МР по выполнению РГР ТЭА


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте файл и откройте на своем компьютере.
0 Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрическая тяга» Н.О. Фролов РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОНТАКТОРА Екатеринбург 20 1 5 1 Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрическая тяга» Н.О. Фролов РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОНТАКТОРА Методические рекомендации по выполнению расчетно - графической работы по дисциплине « Тяговые электрические апп а раты » для студентов направления подготовки 190 1 00 .62 – « Назе м ные транспортно - технологические комплексы » всех форм обучения Екатеринбург 20 1 5 2 УДК 629.423: 621.337 Б37 Фролов, Н. О. Б37 Расчет индивидуального э лектропневматического контактора : метод и ческие рекомендации по выполнению расчетно - графической работы по дисциплине «Тяговые электрические аппараты» . Н. О. Фролов. – Ек а теринбург, 201 5 . – 2 3 с. Методические реком ендации содержат руководство и задание для в ы полнения расчетно - графической работы по дисциплин е « Тяговые электрич е ские аппараты », выполняем ой студентами всех форм обучения по учебн ому план у направления подготовки 190100.62 – «Наземные транспортно - технологические комплексы» . Расчетно - графическая работа предназначена для освоения методики расчета основных параметров коммутирующей тяговой электрической апп а ратуры. Методические рекомендации могут быть использованы при в ыполн е нии выпускной к валификационной работы . Текстовая часть составлена с соблюдением требований ГОСТ 2.105 - 95. Авторы: Н.О. Фролов , заведующий кафедр ой «Электрическая тяга», канд. техн. наук УрГУПС Рецензент: В.А. Усов , доцент кафедры « Электрическая тяга », канд. техн. наук УрГУПС  Уральский государственный университет путей сообщения (УрГУПС), 201 5 3 Оглавление Введение.....................................................................…….....................….. ........ . 4 1 Исходные данные……………………………………………………… …… … 5 1.1 Общие исходные данные ………………………………………………… …. 5 1.2 Индивидуальные исходные данные……………………………………… ... 5 2 Расчёт параметров контактного соединения …...............................… …… … 7 2 .1 Порядок выполнения расчётов ……………..………………..……… …… .. 7 2 .2 Оформление раздела …...…………………………………………… …… … 10 2 .3 Контрольные вопросы …………………….………………………… …… … 10 3 Расчёт пневматического привода …….………..……………………… …… .. 1 1 3 .1 Порядок выполнения расчётов ……………..………………..……… …… .. 1 1 3 .2 Оформление раздела …...…………………………………………… …… … 1 5 3 .3 Контрольные вопросы ……………………………………………… …… … 15 4 Расчёт дугогасительного устройства………………………………… …… …. 1 6 4 .1 Порядок выполнения расчётов ……………..………………..……… …… .. 1 6 4 .2 Оформление раздела …...…………………………………………… …… … 20 4.3 Контрольные вопросы ……………………………………………… …… … 20 Список использованных источников .………………………………… …… …. 21 Приложение А ..................................................................……..................... ........ .. 22 4 Введение Расчетно - графическая работа на тему «Расчет индивидуального эле к тропневматического контактора» выполняется студентами по дисциплине «Тяговые электрические аппараты» в соответствии с учебным планом н а правления подготовки «Наземные транспортно - техн ологические комплексы» в 7 семестре (заочное обучение). В соответствии с рабочей учебной программой дисциплины Б3.В.ОД.5 «Тяговые электрические аппараты» студенты, в результате выполнения ра с четно - графической работы , овладевают принципами параметрического и конструктивного расчета основных элементов тяговых электрических аппаратов и у них формируется компетенция ПК - 5 в части « способности выполнять теоретические исследования по поиску и проверке новых идей совершенствования элементов конструкции наземных транспор т но - технологических машин » . Цель расчетно - графической работы – рассчитать индивидуальный электропневматический контактор в соответствии с заданными исходными данными, о владеть методами выбора и расчета контактного соединения и системы дугогашения, а также методом составления кинематической схемы аппарата и расчета электропневматического привода . Задачи расчетно - графической работы : – овладеть методом расчета контактного соединения аппарата ; – научиться состав ля ть кинематическую схему индивидуального ко н тактора ; – овладеть методикой расчета сил, действующих на подвижные эл е менты контактора в процесс е включения ; – овладеть методом расчета пневматического привода аппарата ; – научиться выбирать элементы дугогасительной системы контактора и рассчитывать их конструктивные параметры. В соответствии с фондом оценочных средств дисциплины «Тяговые электрические аппараты» требования к содержанию расчетно - графической работы входят в состав оценочных средств сформированности компетенций, а методом контроля является защита расчетно - графической работы . Срок проведения оценочной процедуры указывается в календарном плане изуч е ния дисциплины. Оценка за расчетно - графическую работу выставляется в соответствии со шкалой оценивания р езультатов освоения дисциплины: Оценочное средс т во сформированн о сти компетенций компетенция не сформ и рована, соответствует академической оценке «неудовлетворительно» уровень 1 (пороговый), с о ответствует академической оценке «удовлетворител ь но» уровень 2 (с редний), с о ответствует академич е ской оценке «хорошо» уровень 3 (высокий), соответствует акад е мической оценке «отлично» требования к с о держанию расче т но - графической р а боты и качеству ее выполнения Минимальное соответс т вие требованиям Содержание соответствует требованиям, имеются н е значительные ошибки. Оформление не в полной мере соответствует треб о ваниям Содержание соответс т вует требованиям, им е ются незначительные ошибки. Оформление в полной мере соответс т вует требованиям Содержание соотве т ствуе т требованиям, ошибки отсутствуют. Оформление в по л ной мере соответс т вует требованиям 5 1 Исходные данные 1.1 Общие исходные данные Тип тягового электроаппарата – Электропневматический контактор силовых цепей постоянного тока . Коэффициент контактного сопротивления: – Медь – медь ρ К = ( 0,8…1,4)·10 - 3 Ом·Н. – Серебро – сплавы серебра ρ К = ( 0,3…0,6) ·10 - 3 Ом·Н. – Металлокерамика – металлокерамика ρ К = ( 2,6…3,3 ) ·10 - 3 Ом·Н. Величины тепловой постоянной и удельных плотностей тока ко н такта j Л , А/мм j Н , А/ Н А К , А 2 /Н·мм 18…22 6,1…6,5 112…133 Падения напряжения размягчения, плавления и сваривания ко н тактов Материал Δ U Р , В Δ U ПЛ , В Медь 0,12 0,43 Серебро 0,09 0,37 Вольфрам 0,40 1,10 1.2 Индивидуальные исходные данные Индивидуальными исходные данные для расчёта являются: – I ДЛ – длительный ток аппарата, А; – U Н – номинальное напряжение, В; – материал контакт ов . Индивидуальные данные определяются числом Т, в которое входят вторая и третья цифра из номер а студенческой группы , и порядковы м ном е р ом N студента в списочном составе группы . I ДЛ = 20 · Т +N · 5 . Напряжение U Н и материал контакт ов выбираются в соответствии с таблиц ей 1.1. Таблица 1.1 - Н оминальное напряжение и материал контактов Параметр Последняя цифра в номер е студента в списочном составе группы 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 материал контакт ов медь мета л локер а мика медь мета л локер а мика медь мета л локер а мика медь мета л локер а мика медь мета л локер а мика Первая цифра в номере студента в списочном составе группы 0 1 2 3 U Н , В 3000 1500 750 500 6 Примечание – для металлокерамических контактов расчет производить для композиций МВ50 (дугогасительные контакты) и СОК15 (главные контакты) . Например, студент И.И. Иванов учится в гр. НКту - 4 11 , его номер по списку 12, тогда индивидуальные исходные данные следующие: I ДЛ  280 А; U Н  1500 В; материал контактов – металлокерами ка. 7 2 Расчёт параметров контактного соединения 2.1 Порядок выполнения расчётов Работоспособность контактных сое динений в сильноточных электрич е ских цепях определяется, прежде всего, тепловыми процессами в них. Р е шающее значение при этом имеет соотношение между мощностью электр и ческих потерь на контактном сопротивлении в функционирующей контак т ной паре и мощностью т еплорассеяния в окружающее пространство. Эскиз линейного контактного соединения приведен на рисунке 2.1. Рисунок 2.1 – Эскиз пары линейных Г - образных контакт - деталей Уравнение баланса электрической и тепловой мощности, выделяемой и рассеиваемой в установившемся режиме, имеет вид P ДЛ =I 2 ДЛ · r К = α· S ·  К , (2.1) где P ДЛ - длительная мощность в установившемся режиме; I ДЛ - ток нагрузки контактного соединения; r К - электрическое переходное сопротивление контакта;  - коэффициент теплорассеяния контактной пары; S - площадь поверхности теплорассеяния;  К - превышение температуры контактов над температурой окружа ю щего воздуха. В реальных условиях эксплуатации некоторые из указанных физич е ских величин нестабильны. Так, например, значение r К имеет те нденцию к повышению с течением времени с возрастанием температуры контактиру ю щих деталей и более интенсивным окислением соприкасающихся поверхн о стей. Кроме того, неодинаковы условия теплорассеяния с разных поверхн о стей контактов, что обусловливает непостоя нство значений коэффициента  . Однако, в целях упрощения расчетов принимают значения сомножителей приведенного выше уравнения постоянными. 8 Величина электрического сопротивления контакта r К определяется с и лой нажатия контактов F К и зависит также от материал а контакт - деталей. Из теории электроаппаратостроения известна следующая формула для опред е ления величины r К (2 .2 ) где ρ К - коэффициент контактного сопротивления, зависящий от материала контактной пары; m - показатель степени, определяющий зависимость контактного сопр о тивления от силы F К . В настоящей работе выб и ра е т ся значение ρ К для пары медь – медь л у женая (см. подраздел 1.1) . Величина показателя m зависит от геометрической формы рабочих п о верхностей контактов и принимает знач ения m  1 для поверхностных (пл о скостных) контактов, m  0,7…0,8 для линейных и m  0,5 для точечных. При определении площади теплорассеивающей поверхности S следует учитывать особенности расположения контактной пары в конструкции апп а рата. Торцевые повер хности контакт - детал ей воздухом почти не обдуваются, так как они расположены с небольшими монтажными зазорами между изол я ционными пластинами либо стенками дугогасительной камеры, обладающ и ми низкой теплопроводностью. Щель между контактными поверхностями в замкнутом состоянии ко н тактора очень узка, и отвод тепла от этих поверхностей незначителен. П о этому в расчетах обычно учитывают лишь площадь боковых поверхностей контакт - детал ей, пропорциональную их ширине b , являющейся длиной л и нии контакта. В расчетах пр инимаем S = k 1 · b , ( 2. 3) где k 1 - коэффициент пропорциональности, зависящий от формы контакт - детал ей. Исходя из этих соображений, преобразуем уравнение баланса мощн о стей следующим образом ( 2. 4) Далее делим обе части равенства на произведение ρ К · b ( 2. 5) Анализ величин, входящих в правую часть равенства, показал, что при определенной токовой нагрузке они постоянны и характеризуют протекание теплового процесса. Это выражение принято считать тепловой постоянной 9 контакта А К . Она оценивает мощность потерь, кот орые контакты аппарата могут рассеивать в продолжительном режиме работы. Постоянная А К может быть выражена произведением плотности тока по нажатию ( 2.6 ) и линейной плотности тока ( 2.7 ) причем показатель m принимают равным единице. , А 2 /Н·мм . ( 2.8 ) Величины А К , j Л , j Н нормируются для различных коммутирующих а п паратов, применяемых на электроподвижном составе (см. подраздел 1.1) . Основываясь на заданном токе контактора I ДЛ и выбранных з начениях j Л , j Н и А К , рассчитываем значения b , а затем F К . (2.9) Далее производим расчет номинального значения сопротивления ко н такта r К по известным величинам ρ К , F К . Рассчитанное значение F К следует проверить на обеспечение надежной работы контакта при токовых перегрузках. Для этого определяют ток, прох о дящий через контакты I Р , при котором происходит размягчение материала, начинается структурное изменение поверхностного слоя контакт - детал ей, а также ток плавления материала контактов I ПЛ : ( 2.10 ) ( 2.11 ) где Δ U Р - падение напряжения, при котором достигается температура размя г чения материала; Δ U ПЛ - падение напряжения, при котором достигается температура пла в ления. Данные по Δ U Р , Δ U ПЛ и соответствующим температурам представлены в общих исходных данных к контрольной работе . При рабочих перегрузках ток через контактную пару может достигать 2  I ДЛ , а при аварийных перегрузках – 10  I ДЛ . В соответствии с этим должны выполняться условия температурной устойчивости : I Р ≥ 2  I ДЛ , ( 2.12 ) 10 I ПЛ ≥ 10  I ДЛ . ( 2. 1 3 ) При несоблюдении этих условий нажатие контактов следует увеличить. В заключении рассчитывают величину мощности, рассеиваемой на контактах при протекании через ни х тока I ДЛ (см. выражение 2.1) . 2.2 Оформление раздела Раздел « Расчёт параметров контактного соединения » долж е н соде р жать: 1) эскиз пары линейных Г - образных контакт – детале й; 2) расчет ширины контактов b . Полученное значение (в мм) следует округлить до ближайшего большего целого числа; 3) расчет контактного нажатия F К ; 4) расчет электрического сопротивления контактов r К ; 5) расчет токов I Р и I ПЛ и проверка их по условиям термической усто й чивости; 6) расчет электрической мощности, рассеиваемой на контактах при протекании тока, равного I ДЛ . 2.3 Контрольные вопросы 1 Что измениться в расчетах определяемых в данном разделе параме т ров при замене мат ериала контакт - деталей на серебро? На металлокерамику? 2 Что такое длительный ток контактора? 3 С какими упрощающими допущениями составлено уравнение бала н са тепловой и электрической энергии, выделяемой и рассеиваемой в зоне контакта? 11 3 Расчет пневматического привода 3.1 Порядок выполнения расчетов Целью расчета является определение основных параметров исполн и тельного органа пневмопривода, который срабатывает под воздействием ра с порядительного органа по сигналам электрической цепи управ ления, осущ е ствляя рабочие перемещение подвижной системы. В качестве распоряд и тельного органа обычно принимают электропневматические вентили вкл ю чающего и выключающего типов. Вывод расчетных соотношений базируется на кинематической схеме контактора (рисуно к 3 .1). Рисунок 3 .1 – Кинематическая схема электропневматического контактора Определяющими состояния подвижной системы усилиями являются: – F В – сила движения сжатого воздуха, поступающего в цилиндр апп а рата; – Q В = F П1 – сила отключающей пружины, размещенной в цилиндре; – Q Т – сила трения поршня о внутренние стенки цилиндра; – F К – сила реакции в точке касания силовых контактов, равная силе нажатия контактов; – Q П = F П2 – сила притирающей пружины; – G – вес подвижных частей контактора, приложенный в центре тяж е сти системы. 12 В процессе включения контактора вследствие притирания его конта к тов сила F К не сразу достигает рабочей величины. Процесс притирания ко н тактов проходит три этапа (рисунок 3 .2). На первом этапе (рису нок 3 .2б) то ч ка контактного соприкосновения сначала занимает начальное положение (точка Б, сила F К определяется усилием предварительного сжатия прит и рающей пружины), на втором этапе – перемещается по зоне переката (сила F К возрастает), на третьем этапе (ри сунок 3 .2в) – занимает рабочее полож е ние (точка А, сила F К достигает расчетного значения). 1 – подвижный контакт; 2 – неподвижный контакт; 3 – контактодержатель; 4 – притирающая пружина; 5 – упор Рисунок 3 .2 – Притирание линейных контактов в процессе р аботы Рассматриваем кинематическую схему контактора в статическом п о ложении, в замкнутом состоянии контактов, когда процесс их притирания з а вершен. Из расчета силу сжатия притирающей пружины F П2 исключаем, так как при окончательном замыкании контактов пол ожение контактодержателя фиксируется упором 5 (см. рисунки 3 .2а, 3 .2в), и сила F П2 становится вну т ренней силой рычага. В целях упрощения не учитываем влияние сил трения в шарнирах ко н тактора ввиду незначительной величины. Величина силы F Ш передающейся в пр оцессе перемещения со штока поршня на подвижный рычаг, может быть определена как разность между силой давления воздуха F В и противодействующими ей F П1 и Q Т . F Ш = F В – F П1 – Q Т . (3.1 ) Из условия равновесия подвижной системы сумма моментов сил отн о сительно общего шарнира должна быть равна нулю F Ш · l П – G · l Ц – F К · l К = 0. (3. 2) Здесь l П , l Ц и l К - расстояния от шарнира до линии действия соответс т вующей силы (см. рисунок 2.1). Разделив обе части равенства на плечо силы F Ш , равное l П , получим (3. 3) 13 Таким образом, осуществляется приведение сил и моментов к линии действия некоторой базовой силы, в данном случае F Ш , совпадающей с осью пневматического цилиндра. Произведения и называются приведенными значениями веса и нажатия контактов, причем коэффициент приведения, на который должна умножаться величина приводимой силы, равен отношению ее плеча к плечу базовой силы. Отсюда F Ш – G ' – F ' К = 0. (3. 4 ) Подставив в это равенство выражение для величины F Ш , получим F В – F П 1 – Q Т – G ' – F ' К = 0. (3.5 ) Вес подвижных частей контактора G зависит от его габаритов, которые непосредственно связаны с рабочим током, а следовательно с контактным нажатием F К . Для расчета приведенного веса подвижных частей рекоменд у ется принять значение G'  0,1· F К . (3.6 ) Сила отключающей пружины F П1 в сжатом состоянии должна обесп е чить быстрое, за время 0,03...0,06 с, отключение контактора. Кроме того, при аварийных режимах, например, при протекании токов короткого замыкания, должно быть обеспечено размыкание взаимно приварившихся контакт - деталей. Это условие является определяющим п ри расчете F П1 . Для его ре а лизации сила, разрывающая приварившиеся между собой контакты, должна как минимум вдвое превышать силу их нажатия при включенном контакторе F ' К . Также должна быть преодолена сила трения покоя поршня о стенки ц и линдра , превышающая примерно в 1,5 раза силу Q Т при движении. Способс т вует размыканию контактов однонаправленная с силой F П1 сила тяжести G ' . Следовательно, расчетное значение силы F П1 может быть выражено равенс т вом F П1 = 2 · F ' К + 1,5 · Q Т – G ' . (3.7 ) Отсюда F В = F П1 + Q Т + G ' + F ' К = 2 · F ' К + 1,5 · Q Т – G ' + F ' К + Q Т + G ' = = 3· F ' К  2,5· Q Т . (3.8 ) Силу давления сжатого воздуха на поршень F В рассчитывают по ми н и мально допустимому рабочему давлению воздуха в пневматической цепи Р МИН , составляющему 75 % номинального давления Р Н = 5 кгс/см 2 = 5 · 10 5 Па используя соотношение (3.9 ) где S В и d В - площадь и диаметр поршня воздушного цилиндра соответстве н но. 14 Сила трения поршня о стенки цилиндра Q Т линейно зависит от его диаметра d В . Ее величину определяют по эмпирической формуле Q Т = 5 · 10 3 · d В . (3.10 ) Если d В выразить в м, то Q Т получится в Н. Для определения приведенной силы нажатия контактов F' К можно пр и нять типичное для контакторов соотношение плеч l К / l П = 1,2. F' К =1,2 · F К . (3.11 ) Далее на основе выражения для F В , приведенного выше, составляем квадратное уравнение относительно неизвестного d В вида ax 2 + bx + с = 0 . Его решение с учетом ранее рассчитанного значения F К дает возможность опр е делить диаметр поршня d В , а затем силу давления воздуха, как при мин и мальном, так и при номинальном давлении сжатого воздуха в магистрали. Ход поршня в процессе включения контактора h Х зависит от зазора контактов h Р и величины провала h П . Провал h П равен расстоянию, на которое перемещается подвижный кон такт при устранении неподвижного в их зам к нутом состоянии, и характеризует дополнительное перемещение рычажной системы контактора после первоначального касания контакт - деталей между собой. Контактный зазор однозначно определяется номинальным рабочим н а пряж ением контактора h Р = 10 - 5 · U Н . (3.12 ) Если U Н выражено в вольтах , то h Р получается в м етрах . Величина провала контактов h П может быть принята усредненной для электропневматических контакторов и равной 10 - 2 м. Тогда с учетом принятого ранее соотношения между l П и l К ход поршня h Х приближенно можно рассчитать по формуле (3.13 ) В выключенном состоянии контактора отключающая пружина имеет начальное натяжение F ' П1 за счет ее сжатия при сборке аппарата на величину h 0 . Количественно F' П1 = h 0 · Ж , (3.14 ) где Ж - жесткость пружины, определяемая усилием, требующимся для ее сжатия на единицу длины. Обычно значения h 0 и h Х близки между собой и могут быть приравн е ны в расчете, тогда (3.15 ) Максимальная величина силы F Ш , создающей напряжение сжатия в м а териале штока, может быть установлена при условии Р = 1,5 · Р Н и начальном натяжении отключающей пружины F' П1 15 ( F Ш ) MAX = 1,5 · Р Н · – F' П1 – Q Т . (3.16 ) 3 .2 Оформление раздела Раздел «Расчет пневматического привода индивидуального электро п невматического контактора» долж е н содержать: 1) кинематическую схему электропневматического контактора с об о значением действующих сил во включенном состоянии и соответствующим им плеч; 2) вывод расчетного уравнения и определение диаметра поршня d В ; 3) расчет приведенной силы контактного нажатия F' К ; 4) расчет приведенного веса подвижных частей G' ; 5) расчет силы давления воздуха на поршень F В при минимальном и номинальном давлении сжато го воздуха; 6) расчет силы трения поршня Q Т ; 7) расчет силы отключающей пружины F П1 в конечном (сжатом) с о стоянии; 8) расчет зазора контакторов h Р ; 9) расчет хода поршня при включении аппарата h Х ; 10) расчет жесткости отключающей пружины Ж; 11) расчет нача льного натяжения отключающей пружины F' П1 ; 12) расчет максимального значения силы сжатия штока ( F Ш ) MAX . 3 .3 Контрольные вопросы 1 Каково соотношение действующих и противодействующих усилий в подвижной системе контактора при его включении? Составьте соотв етс т вующее уравнение сил. 2 Какие факторы влияют на быстродействие электропневматического контактора? 3 В чем состоит назначение притирающего механизма и его констру к тивное исполнение? 16 4 Расчет дугогасительного устройства 4 .1 Порядок выполнения расчетов В настояще м проекте предусматривается применение системы дугог а шения электромагнитного типа с последовательным включением дугогас и тельной катушки в коммутируемую электрическую цепь и дугогасительной камеры щелевой конструкции. В процессе гашения дуга отключения растягивается до конечной длины l ДК , величина которой может быть ориентировочно определена по эмпирич е ской формуле (4.1 ) где U Н - номинальное напряжение аппарата, значение которого выбирают из таблицы 1.1 ; I Р - расчетная величина разрываемого тока, принимаемая равной 2 · I ДЛ . При применении щелевой камеры разрыв максимального тока сопр о вождается выходом дуги за пределы камеры на 0,1...0,2 м. С учетом этого требуемую для размещения дуги площадь боковой поверхности к амеры при типичном для контакторов соотношении ее сторон 1 : 2 определяют как (4.2 ) где k ИП - коэффициент использования пространства, который зависит от типа дугогасительной камеры; для щелевой камеры принимают k ИП = 0,8. Площадь полюса S П , обеспечивающего направление и усиление дейс т вующего магнитного потока, составляет приблизительно 0,6·S К . Величина воздушного зазора l В в магнитной системе камеры равна ра с стоянию между полюсами и зависит от ранее рассчитанной ширины конта к та, а также от величины монтажного зазора между стенкой камеры и конта к том b З и от толщины стенки b С l В = ( b + 2 · b З + 2 · b С ) ·10 - 3 . (4. 3) Рекомендуется для расчета принять b З  2 мм, b С  10 мм. Типичная конфигурация магнитной системы дугогасительной камеры показана на рисунке 4 . 1. Дугогасительная к атушка 5 (см. рисунок 4. 1) имеет стальной серде ч ник 4 , охваченный стальными полюсами (щеками) камеры 2 , которые неп о средственно подводят поток к зоне дугогашения , ограниченной стенками камеры 1 . Обычно в дугогасительной камере закрепляют один из рогов, как правило нижний 8 , который электрически надежно соединяют с подвижным контактом 7 . Верхний рог закреплен на стойке контактора и электрически связан с неподвижным контактом 6. Дуга, возникшая между контакт ами 6 и 7 , в дальнейшем под воздействием электромагнитной силы перебрасывается на рога 3 и 8 и растягивается на них до достижения длины l ДК . 17 Рисунок 4 . 1 – Эскиз конструкции магнитной системы дугогасительной камеры Параметры дугогасительной катушки определяют по заданной средней магнитной индукции В С в зоне полюсов, величина которой влияет на эле к тромагнитную силу, воздействующую на дугу отключения. Уменьшение ее снижает эффективность дугогашения, повышает время горения дуги, а ув е личение пр иводит к росту коммутационных перенапряжений. Опыт конс т руирования и эксплуатации показал, что величина В С  0,01...0,02 Тл обесп е чивает приемлемое время гашения дуги в пределах 0,05…0,1 с и сравнител ь но невысокие перенапряжения на расходящихся контактах а ппарата. Примем В С  0,01 Тл, что характерно для аппаратов оперативной коммутации. Величина магнитного потока в зоне полюсов определяется перекрыт и ем площадью полюса камеры площади сердечника катушки, равным 60 % Ф П = В С · S П = 0,6 · S К · В С , (4.4 ) а в сердечнике катушки Ф К  Ф П · δ . (4.5 ) Коэффициент магнитного рассеяния δ зависит от формы магнитопр о вода дугогасительной катушки / 6 / , для разомкнутого нешихтованного магн и топровода (см. рисунок 4 .1) δ = 4...6 . При расчетной индукции В С магнитное сопротивление стали магнит о провода пренебрежимо мало по сравнению с магнитным сопротивлением з а зора между полюсами, что позволяет считать магнитное сопротивление в ц е пи сосредоточенным на воздушном зазоре. Тогда 18 (4.6 ) гд е µ 0 - магнитная проницаемость воздуха, равная 4π·10 - 7 Гн/м; ( AW ) К - намагничивающая сила дугогасительной катушки, А; Н - напряженность магнитного поля, А/м. По рассчитанному значению ( AW ) К определяют количество витков дугогас и тельной катушки (4.7 ) Здесь коэффициентом 0,5 учитываем, что индукция В С должна обесп е чиваться при среднем значении разрываемого тока в цепи, изменяющегося в процессе дугогашения от I ДЛ до 0. Полученное значение W К округляем до ближайшего большего целого числа. Дугогасительную катушку изготавливают из медной шины, намота н ной на узкое ребро. Поперечное сечение шины выбирают по допустимой плотности тока j Ш , зависящей от толщины применяемой шины. Чем толще шина, тем хуже условия ее охлаждения и тем мен ьше j Ш . Так, например, при толщине шины b Ш = 1 мм принимают j Ш = 9 А/мм 2 , а при b Ш  8 мм снижают допустимую плотность до j Ш  3,6 А/мм 2 . Средним значением для шин то л щиной 2…4 мм является j Ш  6 А/мм 2 , что и принимаем для настоящего ра с чета. Минимальное поперечное сечение шины S ШМ определяют по j Ш и I ДЛ (4.8 ) Затем выбираем стандартную шину, у которой величина поперечного сечения S Ш наиболее близка к S ШМ и S Ш S ШМ . Фактическое поперечное сечение шины S Ш = h Ш · b Ш , (4.9 ) где h Ш - высота шины, которая выбирается из значений стандартного ряда: 16; 20; 25; 30; 35; 40; 45; 50 мм; b Ш - толщина шины, выбирается из значений стандартного ряда: 2,0; 2,5; 3,0; 4,0 мм. Существенная роль в повышении эффективности дугогашен ия прина д лежит дугогасительным рогам, которые выполняют расходящимися в зоне контактов. По рабочей поверхности рогов перемещаются опорные точки дуги отключения при ее удлинении, что способствует рассеянию части энергии, выделяемой дугой и снижению пагубног о воздействия дуги на контакты . Развернутая длина l Р дуг ог асительных рогов зависит от номинального напряжения аппарата, а площадь их поперечного сечения S Р от номинального тока. Выбор значений l Р и S Р производится с помощью графиков зависим о стей l Р ( U Н ) и S Р ( I ДЛ ) (рисунки 4 .2 и 4 . 3). 19 Площадь поперечного сечения сердечника дугогасительной катушки S С должна быть достаточна для предотвращения состояния насыщения стали, чтобы сохранить линейную зависимость между магнитным потоком и со з дающим его током в широком диапазоне токовых нагрузок, вплоть до I Р = 2 · I ДЛ . Тогда расчетное значение магнитного потока Ф КР составит Ф К Р = 2 · Ф П · δ . (4.10 ) Индукция насыщения стали В Н составляет ориентировочно В Н  0,2 Тл . Отсюда значение S С (4.11 ) Рисунок 4 .2 - График зависимостей l Р ( U Н ) Рисунок 4 .3 - График зависимостей S Р ( I ДЛ ) 20 4 .2 Оформление раздела Раздел «Расчёт дугогасительного устройства индивидуального эле к тропневматического контактора» долж е н содержать: 1) эскиз конструкции дугогасительной системы контактора; 2) расчет конечной длины дуги отключения l ДК ; 3) расчет площади полюса магнитной системы S П ; 4) расчет расстояния между полюсами (воздушного зазора) l В ; 5) расчет магнитного потока в зоне полюсов Ф П ; 6) расчет количества витков дугогасительной катушки W К ; 7) выбор высоты h Ш и толщины b Ш шины катушки; 8) выбор длины l Р и площади поперечного сечения S Р дугогасительных рогов; 9) расчет площади поперечного сечения сердечника дугогасительной катушки S С . 4 .3 Контрольные вопросы 1 Какое назначение отдельных элементов дугогасительной системы контактора (полюсов, рогов и катушки)? 2 Как определить величину и направление силы магнитного дутья, во з действующей на электрическую дугу? 3 Почему в дугогасительной си стеме контактора применяют нешихт о ванный магнитопровод? 4 От каких факторов зависит величина перенапряжений, возникающих при обрыве цепи тока между размыкающими контактами? 21 Список использованных источников 1. Плакс А.В. Системы управления ЭПС. М.: Маршрут, 2005. – 360 с. – http://e.lanbook.com/books/element.php?pl1_cid=25&pl1_id=35812 2. Усов В.А., Фролов Н.О., Заикин С.Н. Проектирование электрообор у дования электровоза постоянного тока: методические рекомендации по в ы полнению комплексного курсового проекта. – Екатеринбург, 2013. – 42 с. http://biblioserver.usurt.ru/cgi - bin/irbis64r_91/cgiirbis_64.exe?C21COM=2&I21DBN=UMM&P21DBN=UMM &Z21ID=&Image_file_name=umm%5Cumm_5885.pdf&IMAGE_FILE_DOWN LOAD=1 22 Приложение А Образец оформления листа с заданием на расчетно - графическую работу Федеральное агентство железнодорожного транспорта Уральский государственный университет путей сообщения Кафедра «Электрическая тяга» Задание на расчетно - графическую работу « Расчет инд ивидуального э лектропневматического контактора » по дисциплин е « Тяговые электрические аппараты » , выполняемую студентом _____________ _________________________ ( группа ) (фамилия, инициалы) 1. Тип ТЭА – Электропневматический контактор силовых цепей п о стоянного тока 2. Номинальное напряжение U Н = __________ В. 3. Длительный ток I ДЛ = __________ А. 4. Материал контактов ________________________________________ __________________________________________________________________ 5 . Коэффициент контактного сопротивления: ρ К = ____________ Ом·Н 6 . Величины тепловой постоянной и удельных плотностей тока контакта j Л , А/мм j Н , А/мм А К , А 2 /Н·мм 7 . Падения напряжения размягчения, п лавления и сваривания контактов Материал Δ U Р , В Δ U ПЛ , В Руководитель работы: _____________ ____________ ____ ________________ (должность) (фамилия, инициалы) (подпись, дата) 23 Николай Олегович Фролов РАСЧЕТ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ЭЛЕКТРОПНЕВМАТИЧЕСКОГО КОНТАКТОРА Методические рекомендации по выполнению расчетно - графической работы по дисциплине « Тяговые электрические апп а раты » для студентов направления подготовки 190100.62 – «Назе м ные транспортно - технологические комплексы» всех форм обучения Редактор С. В . Пилюгина Подписано в печать . Формат 60 x 40 /16 Бумага офсетная. Усл. печ. л. 3,1 Тираж 100 экз. Заказ № Издательство УрГУПС 620034, Екатеринбург, ул. Колмогорова, 66

Приложенные файлы

  • pdf 1696902
    Размер файла: 706 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий