Контактор электромагнитный

Размещено на http://www.allbest.ru/

1 Расчет токоведущего контура

1.1 Определений размеров

Расчет токоведущих частей контактора в номинальном режиме работы проводим с учетом эквивалентного длительного тока.

А,

где ПВ% = 40 %- продолжительность включения;

Z =1200 -допустимое число циклов включения;

= 160-номинальный ток главной цепи.

Сравнивая и , дальнейший расчет токоведущего контура проводим по большему из этих значений, т. е.

= 206,45 А > =160 А.

1.1.1 Расчет размеров токоведущих частей

Оценим размеры токоведущих частей прямоугольного сечения по эквивалентному току. Толщина токоведущей шины.

м,

где =1,68·10-8 Ом*м - удельное электрическое сопротивление (таблица П.7.) [2];

=0,0043с-1 - температурный коэффициент металла контактов (таблица П.7.)[2];

= 120 с - допустимая температура (таблица 15-1) [2];

= 40 с - температура окружающей среды;

=10 Вт/(м2·град) - коэффициент теплопередачи;

=5 - коэффициент геометрии,

Принимаем для тока I=206,45 А размеры стандартной шины а=3·10-3 м, b=15·10-3м - (таблица 7.1) [1].

1.2 Расчет температуры нагрева токоведущих частей в номинальном режиме

с,

где p =2·(a + b) = 36·10 -3 м - периметр;

q = а · b = 45·10 -6 м2 площадь поперечного сечения;

должно выполняться условие < ,т. е. 107,2с 120 С.

1.3 Расчет термической стойкости

В режиме короткого замыкания рассчитаем термическую стойкость токоведущих час тей. Допустимую температуру нагрева в режиме короткого замыкания примем равной =300 с



где = 8900 кг/м3 - плотность материала контакта (таблица П.7.) [2],

С =390 Дж/кг·С теплоемкость.

1.4 Расчет размеров гибкого соединения

Толщина гибкого шунта

м,

где = 4,5·10-5 м2 - площадь поперечного сечения шунта;

= 15·10-3 м - ширина шунта;

- коэффициент заполнения.

1.5 Определение переходного сопротивления

Для медных шин при токе от 200 А до 2000 А j=0,31-1,05·10-4·(I-200) А/мм2.

j=0.305 А/мм2.

1.5.1 Расчет силы контактного нажатия

кН,

где 1,2 кг/мм2 - удельное давление в контактирующих частях;

мм².

По величине необходимого контактного нажатия выбираем болты М12 с расчетной силой затяжки F = 13 кН, число болтов m = 4.

Расстояние между центрами болтов выбирается не менее (2,22,4) d, где d - диаметр болта, м.

1.5.2 Переходное сопротивление контактирующих поверхностей

Ом,

где =0,24*10 -3 - коэффициент, зависящий от материала и состояния поверхности контактирующих поверхностей (таблица 1.1) [1];

1.5.3 Омическое сопротивление контакта

Ом,

где мм - длина контактного соединения.

1.5.4 Переходное сопротивление контакта

Ом.

1.6 Расчет превышения температуры контактного соединения

При номинальном режиме температуры контактного соединения не должна превышать температуру нагрева примыкающих к нему шин больше чем на 10 градусов и быть больше допустимой.

С,

где SK =2·(а+b)·l = 2·(3+15)·10-3·44,4·10-3=1,598·10-3 м2 - полная наружная поверхность контактного соединения.

2 Расчет коммутирующих контактов

2.1 Расчет сил контактного нажатия

Для одноточечных контактов сила контактного нажатия

Н,

где n =2 число контактных площадок, характеризующее форму контактной поверхности, при точечном контакте;

К - температура точки касания;

К температура контактной площадки;

= 390 Вт/(мк) - удельная усредненная теплопроводность токоведущего проводника, применяемая здесь (таблица П.7.) [2];

В=2,410-8(В/мк)2 - число Лоренца;

Нb=11*108Н/м2 твердость контактной поверхности по Бринелю (таблица 2.П. - 2) [2].

,

где m - коэффициент формы контактной поверхности, m=0,5 для точечного контакта;

2/3 - коэффициент, учитывающий уменьшение температуры по мере удаления от площадки касания;

=0,24·10-3 - коэффициент, учитывающий материал и состояние контактной поверхности.

2.3 Расчет нагрева контактов в номинальном режиме

0 С;

В.

2.4 Расчет износа контактов

2.4.1 Расчет удельного массового износа

где = 2 - коэффициент неравномерности;

= 0,2 - опытный коэффициент износа (таблица 7.5) [1];

=0,2 - опытный коэффициент износа (таблица 7.5) [1];

n = 6 - кратность тока отключения.

2.4.2 Расчет изнашиваемой части объема контакта и линейного износа

м3,

где N =0,25 млн. допустимое число циклов включения;

= 8900 кг/м3 плотность материала контакта.

м.

Надежная работа контактов возможна, если их износ по толщине не превышает значения 0,50,75 от первоначальной толщины.

2.5 Провал контакта

м.

2.6 Расчет короткого замыкания

2.6.1 Расчет начального тока сваривания

А,

где А/кгс0,5 - коэффициент, выбирается из таблицы в зависимости от конструкции контактов и формы их поверхности.

2.6.2 Расчет тока приваривания контактов

А.

2.6.3 Расчет площади SO и силы электродинамического отталкивания

м²,

где = 383*106 Н/м²- удельное сопротивление материала контактов смятию.

Н.

Выполняется условие .

3. Кинематический расчет привода

3.1 Характеристика противодействующих сил

3.1.1 Расчет силы предварительного сжатия контактных пружин всех полюсов

Н,

где - отношение плеч, принимаем = 1;

р = 2 число полюсов контактора.

3.1.2 Расчет силы конечного сжатия контактных пружин

Н.

3.1.3 Расчет конечного сжатия возвратной пружины

Н,

где L= 0,3-0,5, принимаем L=0,4.

3.1.4 Расчет силы начального сжатия возвратной пружины

,

где М=0,3-0,5, принимаем М=0,5.

3.1.5 Расчет полного хода и провала контактов

м,

где м - раствор контакта;

Рисунок 1. Характеристика противодействующих сил

3.2 Расчет возвратной пружины

3.2.1 Расчет силы начального натяжения возвратной пружины

Н.

3.2.2 Определение расчетного напряжения на кручение

Н/мм2,

где у=800 Н/мм2 - допустимое значение напряжения кручения;

n=2, для пружины растяжения (таблица 7.7) [1].

3.2.3 Расчет диаметра проволоки пружины

мм,

где С = 10 - коэффициент, выбирается из таблицы 7.7 по [1].

3.2.4 Расчет сжатия пружины

мм;

мм.

3.2.5 Предварительный расчет числа витков

,

где G=196*103- модуль сдвига.

Округляем число витков в большую сторону W =7.

3.3 Расчет контактной пружины

3.3.1 Расчет силы контактной пружины

Н.

3.3.2 Определение расчетного напряжения на кручение

Н/мм2.

где n = 1,5 - коэффициент для пружины сжатия

3.3.3 Диаметр проволоки пружины

мм.

3.3.4 Расчет сжатия пружины и среднего диаметра

;

мм,

где провал контактов.

3.3.5 Предварительный расчет числа витков и длины пружины в свободном состоянии

.

Принимаем число витков контактной пружины W=9.

4. Расчет электромагнита

4.1 Расчет конструктивной оптимальной формы электромагнита

4.1.1 Расчет электромагнитной силы

Н,

где Н - сила начального натяжения возвратной пружины.

4.1.2 Расчет геометрического показателя

Н0,5/м

где м - максимальный рабочий зазор.

По зависимости выбираем значение индуктивности в рабочем зазоре Тл.

По значению геометрического показателя выбираем конструктивную форму электромагнита: однокатушечный с одним сердечником и внешним якорем, Т, Ш- образным и броневой (таблица 4.1) [1].

4.2 Расчет основных размеров

4.2.1 Расчет электромагнитной силы

Н,

4.2.2 Расчет сечения полюса

м2.

4.2.3 Определение размеров сторон прямоугольного сечения

м,

где =0,9 - коэффициент заполнения сечения пакета сталью.

Соотношение сторон АС/ВС принимаем равным 1.

4.3 Расчет обмотки переменного тока

4.3.1 Расчет высоты сердечника

м.

4.3.2 Определение намагничивающей силы

Н.

4.3.3 Определение числа витков с учетом снижения напряжения на 15 %

,

принимаем число витков W = 15150.

4.3.4 Определение действующего значения МДС

Н.

4.3.5 Сопротивление среднего витка с учетом понижения напряжения на 15%

Ом.

4.3.6 Определение длины средней линии

м,

4.3.7 Площадь охлаждения поверхности

м2;

м.

4.3.8 Расчетный диаметр голого провода

м.

м2

Принимаем стандартный диаметр проволоки мм (таблица 4.3) [1]

4.3.9 Сопротивление обмотки

4.4 Расчет магнитной цепи с экраном

4.4.1 Расчет магнитного потока в рабочем зазоре (при притянутом якоре)

Вб,

где = 0,8 - коэффициент, учитывающий возможное понижение напряжения питания сети, от 0,6 до 0,9 ;

усппр = 1,04 - коэффициент рассеяния, G=(1,03 1,05),

4.4.2 Расчет коэффициента запаса

,

где б= 0,5 - отношение площадей неэкранированной и экранированной частей.

4.4.3 Расчет необходимого электрического сопротивления экрана

Ом,

где = AC * BC = 0,01242+0,01242 = 0, 2484 м2 - сумма площадей неэкранированного и экранированного частей;

=0,5*10-3 м - минимальный рабочий зазор.

4.4.4 Расчет угла между потоками и при одновитковом экране

; ,

где Гн - магнитная проводимость экранированной части воздушного зазора.

4.4.5 Расчет магнитных потоков

В неэкранированной части

Вб,

где .

В экранированной части

 Вб.

4.4.6 Расчет магнитной индукции в неэкранированной части зазора

Тл,

где

Выполняется необходимое условие Bн<2

4.4.7 Расчет средних значений сил в неэкранированной и экранированной частях

Н;

Н,

4.4.8 Расчет амплитуды Fm, средней и минимальной силы

Н;

Н;

условие Fmin > 0.6FKC выполняется

4.4.9 Расчет геометрических размеров экрана.

Принимаем толщину экрана Э = 0,002 м.

Тогда длина средней линии экрана

м.

где bэ=0,6*bс

Высота экрана

м

Рисунок 2. Эскиз электромагнитного экрана

4.5 Расчет проводимостей

4.5.1 Схема замещения

Рисунок 3. Схема замещения

Проводимости рассчитываем методом разбивки поля на простые геометрические фигуры (метод Ротерса).

4.5.2 Для максимального зазора м :

м;

м;

м;

м;

м.

Для :

Гн.

Полуцилиндры (3 шт.)

Гн.

Полые цилиндры (3 шт.)

Гн.

Четверть кругового цилиндра (1 шт.)

Гн.

Четверть полого цилиндра (1 шт.)

Гн.

Шаровой квадрант (4 шт.)

Гн;

Гн.

Квадрант шаровой оболочки (4 шт.)

Гн;

Гн.

Сумма проводимостей:

Гн.

Для проводимости аналогичны .

Гн.

Шаровой квадрант:

Гн.

Квадрант шаровой оболочки (2 шт.)

Гн.

Гн.

Суммарная проводимость

Гн.

4.5.3 Для второго зазора

Для м

м;

м;

м;

м;

м.

По формулам из пункта 3.6.1 рассчитываем проводимости для второго зазора, приведенные ниже:

Для : Для

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн.

Гн.

Суммарная проводимость для второго зазора

Гн.

4.5.4 Для третьего зазора

Для м

м;

м;

м;

м;

м.

По формулам из пункта 3.6.1 рассчитываем проводимости для третьего зазора, приведенные ниже:

Для : Для

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн.

Гн.

Суммарная проводимость для третьего зазора

Гн.

4.5.5 Для четвертого зазора

Для м

м;

м;

м;

м;

м.

По формулам из пункта 3.6.1 рассчитываем проводимости для четвертого зазора, приведенные ниже:

Для : Для

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн.

Гн.

Суммарная проводимость для четвертого зазора

Гн

4.5.6 Для пятого зазора

Для м

м;

м;

м;

м;

м.

По формулам из пункта 3.6.1 рассчитываем проводимости для пятого зазора, приведенные ниже:

Для : Для

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн. Гн.

Гн.

Гн.

Суммарная проводимость для пятого зазора

Гн.

4.5.7 Расчет магнитной проводимости рассеяния

Гн;

Гн;

Гн;

Гн;

:

Гн;

Гн;

Гн;

Гн;

Гн.

токоведущий контур привод электромагнит

Рисунок 4. График зависимости

4.6 Расчет тяговой характеристики

Рассчитываем для каждого воздушного зазора

;

Н;

Н;

Н;

Н;

Н.

После чего строим кривую изменения тяговой силы в зависимости от величины рабочего воздушного зазора (рисунок 5)

Рисунок 5.Тяговая характеристика

5. Динамические характеристики

5.1 Расчет времени трогания

5.1.1 Ток трогания

А.

5.1.2 Установившейся ток в катушке при номинальном напряжении

А.

где = Гн

5.1.3 Время трогания

с,

где с, электромагнитная постоянная времени при отпущенном якоре.

5.2 Расчет времени движения

с

где m - масса подвижных частей, приведенная к общей оси вращения.

кг.

где кг.;

кг/м3 - плотность стали, (таблица 2П-1) [2];

кг;

м - зазор;

Н,

- масштабный коэффициент по осям координат.

Рисунок 6. Зависимость

Список используемой литературы

1. Т.П. Костюкова. Электрические аппараты. Учебное пособие. - Уфа: 1996, 94 с.

2. П.В. Сахаров. Проектирование электрических аппаратов. - М.: Энергия, 1971.

3. И.С. Таев. Электрические аппараты управления. - М.: Высшая школа, 1984.

4. Электромагнитный контактор переменного тока: Учебное пособие. / Рогинская Л.Э., Мухутдинова Г.С.; Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т. -Уфа: УГАТУ, 2005. - 106с.

Размещено на Allbest.ru