Chương 5: Tính lực điện động

Chia sẻ: Nguyen Van Dau | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

317
lượt xem 82
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tính lực điện động Khi có dòng điện chạy qua các phần tử dẫn điện giữa chúng sinh ra lực điện động. Lực điện động này phụ thuộc vào nhiều yếu tố: Kích th-ớc mạch dẫn điện, cách bố trí t-ơng hỗ giữa các phần tử dẫn điện, trong một pha với các pha khác nhau, trị số dòng điện. Trong điều kiện làm việc bình th-ờng thì lực điện động không lớn lắm. Nh-ng khi bị ngắn mạch trị số dòng điện lớn nên làm cho lực điện động sinh ra cũng lớn. Nếu nh- độ bền cơ học...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Chương 5: Tính lực điện động

Ch-¬ng 5: TÝnh lùc ®iÖn ®éng Khi cã dßng ®iÖn ch¹y qua c¸c phÇn tö dÉn ®iÖn gi÷a chóng sinh ra lùc ®iÖn ®éng. Lùc ®iÖn ®éng nµy phô thuéc vµo nhiÒu yÕu tè: KÝch th-íc m¹ch dÉn ®iÖn, c¸ch bè trÝ t-¬ng hç gi÷a c¸c phÇn tö dÉn ®iÖn, trong mét pha víi c¸c pha kh¸c nhau, trÞ sè dßng ®iÖn. Trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc b×nh th-êng th× lùc ®iÖn ®éng kh«ng lín l¾m. Nh-ng khi bÞ ng¾n m¹ch trÞ sè dßng ®iÖn lín nªn lµm cho lùc ®iÖn ®éng sinh ra còng lín. NÕu nh- ®é bÒn c¬ häc trong m¸y ng¾t kh«ng ®¶m b¶o c¸c phÇn tö sÏ bÞ biÕn d¹ng hay bÞ ph¸ vì cÊu tróc c¸ch ®iÖn. Do ®ã ph¶i tÝnh lùc ®iÖn ®éng vµ h-íng cña nã ®Ó thiÕt kÕ c¸c phÇn tö mét c¸ch hîp lý. Dßng ®iÖn ng¾n m¹ch trÞ sè xung kÝch qua mét c¸nh hoa huÖ tiÕp ®iÓm lµ: 1,3.i xk i1xk  n 1,3.5000 Víi n = 6 i1xk   1083,3 (A ) 6 Dßng ®iÖn ®Þnh møc qua mét c¸nh hoa huÖ tiÕp ®iÓm lµ: 1,3.I dm 1,3.1000 I1    216,67 (A) n 6 TiÕp ®iÓm hoa huÖ nµy gåm 6 c¸nh tiÕp ®iÓm tÜnh vµ ®-îc g¾n mçi c¸nh mét lß xo Ðp. Mçi c¸nh tiÕp ®iÓm tÜnh chÞu mét lùc ®iÖn ®éng tiÕp xóc F®®1 do dßng ®iÖn qua c¸nh chç tiÕp xóc t¹o nªn. §ång thêi còng chÞu thªm 1 lùc t-¬ng hç F®®2 do c¸c dßng ®iÖn qua 5 c¸nh tiÕp ®iÓm tÜnh song song cßn l¹i g©y ra. 5.1. TÝnh lùc ®iÖn ®éng: F®®1: 2 i  Theo c«ng thøc thùc nghiÖm: Fdd1   xk  K   hd  Trong ®ã: ixk : lµ gi¸ trÞ biªn ®é dßng xung kÝch (kA)
Khd : hÖ sè h×nh d¹ng phô thuéc vµo kÕt cÊu kÝch th-íc vµ vËt liÖu tiÕp ®iÓm Theo kinh nghiÖm ®èi víi tiÕp ®iÓm hoa huÖ th× Khd = 44,5  Ta chän Khd = 4,25 kA / kg  Lùc F®®1 t¸c ®éng lªn 1 c¸nh hoa huÖ lµ: ë chÕ ®é ng¾n m¹ch ta tÝnh theo dßng ®iÖn ixk : 2 2  i   1,0833  F®®1mm =  xk    K    0,065 (kg)  0,637 ( N)  hd   4,25  ë chÕ ®é ®Þnh møc: 2 2  i   0,21667  F®®1mm =  dm    K    0,0026 (kg )  0,0255 ( N )  hd   4,25  Lùc ®iÖn ®éng F®®1 nµy cã xu h-íng chèng l¹i sù tiÕp xóc tøc lµ F®®1 cã chiÒu ng-îc chiÒu t¸c dông lß xo nÐn lªn tiÕp ®iÓm. 5.2. TÝnh lùc ®iÖn ®éng F®®2 t-¬ng hç gi÷a c¸c c¸nh tiÕp ®iÓm tÜnh g©y nªn: Ta coi mçi phiÕn trªn tiÕp ®iÓm hoa huÖ nh- lµ mét thanh dÉn. Ta cã 6 thanh dÉn song song víi nhau, tõ ®ã ta cã thÓ tÝnh lùc ®iÖn ®éng do 5 phiÕn t¸c ®éng lªn mét phiÕn nh- sau: TÝnh kho¶ng c¸ch l1 : lµ kho¶ng c¸ch thanh 1 tíi thanh 2 l2 : lµ kho¶ng c¸ch thanh 1 tíi thanh 3 l3 : lµ kho¶ng c¸ch thanh 1 tíi thanh 4 l3 = d + b = 34 + 6 = 40 (mm) DÔ: D1D2O lµ tam gi¸c ®Òu:
l3 l1   20 (mm) 2 Tam gi¸c D1D3D4 vu«ng nªn: l 2  l 3  l1  40 2  20 2  34,6 (mm) 2 2 * TÝnh F®®2 ë chÕ ®é ng¾n m¹ch: Tõ c«ng thøc: 2h  l  2 7  li   1    i  Fi  10 i1dm i 2dm l1  h h   Ta tÝnh ®-îc c¸c lùc: 2.60   2 7 F1  10 i1xk i 2 xk  1   20   20   0,507( N )   20   60  60    2.60   2 7 F2  10 i1xk i 2 xk  1   34,6   34,6   0,235( N)   34,6   60  60    2.60   2 7 F3  10 i1xk i 2 xk  1   40   40   0,188( N)   40   60  60    Tæng hîp c¸c lùc chiÕu theo ph-¬ng D1D4 : F'1 = F1 cos600 = 0,507 . 0,5 = 0,2535 (N) F'2 = F1 cos300 = 0,235 . 0,866 = 0,2 (N) F'3 = F1 cos00 = 0,188 . 1 = 0,188 (N)  F®®2nm = 2(F'1 + F'2) + F'3 = 1,095 (N) * TÝnh F®®2 ë chÕ ®é ®Þnh møc Ta tÝnh ®-îc c¸c lùc:
2.60   2 7 F1  10 i1dm i 2dm  1   20   20   0,02( N )   20   60  60    2.60   2 7 F2  10 i1dm i 2dm  1   34,6   34,6   0,01( N)   34,6   60  60    2.60   2 7 F3  10 i1dm i 2dm  1   40   40   0,0075( N )   40   60  60    Tæng hîp c¸c lùc chiÕu theo ph-¬ng D1D4 : F'1 = F1 cos600 = 0,02 . 0,5 = 0,01 (N) F'2 = F1 cos300 = 0,01 . 0,866 = 0,00866 (N) F'3 = F1 cos00 = 0,0075 . 1 = 0,0075 (N)  F®®2®m = 2(F'1 + F'2) + F'3 = 0,045 (N) Lùc ®iÖn ®éng F®®1 nµy cã xu h-íng Ðp tiÕp ®iÓm vµo thanh dÉn tøc lµ F®®2 cã chiÒu cïng chiÒu t¸c dông lß xo nÐn lªn tiÕp ®iÓm. 5.3. TÝnh lùc nÐn cÇn thiÕt lªn tiÕp ®iÓm vµ lß xo tiÕp ®iÓm Dßng ®iÖn ®i tõ tiÕp ®iÓm ®éng sang tiÕp ®iÓm tÜnh ph¶i ®i qua bÒ mÆt tiÕp xóc. Trªn thùc tÕ tiÕp ®iÓm ®éng tiÕp xóc víi tiÕp ®iÓm tÜnh t¹i mét sè ®iÓm. Dßng ®iÖn ®i qua nh÷ng ®iÓm ®ã sÏ cã mËt ®é dßng ®iÖn lín lµm tæn hao n¨ng l-îng vµ tæn hao ®iÖn ¸p lín. §Æc biÖt khi cã dßng ®iÖn lín (ng¾n m¹ch) nhiÖt ®é ë chç tiÕp xóc cña tiÕp ®iÓm rÊt cao lµm gi¶m tÝnh ®µn håi vµ c¬ khÝ cña tiÕp ®iÓm, tiÕp ®iÓm cã thÓ ch¸y do nhiÖt ®é cao cña hå quang. Trong qu¸ tr×nh ®ãng c¾t tiÕp ®iÓm bÞ chÊn ®éng, c¶ tiÕp ®iÓm ®éng vµ tiÕp ®iÓm tÜnh ®Òu bÞ ¨n mßn. Sù ¨n mßn ®ã tØ lÖ víi trÞ sè dßng ®iÖn, sè lÇn ®ãng c¾t vµ thêi gian hå quang ch¸y. Ngoµi ra tiÕp ®iÓm cßn bÞ ¨n mßn vÒ c¬ nh-ng rÊt nhá, chØ b»ng (13%) hao mßn vÒ ®iÖn. V× vËy ®Ó tiÕp ®iÓm lµm
viÖc ®-îc tèt, ngoµi biÖn ph¸p dïng buång dËp hå quang ng-êi ta cßn dïng nh÷ng biÖn ph¸p sau ®©y ®Ó gi¶m nhá ®iÖn trë tiÕp xóc: - T¨ng lùc nÐn lªn tiÕp ®iÓm. - T¨ng sè ®iÓm tiÕp xóc. - Chän vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm cã ®iÖn trë suÊt nhá, hÖ sè truyÒn nhiÖt lín. T¨ng lùc nÐn chØ t¨ng lªn ®Õn gi¸ trÞ tèi -u kh«ng thÓ t¨ng m·i ®-îc. Vµ vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm chØ lµm b»ng ®ång lµ hîp lý. 5.4. TÝnh lùc Ðp tiÕp xóc tiÕp ®iÓm tèi -u khi cã dßng ®iÖn ®Þnh møc ch¶y qua: 2 I dm .A.. Ta cã c«ng thøc Ft®®m = 2 2 T  16.  arccos 0     Ttx  Trong ®ã: - A : Lµ h»ng sè v¹n n¨ng A=2,42.10-8 (V2/ 0K2) -  : øng suÊt chèng dËp n¸t ®èi víi ®ång ë chÕ ®é dßng ®Þnh møc  = 5200 (kg/cm2) -  : HÖ sè dÉn nhiÖt, víi ®ång  = 3,8 (W/cm. 0C) - T0 : NhiÖt ®é thanh dÉn ®iÖn tÝnh theo nhiÖt ®é tuyÖt ®èi: T0 = td + 2730K = 65 + 273 = 338 (0K) - Ttx : NhiÖt ®é tiÕp ®iÓm tiÕp xóc tÝnh theo nhiÖt ®é tuyÖt ®èi. Kinh nghiÖm cho thÊy sù chªnh lÖch gi÷a nhiÖt ®é xóc vµ nhiÖt ®é thanh dÉn cì 510 0C. Ta cho ®é chªnh lÖch nµy lµ 80C.  Txk = T1+ 8 = 338 + 8 = 346 (0K) §èi víi 1 c¸nh hoa huÖ tiÕp ®iÓm ta cã:
2 i1dm .A.. Ft®®m = 2 2 T  16.  arccos 0     Ttx  Thay sè vµo ta cã: 216,67 2.2,42.10 8.3,14.5200 Ft®®m = 2 2 338  16.3,8  arccos   346  = 1,73 (kg) = 16,95 (N) 5.5. TÝnh lùc tiÕp ®iÓm ë chÕ ®é ng¾n m¹ch: I 2 .A.. max nm Ft®nm = 2  T  16.2 . arccos 0     Ttx max  LÊy dßng ng¾n m¹ch Inm = 5I®m = 5000 (A) Dßng ®iÖn ch¶y trong mçi phiÕn cña tiÕp ®iÓm hoa huÖ: 1,3.5000 i1nm =  1083,3(A) 6 Trong ®ã: - Ttxmax lµ ®é ë ®iÓm tiÕp xóc khi cã dßng ®iÖn ng¾n m¹ch, nhiÖt ®é nµy rÊt cao nh-ng kh«ng v-ît qua nhiÖt ®é ph¸t nãng cho phÐp cña vËt liÖu lµm tiÕp ®iÓm. NÕu vËt liÖu lµm b»ng ®ång th× [] = 800 0C  Ttxmax < 10730K. Ta chän Ttxmax = 10700K. - max : øng suÊt chèng dËp n¸t ®èi víi ®ång ë nhiÖt ®é cao max = 250- 300 (kg/cm2). Ta chän max = 280 (kg/cm2). Thay sè:
1083,32.2,42.10 8.3,14.280 Ft®nm = 2 2 338  16.3,8 . arccos   1070  = 0,069 (kg) = 0,68 (N) 5.6. TÝnh lùc nÐn cña lß xo: F1x = Ft® + Ft®1 - Ft®2 a) Lùc nÐn cña lß xo ë chÕ ®é ®Þnh møc: ë chÕ ®é nµy lùc ®iÖn ®éng F®®1 vµ F®®2 nhá do ®ã cã thÓ bá qua. Nªn lùc nÐn cÇn thiÕt cña lß xo lªn tiÕp ®iÓm tÜnh chÝnh lµ lùc Ðp tiÕp ®iÓm. F1x = Ft® = 1,73 (kg) = 16,97 (N) b) Khi cã dßng ®iÖn ng¾n m¹ch ®i qua hÖ thèng tiÕp ®iÓm, c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc bÞ ph¸t nãng rÊt cao do ®ã cã thÓ lµm nãng ch¶y hµn dÝnh c¸c tiÕp ®iÓm l¹i víi nhau. F1x = Ft®nm + F®®1nm - F®®2nm = 0,68 + 0,637 - 1,095 = 0,222 (N) Nh- vËy ta ph¶i chän lùc lß xo F1x = 1,73 kg ®Ó ®¶m cho tiÕp tiÕp ®iÓm ho¹t ®éng b×nh th-êng ë c¶ chÕ ®é ®Þnh møc vµ ng¾n m¹ch.