CHƯƠNG 2b: MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN

Chia sẻ: Nguyen Van Binh Binh | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

193
lượt xem 8
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Xác Định Nhiệt Độ.Điện Trở Tiếp Xúc,Lực ép và Điện áp Roi Trên tiết diện ở chế độ làm việc dài hạn I)Nhiệt độ của tiếp điểm : 1) dựa vào sự cân bằng nhiệt trong quá trình phát nóng của thanh dẫn dài tiết diện không đổi . vô hạn, có Giả sử một đầu một đầu thanh dẫn tiếp xúc với thanh dẫn khác và nguồn nhiệt đặt tại nơi tiếp xúc. ? : nhiệt độ môi trường xung quanh tính theo độ C nhiệt độ của tiếp điểm tính theo độ : nhiệt độ nơi tiếp xúc tính...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: CHƯƠNG 2b: MẠCH VÒNG DẪN ĐIỆN

Xác Định Nhiệt Độ.Điện Trở Tiếp Xúc,Lực ép và Điện áp Roi Trên tiết diện ở chế độ làm việc dài hạn I)Nhiệt độ của tiếp điểm : 1) dựa vào sự cân bằng nhiệt trong quá trình phát nóng của thanh dẫn dài vô hạn, có tiết diện không đổi . Giả sử một đầu một đầu thanh dẫn tiếp xúc với thanh dẫn khác và nguồn nhiệt đặt tại nơi tiếp xúc. Idm 2 *  Idm 2 * Rtd ?tđ = ?mt +  (2-11) S * P * Kt 2 *  * P * S * Kt Idm 2 * Rtx 2 ttx  td  ; 8 *  *  Idm 2 * Rtd 2 ttx  ttd  (2-12) 8 *  *  ?mt : nhiệt độ môi trường xung quanh tính theo độ C ?tđ : nhiệt độ của tiếp điểm tính theo độ C ?tx : nhiệt độ nơi tiếp xúc tính theo độ C Iđm(A) : dòng điện định mức ở chế độ dài hạn  ? (Ocm) : điện trở suất của vật liệu tiếp điểm Rtx (O) : điện trở tiếp xúc ( không kể đến điện trở vật liệu tiếp điểm) Kt (W/cm² *độ C): hệ số tản nhiệt của bề mặt thanh dẫn; S (cm²) : tiết diện của thanh dẫn P(cm): chu vi của thanh dẫn Với tiếp điểm dạnh cầu số 2 ở mẫu trước căn thức không còn nữa Quan hệ trên đúng với các tiếp điểm công suất nhỏ với dòng điện lớn. Kết quả cho sai số tương đối lớn so với thực nghiệm. 2) Dựa vào việc khảo sát điện trường và nhiệt trường của thanh dẫn đặc dài vô hạn có nguồn nhiệt ở đầu tiếp xúc với thanh dẫn khác. 1
Ttd Idm * A1 / 2 Idm *  *  * Hb   arccos( )  (2  13) Ttx 4* *a 4 *  * Ftd1 A *  * Hb 1 Ftd1  Idm 2 * * (2  14) 16 *  2 Ttd 2 [arccos( )] Ttx Ttd Ttx  (2  15) Idm * A *  * Hb cos( ) 4 *  * Ftd1 4 *  * Ftd1 Ttd Idm  * arccos( )(2  16) A *  * Hb Ttx Trong đó : Ttd,(độ K) :nhiệt độ thanh dẫn chỗ xa nơI tiếp xúc Ttx,(độ K) : nhiệt độ nơi tiếp xúc a, (cm) : bán kính của bề mặt tiếp xúc Idm, (A) : dòng điện định mức ở chế độ làm việc dài hạn ?,(W/cm*độC): hệ số dẫn nhiệt của thanh dẫn coi như không phụ thuộc vào nhiệt độ(bảng ) A  2,3 * 10 8 (V / 0 C ) 2 hằng số Iven có những giá trị khác nhau khi vật liệu khác nhau và ít phụ thuộc vào nhiệt độ nên coi là hằng Ftd1 ,(kN) : lực nén tại một điểm tiếp xúc Ftd=n*Ftx ; n: là hằng số tiếp điểm với Tiếp xúc điểm n = 1; tiếp xúc đường n = 2; tiếp xúc mặt n = 3 Ftd1   *  * a 2 * Hb trong đó  = 0,3- 1 ; hệ số tính đén giảm áp lực trên mặt tiếp xúc do ính đàn hồi của vật liệu và độ lồi lõm của bề mặt tiếp điểm . Những quan hệ trên là cho trường hợp tiếp xúc điểm đơn giản giữa hai thanh dẫn đặc , dài vô hạn có tiết diện không đổi . Trong thực tế quá trình xảy ra ở tiếp điểm phức tạo hơn nhièu , vì vậy chỉ nên dùng để khảo sát hiện tượng một cách định tính để có những kết quả gần đúng với điều kiện thực tế .Trong các công rhức trên cần phải dựa thêm vào các hệ số thực nghiệm . ngoài ra nên dùng các quan hệ thực nghiệm . 2
Hình 2-9:quan hệ giữa độ cứng Hb(độ cứng Brỉnel)voéi nhiệt độ phát nóng của một vàivật liệu tiếp điểm 1- đồng mềm 2- com8 3-cox12 4-bạc cương B_Lực ép tiếp điểm: Lực ép tiếp điểm đảm bảo cho tiếp điểm làm việc bình thường ở chế độ làm việc dài hạn, mà trong chê độ ngắn hạn dòng điện lớn như mở máy , quá tải , ngắn mạch .....lực ép tiếp điểm phải đảm bảo cho tiếp điểm không bị đẩy ra do lực điện động và không bị hàn dính do hồ quang khi tiếp điểm bị đẩy và bị rung Lực ép tiếp điểm có thể xác định theo các quan hệ lý thuyết theo công thức thực nghiệm hay theo đồ thị. 1) xác định lực ép theo quan hệ lý thuyết theo các quan hệ 2-14 kết quả thu được cần phải được hiệu chỉnh qua hệ số thực nghiệm bảng 2) xác định lực ép theo thực nghiệm . Trong bảng 2-17 cho các số hiệu lực ép cuối của tiếp điểm Ftdc(lực ép tiếp điểm khi đóng hoàn toàn ) của các loại rơle suốt lực ép cuối trên một đơn vị dòng điện định mức Ftd của các khí cụ điện thông dụng. Bảng 2-17 lực ép của một tiếp điểm (một trở ngắt )làm việc trong không khí và trong dầu của các dẫn khí cụ điện hiện đại 3
Loại khí cụ điện Vật liệu Ftđ (G/A) Lực nén Ftđ(G) 1 2 3 4 Rơ le có độ nhạy Vàng, platin, hựp - 0,3-2 cao dòng bé hơn kim của vàng 1(A) vàiriđi Rơle có độ nhạy Tina, paladi hợp - 2-10 cảm (bảo vệ ,cực kim với bạc tính) Rơle điện thoại Bạc 10-30 và điều khiển (đến 3A) Rơle tự động vài Bạc ,CĐK15M - 25-50 trung gian (dòng 5-15A) Các bộ rung , Volflram - 40-350 biến đổi rung tần số cao Các tiếp điểm Bạc 5 20 phụ của các khí cụ điện đến 1000V Bạc 5-10 20 Công tắc tơ điện kim loại gốm 7-15 25 từ Công tắc tơ thuỷ đồng 15-25 300 khí nén (lực lò so đồng 16-20 - không có không khí ) Công tắcđối nối đồng 45-60 trị số lớn cho Công tắc xoay đồng thau dong điện bé (lò xo lá dòng định mức 10- 100A) Các bộ khống đồng , đồng 25-40 ---- chế kiểu phẳng , kiểu trống và kểu trục 4
Công tắc định đồng , CH40 22-80 Già trị lớn cho hình (từ 2-15A) 20-60 dòng điện bé áp tô mát Kimloại 20-25 - định hình Gốm 45-60 - Vạn năng Bạc 20-40 - kéo điện đồng 20-40 - Cỗu dao và cầu đồng 150-250 trị số lớn cho dao đổi nối (dòng dòng điện nhỏ đến 100-400ê) (1): ví dụ :một nửa lực cho tiếp điểm loại cầu , lực cho một tấm của tiếp điểm hoa huệ ,một tấm củn dao (2): lực nén trong dầu lớn 1,4-1,6 lần so với không khí vì do độ nhớt của dầu và các sản phẩm từ dầu khi có nhiệt độ cao. Ftd ftd  , (G / A) Idm (2-17 Ftd  ftd * Idm, (G ) Trị số của ftd dựa vào sự phân tích các thông số kĩ thuật của các khí cụ điện đã được sử dụng .Lực ép tiếp điểm tính theo số liệu trong bảng. Khoảng cách giữa các tiếp điểm cạnh nhau phải sao cho dòng điện chạy qua mỗi điểm tiếp xúc không bị ảnh hưởng lẫn nhau. Với lực ép không đáng kể (0,01N) những chỗ lồi lõm bị biến dạng đàn hồi . khi lực nén tăng đến 0,1-0,15N bắt đầu có biến dạng dẻo dẫn đến vật liệu bị nén chặtnéu tăng lực nén đến hàng trăm N thì cả lớp vật liệu bị biến dạng đàn hồi , nếu tiếp tục tăng lực ép nũa sẽ bị biến dạng dẻo. Đặc trưng cho sự biến dạng khi lực ép từ 10N(1kN)có thể khảo sát qua Ftd1 trị số áp suất trung bình nếu  *a2 - áp suất trung bình nhỏ hơn độ cứng của vật liệu tiếp điểm Hb vật liệu biến dạng đàn hồi, nếu lớn hơn biến dạng dẻo . Khi vật liệu biến dạng đàn hồi, bán kính a và điện trở R1 có thể biểu diễn: Ftd1 a  0,86 * , cm(2  21) E  E R1   0,58 *  * ()(2  22) 2*a Ftd1 * r Ftd1, N (kN) ; lực nén của một chỗ tiếp xúc 5
r,(cm): bán kính của tiếp điểm hình cầu E , N/cn(kN/cm): mô đun đàn hồi của vật liệu tiếp điểm Khi vật liệu bị biến dạng dẻo thì a và R1 có thể biểu diễn : Ftd1 a , (cm)(2  23)  * Hb   * Hb R1  * , ()(2  24) 2 Ftd1 Các quan hệ trên đúng cho mọi tính toán gần đúng, qua đó có thể khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố đến điện trở tiếp xúc R1 2)Điện trở tiếp xúc của tiếp điểm không bị phát nóng xác định theo công thức dựa vào kết quả thực nghiệm Ktx R1  , ()(2  25) (0,102 * Ftd ) m Trong đó Ftd , N : lực nén tiếp điểm m : hệ số dạng bề mặt tiếp xúc m=0,5 ; tiếp xúc điểm m= 0,5-0,7 tiếp xúc đường m= 0,7-1 tiếp xúc mặt Ktx : hệ số kể đến sự ảnh hưởng của vật liệu và trạng thái bề mặt của tiếp điểm Giá trị Ktx khi bề mặt tiếp điểm không có lớp ỗyt có thể lấy sơ bộ như sau Bạc _Bạc 0,6 * 10 3 Đồng_đồng(tiếp xúc mặt) (0,09-0,14)*10 3 Đồng_đồng(tiếp xúc điểm) (0,14-0,18)*10 3 Đồng_đồng(tráng thiếc) (0,07-0,1)*10 3 Đồng_ nhôm 0,98* 10 3 Đồng_đồng thau 0,38* 10 3 Đồng thau_đồng thau 0,67* 10 3 Đồng thau_ thép 3,04* 10 3 6
Đồng _ thép 3,1*10 3 Thép _ nhôm 4,4*10 3 thép _thép 7,6*10 3 Nhôm _ đồng thau 1,9*10 3 Nhôm _ nhôm 1,6*10 3 Com 10-cok15(kim loại (0,2  0,3) * 10 3 gốm) 3)điện trở tiếp xúc của tiếp điểm không phát nóng có thể xác định theo các đường cong thực nghiệm hình 2-10 , 2-11 , 2-12 Hình 2-10 : đồ thị quan hệ giữa điện trở tiếp xúc và lực ép tiếp điểm của pơle công suất bé dùng trong thông tin và tự động tiếp xúc điểm (   2mm , dòng điện đến 2A . Đường chấm chiếm trị số lớn ) 1-Bạc 2-Vàng 3-plalađi 4-Vàng-NIKEN 5% 5-platin 6platin-ỉiđi 10% 7-volfram(  4mm) 8-Reri tr61-70 7
H×nh 2-11 : §å thÞ quan hÖ gi÷a ®iÖn trë tiÕp xóc vµ lùc Ðp tiÕp ®iÓm . TiÕp ®iÓm kim lo¹i gåm d¹ng tiÕp xóc ®iÓm (h×nh cÇu-mÆt ph¼ng  14mm , dßng ®iÖn 140 va 246A ). 1-B¹c gèm ; 2-COH 10 ; 3-COK15 4-CB 50 ; 5-CH 9 H×nh 2-12 : §å thÞ quan hÖ gi÷a ®iÓn trë tiÕp xóc vµ lùc Ðp tiÕp ®iÓm cña tiÕp ®iÓm ë trang th¸i nguéi (do hai h×nh trô vu«ng gãc víi nhau t¹o thµnh ) khi lùc nÐn tõ 1 ®Õn 227 KG 1-B¹c , mÆt; 2-§ång ,mÆt; 3-B¹c , ®-êng ; 4-§ång ,®-êng ; 5-B¹c ,®iÓm; 6-§-êng , ®iÓm; 7-§ång (®ång cøng ); 8-§ång – Vonfram. 8
4) Sù thay ®æi cña ®iÖn trë tiÕp xóc: Khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua , tiÕp ®iÓm bÞ ph¸t nãng ®iÖn trë tiÕp xóc t¨ng v× ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu t¨ng 2 2 R tx   R tx 0 ( 1   0 )  R tx 20 { 1   (  20 0 ) } 3 3 (2-26) Rtx0 Rtx20 Rtx : Lµ ®iÖn trë tiÕp xóc ë 0 C, 20 C vµ  C 0 0 0 : hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë cña tiÕp ®iÓm. 2/3 : hÖ sè tÝnh ®Õn sù gi¶m nhiÖt ®é theo kho¶ng c¸ch tõ chç tiÕp xóc. Quan hÖ trªn ®óng cho tr-êng hîp nhiÖt ®é cña bÒ mÆt tiÕp xóc bÐ h¬n nhiÖt ®é ho¸ mÒn cña vËt liÖu . D- §iÖn ¸p r¬I trªn ®iÖn trë tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm : Trong tr¹ng th¸i ®ãng cña tiÕp ®iÓm ®iÖn ¸p r¬i trªn m¹ch vßng dÉn ®iÖn chñ yÕu lµ do ®iÖn trë tiÕp xóc cña c¸c phÇn ®Çu nèi , ®iÖn trë cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm kh«ng ®¸ng kÓ so víi Rtx v× vËy ®iÖn ¸p r¬i trªn tiÕp ®iÓm sÏ b»ng : Utx = I Rtx , V (2-27) §iÖn ¸p nµy liªn quan trùc tiÕp tíi nhiÖt ®é ph¸t nãng cña vïng tiÕp xóc tx : tx - t® = tx = U2t® /8 , 0C (2-28) Ut® , ®iÖn ¸p r¬i trªn tiÕp ®iÓm  , cm- ®iÖn trë suÊt cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm  , V/cm0C – hÖ sè dÉn nhiÖt cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm Víi c¸c khÝ cô ®iÖn cã tiÕp ®iÓm lµm viÖc trong m«i tr-êng kh«ng khÝ nhiÖt ®é ph¸t nãng cña tiÕp ®iÓm gÇn b»ng trÞ sè cho phÐp , qua trÞ sè cña Ut® cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc ®é t¨ng nhiÖt tx cña bÒ mÆt tiÕp xóc : Ut® , mV 10 15 20 25 30 35 40 45 50 60 70 90 tx , C 0 B¹c 3 4 8 11 16 21 28 36 44 61 35 149 §ång 4 5 10 14 20 26 40 42 51 70 96 160 §Ó tiÕp ®iÓm lµm viÖc nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm kh«ng v-ît qu¸ nhiÖt ®é biÕn d¹ng tinh thÓ cña kim lo¹i v× tõ nhiÖt ®é nµy ®é bÒn c¬ cña kim lo¹i gi¶m ®i rÊt nhiÒu . NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm ph¶I nhá h¬n nhiÖt ®é nãng ch¶y rÊt nhiÒu v× ë nhiÖt ®é nµy sÏ x¶y ra ham dÝnh tiÕp ®iÓm . B¶ng 2-18 cho nhiÖt ®é ho¸ mÒn vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm. 9
B¶ng 2-18 : §iÖn ¸p r¬I trªn ®iÖn trë tiÕp ®iÓm , nhiÖt ®é biÕn d¹ng tinh thÓ (ho¸ mÒm) vµ nhiÖt ®é nãng ch¶y cña vËt liÖu tiÕp ®iÓm : VËt liÖu Ho¸ mÒm Nãng ch¶y tiÕp ®iÓm U , mV  , 0C U , mV  , 0C B¹c 90 180 370 960 §ång 90130 190 430450 1083 Platin 220440 540 700 1773 Vonfram 120250400 1000 8001000 3400 Grafit - - 5000 4700 Tõ trªn cã thÓ x¸c ®Þnh ®-îc trÞ sè cña dßng ®iÖn cho phÐp qua tiÕp ®iÓm : Icf = ( 0.50.8) I®m = ( 0.50.8) Um/ Rtx , A (2-29) Ithm – trÞ sè tíi h¹n cña dßng tiÕp ®iÓm Ut® n»m trong kho¶ng. 1) Víi r¬le c«ng suÊt bÐ dung trong tù ®éng vµ th«ng tin liªn l¹c , hµng kh«ng: Ut® = ( 0.50.8) Um 2) C¸c khÝ cô ®iÖn ®iÒu khiÓn vµ ph©n phèi n¨ng l-îng ®Õn 1000V tiÕp ®iÓm lµm viÖc trong kh«ng khÝ : Ut® = 230 mV Víi tiÕp ®iÓm lµm l¹nh b»ng n-íc : Ut® = 3040 mV C/ Vô tÝnh to¸n : Khi to¸n cho c¸c chÕ ®é lµm viÖc dµi h¹n , ng¾n h¹n , ng¾n h¹n lÆp l¹i cÇn gi¶i quyÕt nh÷ng bµi to¸n sau : 1) Tõ dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m ( dµi h¹n ) chän vËt liÖu vµ kÝch th-íc cña tiÕp ®iÓm x¸c ®Þnh lùc Ðp tiÕp ®iÓm Ft® sao cho ®iÖn ¸p r¬i Utx vµ nhiÖt ®é tiÕp ®iÓm t® , kh«ng v-ît qu¸ trÞ sè cho phÐp . §iÖn trë tiÕp xóc Rtx ph¶i nhá h¬n trÞ sè ®-îc x¸c ®Þnh theo 2-20 vµ 2-25 (tÝnh to¸n thiÕt kÕ ). Trªn c¬ së æn ®Þnh ®iÖn ®éng æn ®Þnh nhiÖt cÇn hiÖu chØnh trÞ sè lùc Ðp Ft® ®· tÝnh to¸n . 2) Tõ dßng ®iÖn ®Þnh møc I®m chän vËt liÖu , kÝch th-íc vµ lùc Ðp cña tiÕp ®iÓm Ft® , x¸c ®Þnh ®iÖn ¸p r¬i Utx vµ nhiÖt ®é cña tiÕp ®iÓm t® , so s¸nh víi trÞ sè cho phÐp , x¸c ®Þnh ®iÖn trë tiÕp xóc , nhiÖt ®é cña bÒ mÆt tiÕp xóc tx ph¶i nhá h¬n nhiÖt ®é ho¸ mÒm cña vËt liÖu( tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm ). 3) Chän vËt liÖu , kÝch th-íc vµ lùc Ðp tiÕp ®iÓm Ft® ,x¸c ®Þnh trÞ sè dßng ®iÖn dµi h¹n I®m ®iÖn trë tiÕp xóc Rtx sao cho ®iÖn ¸p r¬i Utx vµ nhiÖt 10
®é cña tiÕp ®iÓm t® kh«ng v-ît qu¸ trÞ sè cho phÐp ( tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm). 11