Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Пояснювальна записка: 49 - с, 12 -рис., 3 - табл., 4 - джерела.

Об'єктом досліду є контактор з електромагнітом клапанного типу, постійного струму.

Мета роботи: розрахувати контактор постійного струму.

Дана пояснювальна записка містить розрахунок контактора постійного струму, котра вміщає огляд існуючих конструкцій, розрахунок струмоведучого контуру, комутуючих контактів, дугогасильної камери, механізму, електромагніту та котушки контактора.

КОНТАКТОР, ЕЛЕКТРОМАГНІТ, КОНТАКТ, КОТУШКА, ЯКІР, СТРУМ, ПРОВІДНІСТЬ.

Зміст

Вступ

1. Огляд існуючих конструкцій

2. Розрахунок струмоведучого контуру

3. Комутуючі контакти

4. Дугогасіння

5. Розрахунок механізму

6. Розрахунок електромагніту

Висновок

Перелік посилань

Вступ

Головні задачі:

- Розвивати виробництво і забезпечити застосування промислових роботів,вбудованих систем автоматичного керування, створити автоматизовані заводи.

- Розширити автоматизацію проектно-конструкторських і науково-дослідницьких робіт з використанням електронно-обчислювальної техніки.

В даний час потрібно передбачити випереджаючий розвиток машинобудування. Тоді більш високими темпами буде рости виробництво машин і обладнання для енергетики.

Перед машинобудуванням ставиться задача скоротити терміни освоєння нових видів продукції, підвищити її технічний рівень та якість, підняти економічність та надійність техніки, знизити її матеріалоємність, збільшити виробництво систем і обладнання для механізації труда на виробництві.

Електрифікація промисловості, транспорту, сільського господарства потребує вживання різного електричного обладнання.

Одним із найбільш розповсюджених видів цього обладнання є електричні апарати (у тому числі і контактори).

Контактор - це електричний апарат дистанційного керування призначений для частих включень і виключень електричного кола,керування електродвигунами.

1. Огляд деяких видів контакторів

Контактори типу МК призначені для експлуатації при температурах від -40° до +40 °С тавідносною вологістю до 98 % при 25 °С для районів з помірнимкліматом,вібрації частотою до 100 Гц при прискоренні 3g.

Контактор МК має моноблочну конструкцію, кожна деталь контактора змонтована на скобі, яка має форму букви «П». Магнітна система клапанного типу,виготовлена зі сталі марки ЕА. Для захисту контактора від корозії усі стальні елементи покриті нікелем. На головних контактах встановлені дугогасильні камери.

Контактна система складається з головної контактної групи та допоміжних контактних груп. Головна та допоміжні контактні групи мають місткову контактну систему. Контакти мідні, мають срібне покриття.

Контактори типу КПВ призначені для експлуатації при температурах від -60° до +45 °С тавідносною вологістю до 98 % при 25 °С для районів з помірним кліматом,вібрації частотою до 100 Гц при прискоренні 3g.

Контактор має моноблочну конструкцію, кожна деталь контактора змонтована на Г- образній скобі. Магнітна система клапанного типу,виготовлена зі сталі марки ЕА. Для захисту контактора від корозії усі стальні елементи покриті нікелем. На головних контактах встановлені дугогасильні камери.

Контактна система складається з головної контактної групи та допоміжних контактних груп. Головна контактна група має важільний рухомий контакт та допоміжні контактні групи мають місткову контактну систему. Контакти зроблені з кадмієвої міді,для тривалого режиму роботи контакти покриті сріблом.

Контактор допускає до 1200 включень в годину. Також два контактори мають можливість встановити механічне блокування,що запобігає одночасному включенню двох контакторів у реверсивному режимі роботи.

На основі огляду приймається за аналог контактор типу КПВ, рис 1.1.



Рисунок 1.1. - Ескіз контактора КПВ.

2. Розрахунок струмоведучого контуру

Площа і розміри перерізу шини. Величина номінального струму у контакторів встановлюється для переривчасто-тривалого (8-годинного) режиму, що для виконуваного розрахунку рівнозначно тривалому режиму роботи. Розрахунок виконується по формулі:

Площа шини:

Приймаємо b=0.3 см= 3мм, тоді із рівняння

отримаємо a=1.5 см=15 мм

Переріз шини :

Для шини 15*3 максимальний струм 210А, відповідно перерізу 45 буде достатньо.

Площа і розміри перерізу гнучкого шунта. Переріз шунта повинен бути близьким до перерізу шини 45. Оскільки шунт виготовляється із тонких мідних дротів,приймаємо коефіцієнт заповнення шунта .

Переріз шунта:

При однаковій ширині шунта і рухомого контакту,ширина якого 16мм, товщина шунта становить

Контактні з'єднання шинних виводів та внутрішніх з'єднань. Для контактні з'єднання необхідно з'єднувати стальним болтом М8. При прийнятій ширині шини 15мм контактна поверхня затиску становить:

.

Згідно ГОСТ 10434-68 питомий контактний затиск повинен становити не менше . Отже,необхідна сила затиску повинна бути не менше . Болт М8 розвиває силу 4.2 кН, що більше ніж розрахункове значення.

Електричний опір контактного з'єднання:

.



Падіння напруги в одному контактному з'єднанні:

Падіння напруги на всіх з'єднаннях:

Термічна стійкість шини та гнучкого шунта. При найбільшому допустимому пусковому струмі, який дорівнює допустимий час протікання цього струму визначається за формулою:

3. Комутуючі контакти

Матеріал та розміри перерізу контактів. Для отримання прийнятної зносостійкості контактів доцільно використати твердотягнуту кадмієву мідь МК-тв. Переріз контактів має бути більше перерізу ввідних шин,для збільшення механічної міцності та зносостійкості контактів. Ширина нерухомого контакту приймається більшою, ніж рухомого, оскільки рухомий контакт може відхилятися від центрального положення. Тому нерухомий контакт має розміри і рухомий . Товщина нерухомого контакту складає 6мм, а рухомого 8мм.

Сила натиснення контактів , яка необхідна для того,щоб на поверхні контактів температура не перевищувала допустиму розраховується за теоретичною залежністю:

Рекомендований натиск мідних контактів :

Для подальших розрахунків приймаємо кінцевий натиск контактів у ввімкненому стані Первинний натиск контактів при торканні:

Перехідний опір контактів. Розрахуємо питомий тиск контактів :

Деформація пластична, і перехідний опір двох контактних поверхонь при 20°С становить:

На основі дослідних даних,перехідний опір становить:

На основі результатів, отриманих двома способами, значення перехідного опору приймається 70 мкОм.

Падіння напруги в перехідному опорі:

.

Температура контактної поверхні:

Отже, температура контактної поверхні становить .

Струм зварювання контактів. По теоретичній залежності початковий струм зварювання контактів:



За формулою, заснованої на дослідних даних початковий струм зварювання контактів:

Отримані значення струму зварювання 3337 А і 3220 А близькі.

Зносостійкість контактів. Допустимий об'єм зношуваного металу рухомого контакту:

Нерухомого контакту:

Всього:

Питомий об'ємний знос контактів:

Зносостійкість контактів:

Зносостійкість контактів задовольняє ГОСТ 11206-65.

4. Дугогасіння

При розтворі контактів величина струму,при якому дуга гаситься без дугогасильного пристрою:

Оскільки дуга повинна гаснути при струмах 1600А необхідний дугогасильний пристрій.

Дугогасильний пристрій складається із електромагнітної системи з послідовно включеною с силовий ланцюг дугогасильною котушкою і камери з повздовжнім проміжком. Переріз провідника шини котушки приймається рівним з перерізом вивідної шини мм.

Швидкість дуги у дугогасильній камері:

Рисунок 4.1. - Залежність параметрів дугогасіння від величини струму,що відключається.

Діаметр дуги:

Час витягування дуги:

Висота дуги:

Час горіння дуги:

+0.01=0.018 с.

Час горіння дуги оптимальний з точки зносу дугогасильної камери, оскільки він не перевищує 0.1 с.

На рисунку 4.2 зображені вольт-амперні характеристики дуги критичної довжини при різних величинах струму,що відключаються.

Рисунок 4.2. - Вольт-амперні характеристики дуги критичної довжини при різних величинах струму,що відключаються.

а) - 1, 5, 15 А; б) - 100, 400, 1000, 4000 А.

5. Розрахунок механізму

Кінематичний розрахунок. На рисунку 5.1 приведена кінематична схема механізму контактора.

Рисунок 5.1. - Кінематична схема контактора.

На рухому частину контактора діють сили,вектори яких показані на рисунку. Механічні сили маси і пружин є протидіючими силами електромагнітній силі при ввімкненні контактора і діючими при відключенні його. Неврівноважена частина сили тяжіння в відключеному стані діє на плече У ввімкненому стані частина сили на плече Коефіцієнт допустимих відхилень протидіючих сил приймаємо . Плече до осі сердечника електромагніта Приведені до осі електромагніта ці сили мають наступне значення:

Сили пружини, що відключає у ввімкненому та відключеному стані:

Сили контактної пружини у момент дотику та у ввімкненому стані:

Момент інерції рухомої частини контактора відносно осі її обертання. Більшість елементів механізму контактора можна розглянути як стрижні,осі обертання яких розташовані на кінці стрижня,а інші елементи як масу,зосереджену у центрі тяжіння елемента. Виходячи з цього моменти інерції правої та лівої частини якоря розрахуємо по формулі:

Момент інерції контакту:

Момент інерції контактної пружини:

Момент інерції всіх елементів дорівнює арифметичній сумі моментів інерції усіх елементів і становить:

Динаміка механізму. При розмиканні струму, який протікає у котушці електромагніта, магнітний потік зникає не миттєво. Якір починає рухатись у той момент, коли сила,розвинута електромагнітом стає менша суми сил які протидіють силі електромагніта.

Рисунок 5.2. - Характеристика приведених до осі електромагніта механічних сил.

1 - не зрівноважена частина сили тяжіння, 2 - сила пружини,що відключає, 3 - сила контактної пружини, 4 - характеристика суми сил.

Кінетична енергія.

Величина повітряного проміжку, що відповідає 1° повороту якоря:



Кінетична енергія,яка утворюється при повороті від 0° до 1° ,від 1° до 2°( до 15°) :

Сумарна енергія:

Кутова швидкість від 0° до 1° ,від 1° до 2°( до 15°) :

Час руху контакту від 0° до 1° ,від 1° до 2°( до 15°) :



Результати розрахунків для інших кутів повороту занесені у таблицю 5.1.

Таблиця 5.1. - Розрахунок динаміки механізму.

Кут щГрад.	Кінетична енергія	Кутова швидкість	Час руху
	на 1°	Сумарна енергія	щ, рад/с	за 1°	Загальний час
1	18.4	18.4	5.3	3.3	3.3
2	15.1	33.5	7.1	2.4	5.7
3	12.3	45.8	8.3	2.1	7.8
4	4.2	50	8.7	2	9.8
5	3.9	53.9	9.1	1.9	11.7
6	3.6	57.5	9.4	1.8	13.5
7	3.1	60.6	9.5	1.8	15.3
8	2.9	63.5	9.8	1.7	17
9	2.6	66.1	10	1.7	18.7
10	2.4	68.5	10.2	1.7	20.4
11	2.2	70.7	10.4	1.6	22
12	2.1	72.8	10.5	1.6	23.6
13	2	74.8	10.7	1.6	25.2
14	1.9	76.7	10.8	1.6	26.8
15	1.8	78.5	10.9	1.6	28.4

За отриманими значеннями побудуємо наступні залежності:

Рисунок 5.3. - Залежність кінетичної енергії від кута повороту.

Рисунок 5.4. - Залежність кутової швидкості від кута повороту.

Рисунок 5.5. - Залежність часу руху від кута повороту.

Повний час відпадання контакту:

Погашення кінетичної енергії. Утворена кінетична енергія в момент закінчення руху викликає удар рухомої частини о упорну планку із гетинаксу, яка поглинає частину енергії. Інша частина енергії сприймається магнітопроводом та іншими деталями контактора.

6. Розрахунок електромагніту

Конструкція електромагніту з основними розмірами деталей наведена на рисунку 6.1. Виконання електромагніту відкрите. Напруга керування котушки - постійний струм 220В. Клас ізоляції Е з допустимою температурою обмотки 125°С.

Рисунок 6.1. - Конструкція електромагніту контактора.



Рисунок 6.2. - Схема заміщення електромагніта.

Розрахунок провідності магнітних повітряних проміжків робиться при чотирьох величинах повітряного проміжку д: 1.82 см; 1.22 см; 0.6 см; 0.01 см.

Провідність повітряного проміжку 1.82 см; ц=15°; ц=0.261 рад:

Розрахуємо та :

За графіком на рисунку 6.3 знайдемо та .



Рисунок 6.3. - Криві питомої магнітної провідності торця.

Розрахуємо та :

За графіком на рисунку 6.4 знайдемо та .

Рисунок 6.4. - Криві питомої бічної магнітної провідності.



Так само розраховуються провідності при проміжках 1.22 см; 0.6 см.

При проміжку 0.01 см:

Похідна провідності розраховується без урахування випинання потоку. При проміжку 1.82 см :

При проміжку 1.22 см :

При проміжку 0.6 см :

При проміжку 0.01 см :

Провідність між полюсним наконечником і сердечником:

Провідність між сердечником і основою скоби:

Провідність між якорем і скобою при проміжку 1.82 см:

Провідність між скобою і кінцем якоря при проміжку 1.82 см :

Повна провідність неробочого проміжку між якорем і скобою при проміжку 1.82 см :

Сума провідності робочого і неробочого проміжків зі сторони якоря при проміжку 1.82 см :

При проміжку 1.22 см :

При проміжку 0.6 см :

При проміжку 0.01 см :

Результати розрахунків для інших магнітних провідностей повітряних проміжків занесені у таблицю 6.1.

Таблиця 6.1. - Магнітні провідності повітряних проміжків.

д, см
1.82	44	544	41	1083	4402	14.6
1.22	58	676	53	1083	4402	32.4
0.6	98	853	88	1083	4402	134
0.01	4831	2781	1765	1083	4402	483120

Провідність потоку розсіювання:

Для розрахунку коефіцієнтів розсіювання необхідно знайти місце розташування максимального значення магнітного потоку:

Коефіцієнти розсіювання:

Визначення величин магнітного потоку в робочому проміжку, необхідного для створення електромагнітної сили з метою побудови характеристики навантаження. Розрахунок починається з визначення потоку,необхідного для створення сили при критичному проміжку д 1.82 см :

Розрахунок магнітного ланцюга і побудова характеристик навантаження. Розраховується початкова сила обмотки , необхідної для створення магнітного потоку Матеріал магнітних деталей магнітопроводу - електротехнічна сталь марки Е відпалена.

Результати інших обчислень начальної сили занесені у таблицю 6.2.

Таблиця 6.2. - Розрахунок начальної сили для побудови точки 1' силової характеристики

Ділянкимагнітопроводу
Робочий проміжок	8.1	1.82	-	-	-	1841
Полюсний наконечник	8.1	0.6	38.5	0.226	1.2	0.72
Наконечник-сердечник	8.1	0.035	-	-	-	75
Сердечник Переріз 1 Переріз 2 Переріз 3	8.1 12.9 13	13.1 13.1 13.1	30.2 30.2 30.2	0.328 0.52 0.52	1.4 1.6 1.6	20.5
Сердечник-скоба	13	0.08	-	-	-	86
Скоба Ділянка 0 Переріз 3 Переріз 2 Переріз 1	13 13 12.9 8.1	6.4 13.1 13.1 13.1	12.6 12.6 12.6 12.6	1.24 1.24 1.24	4.3 4.3 4.3 2.2	27.5
Скоба-якір	8.1	-	-	-	-	168
Якір	8.1	7	12	0.725	2	14
Всього		2232

На кривій, яка відповідає , по значенням на рисунку 6.5,а ставиться точка 1'. Для побудови характеристики навантаження також розраховуються 2-3 точки при довільно прийнятих величинах сили.

Характеристики електромагнітної сили показані на рисунку 6.5,б.

Номінальна сила,що намагнічує :



Рисунок 6.5 - Побудова характеристик.

а) - характеристика навантаження, б) - тягова характеристика.

Розрахунок параметрів котушки постійного струму. Спочатку знайдемо переріз та діаметр обмоткового дроту :

Вибираємо дріт марки ПЕВ-2:

Число витків обмотки:

Опір обмотки при температурі 125°С:

Струм в обмотці:

Перевіримо початкову силу:

Максимальна густина струму:

Потужність,яку споживає котушка:

Температура зовнішньої поверхні котушки:

Час спрацювання електромагніту складається із часу початку руху та часу руху. Час початку руху:

Час руху:

Отже, час спрацювання електромагніту:

Час спрацювання електромагніту прийнятний.

Коефіцієнт повернення по струму,за умови, що система не насичена:

Висновок

У результаті виконаних розрахунків виконано розрахунок контактора постійного струму.

Коефіцієнт повернення складає 0.7, для збільшення коефіцієнту повернення можна збільшити штифт відлипання.

Магнітна система складається із магнітопроводу Г-образної форми, зігнутого із листової сталі ЕА, циліндричного сердечника і якоря Г-образної форми.

Контактор має 1 замикаючий головний контакт,допоміжні блок-контакти не використовуються.

струмоведучий контур автоматичний електромагніт

Література

1. Сахаров П.В. "Проектирование электрических аппаратов" - М. Энергия, 1971 - 560 с.

2. Снігірьов В.М., Жорняк Л.Б. Електромеханічні апарати автоматики Уч. Посібник ЗНТУ, 2016-121 с.

3. Винтенберг М.И. "Расчет электромагнитных реле" - Л. Энергия, 1975 -452с.

4. Ступель Ф.А. "Электромеханическое реле", издательство МГУ, 1956 -335с.

5. Дьяков В. И. "Типовые расчеты по электрооборудованию", издательство Высшая школа,1991 - 160 с.

6. Сотсков Б.С. "Справочник по элементам автоматики и телемеханики. Контакторы и магнитные пускатели", М. Госэнергоиздат, 1959 - 136 с.

Размещено на Allbest.ru

...