Учебное пособие: Проектирование электромеханических устройств

Рисунок 1.18 – Зависимость силы контактного нажатия от превышения температуры

В соответствии с рекомендациями, после расчёта ,  производится определение.

Рисунок 1.19 – Зависимость силы контактного нажатия от зазора

12.9 Определение переходного сопротивления контактов

Переходное сопротивление контактов, как правило, определяется несколькими методами:

12.9.1 Определение переходного сопротивления контактов по теоретической зависимости

,

где – удельное электрическое сопротивление материала контактов, приведённое к температуре нагрева контактных площадок

– число контактных площадок

Если материалы неподвижных контактов и подвижных  разные, то  определяется как

–радиус круглой элементарной площадки, зависящий от вида деформации

При пластической деформации: , см

При упругой деформации:

– радиус сферы элементарной контактной площадки, см

– модуль упругости материала, кгс/см

Вид деформации, а, следовательно, и выбор расчётной формулы для определения  можно сделать на основании результатов исследований нескольких авторов (Виттенберг, Лысов, Васильев).

Было установлено, что при незначительных усилиях нажатия, до 0,01 Н имеет место упругая деформация микровыступов, при увеличении нажатия до 0,1 – 0,15Н, начинается уже пластическая деформация, следовательно, происходит упрочение материала, и она имеет место при увеличении силы нажатия до сотен ньютонов, после чего опять имеет место упругая деформация.

После расчёта , подтверждение о характере деформации на втором этапе расчёта, можно получить по величине среднего давления:

Если среднее давление меньше твёрдости контакта материала, , то деформация считается упругой. Если , то деформация считается пластической.

12.9.2 Определение по формуле, основывающейся на опытных данных

где: – коэффициент, учитывающий материал и состояние контактов поверхности (см. табл. значений); 0,102 – переводной коэффициент, из Н в кгс; – сила конечного контактного нажатия, Н;

– коэффициент, учитывающий конструктивную форму контактной поверхности:

- для точечного контакта   -  =0,5

- для линейного контакта   -    =0,5 ÷ 0,7

- для плоскостного контакта  -  = 0,7 ÷ 1,0

 - температурный коэффициент возрастания сопротивления материала контактов

12.9.3 Определение  по графическим зависимостям

В соответствии с рекомендациями [1, рис. 5.9, 5.10, 5.11], установлены зависимости от величины силы контактного нажатия.

Из полученных результатов по определению  тремя методами, для дальнейших расчётов принимается большее значение.

Рисунок 1.20 – Эквивалентная схема замещения

На большем  всегда будет большее падение напряжения, следовательно, будет и больший нагрев контактных площадок.

12.10 Определение напряжения и температуры нагрева коммутирующих контактов

Падение напряжения на контактах определяется по закону Ома:  , В

В существующих конструкциях аппаратов падание напряжения  на свежезачищенных контактах должно находиться в следующих пределах:

а) маломощные реле: , где – падение напряжения, соответствующее рекристаллизации материала контактов;

б) аппараты распределения  и управления электрической энергией до 1000В:

- для контактов, работающих в воздухе: мВ

- для контактов, охлаждаемых водой: мВ

в) аппараты распределения энергии выше 1000 В: мВ

Предельные падения напряжения при окисленных контактах допускаются до 300мВ.

В любом случае, падение напряжения на контактах должно быть меньше напряжения рекристаллизации. Кроме напряжения рекристаллизации, используется температура рекристаллизации. По установленной величине падения напряжения на коммутирующих контактах определяется превышение температуры в контактных площадках, полученное значение сопоставляется с ранее принятым при расчёте :

12.11 Определение допустимого тока через коммутирующие контакты

Допустимый ток фактически характеризует возможности контактного узла на заданный режим работы с учётом принятого материала контактов, конструктивной формы контактной поверхности, принятого значения  и др.

Величина допустимого тока рассчитывается по формуле:

Полученное значение допустимого тока необходимо сопоставить с предельным током для контактного узла в соответствии с категорией применения аппаратов (ДС1, ДС2, АС1, АС2, АС3), а также с учётом режима коммутации (нормальный, редкий). В любом случае, должно выполняться условие:

Если это условие не выполняется или допустимый ток существенно больше предельного, то контактный узел спроектирован нерационально. Для определения рациональных параметров контактного узла необходимо все расчёты повторить, начиная с пересмотра выбора материала.

12.12 Определение величины тока сваривания контактов

12.12.1 Общий метод определения тока сваривания

Предполагают, что при протекании тока постоянной величины происходит нарастание температуры контактной площадки, близкой к температуре плавления по экспоненте, при этом предельный ток сваривания определяется по формуле:

где:- общие результирующие силы контактного нажатия

t1 – это предполагаемое время протекания предельного тока

Т – постоянная времени нагрева контактной площадки

, где

– удельная теплоёмкость, теплопроводность и плотность материала контактов

– температура нагрева контактной площадки в момент времени t1

Fэду – [1, стр. 49]

12.12.2 Расчёт начального тока сваривания контактов

– коэффициент, характеризующий увеличение контактной площадки в процессе нагревания, который зависит от силы и от времени импульса тока.

 находится в пределах от 2 до 4 , (см.[1]).

– характерный коэффициент, определяется по формуле:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21