Рачёт электромагнитного контактора постоянного тока

  РАЧЁТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО КОНТАКТОРА ПОСТОЯННОГО ТОКА

 

 

          

№ вар.	F,H	С,cм	Lo,мм	Р,кВт	Uc,В	Wk	Cu-Ag	Схема
06	55	2,5	0,3	7,5	220	2000	Cu	б

 

 

        Кинематическая схема контактора и его электромагнита.

 

            

 

 

 

        

         

      схема замещения

       

 

 Магнитная цепь  симметрична, поэтому магнитные  сопротивления стали и зазора  на боковых участках соответственно  равны:

                                 R2=R3, R4=R5, R6=R7, R9=R10.

Общий магнитный поток Ф, создаваемый  катушкой в средней части разветвляются поровну в обе части ветви и равен в них Ф/2.

Подъемная сила электромагнита на один полюс сердечника пропорциональна его площади S и выражается следующей формулой Максвелла:

    Общая сила  тяги F равна сумме трех сил (на среднем участке сила равна F и вдвое меньше на крайних участках Fс/2, т.к. боковые площади сечения железа вдвое меньше центрального сечения, а сила притяжения полюса.

откуда  вычисляем силу притяжения среднего полюса: Fп = F/2.

 

                      Fп = 55 / 2  = 27.5 Н

 Из формулы  вычисляем магнитную индукцию:

где                                                - магнитная проницаемость вакуума и воздуха в зазоре.

 

S=2с*с=2с² - площадь сечения железа в среднем зазоре.

    S= 125*10

 

B =

B = 0.23 Тл

 

      Магнитная  индукция в цепи выражается  формулой В=Ф/S, т.е. это плотность магнитного потока. В боковой ветви поток вдвое меньше, но и площадь сечения вдвое меньше, а их отношение, т.е.

     Магнитная  индукция во всех точках магнитопровода и в зазоре остаётся одинаковой.

  Вычисление намагничивающей  силы катушки  

     Согласно  закону полного тока намагничивающая  сила катушки равна сумме магнитных  напряжений на всех участках  замкнутого контура:

 

где Нст. – напряжённость магнитного поля в стали, которую определяем по кривой намагничивания стали для расчётного значения магнитной индукции;

                                    - длина средней силовой линии  в одном контуре стали;

                                    - напряжённость магнитного поля в зазорах;     

                                    - суммарная длина зазоров.

 

 

Нст. = 95

Lст. = 15 * 0,025 = 0,375

Нб. = 0,23/12,56*10 = 183*10

Lб. = 2*0,3=0,6

 

Fм = 95*0,375 + 183*10 3 * 0,6*10

Fм=145,4 Н

 

    Вычисление параметров катушки по заданным виткам:

           - по намагничивающей силе определяем  ток катушки

Iк= =0,07А.

- вычисляем  напряжение в катушке 

где                       - средняя длина витка катушки;

 

Uк =  0,0175*2,5*0,35*2000= 30,6 В

 

          - диаметр провода обмотки определяем  через плотность тока j=2,5 А/мм²

 по формуле: 

 dк.= 0.7 * = 0.19мм

          - вычисляем мощность катушки

Р = 30.6*0,07 = 2,14 Вт

          - температуру перегрева катушки  определяем по приближённой формуле

         S – наружная поверхность обмотки и магнитопровода (охлаждаемой части), определяемая по рисунку 13д:

 

                S = 92*2.5² = 575

                Температура перегрева = 2,14/0,0015*575 = 2,4

        

        Если окружающая температура  tокр=20°С, то катушка будет нагреваться до температуры:

 

                                    tк = 20+2,4=22,4

 

        Пересчёт катушки на заданное напряжение сети Uс.

        При изменении напряжения питания  катушки контактора с расчётного 

значения Uк на заданное напряжение Uс следует в тех же габаритах намотать

катушку другим проводом и с другим числом витков, сохранив при этом:

- число ампер-витков I_кW_к=I_сW_с, т.е. намагничивающую силу;

• мощность катушки U_кI_к=U_сI_с,

- плотность тока в проводе  обмотки j_к, j_с или .

    Из этих  трех условий находим:

    - ток катушки I_к при питании ее от сети постоянного напряжения U_с,

    

     Iс = =0,009 А

      - диаметр провода для намотки новой катушки:

 

                dс = 0,19 =0,07мм

-число витков новой катушки: 

                        Wс= =14379

Вычисление параметров силовых  контактов.

Согласно общему принципу конструирования  контакторов тяговая характеристика должна проходить выше его механической характеристики. Поэтому положим, что во включенном положении общая сила тяги электромагнита F на 20% больше требуемой силы для нажатия всех контактов F1, откуда F1=F/1,2. Усилие F2 на контактной группе пересчитываем с учетом рычажной передачи для чего составляем уравнение моментов вращающихся рычагов относительно оси поворота

 

 

 

 

 

   F1= =45.8 H

   F2= 5*45.8 = 229 H

 

    На каждый  из двух контактов приходится  половина этой силы, т.к. в группе  всего 2 контакта, откуда сила прижатия одного контакта равна:

                                                            F_K=F₂/2.

 

    Fк = =114,5 Н

   По силе нажатия вычисляем  переходное сопротивление контакта, которое для одноточечного контакта равно:   где ε = 10‾³ для меди

 

    Rпер.= = 10 Ом            

Вычисляем номинальный ток I_Н нагрузки, протекающий через контакты по мощности нагрузки Р_Н и напряжению сети U_С:

                                                I_Н =Р_Н /U_С .

 

                               I_Н = =34 А

Определяем падение напряжения на сопротивлении контактного перехода:

                                               U_пер= I_НR_пер.

                                                     U_пер= 34*10 = 34*10 В

                       

За счет потерь электроэнергии на переходном сопротивлении контакт  нагревается:                                     ,

где - перегрев контакта по сравнению с окружающей температурой,

       λr=6.94*10^-6В²/град   для меди

= = 0,2

 

Вычислим электродинамическую  силу отбрасывания контакта при прохождении тока короткого замыкания: F_э=-10^-7I ln S/S₀,

где I_кз=10I_n - ток короткого замыкания,

       S и S₀ – площадь всего контакта и контактирующей поверхности.

Положим для простоты S/S₀=10

 

I_кз=10*34=340А

 

F_э= =-0,026 Н

 

-0,026 Н  <  114,5 Н

F_э<F_к то контакты не разомкнутся при КЗ и не будут подгорать от возникшей в зазоре дуги.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                             Министерство образования и науки РФ

                       Государственное образовательное учреждение

                          Высшего профессионального образования

                 «Тверской Государственный технический Университет»

          «Институт дополнительного профессионального образования и переподготовки»

                  

 

 

 

 

 

 

Контрольное задание  по курсу «Электрические аппараты»

 

 

 

 

 

 

                           

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил:                                                                                                    Выполнил:

Зуйков Р.М.                                                                   Курс: 2

                                                                                     

 «___»_____________2011                                           Ф.И.О.:  Степанов Н.Т.

                                                             

 

 

 

 

 

 

              

                                                         

 

                                               

 

 

 

 

                                                                       Тверь- 2012г.