Расчет узлов пускателя переменного тока

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Расчет узлов контактора постоянного тока

Расчет узлов контактора постоянного тока проводится в порядке, изложенном в[2].Таблица 1 с вариантами заданий находится в файле «Задания ЭА.xlsx».

Задание 1.1.

Рассчитать размеры шины токоведущей части контактора постоянного токаноминальным напряжением 380 Впо заданному значению тока,для чего требуется определить:

- размеры токоведущей шины (a, b) (рис.1),при b=3a,где a = 4;5;6;7;8;9;10; 11мм;

- сечение токоведущей шины S _Ш;

- площадь сечения шины S_min из условия термической стойкости за время
t _КЗ = 5 с при токе I _КЗ = 10 I _Н и допустимой температуре шины в режиме короткого замыкания Q _ДОПКЗ с использованием кривых адиабатического процесса на рис. 4.

- значение коэффициента теплоотдачи k _То;

- уточненное значение температуры шиныt _У;

-окончательно уточненное значение температуры шины t _Ук.

Форма и размеры токоведущей части контактора постоянного тока показаны на рис.1.

Рис. 1. Токоведущая часть контактора постоянного тока (а) и сечение шины токоподвода (б):

1 - подвижный силовой контакт; 2 - неподвижный силовой контакт;

3 - контактные накладки; 4 - катушка дугогасительной системы;

5, 7, 8 - токоподводы; 6 - гибкие соединения

Задание 1.2.

Спроектировать контактыконтактора постоянного тока рычажного типа при заданных условиях: материале контактов, номинальном токе, размерах токоведущей шины и длительно допустимой температуре шины Q _ДОП= 95°С, для чего требуется определить:

- силу контактного нажатия для сильноточных контактов F_{K 1};

- силу контактного нажатия для двух контактов F_K=2F_{K 1};

- силу контактного нажатия по опытным данным F_{K О},сравнить F_{K О} с F_K;

- приведенную силу конечного нажатия контактной пружины F ^К _{K П} =F_{K 1};

- переходное сопротивление по эмпирической формуле R_{K Э};

- переходное сопротивление по опытным данным R_{K О};

- падение напряжения на контактах U_K, которое не должно превосходить напряжения размягчения U _Р;

- температуру контактной площадки T _a;

- ток сваривания I _СВ при f_КПЛ = 4;

- минимальный сваривающий ток I _{СВ m} по эмпирической формуле при k=4100;

- площадь поперечного сечения контакт-деталиS ₀;

- электродинамические усилия в контактах F _Д;

- сравнитьусилия в контактах F _Д с силой конечного нажатия контактной пружины F ^К _{K П}, (F ^К _{K П} ≥F _Д) чтобы не произошло самопроизвольного размыкания контактов при больших токах;

- объем износа подвижного и неподвижного контактов V _ИЗ1 и V _ИЗ2 исходя из размеров наконечников этих контактов (a_{H П},b_HH,h_H) (рис.1,б);

- массу износа М_ИЗ и износ массы контакта за один цикл g _Р +g _З при k _нер = 1,2 и коэффициентах k _з и k _р, определенных по опытным данным (табл. 14, рис. 13[2]);

- коммутационную износостойкость контактов N.

Задание 1.3.

Рассчитать размеры электромагнита контактора постоянного тока (рис.2), для чего требуется определить:

- силуначального сжатия контактной пружины F ^Н _{K П} приl _КП /l _ЭМ = 1,9;

- приведенную силу конечного нажатия контактной пружины F ^К _{K П} [п.1.2];

- силуконечного сжатия возвратной пружины F ^К _ВП при k _КВП = 0,5;

- силу начального сжатия возвратной пружины F ^Н _ВП при k _НВП = 0,5;

- величину зазора, соответствующего моменту касания главных контактов d _кк;

- силу возвратной пружины F ^КК _ВП при зазоре d _кк, соответствующем моменту касания главных контактов;

- результирующую силу F ^Н _S  при начальном зазоре d _max;

- результирующую силу F ^КК _S  при зазоре d _кк, соответствующем моменту касания контактов;

- результирующую силу F ^К _S при конечном зазоре d _к;

- результирующую силу F^H _{S max} при максимальном зазоре d _max;

- результирующую силуF ^К _{S K К} при критическом зазоре в момент касания  d _кк;

- результирующую силуF ^К _{S K} при минимальном зазоре d _к;

- необходимое тяговое усилие электромагнита F _ЭМ при k _з =1,3;

- конструктивный фактор G;

- сечение сердечника электромагнита S _СЕР при индукции в зазоре В _d =0,8 Тл;

- диаметр сердечника  d_{C ЕР};

- полную МДС срабатывания F при коэффициенте k_F, заданном в табл.1;

- сечение обмотки S _ОБ при плотности тока j _ОБ, заданной в табл.1 в А/м², коэф­фициентах k_I =1; k_max =1,05; k_min=0,75 и коэффициенте k _зоб =0,56;

- толщину h _ОБ и длину l _ОБ обмотки при отношении сторон l _ОБ /h _ОБ = 4.

Конструктивная и кинематическая схема электромагнитно-пружинного механизма контактора постоянного тока показаны на рис.2.

Рис. 2. Конструктивная и кинематическая схема электромагнитно-пружинного механизма контакторапостоянного тока

Задание 1.4.

Рассчитать дугогасительное устройство (ДГУ) постоянного тока при заданных размерах токоведущей шины и числе включений n = 1200 вкл./час.

Проверить возможность гашения дуги без ДГУ. Если оно необходимо, то исполь­зовать в качестве ДГУ систему с магнитным дутьем и камерой с продольной узкой щелью. Начальный раствор контактов l _к принять равным 20 мм.

В соответствии с рекомендациями выбрать катушку магнитного дутья, включенную последовательно, с размерами камеры h _к и шириной узкой щели d _щ, соответствующие значениям, заданным в таблице 1. Число витков последовательной катушки магнитного дутья w = 1.

Требуется определить:

- отключаемое напряжение U _ОТ;

- ток отключения дуги I _ОТ;

- напряженность магнитного поля системы магнитного дутья H _Д;

- скорость движения дуги (при узкой щели) v _Д;

- диаметр дуги d _Д.

Для проверки условия гашения дуги определить величины напряжений на вольт-амперных характеристиках дуг при разных значениях раствора между контактами (l _д =23, 24, 25 мм) для критического тока I_KP =1/3 I _ОТ и сравнить с величиной напряжения при том же токе I_KP =1/3 I _ОТ на реостатной характеристике. Для построения вольт-амперной характеристики дуги, которая удовлетворяет условиям гашения рассчитать напряжения дуги U _Д при следующих значениях тока: I _ОТ; 0,75I _ОТ; 0,5I _ОТ; 0,33I _ОТ; 0,25I _ОТ. Построить реостатную и вольт-амперную характеристики.

Объяснить, при какой критической длине дуги соблюдается условиеее гашения.

Проверить, удовлетворяет ли требованиям время горения дуги t _Д, которое должно быть менее 0,1 с.

 

Расчет узлов пускателя переменного тока

Расчет узлов пускателя переменного тока проводится в порядке, изложенном в[2].Таблица 1 с вариантами заданий находится в файле «Задания ЭА.xlsx».

Задание 2.1.

Рассчитать размеры токоведущей шины пускателя переменного тока (стороны a, b и сечение шины S _Ш ) для контактов мостикового типа (рис. 3), исходя из усло­вия допу­стимой плотности тока j _Н, А/мм².

Пускатель работает в повторно-кратковременном режиме, поэтому расчет ведется по величине эквива­лентного длительного тока I _ДЛ.

Исходя из рекомендуемых размеров контактных накладок (диаметр кон­тактной накладки d_H, табл. 8[2]), принять ширину шины b, толщину шины а. Размеры шин а и b, если b>10 мм должны соответствовать сортаменту лент (табл. П15, прил.V).

Провести оценку термической устойчивости шины  по допу­стимой плотности тока j _ДОП за время t _КЗ = 5 с при токе I _КЗ = 10 I _Н.

Рассчитать значение превышения температуры t _У и температуры шины Q в номинальном режиме при коэффициенте k _Т = 7,5 Вт/(м²×°С) и удельном сопротивле­нии r_q  при допустимой температуре шины Q _ДОП = 95°С.

Скорректировать удельное сопротивление r_q  при рассчитанной температуре и пересчитать значения превышения температуры t _УК и температуры шины Q.

Конструкция мостикового контакта с токоведущими частями показана на рис.3.

Рис. 3. Конструкция мостикового контакта

Задание 2.2.

Рассчитать параметры мостикового контакта пускателя переменного тока при заданных условиях: материале контактов, номинальном токе, размерах токоведущей шины и длительно допустимой температуре шины Q _ДОП = 95°С.

Выбрать конструкцию мостикового контакта с цилиндрическими напайками.

Размеры контактных напаек в соответствии с рекомендациями принять следующие: диаметр напайки d _КН, высота напайки h _КН (табл.8[2]).

Затем следует определить:

- допустимое падение напряжения на контактах U_{K доп} ≤ 0,5U _Р;

- допустимое сопротивление контакта R_{K доп};

- радиус площадки касанияa _К по теоретической формуле;

- радиус закругления сферической части контакта r _К;

- силу нажатия на 1 контакт (расчетную)F _К1Р, на 2 контакта F _КР =2 F _К1Р;

- силу нажатия на 1 контакт (эмпирическую) F_{K 1Э},на 2 контакта F _КЭ=2 F _К1Э;

- силу нажатия на1 контакт по опытным данным F_{K 1О},на 2 контакта F _КО=2 F _К1О;

За расчетное значение силы принять набольшее из рассчитанныхF _КН = F _К1.

Определить радиус площадки касания для контактных накладок, обработанных под сферу, при упругой деформации a _УПР.

Определить механическое напряжение в контактной площадке s.

Если это напряжение меньше, чем напряжение смятия s _СМ, то будет иметь место упругая деформация, если больше – то пластическая. В этом случае требуется определить радиус площадки касанияпри пластической деформации a _ПЛ.

Определить переходное сопротивление R _ПТ по теоретической формуле.

Определить переходное сопротивление R _ПЭ по эмпирической формуле.

В дальнейших расчетах применять большее значение сопротивленияR _П.

Определить температуру контактов Q _К.

Определить температуру контактной точки с учетом теплоотдачи Q _КТ.

Рассчитанное значение температуры не должно превышать температуры рекристаллизации материала контактов.

Определить ток сваривания I _СВ.

Проверить контакты на сваривание при токе короткого замыкания I_{K З} = 10 × I _Н.

Определить электродинамические усилия в контактахF _Д в режиме короткого замыкания, которые должны быть меньше силы контактной пружины, чтобы не произошло самопроизвольного размыкания контактов.

Задание 2.3.

Рассчитать размеры электромагнита пускателя переменного тока типа ПМЕ при заданных исходных данных, принимая провал контактов s _П, раствор контактов l _к, силу конечного контактного нажатия F ^К _КП= F _КН (п.2.2). При этом требуется определить:

- начальный рабочий зазор  d _Н;

- силу начального контактного нажатия F ^Н _КП ;

- силу начального сжатия возвратных пружин по формуле F ^Н _ВП= 0,04 × I_H;

- силу конечного сжатия возвратных пружин F ^К _ВП= 1,5 × F ^Н _ВП;

- значение силы возвратных пружин F ^КК _ВП  при зазоре d _кк, соответствующем моменту касания главных контактов;

- результирующую силуF ^Н _S при начальном зазоре d _max;

- результирующую силуF ^КК _S при зазоре d _кк;

- результирующую силуF ^К _S при конечном зазоре d _к;

- результирующую силуF^H _{S Н} при начальном (максимальном) зазоре d _Н;

- результирующую силуF ^К _{S П} при провале контактов s _П;

- результирующую силуF ^К _{S K} при конечном (минимальном) зазоре d _К;

- минимальную электромагнитную силу при притянутом якоре для
электромагнита с двумя короткозамкнутыми витками F _ЭМПР2.;

- сечение полюса с короткозамкнутым витком и притянутым якорем S _ТОР с индукцией В _max = 1,1 Тл;

- электромагнитную силу F ^КК _ЭМ для среднего стержня в момент касания контактов при коэффициенте k _з = 1,3;

- сечение среднего стержня S _ТОРСР, принять большее значение;

- значение индукции в торце сердечника при отпущенном якоре В_{ТОР max ОТ};

- полную МДС срабатывания F при переменном токе, где значение индукции с отпущенным якорем В _{max ОТ} = 0,8 Тл, а коэффициент выпучивания s _ВП определя­ется из рис.24 [2] при прямоугольных якоре и сердечнике (кривая 3), d _ОТ = d _Н, d _ПР = d _К;

- сечение обмотки переменного тока S _ОБ при коэффициентах k_max = 1,05; k_min = 0,8, коэффициенте заполнения обмотки k _зоб = 0,5 и плотности тока j_об из табл. 1.

Для электромагнитов переменного тока отношение сторон обмотки
выбирается, как l_ОБ / h _ОБ = 3, при этом требуется определить:

- толщину обмотки h _ОБ;

- длину обмотки l_ОБ.

Задание 2.4.

Рассчитать дугогасительное устройство (ДГУ) переменного тока при заданных размерах токоведущей шины и числе включений n = 1200 вкл./час.

В соответствии с исходными данными требуется определить:

- мощность отключаемой цепи P;

- полное и индуктивное сопротивления отключаемой цепи z _О, x _О;

- индуктивность отключаемой цепи L;

- собственную частоту отключаемой сети f _О;

- необходимое количество разрывов при апериодическом характере восстановления напряжения n;

- коэффициент напряжения k_U при коэффициенте схемы k _СХ = 1,5;

- величиныА и M ₀,

где

- скорость роста прочности k _S из рис.19,б[2];

- напряжение начальной восстанавливающейся прочности U ⁰ _ВП из рис.19,б[2];

- сопротивление дуги в момент перехода тока через ноль R ⁰ _Д .

 

Для контакторов переменного тока длина дуги не превышает 4 – 5 мм.В настоящем расчете принять длину дуги l ⁰ _Д = 4 мм.

В расчете необходимо провести проверку выполнения условия апериодичности характера нарастания напряжения, которая покажет, достаточность выбранного количества разрывов для гашения дуги.

 

Рис. 4. К определениютепловых интегралов в кратковременном режиме

---

Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 359; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!