Проектирование электромеханических устройств (стр. 8 из 21)

1 Высокая электропроводность

2 Дугостойкость

3 Стойкость против коррозии

4 Недефицитность

Материалов, удовлетворяющих всем требованиям – нет, поэтому необходимо подбирать такой материал, свойства которого в наибольшей степени отвечают требованиям в конкретных условиях.

Основные сведения о свойствах материалов контактов приводится в [2].

Рекомендации по выбору материалов для категорий аппаратов:

РЕЛЕ

Для контакта реле, работающих для токов меньших тока дугообразования, применяются драгоценные металлы и их сплавы (серебро, палладий, золото).

Для контактов реле, работающих при токах больших тока дугообразования, применяются твёрдые тугоплавкие металлы и их сплавы типа твёрдых растворов. (Вольфрам, молибден, кремний, платина-иридий, палладий-серебро)

КОНТАКТОРЫ И АВТОМАТЫ

Выбор материалов для контактов определяется:

а) величиной тока

б) напряжением на контактах

в) индуктивностью отключаемой цепи

г) частотой коммутации в час Z

д) продолжительностью включения, кратностью включения-отключения токов по отношению к номинальному значению

Выбор материалов определяется типом дугогасительного устройства и геометрией контакта. Для контакторов и автоматов при коммутируемых токах от одного до нескольких десятков ампер наиболее износостойким является серебро и сплавы серебра. Для контакторов, где коммутирующие токи несколько десятков ампер и более, являются металлокерамические композиции. Обозначение материалов, их состав, свойства приведены в [1, табл. 5.3].

Износостойкость металлокерамических композиций возрастает при увеличении процентного содержания тугоплавкого элемента, а также при уменьшении размеров частиц порошка металла (мелко дисперсная структура).

Кроме металлокомпозиций, в качестве металла контактов применяют также медь: для лёгкого режима работы – рекомендуется медь мягкая, лужёная; для средних режимов – медь средняя, лужёная; для тяжёлых режимов – медь кадмиевая, твёрдотянутая.

12.6 Определение размеров коммутирующих контактов и контактных накладок

Геометрические размеры коммутирующих контактов зависят от:

1) величины номинального тока

2) конструкции контактной системы

3) частоты коммутации тока, ПВ, времени горения электрической дуги.

Если конструкция контактного узла предусматривает применение контактных накладок, то можно пользоваться рекомендациями, приведенными в [1, табл. 5.5 – 5.6].

В [1, табл. 5.5] приводятся зависимости диаметра контактной накладки от номинального тока. В [1, табл. 5.6] приводятся величины размеров прямоугольных накладок без привязки к току. Если в конструкции контактного узла целесообразно использовать прямоугольную накладку, то поступают следующим образом: зная величину номинального тока, по [1, табл. 5.5] определяется диаметр круга накладки, затем определяется сечение круглой накладки

.

Рисунок 1.15 – Размеры контактных накладок

Полученное сечение трансформируется в сечение прямоугольной накладки при выполнении условия

. Затем по [1, табл. 5.6] подбирается стандартное значение размеров контактной накладки. Высота h приводится в ряду предпочитаемых чисел.

На данном этапе фактически определяются предварительные размеры контактных накладок, окончательные размеры устанавливаются после расчёта электрической износостойкости.

12.7 Определение размеров рычажных контактов

Размеры поперечного сечения подвижного контакта можно производить по электрической плотности тока, в диапазоне токов от 20. А до 1000А она может составлять

.

Рисунок 1.16 – Подвижный и неподвижный контакт

Принимая конкретное значение плотности тока для заданного номинального тока, производится расчёт площади поперечного сечения подвижного контакта:

Меньшее значение

целесообразно применять для длительных режимов работы, а большее значение – для повторно-кратковременного и кратковременного режимов работы. Длина линии касания (ширина подвижного контакта в) может быть определена по формуле , мм,

где

– это характеристический коэффициент;

– номинальный ток, А

Для проверки правильности значения в, принимаемого для дальнейших расчётов, можно ориентироваться на следующее отношение

, которое получено экспериментально, эти значения сведены в таблицу 1.3.

Таблица 1.6 – Выбор ширины подвижного контакта

Iн, А	в, мм
63	14	4,5
160	18	8,9
300	25	12

В тяговых контакторах

может достигать до 20 .

Для номинальных токов, не указанных в таблице 1.3, отношение

можно определить, построив график зависимости

Рисунок 1.17 – Зависимость ширины подвижного контакта от номинального тока

Толщина подвижного (неподвижного) контакта может быть рассчитана по формуле:

Ширина неподвижного контакта в` устанавливается с учётом возможного отклонения подвижного контакта, от нормального положения в процессе эксплуатации, и должна быть на 20÷25% больше подвижного контакта, т.е.

, мм

Окончательные размеры рычажных контакторов принимаются после расчёта контактного узла, на заданную износостойкость, при этом коэффициент использования металла контактом

принимается равным 0,5.

Для повышения износостойкости на рычажных контактах могут устанавливаться контактные накладки (прямоугольные, квадратные, например из металлокерамики). При расчётах на электрическую износостойкость коммутирующих контактов (мостиковых, рычажных, с контактными накладками) коэффициент использования металла контактных накладок принимается ≈ 1, т.е.

.

12.8 Определение силы контактного нажатия коммутирующего контакта

Известно, что все аппараты должны иметь перегрузочную способность, поэтому, рассчитанная сила конечного контактного нажатия

, должна обеспечивать нормальную работу контактного узла, при всех возможных режимах. В частности необходимо предусматривать, чтобы исключалось сваривание контактов, их отброс вследствие действия ЭДУ в контактных площадках, а также значительная вибрация, при их включении.

Расчёт

производится по теоретической зависимости – по формуле Кубекова:

, кгс

где:

– сила контактного нажатия, приходящаяся на одну элементарную площадку;

– число элементарных площадок

Для точечного контакта –

= 1, для линейного – = 2, для плоскостного – = 3

– это ток, на который рассчитывается сила контактного нажатия, А.

Если режим работы аппарата длительный, то ток

для длительного режима.

Если режим работы – повторно – кратковременный, то для расчёта силы

необходимо вначале определить эквивалентный ток:

, А

где: ПВ% - продолжительность включения согласно техническому заданию;

Ζ - частота включения-отключения в час.

Под эквивалентным током понимается ток, который вызвал бы тот же нагрев токоведущих деталей, что и отключаемый реальный номинальный ток при длительном протекании, в совокупности с дополнительным нагревом контактов электрической дугой.