Tài liệu File_goc_779237

Luận Văn Đề Tài: Thiết kế Rơle trung gian kiểu kín Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Đồ Án Môn Học Khí Cụ KHOA ĐIỆN CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM B/m Thiết bị điện - điện tử --------o0o-------- Độc lập – Tự do – Hạnh phúc --------o0o-------- ĐỒ ÁN KHÍ CỤ ĐIỆN Họ và tên sinh viên: ...........................................................Lớp:............................. Giáo viên hướng dẫn: ĐẶNG CHÍ DŨNG 1. Nhiệm vụ thiết kế: Thiết kế Rơle trung gian kiểu kín. 2. Các số liệu ban đầu: 9 Uđm=220V, Iđm=10A, 4 tiếp điểm thường đóng, 4 tiếp điểm thường mở. 9 Cuộn dây có: Uđk=220V, f=50 Hz, cấp cách điện cấp B. 9 Tuổi thọ về điện Nđiện=106 lần, Tuổi thọ về cơ Ncơ=107 lần. 9 Làm việc lâu dài. 3. Nội dung phần thuyết minh tính toán: 9 Phân tích phương án chọn kết cấu. 9 Tính chọn mạch vòng dẫn điện. 9 Tính và dựng đặc tính cơ. 9 Tính toán nam châm điện và tính kiểm nghiệm nhiệt. 9 Tính toán hệ số nhả Knhả. 9 01 bản vẽ A1 (bản vẽ tổng lắp ráp). 4. Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 22/09/2003. 5. Ngày hoàn thành : 10/11/2003 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: ĐẶNG CHÍ DŨNG LỜI NÓI ĐẦU Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 Trang 1 Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Đồ Án Môn Học Khí Cụ Máy móc bắt đầu trở thành công cụ lao động của con người từ những ngày đầu của cuộc cách mạng kỹ thuật trong công nghiệp vào nửa cuối thế kỷ XVIII. Bắt đầu là những máy móc đơn giản (Máy hơi nước) con người đã không ngừng cải tiến phát minh ra những máy móc thiết bị ngày càng hiện đại, phức tạp, chính xác và năng suất cao. Việc điều khiển máy móc và quản lý sản xuất làm con người mất rất nhiều sức lực, óc thông minh, và độ nhạy bén cao. Do vậy cần phải tạo ra những thiết bị, hệ thống đặc biệt để thay thế toàn bộ hay một phần sức lao động vất vả của con người trong việc theo dõi điều khiển, kiểm tra các quá trình sản xuất. Ngành kỹ thuật tạo ra các phương pháp, thiết bị, phương tiện để giải phóng sức lao động của con người trong việc quản lý và điều khiển quá trình sản xuất gọi là tự động hoá và điều khiển tự động. Hiện nay tự động hoá và điều khiển tự động ngày càng phát triển mạnh mẽ và phục vụ đắc lực cho con người trong quá trình sản xuất, nghiên cứu khoa học, chinh phục vũ trụ, quốc phòng.... Những thiết bị kỹ thuật dùng để giải quyết các vấn đề tự động hoá và điều khiển tự động là các thiết bị tự động. Thiết bị tự động là thiết bị có thể thực hiện một chức năng nào đó mà không cần sự tham gia trực tiếp của con người. Chúng được xây dựng từ những phần tử tự động khác nhau như: phần tử điện cơ, phần tử từ, phần tử bán dẫn, điện từ, phần tử nhiệt, khí nén thuỷ lực... Rơle là một loại khí cụ điện tự động mà đặc tính vào ra có tính chất: tín hiệu đầu ra thay đổi, khi tín hiệu đầu vào đạt được giá trị xác định. Rơle được sử dụng rộng rãi trong các sơ đồ điều khiển tự động, truyền động điện, bảo vệ mạch điện, thông tin liên lạc và là phần tử cơ bản cấu tạo nên các phần tử logic. Chính vì vậy vai trò cần thiết của sự nghiên cứu, thiết kế rơle là đặc biệt quan trọng nhằm nâng cao tính năng tự động hoá và tuổi thọ làm việc của chúng không ngừng được cải thiện hơn. Được sự giúp đỡ của các thầy cô trong nhóm khí cụ điện thuộc bộ môn Thiết Bị Điện-Điện Tử Công Suất, Khoa Điện và đặc biệt là sự hướng dẫn của thầy giáo Đặng Chí Dũng, trong khoảng thời gian một học kỳ, em đã hoàn thành được đồ án môn học khí cụ điện, với đề tài thiết kế Rơle trung gian kiểu kín, xoay chiều. Do trình độ hiểu biết có hạn và thời gian hạn chế, cộng với kinh nghiệm thực tế còn rất ít nên em không thể không tránh được các sai xót trong quá trình tính toán và thiết kế. Vì vậy em rất mong được sự chỉ bảo góp ý của các thầy cô và các bạn sinh viên. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 Trang 2 Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Đồ Án Môn Học Khí Cụ Hà Nội, Ngày 10/11/2003 Sinh viên thiết kế LÊ KHOA CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC KHÍ CỤ ĐIỆN VÀ YÊU CẦU CHUNG KHI THIẾT KẾ I. Giới thiệu chung về các khí cụ điện. Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 Trang 3 Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Đồ Án Môn Học Khí Cụ Khí cụ điện là những thiết bị cơ cấu điện dùng để điều khiển các quá trình sản xuất, biến đổi truyền tải phân phối năng lượng điện và các dạng năng lượng khác. Khái niệm điều khiển theo nghĩa rộng bao gồm: điều chỉnh bằng tay,tự động kiểm tra và bảo vệ. Theo lĩnh vực sử dụng các khí cụ điện được chia làm 5 nhóm trong đó mỗi nhóm gồm nhiều chủng loại và dạng khác nhau. 1Nhóm các khí cụ điện cao áp: như Dao cách ly, máy ngắt, dao ngắn mạch, máy ngắt không khí..... 2Nhóm các khí cụ điện hạ áp: như máy ngắt tự động, máy ngắt bằng tay, các đầu đổi nối.... 3Nhóm khí cụ điện điều khiển: như công tắc tơ, khởi động từ, khuếch đại từ, tự áp...... 4Nhóm các Rơle bảo vệ: như rơle dòng điện, rơle điện áp, Rơle trung gian, Rơle công suất.... 5Nhóm các khí cụ điện dùng trong sinh hoạt hàng ngày và dùng trong chiếu sáng: như bàn là, bếp điện, bóng đèn... II. Các yêu cầu chung khi thiết kế khí cụ điện. Các khí cụ điện được thiết kế phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu của một sản phẩm công nghiệp hiện đại: đó là các yêu cầu về kỹ thuật, yêu cầu về vận hành, về kinh tế, về công nghệ và xã hội, chúng được biểu hiện qua các qui chuẩn và định mức, tiêu chuẩn và chất lượng của nhà nước hoặc của nghành vầ chúng được nằm trong nghành thiết kế kỹ thuật. 1. Các yêu cầu về kỹ thuật. Độ bền nhiệt của các chi tiết, bộ phận của khí cụ điện, khi làm việc ở chế độ định mức và chế độ và chế độ sự cố. 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, kéo dài và và trong điều kiện xung quanh (như mưa, bụi bẩn,tuyết...) cũng như khi có 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 ngắt ở chế độ sự cố và chế độ định mức, độ bền điện của các chi tiết, bộ phận. Các yêu cầu kỹ thuật riêng đối với từng loại khí cụ điện Kết cấu đơn giản, khối lựơng và kích thước bé. 2. Các yêu cầu về vận hành. Lưu ý đến các ảnh hưởng của môi trường xung quanh như độ ẩm, nhiệt độ, độ cao.... Độ tin cậy cao. Tuổi thọ lớn thời gian sử dụng lâu dài. Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 Trang 4 Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Đồ Án Môn Học Khí Cụ Đơn giản dễ thao tác, sửa chữa, thay thế. Tổn phí vận hành ít, tiêu tốn ít năng lượng. 3. Các yêu cầu về kinh tế xã hội. Giá thành hạ. Tạo điều kiện thuận tiện cho nhân viên vận hành (về tâm lý về cơ thể....). Tính an toàn trong vận hành lắp ráp. Tính thẩm mỹ của kết cấu. Vốn đầu tư khi chế tạo, lắp ráp vận hành ít. 4. Các yêu cầu về công nghệ chế tạo. Tính công nghệ của kết cấu : dùng chi tiết qui chuẩn, tính lắp lẫn... Lưu ý đến khả năng chế tạo: mặt bằng sản xuất, đặc điểm tổ chức sản xuất, khả năng thiết bị. Lưu ý đến khả năng phát triển chế tạo, sự lắp ghép vào các tổ hợp khác, chế tạo dây... CHƯƠNG II GIỚI THIỆU VỀ RƠLE ĐIỆN I. Cấu tạo nguyên lý hoạt động, sơ đồ khối của Rơle. Để thiết kế được tốt các mục tiêu nói trên ta phải nắm được nguyên lý hoạt động của rơle trung gian kiểu kín, sau đó mới vẽ qua sơ đồ hoạt động của nó. Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 Trang 5 Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Đồ Án Môn Học Khí Cụ 1. Cấu tạo. Rơle trung gian kiểu kín là loại thiết bị điện có kết cấu khá đơn giản, đối với loại rơle này vì dòng điện nhỏ nên ta có thể bỏ qua hồ quang sinh ra giữa các bộ phận mang điện. Như vậy Rơle trung gian kiểu kín chỉ mang các bộ phận chính sau: Hệ thống tiếp điểm trong đó bao gồm tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh ( bao gồm tiếp điểm thường đóng và tiếp điểm thường mở nối liên thông với nhau). Hệ thống thanh dẫn, gồm có thanh dẫn động và thanh dẫn tĩnh. Một nam châm điện xoay chiều. Cuộn dây nam châm điện xoay chiều. Hệ thống phản lực là một lò xo nhả có hình xoắn trụ. Hệ thống nắp và thân đế. Các chi tiết đầu nối và chi tiết dẫn điện. 2. Sơ đồ động. 12345678- Tiếp điểm thường đóng. Tiếp điểm thường mở. Nắp. Thân. Lõi. Cuộn dây. Thanh dẫn. Lò xo nhả. 3. Nguyên lý hoạt động. Rơle trung gian kiểu kín có nguyên lý hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ nam châm điện thuộc loại hút chập và có tiếp điểm dạng côngsôn. Khi đưa dòng điện I vào cuộn dây nam châm điện thì trong cuộn dây sẽ sinh sức từ động F=IW, sức từ động này sinh ra từ thông khe hở không khí của nam châm điện Φδ, khi đó Fđt>Fph làm cho nắp của nam châm điện đóng lại đồng thời tiếp điểm thường đóng mở ra và tiếp điểm thường mở đóng lại. Khi không có dòng điện đưa vào cuộn dây nam châm điện I=0 thì khi đó Fđt=0Nđiện=10 vậy thoả mãn về độ ăn mòn Vậy thể tích bị ăn mòn trong quá trình làm việc là: Vm=Nđiện.( Vđ+Vng)=106.0,069.10-7=6,9.10-3 cm3 Ta có diện tích của cặp tiếp điểm là: vậy Vđ+Vng=(gđ+gng)/ γ = Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 Trang 18 Bộ Môn Thiết Bị Điện - Điện Tử Công Suất Điện Stđ= π .d 2 = π .(0,5) 2 Đồ Án Môn Học Khí Cụ =0,2 cm2. 4 4 Vậy độ ăn mòn của tiếp điểm là: V 0,018 =0,034 cm=0,34 mm hm= m = S tđ 0,2 ™ Độ rung của tiếp điểm. Khi tiếp điểm đóng, thời điểm bắt đầu tiếp xúc có xung lực va đập cơ khí giữa dtiếp điểm động và tiếp diểm tĩnh xảy ra hiện tượng rung của tiếp điểm. tiếp điểm động bị bật trở lại với một biên độ nào đó rồi tiếp tục va đập quá trình tiếp xúc rồi lại tách rời tiếp điểm động và tiếp điểm tĩnh xảy ra sau một thời gian rồi kết thúc. Chuyển sang trạng thái tiếp xúc ổn định., sự rung kết thúc. Đối với quá trình rung thì nó được biểu thị bằng sự đánh giá độ lớn của biên độ rung Xm của khoảng đẩy lớn nhất đầu tiên và thời gian rung tm tương ứng với Xm. Tuổi thọ của tiếp điểm phụ thuộc rất lớn vào thời gian rung và biên dộ rung, quá trình rung được biểu thị bằng đồ thị sau. X Χm tm Sinh Viên Thực Hiện: Lê Khoa - TBĐ1 - K45 t Trang 19