Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Билет 10.docx
Скачиваний:
3
Добавлен:
04.02.2016
Размер:
183.98 Кб
Скачать

 Билет №10

Расчет магнитных проводимостей воздушных зазоров

При расчете магнитной цепи и определении тяговой характеристики электромагнита необходимо знать магнитную проводимость рабочего воздушного зазора и проводимости потоков рассеяния. Величина магнитной проводимости определяется конфигурацией поверхностей полюсов, ограничивающих воздушный зазор, их размерами и величиной воздушного зазора.

Существуют несколько методов расчета магнитных проводимостей. Наиболее распространенными из них являются аналитический метод, метод вероятного пути потока (метод Роттерса), метод расчетных полюсов и метод построения картины поля. Рассмотрим более подробно лишь два из этих методов, а именно аналитический и метод Роттерса.

1.1. Аналитический метод. Если линии магнитного поля в воздушном зазоре параллельны, а эквипотенциальные поверхности представляют собой параллельные плоскости, то магнитная проводимость определяется по формуле

(77)

где

S

площадь поверхности полюса, ограничивающей воздушный зазор,

величина воздушного зазора,

магнитная проницаемость воздуха.

Для полюсов простой конфигурации, как например, на Рис. 41.1, с размерами полюсов a х b магнитная проводимость будет равна

(78)

для полюсов цилиндрической формы с диаметром d

(79)

Рисунок 41.1

Однако даже для таких простых конфигураций полюсов из—за существования поперечных сил в магнитном поле линии магнитной индукции стремятся занять возможно больший объем, выпучиваясь по краям полюсов, образующих воздушный зазор. Выпучивание искажает поле и делает его неравномерным вблизи краев. Поэтому фактически магнитное поле в зазоре является неравномерным и вышеприведенные формулы для расчета проводимостей весьма не точны. Практически этими формулами можно пользоваться для определения всей проводимости между полюсами плоской формы, если размеры ab и d значительно больше , т. е.

При относительно простых формах полюсов выпучивание можно учесть поправочным коэффициентом. Например, если проводимость между полюсами, изображенными на Рис. 42 определяется по формуле

(80)

то поправочный коэффициент  учитывает выпучивание магнитных силовых линий в зазоре. Формулы для расчета проводимостей зазоров между другими конфигурациями полюсов приводятся в справочной литературе.

Рисунок 42

1.2.Метод вероятного пути потока или метод Роттерса. Сущность этого метода заключается в том, что поле в воздушном зазоре разбивается на элементарные трубки, имеющие форму простых геометрических фигур, для которых легко определить площадь и соответственно магнитную проводимость. Полная проводимость между полюсами подсчитывается как сумма проводимостей всех элементарных трубок (геометрических фигур), на которые разбито магнитное поле в зазоре. Например, поле между полюсом A прямоугольной формы и плоскостью B при B >> A может быть представлено как сумма таких простых фигур: (Рис. 42.1)

Рисунок 42.1

• параллелепипеда 1 с площадью основания a х b и высотой ,

• четырех четвертей круглого цилиндра 2 радиусом основания  и длиной образующих a и b;

• четырех четвертей полого цилиндра 3 с нутренним радиусом  , толщиной  и длиной образующих a и b;

• четырех половин шарового квадранта 4 радиусом  ;

• четырех половин квадранта шаровой оболочки 5 толщиной m и внутренним радиусом  .

Проводимость фигур показана в таблице

Таблица

Результирующая проводимость

(81)

Магнитная проводимость рассеяния зависит от конфигурации магнитной цепи и взаимного расположения ее элементов. Так, для наиболее распространенных форм электромагнитов удельную проводимость рассеяния можно рассчитать по следующим формулам

Для электромагнита по Рис. 42,а

(82)

Для электромагнита по Рис. 42,б

(83)

где 

Для электромагнита по Рис. 42,в

(84)

Геометрическая проводимость рассеяния

(85)

Приведенная проводимость рассеяния

(86)

Коэффициент рассеяния

(87)

Реле тепловые

Тепловые реле - устройство, принцип действия, технические характеристики

Тепловое реле - электрический аппарат, предназначенный для защиты электродвигателя от токовых перегрузок. Наиболее распространёнными типами тепловых реле являются ТРН, ТРП, РТТ и РТЛ.

Принцип действия теплового реле.

Срок службы электрооборудования в значительной степени напрямую зависит от перегрузок, воздействующих на него при работе оборудования. Для любого оборудования довольно просто найти зависимость времени протекания тока от его величины, при котором достигается длительная и надежная эксплуатация оборудования.

При номинальных токах допустимое время его протекания равно бесконечности. Протекание токов больше номинального приводит к повышению рабочих температур и значительному сокращению срока службы в первую очередь за счет износа изоляции. Вследствие этого, чем больше перегрузки, тем меньше должно быть время их воздействия.

Идеальная защита оборудования - зависимость tср (I) для тепловых реле проходит ниже кривой для защищаемого оборудования.

Наиболее широкое распространение получило тепловое реле с биметаллической пластиной для защиты от перегрузки.

Биметаллическая пластина, используемая в тепловом реле, состоит из пластин имеющих различный температурный коэффициент расширения (одна - больший, другая - меньший). В местах прилегания пластины жестко крепятся друг к другу за счет горячего проката или сварки. При нагревании неподвижной биметаллической пластины происходит изгиб ее в сторону части с меньшим коэффициентом расширения. Именно данное свойство используется при работе теплового реле.

Также широко применяются пластины, состоящие из инвара (меньший коэффициент) и хромоникелевой или немагнитной стали (больший коэффициент).

Нагрев пластины теплового реле происходит за счет выделяемого тепла при протекании тока нагрузки через биметаллическую пластину. Зачастую используется нагревательный элемент, по которому также протекает ток нагрузки. Наилучшие характеристики имеют комбинированные тепловые реле, в которых ток нагрузки протекает и через биметаллическую пластину и через нагревательный элемент.

При нагревании биметаллическая пластина тепловых реле воздействует на контактную систему своей свободной частью.

Времятоковые характеристики тепловых реле

Основной характеристикой для всех тепловых реле является зависимость времени отключения от токов нагрузки (времятоковые характеристики). До начала перегрузки в общем случае через тепловое реле протекает ток Iо, нагревающий биметаллическую пластину до начальной  температуры qо.

При проверке характеристик времени срабатывания теплового реле необходимо учитывать из холодного или горячего состояния происходит срабатывание тепловых реле.

Также необходимо помнить что нагревательный элемент теплового реле является термически неустойчивым при протекании токов короткого замыкания.

Выбор теплового реле.

Номинальный ток выбираемого теплового реле выбирается исходя из номинальных нагрузок защищаемого оборудования (электродвигателя). Ток выбираемого теплового реле должен составлять 1,2 - 1,3 от номинального тока электродвигателя (ток нагрузки), то есть тепловое реле срабатывает при 20 - 30 % перегрузке на протяжении 20 минут.

Значение времени нагрева электродвигателя напрямую зависит от длительности перегрузок. В случае кратковременной перегрузки нагреваются лишь обмотки электродвигателя и время нагрева составляет от 5 до 10 минут. При длительных перегрузках в нагреве участвует вся конструкция двигателя, и время составляет от 40 до 60 минут. Поэтому наиболее целесообразным считается применение теплового реле в схемах, где время включения электродвигателя превышает 30 минут.

Влияние внешних температур на работу теплового реле.

Нагрев биметаллической пластины теплового реле зависит как от воздействующих токов, но и от воздействия температуры окружающей среды. В связи с этим при росте температуры окружающей среды уменьшается значение тока срабатывания.

При сильно отличающейся температуре от номинальной, проводится плановая дополнительная регулировка теплового реле, или подбирается нагревательный элемент в котором учитывается температура окружающей среды.

Для уменьшения воздействия температуры окружающей среды на токи срабатывания тепловых реле, необходимо подбирать наиболее близкую температуру срабатывания.

Для обеспечения правильной работы и обеспечения тепловой защиты тепловое реле необходимо размещать в помещении, что и защищаемый механизм (электродвигатель). Нежелательно располагать тепловое реле в непосредственной близости от источников тепла, таких как нагревательные печи, система отопления и т.п. В настоящее время для обеспечения наилучшей защиты используются реле с температурной компенсацией (серия ТРН).

Конструкция теплового реле.

Изгибание биметаллической пластины происходит достаточно медленно. В случае если с пластиной непосредственно будет связан подвижный контакт, то небольшая скорость движения не обеспечивает гашения дуги, которая возникает при размыкании цепи. Поэтому воздействие на контакт осуществляется через устройство ускорения. Наиболее эффективным является так называемый «прыгающий» контакт.

В момент, когда напряжение не подается, пружина создает момент относительно нулевой точки замыкающего контакта. При нагреве биметаллическая пластина изгибается, что ведет к изменению положения пружины. Пружина создает момент, который способен разомкнуть контакт за время, которое обеспечивает надежное гашение дуги. Пускатели и контакторы комплектуются однофазными тепловыми реле типа ТРП или двухфазными ТРН реле.

Реле тепловые ТРП

Токовые однополюсные тепловые реле ТРП с номинальным током теплового элемента от 1 до 600 А используемые для защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от тепловых перегрузок, работающих в сети с напряжением 500 В и частоте 50 или 60 Гц. Тепловое реле ТРП с номинальным током до 150 А применяются в сети постоянного тока и напряжением до 440 В.

Реле тепловые РТЛ

Тепловое реле типа РТЛ используется для обеспечения защиты оборудования от длительных токовых перегрузок. Они также используются для защиты от несимметричности токов в фазах а так же выпадения одной фазы. Рабочий диапазоном тока электротеплового реле РТЛ от 0.1 до 86 А.

Реле тепловые РТЛ устанавливаются как на пускатели типа ПМЛ, так и отдельно, в данном случае реле должно снабжается клеммниками КРЛ. Степень защиты реле РТЛ и клеммников КРЛ могут иметь ІР20 а также могут быть устанавленны на стандартную дин-рейку. Номинальный ток контактора 10 А.

Реле тепловое РТТ

Тепловое реле РТТ предназначено для защиты трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором от кратковременной перегрузки, в том числе при выпадении фазы и не симметрии.

Реле тепловое РТТ предназначено в качестве комплектующего изделия в схеме управления электроприводами и встройки в магнитный пускатель типа ПМА в цепях переменного тока с напряжением 660 В и частотой 50 или 60 Гц, а цепи постоянного тока с напряжением 440 В.

В холодном состоянии биметаллическая пластина 3 занимает крайнее левое положение Пружина / создает силу Р, которая замыкает контакты 2 При нагреве пластины 3 она изгибается вправо (по стрелке) В момент, когда пластина 3 направлена на центр 0, пружина 1 развивает максимальную силу При дальнейшем нагреве пружина / быстро переходит В крайнее правое положение и контакты 2 размыкаются с большой скоростью, обеспечивая надежное гашение дуги Современные контакторы и магнитные пускатели комплектуются с однофазными (ТРП) или двухфазными (ТРИ) тепловыми реле Реле ТРП (рис. 9 16) имеет комбинированную систему нагрева Биметаллическая пластина ! нагревается как за счет прохождения через нее тока, так и за счет нагревателя 5 При прогибе конец биметаллической пластины воздействует на прыгающий контактный мостик 3 Реле Допускает плавную ручную регулировку тока срабатывания в пределах ±25 % номинального тока уставки. Эта регулировка осуществляется ручкой 2, меняющей первоначальную деформацию биметаллической пластины. Возврат реле в исходное положение после срабатывания производится кнопкой 4. Возможно исполнение и с самовозвратом после остывания биметалла. Высокая температура срабатывания (выше 200 °С) уменьшает зависимость работы реле от температуры окружающей среды. Уставка меняется на 5 % при изменении температуры окружающей среды на 10 °С. Реле обладает высокой ударо- и вибростойкостыо.

Контактные соединения. Классификация. Требования к контактным соединениям. Суть явления контактного соединения.

Классификация электрических контактов

Виды контактных соединений, наиболее часто встречающиеся в электрических аппаратах, классифицируются по различным признакам. По виду соединения электрические контакты могут быть:

-          взаимонеподвижные: разъёмные (болтовое соединение); неразъёмные (сварные, паяные, напылённые);

-          взаимоподвижные: неразмыкающиеся — предназначенные для осуществления передачи электрической энергии с неподвижных частей установки на подвижные или наоборот: гибкие связи типа «косичка», щёточные скользящие, жидкометаллические, роликовые;

-          размыкающиеся — расходящиеся в процессе работы: мостиковые контакты, розеточные контакты, пальцевые или ножевые, с плоскими пружинами (рис. 2.1). Основні конструкції контактних з'єднань

Класифікація контактних з'єднань за принципом дії:

а) нерухомі;б) рухливі.Нерухомі контакти поділяються на:а) нероз'ємні (пайка, зварювання);б) роз'ємні (болтові, ковзні).Рухливі контакти поділяються на:а) що замикаються, що розмикаються;б) ковзні, гнучкі;в) герметизовані; г) дугозгасуючі;д) силові.

Электрические контакты. Общие сведения.

Электрическим контактом называют соприкосновение двух тел, обеспечивающих непрерывность электрической цепи. Электрический контакт, предназначенный только для проведения электрического тока, называют контактным соединением, а предназначенный, кроме того, и для коммутации — контактом электрической цепи или контактом.

Детали соприкасающиеся друг с другом при образовании электрического контакта, называют контакт-деталями. Часть поверхности контакт-детали, предназначенной для осуществления электрического контакта, называют рабочей поверхностью/ а не предназначенной для электрического контакта — нерабочей или крепежной. Поскольку невозможно получить абсолютно гладкую поверхность ни при каких методах обработки, рабочие поверхности контакт-детали соприкасаются только в отдельных точках, через которые проходит электрический ток.

Благодаря нажатию одной контакт-детали на другую вершины соприкасающихся выступов сминаются и образуют площадки, при этом поперечное сечение площадок во много раз меньше поперечного сечения проводника, что резко увеличивает сопротивление контакта электрическому току. Сопротивление в зоне перехода тока из одной контакт-детали в другую называют переходным. По своей природе это обычное сопротивление металлического проводника. Возрастание переходного сопротивления контакта электрической цепи приводит к увеличению потерь и, следовательно, повышению температуры контакт-деталей.

Переходное сопротивление зависит от силы, сжимающей контакт-детали, материала и формы ее рабочей поверхности, способа обработки и достояния рабочих поверхностей, числа точек соприкосновения. При увеличении силы, сжимающей контакт-детали переходное сопротивление уменьшается только до определенного значения. Дальнейшее увеличение силы нажатия не приводит к заметному уменьшению его. При постоянном нажатии переходное сопротивление одного и того же контакта при каждом замыкании может быть разным. Это сопротивление очень чувствительно к окислению поверхности, поскольку оксиды большинства металлов являются плохими проводниками.

У медных открытых контактов вследствие окисления переходное сопротивление с течением времени может возрасти в тысячу раз. При длительном пребывании под током на поверхности замкнутых контактов также возникают оксидные, плохо проводящие ток пленки. Повышение температуры ускоряет процесс их образования, повышение контактного нажатия затрудняет их проникновение к площадкам контактирования, увеличивая тем самым срок службы контактов. Для медных контактов необходимо применять меры борьбы с окислением рабочих поверхностей.

Для уменьшения переходного сопротивления контакты иногда покрывают оловом или серебром. Эти металлы меньше подвержены окислению, а оксиды серебра имеют электропроводность, близкую к электропроводности чистого серебра.

В зависимости от формы соприкосновения контакт-деталей в электрических аппаратах различают точечный, линейный и поверхностный контакты.

 

 Типы контактов: а, б, в - точечные,

г, д, е - линейные, ж - поверхностный 

 

В точечном контакте (рис. а, б, в) соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей и прохождение электрического тока происходит в точке. Этот вид контакта образуется при соприкосновении поверхностей шар — шар, шар — плоскость, конус — плоскость.

В линейном контакте (рис. г, д, е) соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по линии, а прохождение электрического тока — через две точки. Такое соприкосновение образуют поверхности цилиндр — цилиндр, цилиндр — плоскость.

В поверхностном контакте (рис. ж) соприкосновение рабочих поверхностей контакт-деталей происходит по поверхности, & прохождение электрического тока — через три точки.

Различают три вида контактных соединений:

неразбираемое —которое не может быть разъединено, без разрушения;

разбираемое — которое может быть разъединено разборкой без его разрушения;

разъемное — может быть разомкнуто или замкнуто без разборки или сборки.

Требования, предъявляемые к материалам контактных соединений:

1. Высокая электропроводность и теплопроводность.

2. Стойкость против коррозии.

3. Стойкость против образования пленок с высоким r.

4. Малая твердость материала, для уменьшения силы нажатия.

5. Высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях.

6. Малая эрозия.

7. Высокая дугостойкость (температура плавления).

8. Высокое значение тока и напряжения, необходимые для дугообразования.

9. Простота обработки и низкая стоимость.

Перечисленные требования противоречивы, и почти невозможно найти материал, который удовлетворял бы всем этим требованиям.

Нагрев э.А. В переходных режимах. Опытное определение температуры нагрева эа. Нагрев электрических аппаратов

1.1 Общие сведения

При работе электрических аппаратов имеют место потери электроэнергии в виде тепла, которое расходуется на нагрев электрических аппаратов и рассеивается в окружающей среде.

В результате нагрева электрических аппаратов происходит их старение. При недопустимых значениях нагрева происходит преждевременный выход из строя не только отдельных элементов, но и аппаратов в целом.

Например, при возрастании допустимой температуры лишь на 8ºС, срок службы изоляции сокращается в 2 раза. При увеличении прочность меди снижается на 40%.

Поэтому для того, чтобы электрический аппарат свои нормативные часы, необходимо обеспечить его допустимый тепловой режим работы.

1.2 Активные потери энергии в аппаратах

В аппаратах постоянного тока нагрев происходит в основном за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи.

Энергия, выделяющаяся в проводнике

, Дж

Где I – ток, А;

R ‑ сопротивление проводника, Ом;

T – длительность протекания тока, с.

Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости.

При переменном токе

(1.1)

Где - сопротивление при постоянном токе;

- коэффициент добавочных потерь из-за вышеотмеченных эффектов.

Поверхностный эффект

Результатом поверхностного эффекта является неравномерность плотности тока по сечению проводника. Переменный ток, протекая по проводнику создает переменное магнитное поле, которое пронизывает проводник, наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает вихревые токи, которые геометрически складываются с основным магнитным потоком. В результате наибольшая плотность будет на поверхности проводника. Коэффициент добавочных потерь, обусловленных поверхностным эффектом, принято обозначать –  всегда больше единицы ( > 1).

Эффект близости

Эффект близости заключается во взаимном влиянии магнитных полей проводников на ток, протекающий по этим проводникам.

В результате ток по сечению проводников распределяется неравномерно.

Отношение активного сопротивления проводника, находящегося в магнитном поле других проводников, к сопротивлению уединенного проводника называется коэффициентом близости.

(1.2)

Как и в случае с поверхностным эффектом коэффициент близости усиливается с частотой тока, электрической проводимостью материала.

 зависит как от формы, так и взаимного расположения и направления токов в них.

Коэффициент близости  может быть и меньше единицы.

В трехфазных системах влияние соседних фаз значительно сложнее, чем в однофазных. Однако здесь имеет место минимальное расстояние между фазами, при котором эффект близости практически можно не учитывать. Так, при цилиндрических проводах , если расстояние между фазами , где d – диаметр провода. Для прямоугольных шин в трехфазной системе , если , где h – наибольший размер поперечного сечения шины [1].

С учетом (1.1) и (1.2) получим

(1.3)

Как следует из вышесказанного поверхностный эффект и эффект близости существенно влияют на сопротивление проводников, а следовательно и величину потерь в этих проводниках.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]