Учебное пособие: Проектирование электромеханических устройств

Отключаемую способность контактов аппаратов характеризуют предельной мощностью коммутации: .

Как известно, при увеличении допустимый отключаемый ток для контактов уменьшается, поскольку мощность отключения принимается как постоянная величина.

Рисунок 1.37 –Графическая зависимость

Задачей расчёта является определение , величина которого фактически определяет процесс гашения электрической  дуги механическим растяжением. Этот способ дугогашения применяется для слаботочных аппаратов (контактов) в следующих случаях:

1) дуга не возникает;

2) дуга возникает.

В первом случае этот способ применяется при небольших растворах, которые принимаются по конструктивным соображениям, и при этом .

Во втором случае  необходимо определять по графическим зависимостям, либо по империческим формулам. Графические зависимости устанавливаются для нескольких фиксированных зазоров, каждый из которых характеризует определённую отключающую способность аппарата.

Рисунок 1.38 – Графическая зависимость  при разных

Условия применения графических зависимостей для второго случая следующие:

1 – дуга открытая свободная (без специальных дугогасительных устройств) при атмосферном давлении воздуха.

2 – дуга гаснет за время не более 0,1 с

3 – при повышении напряжения на 10 ÷ 15 % при данном токе получается устойчивая дуга.

4 – разрыв цепи тока однократный, при наличии нескольких последовательных разрывов, например, при использовании мостиковых контактов, напряжение делится на количество разрывов.

5 – нагрузка от чисто активной до слабо индуктивной (Тэм не более 0,01 с) при большой индуктивности можно ориентироваться на графические зависимости, но при выборе раствора определять его по .

6 – материал контактов – серебро, металлокерамика на основе серебра, возможно использование меди и других не тугоплавких материалов.

Скорость расхождения контактов не более 0,1 см/с, увеличение скорости даёт возможность увеличить отключаемый ток всего на 10 %.

Расчётные значения  определяются с учётом коэффициента запаса, величина которого зависит от конкретных условий работы аппарата и выбирается в пределах  .

Таким образом, расчётное значение  будет определяться:

Определение  по империческим зависимостям

При свободной открытой дуге постоянного тока, необходимый раствор контактов можно определить также по величине критической длине дуги, для токов из области критических. Общая формула для указанного случая имеет следующий вид:

,

где: – константы для данного газа;

 – давление.

Для воздуха эта формула имеет следующий вид:

По величине  выбирается раствор контактов ; с учётом конструктивных соображений.  При этом раствор контактов   не должен быть более 30 см.

16.9 Гашение свободной дуги постоянного тока, перемещающейся под действием электродинамических усилий

16.9.1 Порядок расчёта ДУ (дугогасительного устройства)

1 Задаются рядом токов отключения, в которые обязательно включают токи из области критических, номинальный и предельный ток.

2 Определяют величину расчётного напряжения с учётом категории применения проектируемого аппарата и строят нагрузочные характеристики. Величину расчётного напряжения определяют по формуле:

,

где , Тэм – электромагнитная постоянная, величина которой определяется по [3] с учётом заданной категории применения аппарата.

– время гашения дуги в секундах, которое на данном этапе расчёта может быть принята равной 0,1 с 

3 Для каждого отключаемого тока определяем критическую длину дуги, с этой целью путём последовательного приближения строится ВАХ, которая должна касаться нагрузочной характеристики в одной точке.

Статистическую ВАХ рассчитывают по формуле:

где   – длина дуги в см, задаётся произвольно и принимается как постоянная величина,

 – средняя скорость перемещения дуги на участке от  до 0 (см/с), полагают, что на этом участке

– промежуточное текущее значение тока в дуге на участке от данного до 0

Рисунок 1.39 – Построение ВАХ дуги по разным iд

Если отключаемый ток находится в пределах до 200 А, то  определяется по формуле:

– раствор контактов, который определяется по имперической формуле с учётом рекомендаций.

Если  более 200 А, то          

4 Определяется время растяжения дуги до   для всех отключаемых токов: 

– критическая длина для каждого, отключаемого тока, см

– скорость расхождения контактов, принимается в пределах от 1 до 100 см/м

– скорость перемещения дуги для каждого, отключаемого тока, который определяется в п.3

5 Строится зависимость времени горения дуги , время горения дуги определяется по формуле:

где   – принимается равным 0,01с, это время существования пламени дуги

6 Определяется стрела вылета дуги  для всех отключаемых токов:

Рисунок 1.40 – Стрела вылета дуги

По величине  строится возможная траектория движения дуги, этот параметр позволяет установить тот объём пространства, который будет занят дугой.

7 Определяются величины перенапряжений для каждого отключаемого тока:

где: L – индукция отключаемой цепи, Гн, определяется на основе применения аппарата.

Составляется мотивированное заключение о целесообразности применения данного способа гашения дуги постоянного тока. При этом необходимо учитывать выполнимость следующих условий для всех отключаемых токов:

1) –

2) –

3) –

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, то приступают к расчёту специального дугогасительного устройства.

16.10 Гашение свободной открытой дуги переменного  тока двукратным разрывом

1 Определяется раствор контактов , см.[1, стр.166–167].

2 Задаются скоростью расхождения контактов , используя рекомендации.

3 По исходным данным с учётом категории применения аппарата определяют:

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