Расчетная часть

1. Расчет токоведущего контура и его частей

Токоведущий контур аппарата состоит из частей, различных по конфигурации, раз­мерам и конструкции. К ним относятся: зажимы кон­тактных выводов, провода, кабели, шины, стержни, перемычки, контактодержатели, траверсы, коммутирующие контакты и др.

Расчет токоведущего контура заключается в опреде­лении размеров сечения его частей. Сечение является исходной величиной для многих последующих расчетов вышеперечисленных частей аппарата.

Расчет контактора производим в режиме S1 – продолжительный режим.

Принимаем материал шины – медь твердотянутая марки М1, твердая ГОСТ – 859-66.

Согласно ГОСТ 12434-66 предельно допустимая температура токоведущего контура выполненного из меди в аппаратах управления в продолжительном режиме. Принимаем запас .

,

Таким образом превышение температуры

.

Исходной величиной при расчете размеров токоведущего контура является значение номинального тока .

При отсутствии дополнительных требований по току короткого замыкания принимаем

.

2. Расчет сечения шины по термической устойчивости

Термическая устойчивость аппарата – это его свойство выдерживать кратковременные тепловые действия тока короткого замыкания. Это свойство характеризуется номинальным током термической устойчивости, т.е. величиной тока неизменной силы, тепловое действие которой аппарат может выдержать в течение заданного времени так, что это не препятствует его нормальной дальнейшей работе. Обычно время воздействия токов короткого замыкания значительно меньше постоянной времени нагрева токоведущих частей. Поэтому процесс нагрева происходит так, что тепло не отдается в окружающую среду, то есть процесс является адиабатическим.

Расчет производим на время короткого замыкания .

Рис.1. Эскиз сечения шины

Допустимая температура нагрева неизолированных токоведущих частей в режиме короткого замыкания выполненных из меди, Т_К= 300 ⁰С.

Определяем площадь сечения шины

,

где А_К и А_Н определяем из кривых нагрева проводников при кратковременном протекании тока для меди

при Т_К =300 ⁰С и

при Т =100 ⁰С.

С учетом того, что и , получим

,

.

Полученное значение b_T округляем до ближайшего стандартного значения.

Принимаем b_T=0,4 мм.

Уточняем значение

С учетом полученных значений уточняем значение площади сечения шины

.

3.Расчет сечения проводника по номинальному току

Определение сечения в режиме номинального тока производится с учетом того, чтобы установившаяся температура нагрева частей токоведущего контура не превышала допустимую температуру для изоляции.

Тепловые процессы в электрических аппаратах протекают в пределах ограниченных температур, поэтому сложные процессы одновременного действия трех видов теплообмена (конвекция, излучение и теплопроводность) можно рассматривать как отдельные действия каждого вида, а затем складывать параметры, полученные в результате отдельных расчетов. При этом учитываем действие только двух видов (конвекция и излучение) вследствие незначительного влияния теплопроводности.

Определяем значение средней температуры

.

Коэффициент теплоотдачи конвекции

Коэффициент теплоотдачи излучения

где степень черноты, для меди .

Определяем суммарный коэффициент теплоотдачи

Т.к. шина находится не в воздухе, а окружена другими частями аппарата, коэффициент теплоотдачи уменьшается на 20-50 %. Принимаем коэффициент ухудшения К_У =1,5.

Определяем удельное сопротивление меди при температуре Т

,

где - удельное сопротивление медного проводника при 20 ⁰С, ,

- температурный коэффициент сопротивления, в расчетах для меди принимают .

Определяем значение геометрического показателя

.

Округляем b по стандартному ряду значений b=0,3 мм.

Определяем фактическую площадь шины

.

Выбираем окончательные размеры шины. Полученные данные, где а=2,9 мм, b=0,4 мм, удовлетворяют условиям термической устойчивости. Но данные значения не подходят для того чтобы установить контактные накладки диаметром 3 мм. По этому для удовлетворения этого условия принимаем размер шины 4х0,4 мм.

Определяем фактическую площадь шины

.