Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
История развития хранилищ для нефти: Первые склады нефти появились в XVII веке. Они представляли собой землянные ямы-амбара глубиной 4…5 м...
Топ:
История развития методов оптимизации: теорема Куна-Таккера, метод Лагранжа, роль выпуклости в оптимизации...
Марксистская теория происхождения государства: По мнению Маркса и Энгельса, в основе развития общества, происходящих в нем изменений лежит...
Теоретическая значимость работы: Описание теоретической значимости (ценности) результатов исследования должно присутствовать во введении...
Интересное:
Национальное богатство страны и его составляющие: для оценки элементов национального богатства используются...
Наиболее распространенные виды рака: Раковая опухоль — это самостоятельное новообразование, которое может возникнуть и от повышенного давления...
Отражение на счетах бухгалтерского учета процесса приобретения: Процесс заготовления представляет систему экономических событий, включающих приобретение организацией у поставщиков сырья...
Дисциплины:
2021-06-23 | 31 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Расчёт размеров поперечного сечения подвижного контакта производитсяпо электрической плотности тока . В пределах или от 20 А до 1000 А плотность тока находится в диапазоне
Меньшие значения применяются при длительном режиме работыпри больших токах, а большее значение – для повторно-кратковременного иликратковременного режима работы.
Общий вид главного контакта из меди без облицовки и облицованногопластиной серебра или металлокерамики представлен на Рисунке 4.3.1. Внешний вид реальных контактов может отличаться от изображённых на рисунке.
Рисунок 4.3.1. Общий вид главного контакта без облицовки и облицованного пластиной серебра или металлокерамики КМК-А10, КМК-А20
Расчёт площади поперечного сечения подвижного контакта производится по току в соответствии с формулой
(4.3.1)
Ширина подвижного контакта (длина линии касания) определяется п формуле
(4.3.2)
где – характеристический коэффициент.
Для проверки правильности вычисленного значения , принимаемогодля дальнейших расчётов, можно ориентироваться на представленные в Приложениях (Таблица 14) значения линейной плотности тока ,полученные экспериментально. В силовых контакторах линейная плотность тока может достигать значений до 20 А/мм.
Примерное значение ширины подвижного контакта можно такжеопределить по графику, приведённому в приложениях (Рисунок 1).
Рисунок 1. Зависимость ширины подвижного контакта от величины тока
Толщина a подвижного и неподвижного контакта выбирается одинаковой и рассчитывается по формуле
(4.3.3)
Если значение толщины a получается 1-2 мм, то следует выбрать уточнённое технологическое значение a = (3-4) мм. При дальнейших расчётах использовать уточнённое значение толщины a. Принимаем a = 3 мм.
|
Ширина неподвижного контакта выбирается с учётом возможного, впроцессе длительной эксплуатации, смещения подвижного контакта от расчётного положения. Ширина должна быть на 20 ÷ 25% больше ширины подвижного контакта .
(4.3.4)
Определим фактические конструктивные размеры коммутирующих контактов в соответствии с Рисунком 4.3.1.
Фактические размеры подвижного главного контакта:
· Толщина ;
· Ширина ;
· Длина ;
· Высота .
Фактические размеры неподвижного главного контакта:
· Толщина ;
· Ширина ;
· Длина ;
· Высота .
Выбор болтов, крепящих контакты к контактодержателю и выводу дугогасительной катушки тока
Подвижный и неподвижный контакты крепятся к контактодержателю и выводу дугогасительной катушки при помощи болтов (по одному крепёжному болту на каждый контакт). Контактодержатель и дугогасительная катушка выполняются из меди. От параметров применяемых крепёжных болтов и усилия их затяжки зависит надёжность работы всей конструкции в целом.
Из Приложений (Таблица 9) выбирается рекомендуемое значение плотности тока в зависимости от величины .
Расчёт силы контактного нажатия «контакт – контактодержатель»
Необходимая расчётная площадь контактной поверхности подвижного контакта определяется по формуле
(4.3.7)
Где – расчётная площадь контактирования подвижного контакта и контактодержателя;
– номинальный ток главной цепи контактора;
– рекомендуемое значение плотности тока;
Медь(Cu) – материал контактодержателя.
Определим фактическую площадь контактирования подвижного контакта и контактодержателя
(4.3.8)
Из двух значений и для дальнейших расчётов выбирается наименьшая величина.
С целью получения допустимых величин переходного сопротивления ипадения напряжения в контактном соединении «контакт – контактодержатель»необходимо создать контактное давление в соответствие со справочнымиданными Приложений (Таблица 10).
|
Выбираются следующие рекомендуемые значения :
Медь не лужёная – материал контактного соединения;
– рекомендуемое контактное давление.
Сила контактного нажатия «контакт – контактодержатель» определяется по формуле
(4.3.9)
Где – расчётная площадь контактирования подвижного контакта и контактодержателя;
– рекомендуемое контактное давление;
По величине требуемой силы контактного нажатия выбирается один болт с расчётной силой затяжки , согласно справочным данным в Приложениях (Таблица 11). В процессе выбора болта следует учесть, что площадьконтактного пятна не должна быть меньше . При применении болтов,изготовленных из стали марки Ст.4 или Ст.5, сила затяжки одного болта может быть увеличена в 1.15 или 1.30 раза соответственно. Для стали маркиСт.35 сила затяжки одного болта может быть увеличена в 2-2,5 раза. Приэтом недопустимо превышение величины номинального тока на один болт.
Для крепления неподвижного контакта к выводу дугогасительной катушки тока применяется болт, аналогичный рассчитанному выше.
В результате выполненных расчётов принимаются следующие технические параметры крепления «контакт – контактодержатель»:
Ст.3 – марка стали болта;
dМ10 мм – диаметр болта;
– площадь контактного пятна одного болта;
– площадь контактной поверхности;
–расчётная сила контактного нажатия;
– сила затяжки одного болта;
– величина номинального ока на один болт.
Определение силы контактного нажатия коммутирующихконтактов «подвижный контакт – неподвижный контакт»
Все электрические аппараты проектируются с учётом допустимых перегрузок. Рассчитанная сила контактного нажатия должна обеспечивать работу контактного узла при всех возможных режимах. В частности, необходимоисключить сваривание контактов, их отброс вследствие действия электродинамических усилий (ЭДУ) в контактных площадках, а также значительную вибрацию при их замыкании.
Расчёт силы контактного нажатия производится по формуле
(4.3.10)
Где – коэффициент типа контакта, число площадок касания; для точечного контакта , для линейного , для плоского - ;
|
– силаконтактного нажатия, приходящаяся на одну элементарную площадку.
- сила контактного нажатия «подвижный контакт – неподвижный контакт», приведённая к контактам, определяется по эмпирической формуле
(4.3.11)
Где – номинальный ток главной цепи контактора;
– число Лоренца;
– теплопроводность материала токоведущего проводника;
– твёрдость материала контакта по Бринеллю;
– температура проводника в точке, удалённой от контактной площадки;
– температура нагрева контактной площадки;
В радианах
Если контакты облицованы пластинами из серебра или металлокерамики,то значения l и следует выбирать из таблиц для материала пластин.
При выполнении расчёта выбирается наибольшее из значений или .
Под эквивалентным током понимается ток, который вызвал бы тотже нагрев токоведущих деталей, что и отключаемый реальный номинальныйток при длительном протекании, в совокупности с дополнительным нагревомконтактов электрической дугой.
Температура проводника в точке, удалённой от контактной площадки, рассчитывается по формуле
(4.3.12)
Где – удельное сопротивление меди;
– коэффициент теплоотдачи;
– периметр коммутирующего контакта;
– площадь поперечного сечения контакта;
– температура окружающей среды.
Температуру нагрева контактной площадки можно определить по формуле
(4.3.13)
Где – температура проводника в удалённой точке;
– температура нагрева контактной площадки;
- превышение температуры контактной площадки главных коммутирующих контактов.
Температура нагрева контактной площадки не должна превышатьтемпературу рекристаллизации (размягчения) металла электрических контактов. Значения напряжений , и температуры рекристаллизации (размягчения) и плавления металлов электрических контактов приведены в Приложениях (Таблица 17).
В результате выполненных вычислений определены следующие параметры главных коммутирующих контактов:
– сила контактного нажатия;
– температура проводника в удалённой точке;
|
– температура нагрева контактной площадки;
– температура рекристаллизации металла контакта.
Определение переходного сопротивления коммутирующих контактов
Переходное сопротивление главных коммутирующих контактов (одного разрыва цепи с током ), определяется несколькими методами с использованием теоретических и практических зависимостей. Для дальнейшихрасчётов используется наибольшее значение .
Определение переходного сопротивления контакта по теоретической зависимости
Переходное сопротивление по первому методу рассчитывается понижеприведённой теоретической формуле
(4.3.14)
Где – удельное сопротивление меди;
– ТКС материала контакта;
– допустимая температура нагрева;
– радиус круглой контактной площадки касания контактов, зависящий от вида деформации;
– коэффициент типа контакта, число площадок касания (линейный контакт).
При незначительных усилиях нажатия (до 0.01 Н) имеет место упругаядеформация микровыступов на поверхности контакта. При увеличении нажатиядо 0.1 ÷ 0.15 Н начинается пластическая деформация, вследствие чего происходит упрочение материала. При дальнейшем увеличении силы нажатия до сотенНьютонов опять имеет место упругая деформация слоя металла, а при ещёбольшем нажатии наступает снова пластическая деформация слоя.
При пластической деформации радиус r круглой контактной площадкикасания контактов определяется по эмпирической формуле
(4.3.15)
Где – сила контактного нажатия, приходящаяся на одну площадку;
– твёрдость материала контакта по Бринеллю;
По первому методу переходное сопротивление коммутирующих контактов имеет следующую величину:
– величина переходного сопротивления (метод 1).
Определение по формуле, основывающейся на экспериментальных данных
Переходное сопротивление по второму методу рассчитывается по нижеприведённой эмпирической формуле
(4.3.15)
Где – коэффициент, зависящий от материала и состояния поверхности контактов;
– сила контактного нажатия;
– коэффициент формы контактной поверхности;
– ТКС материала контакта;
– допустимая температура нагрева;
Значение выбирать с учётом наличия (отсутствия) на главных контактах облицовочных пластин из композиции металлокерамической КМК.
По второму методу переходное сопротивление коммутирующих контактов имеет следующую величину:
– величина переходного сопротивления (метод 2).
Определение по графическим зависимостям
В результате многочисленных опытов в лабораторных условиях и на действующих натурных объектах были установлены зависимости от величины силы контактного нажатия для различных материалов, используемых в электроаппаратостроении.
|
Ввиду того, что ток или в контакторе постоянного тока протекает последовательно через сопротивление и , то на них будет существовать падение напряжения. Чем больше величина , тем большая мощностьтепловых потерь будет выделяться на коммутирующих контактах, что приводитк повышенному их нагреву и ускорению процессов окисления контактирующихповерхностей.
На графиках, находящихся в Приложениях (Рисунок 2, Рисунок 3), приведены экспериментальные зависимости , позволяющие оценитьпорядок в зависимости от материала главных контактов.
По третьему методу переходное сопротивление коммутирующих контактов имеет следующую величину (если есть данные, то среднеарифметическое значение, полученное из Рисунка 2 и Рисунка 3):
– величина переходного сопротивления (метод 3).
Величину определяем по графику, приведённому на рисунке 2 вПриложениях.
Рисунок3. Графические зависимости переходного сопротивления контактов от силы нажатия при разных формах контактной поверхности
(4-медный линейный)
Для дальнейших расчётов используется наибольшее значение :
– величина переходного сопротивления (метод 1).
Определение падения напряжения и температуры нагрева коммутирующих контактов
При замкнутых коммутирующих контактах падение напряжения в токоведущем контуре аппарата в основном складывается из переходного сопротивления коммутирующих контактов и переходных сопротивлений разборных и разъемных соединений.
Величину падения напряжения в переходном сопротивлении коммутирующих контактов можно получить путем измерения. В измеренную величину помимо величины переходного сопротивления, сосредоточенного в контактной площадке, входит величина сопротивления металла контакта, расположенного между точками приложения измерительных электродов и контактной площадкой. Но сопротивление металла незначительно в сравнении с величиной переходного сопротивления . Поэтому падение напряжения на замкнутых коммутирующих контактах может быть приближённо выражено по формуле
(4.3.16)
Где – падение напряжения на замкнутых коммутирующих контактах;
– номинальный ток главной цепи;
– величина переходного сопротивления.
В существующих конструкциях аппаратов падение напряжения насвежезачищенных контактах должно находиться в следующих пределах:
– для контактов, работающих в воздухе: ;
– для контактов, охлаждаемых водой: .
В любом случае, падение напряжения на контактах должно быть меньшенапряжения рекристаллизации (размягчения) . Кроме напряжения рекристаллизации, применяется значение температуры рекристаллизации металла, из которого изготовлены главные контакты.
Для надежной работы коммутирующих контактов необходимо, чтобытемпература нагрева контактной площадки не превышала температуру рекристаллизации металла , при которой начинается уменьшение механической прочности металла. Она должна быть значительно ниже температурыплавления , при которой может произойти сваривание контактов, и не достигать температуры кипения . Справочные данные находятся в Приложениях (Таблица 16, Таблица 17).
По вычисленной величине падения напряжения: на коммутирующихконтактах определяется превышение температуры контактной площадки.Полученное значение сопоставляется с ранее принятым значением прирасчёте по формуле (4.3.13).
Превышение температуры контактной площадки коммутирующихконтактов над температурой металла контакта вычисляется по формуле
(4.3.17)
Где – падение напряжения на замкнутых коммутирующих контактах;
– удельное сопротивление меди;
– ТКС материала контакта;
Уточнённое значение температуры нагрева контактной площадки можно определить по формуле
(4.3.18)
Где – температура проводника в удалённой точке;
– уточнённое значение температуры нагрева контактной площадки;
– превышение температуры контактной площадки контактов.
Величину превышения температуры контактной площадки коммутирующих контактов также необходимо определить по справочным данным, находящимся в приложении(таблица 18). Во всех случаях должно выполняться условие:
(4.3.19)
В результате расчётов были получены и приняты следующие значения параметров коммутирующих контактов:
– падение напряжения на замкнутых коммутирующих контактах;
– температура нагрева контактной площадки коммутирующих контактов;
– превышение температуры контактной площадки контактов.
Определение допустимого тока через коммутирующие контакты
Допустимое значение тока через замкнутые коммутирующие контакты характеризует возможности контактного узла реализовать заданный режим работы с учётом материала контактов, конструктивной формы контактной поверхности, принятого значения и др.
Величина допустимого тока рассчитывается по формуле
(4.3.20)
Где – допустимое значение тока через коммутирующий контакт;
– предельное значение тока, при котором начинается рекристаллизация;
– напряжение рекристаллизации (размягчения) металла контакта;
– величина переходного сопротивления.
Определение величины тока сваривания контактов
При протекании через коммутирующие контакты токов, значительно больше номинальных (при перегрузках, пусках, коротких замыканиях) происходит повышенное нагревание и отброс контактов, и они свариваются. Термическая и электродинамическая устойчивости (устойчивость контактов против отбросов и сваривания) являются важнейшими параметрами, которые выражаются величинами предельно допустимого тока. Сваривание контактов может и не быть причиной выхода из строя аппарата, если отключающий механизм способен разомкнуть (разорвать) сварившиеся контакты.
Расчёт начального тока сваривания коммутирующих контактов
Расчёт начального тока сваривания выполняется как по теоретическим зависимостям, так и по экспериментальным данным. В теоретическом методе расчётов начального тока сваривания (граничного тока) материала контактов в основу положено соотношение, устанавливающее связь между падением напряжения в контакте и установившейся температурой нагрева контактной площадки . При расчёте используется следующая зависимость:
(4.3.21)
где – начальный ток сваривания материала контактов;
– характеристический коэффициент;
– коэффициент увеличения контактной площади при нагреве;
– сила контактного нажатия;
Характеристический коэффициент определяется по формуле:
(4.3.22)
Где – температура нагрева контактной площадки;
– характеристический коэффициент;
– удельное сопротивление меди;
– ТКС материала контакта;
– теплопроводность материала токоведущего проводника;
– твёрдость материала контакта по Бринеллю;
Выражение для определения начального тока сваривания по экспериментальным данным имеет следующий вид:
(4.3.23)
Где – коэффициент сваривания контактов;
– сила контактного нажатия;
|
|
Двойное оплодотворение у цветковых растений: Оплодотворение - это процесс слияния мужской и женской половых клеток с образованием зиготы...
Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...
Типы оградительных сооружений в морском порту: По расположению оградительных сооружений в плане различают волноломы, обе оконечности...
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!