Проектирование электромеханических устройств (стр. 11 из 21)

При решении прямой задачи обычно задаются

и определяют изнашиваемый объём. принимают на основании заданной механической износостойкости, которая определяется по классу механической износостойкости в рамках технического задания. В идеальном случае мы должны стремиться к выполнению условия:

т.е., чтобы электрический аппарат и все его узлы работали до полного износа (класс механического износа см.[3]).

13 МАЛОМОЩНЫЕ РЕЛЕ

13.1 Условия работы

Маломощные реле коммутируют токи до 5 А при U = до 220 В постоянного и переменного тока.

При постоянном токе

При постоянном токе существует ярко выраженный износ одного из контактов и перенос металла на другой (при переменном токе износ приблизительно одинаков). Износ контактов при постоянном токе зависит от величины напряжения отключения и тока отключения (U_от и І _от): U_от=1,1U_н.

Износ контактов зависит также от напряжения U_о и тока І_о (напряжения и тока дугообразования, ниже которого дуга не образуется).

а) при U_от< U_о и І_от < І_о эрозия контактов в основном вызывается плавлением контактных площадок и вытягиванием жидких мостиков при замыкании контактов. Металл переносится на катод. Объём перенесённого металла на одно размыкание:

где:

, - постоянные для каждого металла (см. [2]).

б) при U _от ≥ U_о и І_от ≥ І_о образуется искра и максимально короткая дуга. Расчётные соотношения приведены в [4].

в) при U_от >> U_о, І_от >> І_о, когда образуется дуга, вызывающая сильную эрозию контактов, объём перенесённого металла с катода на анод за одно размыкание и одно замыкание:

где:

, , – удельные значения износа металла анода и катода при одном замыкании и одном размыкании, см³ / кг;

– количество электричества в Кл, протёкшего за время одного включения:

где:

– средний ток дуги, – часть суммарного времени вибрации контактов.

– количество электричества в Кл, протёкшего за время размыкания.

Для постоянного тока:

, где – время горения дуги – средний ток в дуге при размыкании

При переменном токе

а) износ контактов происходит вследствие распыления металла под влиянием высокой температуры дуги, при размыкании контактов и расплющивании их от ударов при замыкании.

б) дуга образуется только при размыкании тока, при выполнении условий:

U_от > U_о , І_от > І_о

Чем больше отношения

и , где І_m , U_m – амплитудные значения тока и напряжения, тем большая возможность для образования дуги, которая также зависит от фазы тока в момент размыкания.

в) дуга гаснет при первом приближении тока к нулю, поэтому время горения её не превышает одного полупериода (для частоты 50 Гц –

10 мс)

г) количество электричества, протёкшего в виде газового разряда при размыкании определяется по формуле:

– число полупериодов горения дуги, принимается, как целое число.

Для маломощных реле –

– угловая частота

14 АППАРАТЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭНЕРГИИ И УПРАВЛЕНИЕ ЕЁ ПРИЁМНИКАМИ (до 1000В)

По зависимости, предложенной профессором Кузнецовым П.С., удельный массовый износ определяется по формуле:

, – удельный массовый износ при одном замыкании и размыкании

, – коэффициенты износа металла контактов, полученные опытным путём для конкретных материалов (см.[1, табл. 5-11]) или графической зависимости

– коэффициент неравномерности, учитывающий неравномерность износа контактов:

· при постоянном токе износ анода превышает полусумму износа анода и катода в

(1,1 ÷ 3,0) раза

· у трёх полюсных апаратах переменного тока максимальная потеря массы контактов одного полюса больше средней потери

(1,1 ÷ 2,5) раза

, – предельные токи включения и отключения, для заданной категории применения аппарата.

14.1 Последовательность расчёта электрической износостойкости и провала контактов для аппаратов управления (контакторов)

1Задаёмся электрической износостойкостью

на основании заданной для данного класса механического износа.

2 Определяем объём изнашиваемого металла, расчёт выполняется, по крайней мере, двумя методами:

1 Метод:

2 Метод: Изнашиваемый объём определяется по формуле Таева И.С.:

– коэффициент использования объёма контакта

– коэффициент, характеризующий удельный расход металла контактов на единицу количества электричества, протёкшего в виде газового разряда.

– количество электричества, протёкшего в виде газового разряда при отключенной цепи, в Кл:

На постоянном токе величина

рассчитывается по формуле:

где

– предельный ток отключения для данной категории аппарата

– время горения дуги, которое может быть приближенно принято равным времени растяжения дуги до критической длины дуги ( ).

Время

определяется по результатам расчёта дугогасительного устройства, на переменном токе.

Величина

определяется по формуле:

где

– действующее значение отключаемого тока в амперах в соответствии с категорией применения аппарата;

– угловая частота;

– число полупериодов горения электрической дуги, которое принимается равным целому числу, в зависимости от категории применения аппарата: