МУ расчет контактора

или нескольких токопроводов для перехода тока из одного токопровода в другой.

Конструктивная форма, размеры и параметры контактных систем, в основном, определяются двумя факторами: током,

протекающим по контактам, и напряжением сети, при котором контакты работают.

Контактные системы аппаратов управления работают в номинальном режиме при токах, достигающих сотен и тысяч ампер, а

в кратковременных режимах − десятков и сотен килоампер.

Напряжение коммутируемых сетей не превышает 1140 В, в

переходных режимах достигает нескольких киловольт.

На рис.3 приведены две наиболее распространенные разновидности контактных систем: мостикового и рычажного типов.

Контакты рычажного типа, встречающиеся в контакторах серии КПД, КПВ, КТ, КТПВ и др., позволяют создать достаточно широкий диапазон изменения провала контактов.

Под провалом контактов понимается величина перемещения подвижного контакта на уровне точки контактирования с неподвижным контактом в случае, если неподвижный контакт будет удален.

В рычажных контактах создаются хорошие условия для растяжения электрической дуги в процессе ее гашения. Основной недостаток данной контактной системы - наличие не более чем одного разрыва на полюсе аппарата, что ограничивает возможности отключения цепей при более высоких напряжениях.

25

Этот недостаток устраняется в контактах мостикового типа.

Подобная контактная система применяется в аппаратах прямоходового типа серии ПМЕ, ПМА и др. и поворотного типа серии КН,КНТ,ПА и др. Однако наличие двух последовательно соединенных точек контактирования приводит к необходимости создания в каждой из них необходимой силы контактного нажатия,

что в свою очередь вызывает увеличение силы контактной пружины вдвое и увеличение размеров привода аппарата.

Выбор контактного материала определяется условиями работы аппарата, величиной коммутируемого тока, режимом работы аппарата, характером отключаемой цепи и др.

При коротком замыкании через контакты проходят токи, в 10-20 раз превышающие номинальные значения. Из-за малой постоянной времени нагрева температура контактной площадки практически мгновенно поднимается и может достигнуть температуры плавления.

Аналитический расчет плавящего тока при коротком замыкании затруднен, так как существующие формулы не учитывают размягчения материала при высокой температуре. Поэтому при практических расчетах контактов рекомендуется пользоваться опытными данными, непосредственно связывающими сваривающий ток и силу нажатия.

26

деформация болтов может перейти за пределы упругости. Тогда после отключения от цепи и остывания контакта из-за вытягивания болтов нажатие в контактах уменьшится, что приведет к увеличению его сопротивления сильному нагреву и последующему разрушению.

Для того, чтобы избежать пластической деформации шин,

ставятся соответствующие шайбы. Вследствие малой прочности алюминиевых шин может произойти пластическая их деформация,

что приведет к порче контакта.

Поэтому для стабильности алюминиевого контакта необходимо либо производить предварительный обжим, уплотнение шин, либо ставить под гайки пружинящие шайбы или специальные пружины,

которые ограничивают деформации элементов контактов.

Основным признаком любого вида электрического контакта является наличие переходного сопротивления - резкого увеличения активного сопротивления в месте перехода тока из одной детали в другую.

Основным источником нагрева контактов являются контактные точки, имеющие сопротивление, значительно превышающее сопротивление собственного контакта, которое при расчете не учитывается.

6.2.1 Расчет сил контактного нажатия Для одноточечных контактов сила контактного нажатия

28

где В – число Лоренца (В=2,42 10-8 В/(ºС)2); Нb – твердость контактной поверхности по Бриннелю (для меди Hb=11∙108 Н/м2, для

алюминия Hb=2,7∙108 Н/м2); λ – удельная усредненная

теплопроводность токоведущего проводника (для меди 390 Вт/м∙°С,

6.2.2 Расчет уточненного значения переходного сопротивления Определение величины переходного сопротивления коммутирующих контактов необходимо для выявления тепловых

потерь в контактной точке.

2/3 − коэффициент, учитывающий уменьшение температуры по мере удаления от площадки касания; kпх − коэффициент, учитывающий материал и состояние контактной поверхности табл. 5.

6.2.3 Расчет нагрева контактов в номинальном режиме

6.2.3.1 Падение напряжения в токоведущем контуре аппарата при замкнутых коммутирующих контактах

Uк IRпх , мВ.

29

6.2.3.2 Превышение температуры контактной площадки

По величине Uк определяем tк.пл (табл. 6) и сравниваем с допустимым значением.

Таблица 6

Допустимые значения превышения температуры контактной площадки

6.2.4 Расчет износа контактов Износ контактов происходит как при замыкании, так и при

размыкании цепи тока. Мерой износа контактов является уменьшение провала (линейный износ), а также объема и массы удаляемого с контактной поверхности металла.

Износ определяют следующие основные факторы:

1) условия работы (род тока, напряжение источника питания,

величина тока, характер нагрузки, частота замыканий и размыканий,

среда); 2) конструкция аппарата (время коммутации, вибрация

контактов, материал контактов и т.д.).

6.2.4.1 Расчет удельного массового износа

Gрз Gзм kнер(kрзIот2 kзмIвк2 ) 10 9 кг,

30

количество тепла, в десятки и сотни раз больше, чем при продолжительном режиме работы. В точке соприкосновения контактов появляются электродинамические силы стягивания,

которые стремятся отбросить один контакт от другого и тем самым уменьшить контактное нажатие. Помимо электродинамических сил стягивания на контакты действуют силы от токоведущего контура,

которые также могут увеличивать электродинамические силы стягивания. Таким образом, в месте контактирования при протекании сверх токов происходит увеличение переходного сопротивления контактов, их разогрев и возможное сваривание, и как следствие − выход аппарата из строя.

Основной задачей расчета нагрева контактов в режиме короткого замыкания является определение устойчивости замкнутых контактов к токам короткого замыкания на основе методов,

основанных на термическом и электродинамическом действии токов.

При расчетах контактов в условиях короткого замыкания в цепи необходимо исходить из максимального значения тока короткого замыкания, им является ударный ток короткого замыкания.

6.2.5.1 Расчет начального тока сваривания

Iн.св kсвPк А,

где kсв − коэффициент, выбирается из табл. 7 в зависимости от конструкции контактов и формы их поверхности.

32

6.2.5.2 Расчет тока приваривания контактов

Iпр 10I А.

6.2.5.3 Расчет силы электродинамического отталкивания

где S0 − сечение площадки смятия в контакте;

где σсм = 383∙106 Н/м2 − предел прочности материала контактов на

смятие.

Таким образом, в результате расчета контактной системы аппарата получены два значения силы контактного нажатия: для режима номинального тока и для режима тока короткого замыкания.

Необходимо, чтобы сила контактной пружины была равна или превосходила наибольшую из двух указанных сил.

Должно выполняться условие Pэду Pк .

33