4. Механические характеристики электрических аппаратов

Механической характеристикой электрического аппарата называется зависимость всех механических сил или моментов, приведенных обычно к оси действия привода аппарата (к оси действия движущей силы), от величины хода х или от угла поворота α привода.

В электрических аппаратах с электромагнитным приводом за величину хода обычно принимается величина рабочего воздушного зазора магнитной системы, в аппаратах с пневматическим приводом – ход поршня привода.

Расчет механических характеристик производится для статического состояния, т. е. принимается, что в любом промежуточном положении можно пренебречь силами инерции подвижных частей аппарата. Тогда под действием реальных механических сил и суммарной силы, приведенной к оси действия привода, подвижные части должны находиться в равновесии.

Основными расчетными уравнениями для определения сил, действующих на отдельные звенья, и построения механической характеристики являются статические уравнения равновесия механизма:

– сумма проекций всех сил на координатные оси равна нулю;

– сумма моментов всех сил относительно какой-либо точки системы (обычно берется ось вращения подвижной детали) равна нулю.

4.1. Определение сил, действующих на притирающую пружину

Большое влияние на процессы притирания и износа контактов оказывают характеристики притирающих пружин. Для сохранения профиля контактов необходимо, чтобы нажатие F_к оставалось постоянным в процессе взаимного перемещения контактов.

Исходными данными для определения сил, действующих на притирающую, пружину являются:

– кинематическая схема шарнирно - рычажного механизма контактора

– силы рабочего F_кр и начального F_кн нажатия контактов.

Из кинематической схемы выбираем два положения, соответствующие моменту касания и полного замыкания контактов и вычерчиваем на миллиметровой бумаге неподвижный и подвижный контакты и кинематическое звено "держатель", отмечая точки О₃ и О₄. На этой же схеме показываем силы F_кн и F_кр, направления которых совпадают с линиями Ц₁Ц₃ и Ц₁Ц₄ соответственно, а также линии действия сил F_пн и F_пр притирающей пружины на расстоянии d от точек Оз и О₄ соответственно.

Для составления уравнений равновесия звена - "держатель и подвижный контакт" из построенной схемы определяют:

–R_кн - плечо действия силы F_кн, равное расстоянию от точки О₃ до линии Ц₁Ц₃, R_кн=52 мм;

– R_кр - плечо действия силы F_кр, равное расстоянию от точки О₄ до линии Ц₁Ц₄, R_кр=25 мм;

- d- плечо действия сил F_пн и F_пр, d=25 мм..

Силу начального нажатия контактов принимаем:

F_кн=0,4·F_кр=0,4·133=53,2 Н. (4.1)

Из условия равновесия рассматриваемого звена определяют силу начального нажатия притирающей пружины F_пн, Н:

(4.2)

Усилие притирающей пружины при рабочем нажатии контактов F_пр, Н:

H (4.3)

Жесткость притирающей пружины Ж_п, Н/мм определяют как

Ж_п=(F_пр – F_пн)/Δl_п=(133-110,66)/12,5=1,8 Н/мм. (4.4)

где Δl_п - деформация пружины, мм:

Δl_п=d·sinβ=25·sin30°=12,5 мм (4.5)

Величины F_пн , F_пp и Ж_п позволяют выполнить конструктивный расчет притирающей пружины и определить ее размеры.