Đồ án Rơle

MS: R2

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU.. 4

CHƯƠNG I: XÁC ĐỊNH VÀ LỰA CHỌN KẾT CẤU CỦA RƠLE.. 6

I. Giới thiệu chung về rơ le: 6

I.1. Cấu tạo của Rơle: 6

I.2. Phân loại rơle: 6

I.3. Các yêu cầu khi thiết kế: 7

II. Giới thiệu chung về rơle điện từ. 7

II.1. Tác dụng: 7

II.2. Sơ đồ cấu tạo. 8

II.3. Nguyên lý hoạt động: 8

III. Lựa chọn phương án thiết kế: 8

III.1. Phân tích các mẫu: 8

III.2. Lựa chọn phương án thiết kế : 9

CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN.. 12

I. Giới thiệu kết cấu mạch vòng dẫn điện. 12

II. Thiết kế tính toán thanh dẫn. 12

1. Các bước tính toán thanh dẫn. 12

2. Tính toán thanh dẫn động. 13

3. Tính toán thanh dẫn tĩnh. 19

III. Thiết kế tính toán tiếp điểm. 20

1. Chức năng của tiếp điểm. 20

2. Yêu cầu với các tiếp điểm. 20

3. Chọn vật liệu làm tiếp điểm. 21

4. Tính lực ép tiếp điểm. 22

5. Xác định điện trở tiếp xúc. 22

6. Điện áp rơi trên điện trở tiếp xúc. 22

7. Tính nhiệt độ phát nóng của tiếp điểm. 23

8. Xác định dòng điện hàn dính. 24

9. Độ ăn mòn tiếp điểm. 24

10. Độ mở. 26

11. Độ lún. 26

IV. Đầu nối 26

V. Dẫy dẫn mềm. 27

CHƯƠNG III: TÍNH VÀ DỰNG ĐẶC TÍNH CƠ.. 29

I. Khái niệm.. 29

II. Sơ đồ động. 29

III. Tính toán lò xo tiếp điểm.. 29

1. Tính chọn vật liệu làm lò xo tiếp điểm.. 29

2. Tính kích thước lò xo tiếp điểm.. 30

3. Tính trọng lượng của phần động. 31

4. Tính lò xo nhả. 32

4.1. Chọn vật liệu làm lò xo nhả. 32

4.2. Tính lò xo nhả. 32

4.3. Tính toán lực quy đổi 34

IV. Đặc tính cơ. 36

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM NGHIỆM NAM CHÂM ĐIỆN.. 37

I. Giới thiệu chung về nam châm điện. 37

II. Chọn và tính toán nam châm điện. 38

A. Chọn kết cấu. 38

B. Chọn vật liệu từ. 39

C. Chọn các thông số cường độ tự cảm, hệ số từ tản và hệ số từ rò. 39

1. Chọn cường độ tự cảm. 39

2. Chọn hệ số từ rò. 40

3. Chọn  hệ số từ tản. 40

D. Xác định các kích thước và thông số chủ yếu của nam châm điện. 40

1. Xác định tiết diện lõi thép. 40

2. Xác định kích thước của cuộn dây nam châm điện và nam châm điện. 41

E. Tính toán kiểm nghiệm nam châm điện. 45

1. Vẽ sơ đồ đẳng trị với d ¹ 0. 45

2. Tính từ dẫn rò: (Gr). 45

3. Xác định từ dẫn của khe hở không khí: G_d. 47

4. Xác định từ dẫn tổng. 50

5. Xác định từ thông và từ cảm. 52

6. Xác định thông số cuộn dây. 53

CHƯƠNG V: TÍNH TOÁN HỆ SỐ NAM CHÂM ĐIỆN.. 66

I. Tính và dựng đường đặc tính lựa hút nam châm điện. 66

II. Tính toán gần đúng thời gian tác động và thời gian nhả. 69

CHƯƠNG VI: XÂY DỰNG VÀ HOÀN THIỆN KẾT CẤU.. 71

I. Phần làm việc. 71

1. Mạch vòng dẫn điện. 71

1.1. Thanh dẫn động. 71

1.2. Thanh dẫn tĩnh. 71

1.3. Vít đầu nối 71

1.4. Dây nối mềm.. 71

1.5. Hệ thống tiếp điểm.. 71

2. Nam châm điện. 72

2.1. Mạch từ. 72

2.2. Cuộn dây. 72

2.3. Vòng ngắn mạch. 73

II. Phần chân đế. 73

LỜI NÓI ĐẦU

Trong ngành công nghiệp điện năng, từ khâu sản xuất truyển tải, phương pháp và tiêu thụ điện năng luôn phải sử dụng các khí cụ như: áp tô mát, công tắc tơ, rơ le và cầu dao… Để phân phối và điều khiển, bảo vệ nhằm đảm bảo hiệu quả kinh tế và an toàn trong sử dụng. Khí cụ là những thiết bị, cơ cấu điện tuỳ theo lĩnh vực sử dụng được chia thành 5 nhóm, mỗi nhóm lại được chia thành nhiều chủng loại khác nhau. Các nhóm đó là:

1. Nhóm khí cụ điện phương pháp năng lượng điện áp cao gồm: dao cách ly, máy ngắt, biến dòng…

2. Nhóm khí cụ điện phương pháp năng lượng điện áp thấp gồm: cầu dao, cầu chì…

3. Nhóm khí cụ điện điều khiển: công tắc tơ, khởi động từ, các bộ khống chế và điều khiển….

4. Nhóm khí cụ điện gồm các rơ le bảo vệ như: rơ le dòng điện, rơ le điện áp, rơ le thời gian, rơ le trung gian….

5. Nhóm khí cụ dùng trong sinh hoạt: ổ cắm, phích điện….

Khi thiết kế một loại khí cụ điện phải thoả mãn hàng loạt các yêu cầu của một sản phẩm công nghiệp hiện đạt. Đó là các yêu cầu kỹ thuật, vận hành, kinh tế, xã hội được biểu hiện qua các tiêu chuẩn chất lượng các định mức nhà nước, của ngành.

Các yêu cầu kỹ thuật như độ bền nhiệt của các chi tiết, các bộ pận làm việc ở chế độ định mức và khi có sự cố xảy ra, độ bền cơ và tính chịu mòn (của các bộ phận), độ bền cách điện cũng như khả năng đóng ngắt của thiết bị. Một yêu cầu về kỹ thuật nữa là kết cấu phải đơn giản, khối lượng và kích thức bé.

Các yêu cầu về vận hành như: độ tin cậy cao, dễ thao tác, sửa chữa, chi phí cho vận hành và tổn hao thấp, thời gian sử dụng lâu dài. Trong vận hành phải lưu ý đến các yếu tố như: độ ẩm, độ cao, nhiệt độ….

Các yêu cầu về kinh tế, xã hội và công nghệ chế tạo: giá thành phải hạ, phải có tính thẩm mỹ trong kết cấu, tính cạnh tranh, khả năng lắp lẫn và khả năng phát triển trong tương lai.

Một khí cụ điện thường gặp nói chung phải có các bộ phận chủ yếu là:

- Mạch vòng dẫn điện gồm: thanh dẫn, đầu nối, các 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, thùng.

Rơ le là loại khí cụ tự động đóng ngắt mạch điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện. Tuỳ theo nguyên lý làm việc, tuỳ theo đại lượng điện và giá trị dòng áp đi vào mà có nhiều loại rơ le khác nhau như: rơ le điện từ, rơ le nhiệt, rơ le cảm ứng, rơ le bán dẫn, rơ le dòng điện, rơ le điện áp và rơ le trung gian.

Ở Việt Nam  cũng chế tạo được các loại khí cụ điện nói chung và rơ le nói riêng. Tuy nhiên chất lượng của nó chưa cao (tuổi thọ không lớn). Khi cần các loại khí cụ có độ tin cậy cao và chất lượng tốt đa phần là nhập từ nước ngoài.

Trong nội dung của đồ án sẽ trình bày các phần tính toán thiết kế rơ le trung gian điện từ kiểu kín. Có các thông số ban đầu:

+ 4 tiếp điểm thường đóng, 4 tiếp điểm thường mở

+ U_đm = 220V

+ I_đm = 5A

+ f = 50 Hz

+ Điện áp điều khiển U_đmđk = 220V, f = 50 Hz

Làm việc liên tục, cách điện cấp B. Tuổi thọ điện 10⁶ lần đóng cắt, tuổi thọ cơ 10⁷ lần đóng cắt.