Электрическое оборудование ЭПС (стр. 3 из 3)

SК = (0, 04* 2,0082) / 0.8 = 0, 201 м2

Площадь полюса SП обеспечивающего направление и усиление действующего магнитного потока, составляет приблизительно 0,6*SК.

SП = 0,6 * 0, 201 = 0,120 м2.

4.2. Расчет расстояния между полюсами (воздушного зазора) lВ

Величина воздушного зазора lВ в магнитной системе камеры равна расстоянию между полюсами и зависит от ранее рассчитанной ширины контакта b, а также от величины монтажного зазора между стенкой камеры и контактом b3, и от толщины стенки bс.

lB=(b+2bc+2b3) 10-3

Примем для расчета bс=10 мм, bз = 2 мм.

lВ=(24 + 20 + 4) *10-3 = 0,048 м Типичная конфигурация магнитной системы показана на рисунке 4.1.

4.3. Расчет магнитного потока в зоне полюсов ФП

Параметры дугогасительной катушки определяют по заданной средней магнитной индукции ВС в зоне полюсов, величина которой влияет на электромагнитную силу, воздействующую на дугу отключения. Уменьшение ее снижает эффективность дугогашения, повышает время горения дуги, а увеличение приводит к росту коммутационных перенапряжений. Опыт конструирования и эксплуатации показал, что величина ВС = (0,01...0,02) Тл обеспечивает приемлемое время гашения дуги в пределах 0,05...0,1с и сравнительно невысокие перенапряжения на расходящихся контактах аппарата. Примем ВС=0.01 Тл, что характерно для аппаратов оперативной коммутации.

Величина магнитного потока в зоне полюсов ФП = ВС * SП= 0,6 * SК * ВС, а в сердечнике катушки ФK = ФП * δ

ФП = 0,6 * 0, 201 * 0,01 = 0,00120 Вб

Примем δ = 4, ФК = 0,00120 * 4 = 0,0048 Вб Коэффициент магнитного рассеяния δ зависит от формы магнитопровода /рисунок 4.2/.

Рисунок 4.2. - Различные формы магнитопровода:

а) тороидная б) П-образная.

При расчетной индукции ВС магнитное сопротивление стали магнитопровода пренебрежимо мало по сравнению с магнитным сопротивлением зазора между полюсами, что позволяет считать магнитное сопротивление в цепи сосредоточенным на воздушном зазоре. Тогда

где μ0 – магнитная проницаемость воздуха, равная 4π * 10-7 Гн/м,

(АW) К - намагничивающая сила дугогасительной катушки, А,

Н - напряженность магнитного поля, А/м.

Отсюда выражаем (АW) К

(AW) K=(BClВδ) /μ0

(АW) K =(0,01 * 0,048 *4) /(1,26*10-6) = 1523,809 А

4.4. Расчет количества витков в дугогасительной катушки WК

По рассчитанному значению (АW) К определяют количество витков дугогасительной катушки:

Здесь коэффициентом 0,5 учитываем, что индукция ВC должна обеспечиваться при среднем значении разрываемого тока в цепи, изменяющегося в процессе дугогашения от IДЛ до 0.

Полученное значение WК округляют до ближайшего большего целого числа.

Таким образом

WК= 1523,809 / (0,5 * 550) =5,541.

Принимаем WК = 6 витков.

4.5. Выбор высоты hм и толщины bш шины катушки

Дугогасительную кадушку изготавливают из медной шины, намотанной на узкое ребро. Поперечное сечение шины выбирают по допустимой плотности тока jШ зависящей от толщины применяемой шины. Чем толще шина, тем хуже условия ее охлаждения и тем меньше jШ. Так, например, при толще шины bШ = 1 мм принимают jШ = 9 А/мм2, а при bШ = 8 мм снижают допустимую плотность до jШ = 3,6 А/мм2. Средним значением для шин толщиной 2...4 мм является jШ = 6 А/мм2, что и принимаем для настоящего расчета. Минимальное поперечное сечение шины SШМ определяют по jШ и IДЛ:

(46)

SШМ = 550/6 = 91,666 мм Затем выбирают стандартную шину, у которой величина поперечного сечения SШ наиболее близка к SШМ и SШ >= SШМ.

Фактическое поперечное сечение шипы SШ = hШ*bШ

где hШ - высота шины, которая выбирается из значений стандартного ряда: 16, 20,25,30,35,40,45,50мм; bШ - толщина шины, выбирается из значений стандартного ряда: 2, 2.5, 3, 4 мм. Выбираем hШ = 25 мм; bШ = 2,5 мм, при этих значениях SШ= 62,5 мм2

4.6. Выбор длинны LР и площади поперечного сечения SР дугогасительных рогов

Существенная роль в повышении эффективности дугогашения принадлежит 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.

Развернутая длина LР дугогасительных рогов зависит от номинального напряжения аппарата, а площадь их поперечного сечения SР от номинального тока. Выбор значений LР и SР рекомендуется сделать, воспользовавшись графиками зависимостей LР (UНОМ) и SР (IНОМ) на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3. - Графики зависимостей: а) LР (UНОМ) б) SР (IНОМ)

Примем LР = 30 мм, а SР = 2,5 мм2.

4.7. Расчет площади поперечного сечения сердечника дугогасительной катушки SС

Площадь поперечного сечения сердечника дугогасительной катушки SС должна быть достаточна для предотвращения состояния насыщения стали, чтобы сохранить линейную зависимость между магнитным потоком и создающим его током в широком диапазоне токовых нагрузок, вплоть до IР = 2 * IДЛ. Тогда расчетное значение магнитного потока ФКР составит (4.7)

2ФК = 2ФП * δ

Индукция насыщения стали ВH составляет ориентировочно ВH =0.2 Т л Отсюда значение SС

SC=ФКР / ВН=(2Фп*δ) / ВН (4,8)

SС = 2*0,00120*4 / 0.2 = 0,048 мм2

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Чернов Р.В. Электрическое оборудование электроподвижного состава: Методические указания и задание на курсовую работу. - Екатеринбург УрГУПС, 2002. - 14с.

2. Тихменев Б.Н., Трахтман Л.М. Подвижной состав электрических железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты: Учебник для студентов втузов. - 4-е изд. - М. Транспорт, 1980. - 472с.

3. Захарченко Д.Д. Тяговые электрические аппараты: Учебник для студентов втузов. - М.: Транспорт, 1991. - 248 с.