có kết cấu như sau: Mạch từ chữ E hút thẳng. Cực từ giữa lớn gấp hai lần cực từ bên, có đặt vòng ngắn mạch chống rung ở hai cực từ bên. Tóm lại, ta chọn kết cấu nam châm điện giống như thực tế của các hãng đã làm ở trên: Hình 1.3: Mạch từ chữ E hút thẳng có vòng ngắn mạch III. Tính chọn khoảng cách cách điện: Khoảng cách cách điện trong công tắc tơ đóng một vai trò vô cùng quan trọng, nó ảnh hưởng tới kích thước của công tắc tơ và độ tin cậy khi vận hành.Vì vậy việc xác định hợp lý khoảng cách cách điện là một điều được quan tâm trong thiết kế công tắc tơ. Khoảng cách cách điện phụ thuộc vào các yếu tố: Điện áp định mức. Môi trường làm việc. Quá trình dập tắt hồ quang. Việc xác định khoảng cách cách điện thường được chọn theo kinh nghiệm. Muốn CTT có độ tin cậy cao, cần phải có khoảng cách cách điện lớn, nhưng như vậy phải tăng kích thước và khối lượng thiết bị. Vì vậy nên chọn theo khoảng cách cách điện tối thiểu theo quy định của công nghiệp cho các khí cụ điện hạ áp thông dụng. Theo bảng (1_2) TL1 với điện áp U đm = 400 V, thì khoảng cách cách điện giữa các pha là lcd = 10mm. Ta có cấu tạo chung của công tắc tơ được thiết kế: 1.Giá phần động 2. Lò xo tiếp điểm 3. Tiếp điểm động 4. Tiếp điểm tĩnh 5. Lắp NCĐ 6. Lò xo nhả 7. Thân (lõi) NCĐ 8. Cữ chặn PHẦN II : TÍNH CHỌN MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN Tính chọn mạch vòng dẫn điện chính **.Khái niệm chung - Mạch vòng dẫn điện của KCĐ do nhiều bộ phận , chi tiết có hình dạng, kích thước khác nhau hợp thành. - Mạch vòng dẫn điện bao gồm các chi tiết : + Thanh dẫn động , tĩnh. +Tiếp điểm động, tĩnh. +Đầu nối. +Dây nối mềm (nếu có) + Cuộn dây thổi từ (nếu có ). Nhiệm vụ thiết kế là phải tính toán , xác định được kích thước trong mạch vòng dẫn điện đồng thời kiểm tra các kích thước này theo điều kiện kỹ thuật đã cho. Ngoài mạch vòng dẫn điện chính trong khí cụ điện còn mạch vòng dẫn điện phụ , việc tính toán mạch vòng dẫn điện này giống mạch vòng dẫn điện chính. 1. Thanh dẫn động Nhiệm vụ phải tính được tiết diện , kích thước của thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn và ngắn mạch. Kiểm nghiệm chúng ở 2 chế độ đó. 1.1. Chọn vật liệu *.Yêu cầu đối với thanh dẫn. - Có điện trở suất nhỏ, dẫn điện tốt, dẫn nhiệt tốt. - Có độ bền cơ khí cao. - Có khả năng chịu được ăn mòn, ít bị oxi hóa. - Có độ mài mòn nhỏ khi bị va đập. - Kết cấu đơn giản, giá thành rẻ. *. Chọn vật liệu. Để thỏa mãn các yêu cầu đối với thanh dẫn. Chọn vật liệu làm thanh dẫn là thanh dẫn bằng đồng kéo nguội có (bảng 2-22 trang 82) : - Tỉ trọng 8,9 (g/cm3) - Điện trở suất ở nhiệt độ 20 oC 1,58.10-8 (W.m) - Độ dẫn nhiệt 3,9 (W/cmoC) - Tỉ trọng nhiệt 0,39 (Ws/cmoC) - Độ cứng Briven 80 ¸ 120 (KG/mm2) - Nhiệt độ nóng chảy 1083 (oC) - Hệ số nhiệt điện trở 0,0043 (1/oC) - Nhiệt độ cho phép 950C 1.2. Hình dạng và kết cấu. Thanh dẫn bằng đồng kéo nguội, dạng hình chữ nhật. a a b S b l a _ Chiều rộng thanh dẫn (mm); b _ Chiều dày thanh dẫn (mm) l _ Chiều dài thanh dẫn (mm); S _ Tiết diện của thanh dẫn (mm) 1.3. Kích thước thanh dẫn ở chế độ làm việc dài hạn. - Bề dày thanh dẫn được xác định: b = Trong đó: Idm - Dòng điện làm việc định mức. (A) rq- Điện trở suất vật liệu ở nhiệt độ ổn định (W.m) Kph - Hệ số tổn hao đặc trưng cho tổn hao bởi hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần: Chọn Kph =1,04 n - Tỉ số tiết diện: Chọn n = 8 KT - Hệ số tản nhiệt ra khống chế: Chọn KT = 7,5 W/0C.m2 [Tra bảng 6T_5 trang 300 tài liệu Thiết kế khí cụ điện hạ áp (TKKCĐHA)] tôđ - Độ tăng nhiệt ổn định: tôđ = 55oC đối với đồng (Bảng 6B_1 trang 288 TL1) - Bề rộng thanh dẫn được xác định: a = n.b (mm) - Điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ ổn định: Trong đó: - Điện trở suất của vật liệu ở nhiệt độ a (1/oC) - Hệ số nhiệt điện trở của đồng aCu = 0,0043() qôđ (oC) -Nhiệt độ ổn định qôđ = 95oC (Bảng 6_1 trang 288 TKKCĐHA) Vậy: - Kích thước thanh dẫn làm việc với I đm = 35 A: b = a = 8.0,77= 6,16(mm) Tuy nhiên trên thanh dẫn có gắn tiếp điểm, cho nên thanh dẫn phải có kích thước đảm bảo lớn hơn kích thước của tiếp điểm. Với dòng điện I đm = 35 A, căn cứ vào bảng ( 2_15) TL1 thì đường kính của tiếp điểm là dtđ = 10 mm. athực tế = dtđ + (12)mm Chọn a thực tế = 10 + 2 =12 (mm). Chọn bthực tế = 1,2 (mm). Tiết diện của thanh dẫn: S = a.b = 12.1,2 = 14,4 (mm2). Chu vi thanh dẫn : P= 2.( a+b ) = 2.( 12+1,2 ) = 26,4 (mm). 1.4.Kiểm nghiệm thanh dẫn a. Kiểm nghiệm khi làm việc ở chế độ dài hạn - Mật độ dòng điện ở chế độ dài hạn Jdh = = = ( A/mm2) < [ Jdh ] =4( A/mm2) - Nhiệt độ phát nóng của thanh dẫn : =1,45.10-8 C =ođ<[]=950C b. Kiểm tra thanh dẫn ở chế độ làm việc ngắn mạch Độ bền nhiệt của KCĐ là tính chất chịu được sự tác dụng nhiệt của dòng điện ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch nó được đặc trưng bằng dòng bền nhiệt là dòng điện mà ở đó thanh dẫn chưa bị biến dạng. Để thuận tịên cho việc đánh giá ta xét giới hạn cho phép của dòng điện và mật độ