Поток в основании Ф=(10,67+166,36)∙10-4 =177,04∙10-4 Вб
Индукция В=Ф/( а3∙b)=177,04∙10-4 /(20∙10-3∙60∙10-3)=8,43 Тл
Напряженность Н=5940 А/м
Магнитное напряжение в ярме
U=Н∙(с+ а1+а2)= 5940∙( 60+20+20)∙10-3=594 В
Необходимая намагничивающая сила при F=200 Н
Q=∑Uјn+U=(2133,6+2307+2481,1+2655,6+2830)+594=14700 А
При δ=11 мм, F=300 Н
Ф =(2∙μо∙F∙S)1/2=(2∙1,256∙10-6∙300∙20∙10-3∙60∙10-3)1/2=9,51∙10-4 Вб
Магнитное напряжение по (2.46)
U1=Фδ/G +Hя∙ℓя ,
где Ня – магнитная напряженность, А/м определяем по кривой намагничивания для стали марки 2212. Индукция по (2.48)
В=Ф/( b∙а4) (2.48)
В=9,51∙10-4/(60 ∙10-318∙10-3)=0,881 Тл
Ня=620 А/м
U1=9,51∙10-4 /2,84∙10-7+620∙0,1=3410 В
Далее расчет для рабочего якоря по таблице 2.29, для якоря свободного расцепления по таблице 2.30
Таблица 2.29
| U1 | Ф1 | В1 | Н1 | 2*Н1 | U12 | U22 | Фs | Ф2 | |
| 1 | 3,41E+03 | 9,51E-04 | 7,92E-01 | 558,0736 | 1116,147 | 10,04532 | 3420,694 | 7,08E-05 | 0,001022 |
| 2 | 3420,6944 | 0,001022 | 0,851471 | 599,6278 | 1199,256 | 10,7933 | 3431,488 | 7,1E-05 | 0,001093 |
| 3 | 3431,4877 | 0,001093 | 0,910665 | 641,3131 | 1282,626 | 11,54364 | 3443,031 | 7,13E-05 | 0,001164 |
| 4 | 3443,0313 | 0,001164 | 0,970057 | 683,1387 | 1366,277 | 12,2965 | 3455,328 | 7,15E-05 | 0,001236 |
| 5 | 3455,3278 | 0,001236 | 1,029661 | 725,1136 | 1450,227 | 13,05205 | 3,47E+03 | 7,18E-05 | 0,001307 |
Таблица 2.30
| U1 | Ф1 | В1 | Н1 | 2*Н1 | U12 | U22 | Фs | Ф2 | |
| 1 | 2,40E+03 | 2,01E-02 | 1,67E+01 | 11772,58 | 23545,15 | 211,9064 | 2613,116 | 5,41E-05 | 0,020115 |
| 2 | 2613,1164 | 0,020115 | 16,76213 | 11804,32 | 23608,64 | 212,4777 | 2825,594 | 5,85E-05 | 0,020173 |
| 3 | 2825,5941 | 0,020173 | 16,81087 | 11838,64 | 23677,29 | 213,0956 | 3038,69 | 6,29E-05 | 0,020236 |
| 4 | 3038,6897 | 0,020236 | 16,86329 | 11875,56 | 23751,12 | 213,76 | 3252,45 | 6,73E-05 | 0,020303 |
| 5 | 3252,4498 | 0,020303 | 16,9194 | 11915,07 | 23830,14 | 214,4712 | 3,47E+03 | 7,18E-05 | 0,020375 |
Предел сходимости ε=0
Поток в основании Ф=(13,07+203,75)∙10-4 =216,82∙10-4 Вб
Индукция В=Ф/( а3∙b)= 216,82∙10-4 /(20∙10-3∙60∙10-3)=10,3 Тл
Напряженность Н=7270 А/м
Магнитное напряжение в ярме
U=Н∙(с+ а1+а2)= 7270∙( 60+20+20)∙10-3=727 В
Необходимая намагничивающая сила при F=300 Н
Q=∑Uјn+U=(2613,12+2825,6+3039+3252,45+3470)+727=17900 А
2.4.3. Согласование характеристик
Все расчеты по п.2.4.2. сведены в таблице 1 Приложение 2. Тяговая характеристика, построенная расчетным путем, изображена на графическом документе.
Задача: определить геометрические размеры катушки
Исходные данные: намагничивающая сила Q =13600А, питание станции управления от U=16 В (это минимальное значение), материал провода – медь.
Сечение обмоточного провода определяем по (14-6 [5])
S=(Q∙ρ∙ℓв.ср)/(Кп.т.∙U) , (2.49)
где:
ρ=ρо∙(1+α∙υ)=1,62∙10-8∙(1+4,3∙10-3∙65)=2,35∙10-8 Ом∙м;
ℓв.ср.=π∙dcр=3,14∙75,7=237,74 мм – средняя длина витка;
dcр=(4∙S/π)1/2=(4∙60(35+20+20)/3,14)1/2=75,7мм – средний диаметр витка;
Кп.т.=1 – коэффициент перегрузки по току.
S=(13600∙2,35∙10-8 ∙237,74∙10-3 )/(1∙16)=4 мм2
Диаметр провода по (2.50)
d=(4∙S/π)1/2 (2.50)
d=(4∙S/π)1/2=(4∙4/3,14)1/2=2,23 мм
Принимаем диаметр провода 2,24 мм. Для обмоточного провода марки ПЭВ2 по (табл. 14-3 [5]) двойная толщина изоляции 0,13 мм.
Диаметр провода с изоляцией
dпр= 2,24+0,13=2,37 мм.
Число витков по (2.51)
W=Кз.об∙b∙h/S, (2.51)
где Кз.об =0,95 – коэффициент заполнения обмотки; h,b – соответственно высота и радиус катушки; S – площадь провода.
W=0,95∙40∙56/4,4=483,64
Ток включения, протекающий по катушке при питании станции управле-ния от напряжения U=30 В, по (2.52)
Iвкл=Q/W (2.52)
Iвкл=13600/483,64= 28,12 А
Держащий ток, при котором якорь свободного расцепления не свободно отходит от сердечника, при Q=400 А
Iдер=Q/W=400/484 =0,82 А
2.5. Расчет дугогасительного устройства
Дугогасительная камера представляет собой два блока деионной решетки с горизонтальным расположением дугогасительных пластин. Между блоками дугогасительных пластин имеются щеки, предназначенные для крепления блоков пластин между собой, и защиты магнитопроводов магнитного дутья от воздействия плазмы электрической дуги. Для уменьшения выхлопа в торцах камеры установлены блоки дугогасительных жалюзей. С целью обеспечить раскаленным газам наибольший путь вдоль поверхностей жалюзи, для максимального охлаждения установлены торцевые крышки.
Дугогасительная система должна обеспечивать отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме. Под воздействием возникающих электродинамических сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспечить ее гашение в малом объеме.
Дуга под как проводник с током, в электромагнитном поле, созданном сердечниками и катушками параллельного магнитного дутья движется в камеру, частично отдавая энергию щекам камеры и воздушной среде. После разделения дуги на участки между вершинами пазов дугогасительных пластин,на дугу воздействует электромагнитная сила, созданная током дуги и магнитным полем, наведенным в дугогасительной пластине. Стальные дугогасительные пластины втягивают дугу в пазы. Форма пазов и взаимное расположение пластин обеспечивает быстрое удлинение дуги её охлаждение, интенсивную деионизацию и гашение.
Гашение электрической дуги в аппаратах низкого напряжения является одной из актуальных проблем, содержащей весьма сложный комплекс вопросов электротехники и физики. На ряд явлений в дуге и на ее гашение не существует единых взглядов. Это обуславливает трудность в проектировании дугогасительных систем.
Задача проектирования дугогасительной системы заключается в том, чтобы она удовлетворяла следующим требованиям:
1) имела заданную коммутационную – отключающую способность, то есть величину отключаемых токов при заданных условиях;
2) имела минимальное время горения дуги с целью уменьшения износа контактов и дугогасительной камеры;
3) не имела недопустимых перенапряжений;
4) имела минимальные размеры, минимальный выброс пламени и ионизированных газов, вызывающих пробой изоляции;
5) имела минимальный звуковой и световой эффект.
Некоторые из требований противоречивы. Например, уменьшение времени горения дуги приводит к увеличению перенапряжений. Поэтому в процессе проектирования дугогасительных систем, как и других систем аппарата, необходимо находить оптимальные решения в данных условиях.
Выясним, необходимо ли в данном случае какое-либо дугогасительное устройство.
При конечном растворе контактов 15 мм, величина тока при котором гасится дуга без какого-либо ДУ определяется по (рис.6-8 [5]). При 550 В и разомкнутых контактах (15 мм) ток Iот.=0,6 А. По (6-15а [5])
Iот. = (ℓкр/(0,42∙10-2∙U))2 (2.53)
Iот. = (1,5/(0,42∙10-2∙550))2 = 0,42 А
Поскольку дуга должна гаснуть при токах от 0 до 25∙Iн, необходимо дугогасительное устройство.
Число пластин ДУ по (3.14 [2])
m=U/(Uк +Uа )+1, (2.54)
где U, Uк, Ua – соответственно максимальное рабочее напряжение, падение напряжения на катоде и на аноде. Сумма падений напряжения на катоде и на аноде равна 20-25 В. Принимаем 23 В, тогда число пластин по (2.54)
m=720/23+1=32.3≈32шт
Аппарат двух полюсный, на каждой камере установлены 2 секции пластин по 8 штук.
Долговечная и безотказная работа быстродействующего выключателя возможна лишь в том случае, если правильно выполнен его монтаж, надлежащим образом отрегулированы элементы схемы управления, а в процессе эксплуатации соблюдаются правила, предписываемые заводской инструкцией.
Выключатели транспортируются к месту монтажа по группе «С» по ГОСТ 23216-78 в заводской упаковке. Доставленный на место установки выключатель следует освободить от заводской упаковки, соблюдая осторожность, чтобы не разрушить его части. Затем его нужно протереть тряпкой, с тем, чтобы удалить с него влагу и пыль.
При монтаже и эксплуатации выключателя необходимо руководствоваться «Правилами эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», правилами, действующими у потребителя, а также дополнительными правилами:
1) работать с выключателем только при снятом напряжении главной цепи;
2) не эксплуатировать выключатель при открытых или не полностью закрытых камерах.
После удаления пыли и влаги выполняют подвод внешних проводников к главной цепи, закрепив их к выводам контактов 13, 14. Затем выполняют подвод цепей управления с помощью штепсельного разъема провода-ми сечением 0,75-4,0 мм2.
При подготовке к работе необходимо:
· проверить визуально состояние главных контактов – на рабочей поверхности не должно быть нагара, вмятин и рисок глубиной более 1мм;