2.4 Расчет параметров дугогасительной катушки

Расчет параметров дугогасительной катушки ведут исходя из заданной средней индукции в зоне дугогашения В_ср при разрыве длительного тока I_∞. Чем больше величина В_ср, тем больше электромагнитная сила, действующая на дугу. Таким образом дуга быстрее растянется до критической длины и погаснет. Однако при этом увеличивается как износ контактов в момент их расхождения, так и перенапряжения при отключении аппарата.

Для аппаратов оперативной коммутации рекомендуемые значения В_ср=0,01÷0,025 Тл. Принимаем В_ср=0,02 Тл. Магнитное сопротивление стали магнитопровода значительно меньше подобной величины воздушного зазора между полюсами. В этом случае м. д. с. дугогасительной катушки F_д, А определяют как

(2.6)

где μ₀=4π·10^--7 Гн/м - магнитная проницаемость воздуха;

σ=l,8 - коэффициент рассеяния рассматриваемой магнитной системы.

А

По полученной в (2.6) величине м.д.с. определяем число витков дугогасительной катушки w_дк;

(2.7)

В (2.7) коэффициент 0,5 учитывает тот факт, что средняя индукция В_ср должна обеспечиваться при среднем значении тока, изменяющемся в пределах от I_∞ до нуля. Полученное значение w_дк округляем до большего ближайшего целого числа. Принимаем число витков дугогасительной катушки w_дк=8.

Так как число витков w_дк≤10, то дугогасительную катушку выполняем из шинной меди прямоугольного сечения с намоткой на узкое ребро. Так как падение напряжения в этих катушках невелико, её выполняем без изоляции витков.

Толщину шины определяем из выражения:

(2.8)

где - изоляционный промежуток между витками, мм, =1 мм.

a = (62 / 8) – 1 = 6,75 мм

Принимаем а = 6,75 мм.

Высоту шины h определяем из выражения (1.3).

h=S/a=231/6,75=34 мм.

2.5 Расчет параметров стального сердечника

Для определения параметров стального сердечника дугогасительной катушки вычисляют магнитный поток Ф_в в зазоре между полюсами:

Ф_в=В_ср·S_пол=0,025∙25920=648 Тл·мм² (2.9)

а также магнитный поток Ф_к в стальном сердечнике с учетом рассеяния магнитной системы

Ф_к= Ф_в·σ = 648·1,8=1166,4 Тл·мм² (2.10)

Площадь поперечного сечения сердечника S_c должна быть достаточной для исключения насыщения стали при разрываемом токе I_р. Поэтому индукцию в сердечнике стали В_ст принимаем равной 0,25 Тл.

Таким образом имеем:

мм² (2.11)

Из (2.11) определяем диаметр сердечника, что позволяет определить внутренний диаметр дугогасительной катушки:

мм (2.12)

Принимаем d_c=77 мм

Эскиз дугогасительной камеры представлен в приложении 1, а эскиз дугогасительной катушки представлен на рисунке 2.1.

3. Разработка кинематической схемы аппарата определение угловых и линейных перемещений

Кинематическая схема коммутационного аппарата представляет взаимодействие всех частей (звеньев) его механизма и дает наглядное и точное представление о передаче и преобразовании движения звеньями механизма независимо от действующих на них сил. Она позволяет также рассчитать необходимые силы привода, параметры и характеристики пружин, статические тяговые характеристики, притирание и провал контактов.

Принимаем ту же кинематическую схему, что и у рекомендованного образца аппарата.

При расчетах принимаются следующие основные допущения:

– звенья, выполненные из твердых материалов, абсолютно жесткие - не деформируются;

– в кинематических парах отсутствуют зазоры.

Кинематическая схема строится для наиболее характерных положений цикла движения механизма, в том числе для двух крайних включенного и выключенного положений аппарата и момента касания коммутирующих контактов.

Кинематическую схему аппарата вычерчиваем на миллиметровой бумаге с соблюдением всех размеров, углов поворота и других величин. Чертеж выполняют в масштабе 1:1.

Все коммутационные контакты силовых цепей тяговых аппаратов должны иметь притирание контактных поверхностей и удаление точки первоначального контакта (точки размыкания) 1=15 мм от точки рабочего контакта. Величина притирания Δ1=0.21=3 мм.

Радиус цилиндрической поверхности контакта принимают равным r=100 мм.

Изучив конструкцию рекомендованного образца, определяем размеры кинематических звеньев и их взаимное расположение.

Расстояние L от точки поворота подвижной системы О₁ до оси неподвижного контакта принимаем таким же, как у рекомендованного образца – 180 мм.

Расстояния О₁О₄=135 мм, О₁х₂=140 мм и О₄x₂=100 мм полностью определяют кинематическое звено – поворотный рычаг и принимаем такими же, как и у образца.

Выбрав положение точки окончательного замыкания контактов А, проводим прямую Ц₁Ц₄ Точки Ц₁ и Ц₄ являются центрами, из которых радиусом r очерчены цилиндрические поверхности неподвижного и подвижного контактов. Соединив точки Ц₄ и О₄ определяем второе кинематическое звено – контактодержатель и кинематическую схему механизма во включенном положении контактора.

Точку размыкания В можно определить, отложив от точки А величину АВ=1=15 мм. Положение контакта при размыкании можно получить графическим построением. Для этого прямую Ц₁В продолжаем за точку В и, отложив на этом продолжении расстояние r, определяют центр Ц₃ цилиндрической поверхности подвижного контакта. Обычно оба контакта одинаковы, и контактную поверхность подвижного контакта при размыкании описывают радиусом r из точки Ц₃. Весь подвижный контакт можно вычертить, определив положение точки А₁, соответствующей его касанию в рабочем состоянии. Для этого на поверхности подвижного контакта откладываем отрезок А₁В:

А₁В=l+Δ1=15+3=18 мм. (3.1)

Положение точки О₃ рычага определяется пересечением двух дуг, проведенных - одной из центра О₁ радиусом О₁О₄, и второй радиусом О₄Ц₄ из центра Ц₃. Определив положение точки О₃, определяем точку x₁.

Положение подвижного контакта в состоянии окончательного размыкания определится переходом точки В, в В₂ при ее повороте радиусом O₁B из центра О₁. Величина ВВ₂=h₁=30 мм, соответствует раствору контактов. Точка Ц₃ одновременно переместится в Ц₂ поворотом радиусом O₁Ц₃ из центра О₁, а точки О₃ и x₁ - соответственно в O₂ и х₀ .

Вычерчиваем подвижный контакт и кинематические звенья для всех трех положений аппарата.

Кинематическая схема шарнирно - рычажного механизма контактора представлена в Приложении 2.