РАСЧЕТ КОММУТИРУЮЩИХ КОНТАКТОВ

2.1 Выбор материала и формы контактной поверхности коммутирующих контактов

По величине электрического тока в коммутированной цепи (номинальный ток контакта равен 110А) выбраны сильнонагруженные контакты. Для таких контактов используют различные сплавы. Выбран сплав серебро – вольфрам СВ70 характеристики материала сведены в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Характеристики серебра-вольфрам СВ70

Плотность, ρ		кг/м³
Температура плавления, Т		º С
Удельное электрическое сопротивление, при 20º С,	3,5·	Ом·м
Теплопроводность, при 0º С, λ		Вт/(м·º С)
Удельная теплоемкость, С	390 Дж	Дж/(кг·º С)
Твердость по Бринеллю,	140
Температурный коэффициент сопротивления , α	36	1/

Форма контактной поверхности.

Плоскостной (цилиндрический или щеточный) контакт целесообразно применять при величинах тока . Это обуславливает большие силы нажатия.

Выбрана контактная накладка цилиндрической формы (Таблица П5)[1]:

2.2 Расчет параметров контактной системы

Определение основных размеров контактов.

Сечение и стороны прямоугольной шины определяются из выражения

(2,1)

где s_ш – сечение шины, м² ;

p_ш – периметр шины, м ;

a_ш b_ш– ширина и толщина прямоугольной части шины, м;

- удельное сопротивление материала проводника при допустимой температуре , Ом·м ; = Ом м; здесь – удельное электрическое сопротивление материала шины при 20 ; – температурный коэффициент электрического сопротивления, материала контактов 1/ ; - наибольшая допустимая температура нагрева материала [1,стр.64]: = 95 ;

= 3,5· = 4,44 · Ом м

– коэффициент добавочных потерь; для электромагнитов постоянного тока ; – коэффициент, характеризующий соотношение ширины и толщины шины;

удельный коэффициент теплоотдачи с поверхности токоподводящих проводников , Вт/ ; величина коэффициента теплоотдачи при естественном свободном движении воздуха для шины прямоугольного сечения Вт/ ;

- допустимое превышение температуры тела контакта, º С [1,стр.64]: = 55 - номинальный ток контакта, А .

, м (2.2)

3,87 3= 11,61 м

x 12 мм марки М1,по ГОСТ 434-78 [4]

2.2.1 Параметры контактов

Сила нажатия контактов, относящаяся к одной контактной площадке,

, где (2.3)

А – число Лоренца, для наиболее распространенных металлов при температуре 100 меняется в довольно узком пределе (2,33…..2,49)·10^-8 В²/ºС²;

– коэффициент удельной теплопроводности, Вт/(м·ºС);

– твердость по Виккерсу (близка к твердости по Бринеллю), Н/ ;

– температура точки касания, К, определяется из условия, что в большинстве случаев -

– температура тела контакта, К:

здесь - температура (2.4)

окружающей среды, обычно принимают ,

= м^{3 (2.5)}

Тогда = = 359 ,

= 364 К - температура точки касания.

Температура тела контакта не превышает допустимую температуру рекристаллизации металла - cеребра, равную 423 К.

(2.6)

Определена полная сила нажатия, приложенная к контактам:

, где 3 – количество контактных площадок (точек), характеризующих форму контактной поверхности.

, Н. где – величина удельного нажатия для ряда современных серий электрических аппаратов, приходящегося на один электрический контакт, работающий в воздухе и масле, Н/А. Для серебра .

- величина начального сжатия

Переходное сопротивление

- коэффициент, зависящий от материала и состояния контакта;

2/3 – коэффициент, учитывающий уменьшение температуры по мере удаления от площадки касания; 0,7 – показатель степени, для цилиндрических накладок, характеризующий количество точек соприкосновения контактных поверхностей.

= Ом

Падение напряжения в переходном сопротивлении коммутирующих контактов:

2.3 Ток сваривания

При инженерных расчетах ориентировочно начальный ток сваривания коммутирующих контактов определен по расчетной зависимости Г.В. Буткевича, которая связывает I_н.св и силу нажатия контактов F_к.полн

- ток короткого замыкания

- ток уставки

- эмпирический коэффициент сваривания, для контактов серебро-серебро, сплавов серебра и контактов из металлокерамики на основе серебра.

- начальный ток сваривания. Величина тока, прохождение которого по контактам приводит к расплавлению площадок соприкосновения.

это выражение cоответствует условию.

2.4 Раствор и провал контактов

Расстояние между контактами в разомкнутом положении называется раствором контакторов. Величина раствора обусловлена испытательными напряжениями, принятыми для данного аппарата, и электрическими свойствами среды, в которой находятся контакты. Раствор принимается:

м.

Провалом контактов называется расстояние, на которое переместился бы подвижный контакт с положения первого соприкосновения с неподвижным контактом до полного замыкания системы. Величина провала определяется, прежде всего, величиной максимального износа контактов, Величина максимального износа обычно применяется:

o для медных контактов, контактов из металлокерамики и контактов из сплава металла – на каждый контакт до половины его толщины, суммарный износравен толщине одного контакта;

o для контактов с накладками – до полного износа накладок, полный износ равен суммарной толщине накладок подвижного и неподвижного контакта.

Величина провала:

.

2.5 Выбор и описание дугогасительной системы контакторов

Для обеспечения интенсивного движения дуги по направлению нормали к ее оси даже при средних значениях тока, используется маг­нитное дутье, для чего камеру помещают в магнитное поле. Сила, нормальная к оси ду­ги, возникает в результате взаимодействия тока в дуге и внешнего магнитного поля.

Магнитное поле в камере возбуждается чаще всего электромагнитом и редко — постоянным магнитом. Поле должно иметь такое направление, чтобы при заданном направле­нии тока в дуге последняя двигалась к вы­хлопному отверстию камеры.

Постоянные магниты используются в не­больших камерах и неизменном направлении тока в цепи.

Принцип действия

Дугогасительное устройство, узел высоковольтного выключателя, предназначенный для гашения электрической дуги, которая возникает на контактах выключателя при размыкании цепи. Гашение дуги в Д. у. осуществляется её интенсивным охлаждением и деионизацией или дроблением на несколько коротких дуг. В электрических аппаратах на напряжения до 1000 в Д. у. — камера из дугостойкого материала (например, керамики, асбоцемента, асбодина и специальных пластмасс), внутри которой делаются перегородки. Электрическая дуга затягивается в камеру магнитным полем, создаваемым током отключения или постоянными магнитами. В результате охлаждения дуги стенками Д. у. и деионизации сопротивление её резко возрастает, при этом сила тока в цепи уменьшается до нуля.

Рис. 2. Схема устройства дугогасительной камеры.

На рис. 2 схематически изображена простейшая дугогасительная камера с элек­тромагнитным дутьем. В данном случае дуга возникает при размыкании контактов, но с равным успехом камера будет работать и при образовании дуги расплавлением плавкой вставки (в предохранителях) или при пробое искровых промежутков (в разряднике).

Неподвижный контакт установлен на верхнем роге 2, подвижный 3 — на рычагах коммутирующего устройства и соединен с зажимом 13 проводом 4. Нижний рог 5 соединен с подвижным контак­том через зажим 13 проводником 6. Рога по­метены в камере 7. Снаружи к камере приле­гают полюса 8, 9, иногда обернутые изоля­ционной тканью. Полюса соединены: сердечни­ком 10 с надетой дугогасительной катуш­кой 7, включенной между зажимом 12 и ро­гом 2. В камере дуга перемещается в сторону, как это чаше всего делают в тяговых аппара­тах, ввиду ограниченности пространства над аппаратами. Но камера лучше работает при направлении дуги вверх. К чему по возмож­ности следует стремиться, так как естествен­ное движение вверх нагретых дутой газов спо­собствует лучшему гашению дуги и быстрой деионизации пространства в камере после вы­ключения.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: