Расчет электропневматического контактора. Расчет нажатия и ширины контактов

1.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.1. Расчет нажатия и ширины контактов.
Ширина контактов рассчитывается исходя из
соотношения
где I – длительный ток контактора, А. Принимается по
заданию;
bк – ширина контактов контактора, мм.
I
А
I
20
bк ;
bк
мм
20
Нажатие контактов рассчитывается по формуле
где Ак – тепловая постоянная контактов контактора, А2/мм Н.
Принимается по заданию.
Контактное сопротивление контактора рассчитывается по формуле
где kн – коэффициент, зависящий от материала и конструкции
контактов, Ом/Н. Для медных контактов принимается равным
1,6 10 3 Ом/Н;
m – коэффициент, зависящий от типа контакта. Для линейного
контакта принимается равным 0,75.
I I
Qн , Н;
bк Ак
k
Rк н , Ом;
Qнm

2.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.1. Расчет нажатия и ширины контактов.
Предельный ток контактора рассчитывается по формуле
где Uстр – падение напряжения на контакте, при котором
достигается температура размягчения материала
контактов, В. Для медных контактов принимается
равным 0,11 В.
Ток плавления материала контактов рассчитывается по
формуле
где Uпл – падение напряжения на контакте, при котором
достигается температура плавления материала
контактов, В. Для медных контактов принимается
равным 0,44 В.
I пр
I пл
0,7 U стр
Rк
, А;
0,9 U пл
, А;
Rк

3.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.2. Расчет дугогасительного устройства.
Конечная длина дуги рассчитывается по формуле
где Uн – номинальное напряжение на контактах, В.
Принимается по заданию;
Iр – разрываемый ток, А. Принимается равным 2 I .
lдк 13 10 5 U н 3 I р , м;
Требуемая площадь боковой поверхности дугогасительной
камеры рассчитывается по формуле
где kип – коэффициент использования пространства. Для щелевой
дугогасительной камеры принимается равным 0,8.
Площадь полюса, через который в дугогасительной камере
проходит магнитный поток, рассчитывается по формуле
Расстояние между полюсами в дугогасительной
камере рассчитывается по формуле
где bc – толщина стенки дугогасительной камеры, мм.
Принимается равной 10 мм;
bз – величина зазора между контактом контактора и
стенкой дугогасительной камеры, мм.
Принимается равным 2 мм.
Sк
2
0,04 lдк
kип
, м2 ;
Sп = 0,6 Sк, м2;
lв = (bк + 2 bc + 2 bз) 10 3, м;

4.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.2. Расчет дугогасительного устройства.
Магнитодвижущая сила дугогасительной катушки
где Вс – среднее значение магнитной индукции
дугогасительной катушки, Тл. Принимается равной
0,01 Тл;
– коэффициент рассеяния магнитной системы.
Принимается равным 1,8;
µ0 – магнитная проницаемость воздуха, Гн/м. µ0 = 4 10 7
Гн/м.
Bc lв
Fд
, А витков;
0
Число витков дугогасительной катушки
Средний магнитный поток в зазоре между полюсами
дугогасительной катушки
wд
Fд
0,5 I
, витков.
Фвс = Вс Sп, Вб.
Средний магнитный поток в сердечнике дугогасительной
катушки
Фкс = Фвс , Вб.
Площадь поперечного сечения сердечника дугогасительной
катушки
2 Фкс 2
Sc
,м ;
Вн
где Вн –магнитная индукция насыщения стали, Тл.
Принимается равной 0,2 Тл.

5.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.2. Расчет дугогасительного устройства.
Минимальная площадь сечения шины дугогасительной
катушки
I
Sшм , мм2 ;
jд
где jд – допустимая плотность тока, А/мм2. При толщине шины 2…4 мм
принимается раной 6 А/мм2.
Действительная площадь сечения шины дугогасительной
катушки
Sш = hш bш, мм2.
где hш – высота шины дугогасительной катушки, мм;
bш – толщина шины дугогасительной катушки, мм.
Действительная площадь сечения шины определяется методом подбора при
условии, что Sш Sшм; Sш Sшм = min. При этом hш может принимать значения 16;
20; 25; 30; 35; 40; 45; 50 мм, а bш – значения 2; 2,5; 3; 4 мм.

6.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.3. Расчет пневматического привода.
Минимальное рабочее давление сжатого воздуха в цилиндре
пневматического привода
Рмин = 0,75 Рн, Па.
где Рн – номинальное рабочее давление сжатого воздуха в цилиндре
пневматического привода, Па. Принимается равным 5 105 Па.
Приведенная сила нажатия контактов контактора
l
Qн н Qн , Н;
lш
где lн – плечо приложения силы нажатия контактов, мм;
lш – плечо приложения силы от штока пневматического привода,
мм.
Отношение lн/lш принимается равным 1,2.
B
1
lв
A
0
Qв
Qм
lш
2
Qш
lм
l
2Qм
Qв
lкп
P
Qкп
Qкп-Qmро

7.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.3. Расчет пневматического привода.
Диаметр поршня пневматического привода
2 12,5 103 1,56 108 3 Рмин Qн
, м.
dп
Рмин
Сила давления сжатого воздуха на поршень
dп2
Qдв
Рмин , Н.
пневматического привода при минимальном рабочем
4
давлении
Qтр = 5 103 dп, Н.
Сила трения поршня о стенки цилиндра пневматического
привода
Приведенная сила от веса элементов контактора
Qв 0,1 Qн , Н.
Сила отключающей пружины в сжатом состоянии Qпк Qдв Qтр Qв Qн , Н.
Требуемый раствор контактов контактора
Ход поршня пневматического привода
где hп – провал контактов контактора, м. Принимается равным 0,01 м.
hр = 10 5 Uн, м.
hх
hр hп
1,2
, м;

8.

1. Расчет электропневматического контактора.
1.3. Расчет пневматического привода.
Жесткость отключающей пружины
Начальное нажатие отключающей пружины
где h0 – начальное сжатие отключающей пружины, м. Принимается
равным hх.
ж
Qпк Н
, .
2 hх м
Qпн = ж h0, Н.

9.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.1. Расчет механической характеристики контактора.
Qм
b2 Qпк
lн
2
7
8
4
3
Qпк
1
Qас
Qс
Qм
lп
Qм
5
Q’ру
0д
lм
4
01
l0 Q0н
о
8
Q0н
Сила начального натяжения притирающей пружины
где Qн – сила нажатия контактов контактора, Н. Принимается по заданию.
Qпн = 0,7 Qн, Н;

10.

Qн
Qяс
Qяу
Qок

11.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.1. Расчет механической характеристики контактора.
Жесткость притирающей пружины
где Qпк – сила натяжения притирающей пружины в сжатом
состоянии, Н. Принимается равным Qн;
Q Qпн Н
ж п пк
,
;
lп
м
lп – изменение длины притирающей пружины, м.
Принимается равным 0,008 м.
Приведенная сила начального натяжения притирающей
пружины
lп
Qпн Qпн , Н;
lм
где lп – плечо силы притирающей пружины, м. Принимается
равным 0,06 м;
lм – плечо силы электромагнитного притяжения, м.
Принимается равным 0,08 м.
Приведенная сила натяжения притирающей пружины в
сжатом состоянии
l
Qпк п , Н.
Qпк
lм

12.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.1. Расчет механической характеристики контактора.
Сила натяжения отключающей пружины в сжатом
состоянии
Qок = Qон lо жо, Н;
где Qон – сила начального натяжения отключающей пружины, Н.
Принимается по заданию;
lо – изменение длины отключающей пружины в процессе включения
контактора, м. Принимается равным 0,01 м;
жо – жесткость отключающей пружины, Н/м. Принимается по
заданию.
Приведенная сила начального натяжения отключающей
пружины
lо
Qон , Н;
Qон
lм
где lо – плечо силы отключающей пружины, м. Принимается
равным 0,072 м.
Приведенная сила натяжения отключающей пружины в
сжатом состоянии
l
Qок о , Н.
Qок
lм

13.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.1. Расчет механической характеристики контактора.
Сила сопротивления движению якоря при отключенном
состоянии контактора
Сила сопротивления движению
якоря при соприкосновении
контактов контактора
Qсс Qон
, Н.
Qсо Qон
Qон
) ( о с )
(Qок
, Н;
Qпн
о к
где о – начальный воздушный зазор между якорем и сердечником, мм. Принимается
равным 14 мм;
с – воздушный зазор между якорем и сердечником при соприкосновении контактов,
мм. Принимается равным 6 мм;
к – конечный воздушный зазор между якорем и сердечником, мм. Принимается
равным 1 мм.
Сила сопротивления движению якоря при включенном
состоянии контактора
Qпк
, Н.
Qск Qок

14.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.1. Расчет механической характеристики контактора.
Расчет механической характеристики оформляется в виде таблицы:
, мм
1
2
4
6
8
14
Qм/Qмо
13,5
11
7,3
5,44
3,06
1
Qм, Н
Здесь Qмо – электромагнитная сила включающего электромагнита при отключенном
состоянии контактора, Н. Принимается равной Qсо.
По результатам расчетов на одном
графике строятся тяговая и
механическая характеристики:

15.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.2. Расчет катушки включающего электромагнита.
Длина средней линии витка катушки электромагнита
lср = 0,5 (D + d), м;
где D – максимальный диаметр витка катушки , м. Принимается
равным 0,075 м;
d – минимальный диаметр витка катушки , м. Принимается
равным 0,035 м.
Площадь сечения сердечника якоря электромагнита у воздушного
зазора
где dс – диаметр сердечника якоря, м. Принимается равным 0,06 м.
Минимальная магнитодвижущая сила
катушки электромагнита
Величину о необходимо подставлять в м.
Qмо о2
Fmin
, А витков.
0,5 0 S
Минимальное напряжение питания катушки электромагнита
где Uнцу – номинальное напряжение питания катушки
электромагнита, В. Принимается равным 50 В.
Umin = 0,6 Uнцу, В;

16.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.2. Расчет катушки включающего электромагнита.
Расчетное сечение обмоточного провода катушки
электромагнита
qр
Fmin max lcp
U min
где max – удельное сопротивление меди при максимально
допустимой температуре катушки, Ом мм2/м.
Принимается равным 0,0225 Ом мм2/м.
, мм2 ;
Действительная сечение обмоточного провода катушки электромагнита
выбирается по табл.4 методических указаний при условии, что qпр qр.
Площадь обмоточного пространства ("окно") катушки
электромагнита
Sо = 0,5 (D d) h, мм2;
где h – длина катушки , мм. Принимается согласно задания.
So k з
w
;
qпр
Расчет числа витков катушки электромагнита
где kз – коэффициент заполнения обмоточного пространства
медью. Принимается равным 0,7.
Сопротивление катушки электромагнита
R
max lcp w
qпр
, Ом.

17.

2. Расчет электромагнитного контактора.
2.2. Расчет катушки включающего электромагнита.
Максимальная мощность катушки электромагнита
Допустимая плотность тока в катушке
электромагнита
Плотность тока в катушке электромагнита
Pmax
(1,1 U нцу )2
R
, Вт.
80 Рmax
A
jдоп
,
.
2
Рmax
мм
1,1 U нцу
A
j
,
.
2
R qпр
мм
Плотность тока в катушке электромагнита должна быть меньше допустимой
(j ≤ jдоп).