1.1. Назначение и виды тяговых аппаратов 14

1.2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ 15

60 + 50 = 110 °С. 20

2.1. ПРОВОДА И КАТУШКИ 23

НАГРЕВАНИЕ КОНТАКТОВ И ИХ РАСЧЕТ 42

bF_Kb₀F_KО 45

где w — число витков катушки; — удельная проводимость проводника обмотки; D_c — средний диаметр проводника обмотки:

D_c = 0,5 (D_H + Dв) =0.5 (1 + r) D_H. (2.9).

Уравнения (2.8) и (2.9) выявляют зависимость мощности по­терь от размеров катушки. Эта зависимость еще более очевидна, если рассмотреть связь между размерами катушки и числом ее витков:

(2.10)

где s — площадь сечения проводника, см²; Q — объем обмоточного про­странства, см³; — коэффициент заполнения обмоточного пространства Q медью, зависящий от формы проводника, изоляции катушки, способа на­мотки, точности изготовления катушки.

Значения для круглых обмоточных проводов различных марок можно определить по кривым, приведенным на рис. 2.7,

С учетом уравнения (2.6)

= 0,5 у (1—z)/s. (2,11)

При расчете тепловых процессов, определяющих параметры электротехнических устройств, часто исходят из гипотезы однород­ного тела, все части которого при установившихся режимах имеют одинаковую температуру. Однако вследствие большой неоднород­ности внутренней структуры проволочных катушек для них такая гипотеза не подходит. Это подтверждает и представленная на рис. 2.8, полученная экспериментально кривая распределения по радиусу R катушки превышения температур. Даже при у — 2, что значительно превышает принимаемое обычно, в установившемся режиме обнаруживаются существенные разницы температур, не­избежно возрастающие при снижении у.

Условия теплорассеяния для проволочных катушек обычно не­благоприятны, так как катушки располагают в стесненном про­странстве, необдуваемом воздухом. Особенно плохо рассеивается тепло с торцовых поверхностей, которые почти всегда закрыты. При расчетах теплорассеяние учитывают только с боковой поверх­ности S катушки

S = D_HH= (2.12)

Удельная мощность теплорассеяния для продолжительного ре­жима, Вт/см²,

= P/S= P/( ). (2.13)

Для наиболее часто применяемой изоляции классов А и Е при­нимают расчетные значения 0,09 0,12 Вт/см² при продол­жительных режимах их . Для изоляции класса В при тех же условиях 0,13 0,15 Вт/см². Исходя из выражений (2.6)— (2.13) можно установить зависимость между необходимой м. д. с.

= Iw и наружным диаметром катушки D_H

D_H (2.14)

Полученные зависимости дают возможность уточнять параметры и размеры катушек с учетом всех конструктивных элементов аппа­рата.

Шинные катушки тяговых аппаратов обычно выполняют бескаркасными с намоткой на шаблонах. Их подразделяют преиму­щественно по принципу намотки. Наиболее распространены шинные катушки с намоткой из голой шины на узкое ребро. К ним относится большинство дугогасительных катушек коммутационных аппара­тов. Так как падение напряжения в этих катушках невелико, их выполняют или без изоляции витков, или с однослойной изоляцией из стеклоленты (рис. 2.9).

При намотке на узкое ребро внутренняя часть витков утолща­ется, а наружная утоньшается, что заставляет увеличивать шаг витков. Для устранения этого и уменьшения зазоров между витками применяют шины трапецеидального сечения, так, что после на­мотки сечение витков становится примерно прямоугольным. По­добные катушки часто используют и в токовых реле, где ток зави­сит только от состояния цепи.

Рис. 2.9. Катушка шинная, дугогасительная

Рис.2.10.Катушка заглаживающего реактора СР800

Рис. 2.11. Реле перегрузки РТ-255 (а) и его шина (б);

1 — боковина; 2 — пружина; 3 — шина; 4 - противовес; 5 — кожух; 6 ~ якорь; 7 — клин; 8 — ярмо; .9 —винт; 10 — блок-контакты; 11 — указатель срабатывания (блинкер)

ми применяют шины трапецеидального сечения, так, что после на­мотки сечение витков становится примерно прямоугольным. По­добные катушки часто используют и в токовых реле, где ток зави­сит только от состояния цепи.

В реакторах силовых цепей различного назначения применяют однослойные или многослойные катушки с радиальной (спираль­ной) намоткой, иногда собираемые в комплекты. Рассмотрим одну из двухслойных катушек (рис. 2.10) сглаживающего реактора элект­ропоезда. Для снижения пульсационных потерь каждый виток составляют из трех параллельных проводников, которые транс­понированы с внутренней и наружней сторон обмотки. Проводни­ки обмотки имеют площадь сечения 3x10 мм, изоляцию ПСДК (стекловолокнистая), усиленную дополнительной стеклолентой в местах переходов. Изоляция между катушками выполнена дистан­ционными бобышками 1 из пластмассы, хвостовики которых фикси­рованы между витками катушки и прокладками 2 из стеклотексто­лита.

Выбор типа шинных катушек зависит не только от условий их работы, но и от технологических возможностей. Так, часто шинные катушки сходны по технологии с катушками тяговых машин и их изготовляют не в аппаратном, а в машинном цехе.

При многослойных катушках со спиральной намоткой желательно, чтобы число слоев было четным, что позволяет все выводы делать от внешних витков.

У катушек реле или аппаратов защиты, выполняющих функции чувствительного элемента в цепях с большими токами, для получе­ния необходимых м. д. с. оказывается достаточно иметь один или дробное число витков. В этом случае можно использовать шину, форма которой удобна для конструкции аппарата. Примером могут служить реле перегрузки типов РТ-253—РТ-255 с седлообразными нишами — катушками (рис. 2.11), с числом витков 1/2.