2.3.Проектиране на въздушен контактор за постоянен ток
Задание : Да се проектира контактор, електромагнитен , въздушен , за постоянен ток, със следните данни:
1.Номинално напрежение : 80 V
2.Номинален ток : 100А
3.1.Ток на включване : 400 А
3.2.Ток на изключване : 400 А
4. Износоустойчивост :
4.1 Механична: 5.106 к.ц.
4.2 Електрическа: 0.5.106 к.ц.
5.Комутационна честота : 1200 к.ц./h
6.Режим на работа : ПВ – 25%,
7.Помощна контактна система : 1Н.О + 1.Н.З
8.Номинално напрежение на ПКС : 6А
9.Напрежение на командната верига : 80 V
10.Номинален ток на ПКС : 16 А
10.1.Ток на включване на ПКС : 16 А
10.2. Ток на изключване на ПКС : 16 А
11. Степен на защита : ІРОО
12.Конструктивни особенности : въртеливо движение на котвата
Изчисленията са извършени съгл. методиките, посочени в сл.литературни източници : Петров,Т.-Ръководство за проектиране на въздушни контактори,Габрово,1983 г.(ЛЗ); Ръководство за проектиране на КАНН –София, 1980 г. под редакцията на Писарев, А .(Л2)
1.Идеен конструктивен вариант – показан е на фиг.2.3.1.,кинематичната схема – на фиг. 2.3.2., а идейния вариант на главната (тоководеща) верига – на фиг.2.3.3.
ф иг.2.3.1.
2.Клеми – едната клема е плоска, за сводеста шайба, със сл.размери : b = 15 mm,h = 4 mm , за М 8, втората е шпилкова , също за винтово съидинение с резба М8, сечение на свързващите проводници – (16 – 35) mm2 на РКС, многожилни.
Ф иг.2.3.2.
3. Тоководещи съединения:
Сечението на твърдите шини е равно на сеченията на клемата , т.е.
S = 15 x 4 = 60 mm2
Токовата плътност е
j = IH/60 = 1,7A/ mm2
Гъвкавата връзка е многожична, предвижда се същата токова плътност.
Ф иг.2.3.3.
4.Главна контактна система (гкс)
Тя е с еднократно прекъсване на веригата в един полюс.Материал – мед ( т = 1083 0 С , РАЗМ = 190 0 С) Привидните размери на допирната площ (фиг. 2.3.4.) са (15х4) ; mm; Избирам провал : fНАЧ = 4 mm, fmin = 2 mm. . Крайна конт.сила (при износени контакти):
FKK = C1 .f k IH = 1.0,3 . 100 = 30 N, където:
C1 = 1 – коеф. Зависещ от прекъсванията (еднократно C1 = 1, двукратно C1 = 1,2)
f k = (0,2 до 0,4 ) – специф.конт. сила за меден контакт.
Начална конт.сила е:
FKН = (0,6 до 0,9). FKК = 2 FKK = (18-27) N, избирам първоначално FKН = 27 N
Ф иг. 2.3.4
Съгласно равенството на моментите спрямо точката О ,(фиг. 2.3.2.)
З а силата FKK на контактната пружина (приведената сила ) имаме:
Фиг.2.3.5.
FKK = (60/30) . FKK = 2 FKK= 2.30 = 60 N , FKH = 2 FKH = 2.27 = 54 N
К онтактната пружина е показана на фиг.2.3.5, а видът на характеристиката и съотв.параметри – на фиг.2.3.6 . На параметрите fИЗК и f min в ГКС съответстват fНАЧ = 0,5 fНАЧ = 2 mm и f min= 0,5 f min = 1,0 mm. Приема се диаметъра на пружината D = 10 mm. ,G = 80.109 N/ m2(модул на ъглова деформация), доп = (700 до 900).103N/m2 (допустимото напрежение на срязване при огъване), работно напрежение – съответно раб = 500. 109 N/ m2,
Фиг.2.3.6.
Твърдоста на пружината е
i = ( 2 FKK - 2 FKH ) f min' = 2.(30-27).1,0 = 6 N/ mm, тогава
FK MAX’ = FKH' + i fНАЧ = 54 + 6. 2 = 66N ,сл. FK MAX = FK 'MAX / 2 = 33 N
Диаметъра на пружинната тел е:
d= mm
Работните навивки са:
wp = d4. G/8Dср3.i = (1,24.80.103)/(8.103.16) = 4бр. навивки;
Общият брой навивки е:
w = wp + 2 = 4 + 2 = 6бр. навивки;
Дължината на напълно свита пружина е:
Lc = d.wp + 1,5d = 1,2.4 +1,5.1,2 = 6,6 mm;
Стъпката на пружината е t = D/3 до D/2, т.е. t=4 mm,
Свиването е l = Fкп нач /i = 54/6 = 9mm;
Дължината на пружината в свободно състояние е:
L =t.wp + 1,5d = 4.4 + 1,5.1,2 = 17,8mm
Дължината на пружината при изключен апарат е:
Lиа = L - l = 17,8 – 9 = 8,8mm
Дължината на пружината при включен апарат е:
Lва = Lиа - fнач. = 8,8 – 2,0 =6,8 mm 6,6mm, т.е. изпълнено е условието lва lс .
5. Износване на контактните тела – масата им е:
Q =10-9.kнcp . N(кbIb2 + кuIu2) = 10-6. 1,6 . 0,5.106.(0,2.2,5.1002 + 0,6.1002) Q=0,88 g ,
Където: кнер = 1,6 – коефциент на неравномерномерност, обикновено : кнер = (1,12,5)
N=0,5.106 к.ц. – електрическа износоустойчивост
Кв= 0,2 - коефциент на включване, отчита вида на материала на контактното тяло
Кu = 0,6 - коефциент на изключване, (съгл. т-н “криви на Броон”)
Линейното износване е (фиг. 2.3.4);
h = Q/.Sпр. = 0,8.8/(8,75.10-3 . 15.4) = 1,6mm2h = 8mm – изпълнява се.
За да се гарантира необх. ел. износоустойчивост, необходимо е :
fнач - h fmin , т.е. 4 – 1,6 = 2,4 fmin = 2mm – изпълнява се ;
Следователно има запас и с контактната система могат да се изпълняват повече от 0,1.106 к.ц.
Преходното контактно съпротивление е:
Rк=( / ) =( 0,001/301) = 3,3.10-5 , където:
= 0,001 - коефициент, отразяващ вида на материала и състоянието му,
n = (0,5;0,7 или 1 ) -съответства за точков, линеен или равнинен контакт
Падът на напрежение в контактното съединение е:
Uk = Iн .Rk =100.3,3.10-5 =3,3.10-3V
Средната стойност на прегряването на контактните тела е:
k=c (1+Kk.Uk/ ) =60(1+175.0,0033/ )=64,5 C, където
c = 60 0 С - допустимо прегряване на свързващите проводници
Kk =175/350 -при едно /дву/ кратно прекъсване на полюсите.
Температурата на контактното петно е:
кп=к+ Uk2/8 . =104,5 +(3,3.10-3)2/(8.380.1,875.10-8)=106,40C
където:
= 380 -коефициент на топлопроводимост за мед
= 1,875.10-8.m -.специфично активно съпротивление за мед при к Вижда се , че кп=106,40С разм=1900С – изпълнено условие
Токът на термична и електродинамична устойчивост е:
iy=iв=4.Iн=4.100=400А,
Сечението на контактното петно е: Sкп=Fкк/см=30/500.106=0,06.10-6,m2
Електродинамичната сила е:
Fед=0,5.10-7.iy2.ln =0,5.10-7.4002.ln =0,05N
Необходимо е Feд Fкк , което условие се изпълнява.
Дъгогасителна система
И збира се камера с тесен канал (фиг.2.3.7). Комутационната възможност при изключване се определя при ток на изключване In=4.Iн=4.100 А, Uu=1,1Uн=1,1Uн=1,1.8090 V, времеконстанта Tu=2,5.10-3s.
Фиг.2.3.7
Избира се разтвор А=4mm. Материалът на камерата е азбестоцимент ( доп=2500С ). Дебелината на стената е к =3 mm. Приема се изчислително време за горене на дъгата tди =10 ms. Изчислителното напрежение при параболично изменение на тока при включване е: Up=Uu(1+2.tu/tд)= =90(1+2.2,5/10)=135V
Енергията на дъгата при най-големия ток на изключване за един комутационен цикъл и при приетото време на горене е:
Aд=(/15).Vu.Iu.tg+0,5.Vu.Iu.Tu=(2/15).90.400.10.10-3+0,5.400.90.2,5.10-3=45J
Приема се широчина на тесния канал тк= 3 mm и ъгъл на наклона в преходната зона =450 . Височината на тесния канал е:
Hтн=5.10-3..Ад=5.10-3.451mm ( и по технологични съображения )
Широчината на работната зона на камерата е:
2= в + =15 + =25 mm
Широчината на камерата е: Bk=2 +2. к=25+2.3=31mm
Дължината на камерата е:
Ck=a +Amax+2.к+0,03 =3+10+23+0,03 =25,8 26mm, като z=1200 к.ц/h- комутационна честота.
Интензитетът на магнитното поле за преместване и удължаване на дъгата се препоръчва: (за Iu200A);
H0,035.m.Iu/1=0,035.2..400/3 =9,3.A/cm
където: m = 1,5 до 2 - за азбестоцимент, m = 1 за керамика; 1 =3 mm
Скоростта на дъгата е:
Vд =( 6+1 ) = =708,8сm/s
Диаметърът на дъгата е:
dд=1,12 =1,12 =0,58cm
Градиентът на напрежението на дъгата е:
Eд= +0,312 =
=
За няколко избрани стойности под и над номиналния ток се попълват съответни данни в таблица 2.3.1.
таблица 2.3.1.
In, A
|
25
|
50
|
75
|
100
|
200
|
300
|
400
|
VД,cm/s
|
177,2
|
250,5
|
306,9
|
354,3
|
501,1
|
613,7
|
708,8
|
DД,cm
|
0,28
|
0,34
|
0,38
|
0,41
|
0,49
|
0,55
|
0,58
|
EД,V/cm
|
31,57
|
21,18
|
20,17
|
19,10
|
15,73
|
14,35
|
13,67
|
UД,V
|
214,4
|
152,8
|
150,8
|
139.6
|
119,4
|
111,1
|
107,0
|
Напрежението на дъгата е:
Uд= Uак+l д,i.Ед= ( iдlд ), като в таблицата то е изчислено за Uак=25V и
Lдн=6cm
О пределя се критичната дължина на дъгата, при която характеристиката на дъгата се допира до реостатната ( принципно това е показно на фиг.2.3.8.) lдкр 4 cm(графично на фиг.2.3.8.а), откъдето необходимата дължина на дъгата е:
lдн=1,5.lдкр = 6 cm
Височината на дъговия овал е: hд=
Височината на работната зона на камерата е Нрз=lкт=18 mm
Височината на преходната зона е Нпрз= 0,5(2-2)=0,5(25-2)=11,5 mm
Височината на камерата е Нк= lкт+ hд + 1=18 +20 +1=39 mm
Външната повърхнина на камерата е Sок к=2Ск-Hк=2-26-39 =2028 mm2
Времето за горене на дъгата се определя при Uср, където Uср се явява средна стойност на разликата между напреженията от зависимостта Uд(Iд,lдн) и реостатната характеристика / правата линия на графиката /. Изхожда се от площта между тези две характеристики, като абцисата (токът Iu) се разделя на части на брой n 10 и за всеки ток се отнася разликата Ui, се получава:
Ucp= (Ui/n), в случая след изчисления Ucp=69V
Тогава:
tД=(hД/QД)+LIn/Ucp+2.10-6.AД=(20/708,8)+(2,5.10-3.90.400)/(69.400)+2.10-6.45=
=(2,82+3,26+0,0009=6,08msд,и=10ms
Температурата на стените на камерата е:
K=OC+(Z.AД.aо/3600K-Sокк)=40+(360.73,8.0,5/3600.15.2028.10-6)=181,4oC
к=181,4oC<доп=250oC – за керамика,
където:
AД=(2/15)Uи.Iи.tД+0,5.Uи.Iи.T=(2/15)90.400.6.10-3+0,52,5.10-3.400.90=73,8J
Енергията на дъгата (при прието линейно намаляване на тока )
ао=0,5 -корекционен коефициент, отчитащ влиянието на отвора на камерата върху нейното охлаждане;
кт=15W/m2.c -коефициент на комбинирано топлоотдаване;
ос=400С-температура на околната среда;
z=360 к.ц./h -изпитвателно комутационна честота - според БДС6012-84 провеждат се 45 цикъла с продължителност 10,5 s, съответстващо на тази комутационна честота.
Напрежението на изгасване на дъгата е:
Ur=Uu(1+Tu/tд)=90(1+2.2,5.10-3/6.10-3)=165V Uизп=2 кV-
В случая 2кV е изпитателното напрежение на изолацията за Uн 300V
7.Помощна контактна система /ПКС/
И дейният вариант е показан на фиг.2.3.9.а. Клемите са плоски, за винт с резба М3, b=6,5mm, h=1,5mm /фиг.2.3.10/.
Фиг.2.3.9.
Контактите са цилиндрични тела с диаметър d=4mm и височина 2 mm. Материалът е сребро , т =961 С, р=1800 С. Общият ход е 6mm, избира се разтвор А=2mm, провал fн =2mm, fmin =0,5mm.
Фиг.2.3.10
Контактните сили са: Fkk=2,8.10-2 G=0,6 N; Fкн =0,86 N. Твърдостта на пружината е:
i= .(Fkk-Fkн)= . =0,2N/mm
Fkmax=Fкнач+ifнач=0,86+2.0,2=1,26N
Изчисленията са в същия порядък, както при ГКС и по същите формули.
Средния диаметър на пружината - избирам Dср=5mm.
Диаметърът на пружинната тел е:
d= = =0,32mm
Работните навивки са:
Wр= Dср3.i= 4,4-избирам Wp=5
Общият брой навивки са: W=Wp+2=5+2=7 навивки
Дължината на напълно свита пружина е:
lc=d.Wp+1,5.d=0,32.5+1,5.0,32=2,2mm
Стъпката на пружината е:
t= 1,7 до 2,5; избирам t=2
Свиването е =Fкпн/i=0,86/0,2=4,3mm
Дължината на пружината в свободно състояние е:
L=t.Wp+1,5d=2.5+1,5.0,32=10,5mm
Дължината на пружината при изключен апарат е:
Lu,a=L- =10,5-4,3=6,2mm
Дължината на пружината при включен апарат е:
lва=lиа-fнач=6,2-2,0=4,2mm 2,2 mm, т.е изпълнено е lваlч
Блокът ПКС има своя възвратна пружина. Приема се, че при изключен апарат силата й е 2Fкmax =2.1,26=2,52 N, а при включен тази сила е 3 Fкmax= =3.1,26=3,78 N. На фиг.2.3.9б е дадена примерна характеристика на противодействащи сили от ПКС.
Износване на контактните тела на ПКС
Масата от износване е:
Q=10-9КнерN(KвIв2+KuIu2)=10-9.1,6.0,5.10-6(0,01.2,5.1,672+0,23.162)=0,05g
Линейното износване за двата контакта е:
=2 ,откъдето (Q/2)= V=(d2/4). -износване на един контакт, т.е.
(0,05/2)=10.48.103(.42/4). и определям =0,3 mm.
За да се гарантира необходимата ел. износоустойчивост на ПКС, нужно е
fнач- fmin, т.е 2-0,3=1,70,5- изпълнено и има запас.
7.2.Проверочни топлинни и ел. Динамични изчисления на ПКС.
Преходното контактно съпротивление е:
Rk=(/Fkkn)=(0,0025/0,96)=2,6.10-3
Падът на напрежение в контактното съединение е:
UK=IнRk=6.2,6.10-3=15,6.10-3V
Средната стойност на прегряване на контактните тела е:
k= c(1+Kk Uk/ )=60(1+350.15,6.10-3/ )=102,30C доп
Температурата на контактното петно е:
кп=к+Vk2/(8.)=142,3+(2,6.10-3)2/(8.380.1,87.10-8)=142,40C
Вижда се, че кпразм=1900 -изпълнено условие
Токът на термична и електродинамична устойчивост е:
iy=iв=4Iн=4.6=24А
Сечението на контактното петно е:
Sкп=Fкк/см=0,96/500.106=0,002.10-6m2
Електродинамичната сила е:
Fед=0,5.10-7.iy2.ln =0,5.10-7.242. ln =0,003N
т.е. изпълнява се условието FедFкк =0,96N.
Характеристика на противодействащите сили
Общата противодействаща сила има няколко компоненти:
Fп=Fв + Fк + Fно - Fнз P или
Mп + Fв +Mk + Mн –Mнз Мр където
Fв(Mв) е силата /моментът/ от възвратните пружини,
Fк (Mk) е силата /моментът/ от контактните пружини,
Fно ( Мно) e силата /моментът/ от нормално отворени ПКС,
Fнз (M нз) е силата /моментът/ от нормално затворени ПКС
P ( Mp ) теглото /моментът от теглото/ на подвижните части
Теглото Р на подвижните части се приема
Р=р.Iн =0,06.100=6 N, където р=0,6 : 0,15 N/A специфично изчислително тегло. За предпазване на контактните системи от самовключване при удар и вибрации се приема РG = (1,1 : 2 ) Р 10N.
Възвратната пружина - избира се една възвратна пружина.
Силата на възвратната пружина при изключен апарат е:
Fв,н=
= N
Приема се твърдостта на пружината i =0,8 N/m, среден диаметър Dср.=10mm, определя се Fв max=Fв+i.fн=12+0,8.1,5=13,2N.
Определя се диаметърът на пружинната тел:
d= = =0,8mm
Работните навивки са:
Wp=
Общият брой навивки са:
W=Wp+2=8 навивки
Ходът на котвата е 3 mm. Приведения разтвор на ГКС е 1,5m, а приведеният провал - 1,5 mm. За ПКС приведеният разтвор е 1mm а приведеният провал е 1mm /фиг.2.3.2./
Получената графична характеристика на противодействащите сили F=f / / е показано на фиг 2.3.11., от където се определя критичната стойност на съпротивителната сила Fс,кр=50 N. Изчислителната сила на електромагнита е Fе=1,3. Fс,кр =65N.
Ф иг.2.3.12.
Електромагнит
Избира се материал - стомана електротехническа, нисковъглеродна /например марка 1211,1212,1311,1312 или еквивалентна на тези марки с равностойна крива на намагнитване фиг.2.3.12/
Приема се индукция на въздушната междина В=0,65 т.
Площтта на полюсния накрайник е:
Sпн=
Диаметърът на накрайника е:
Dпн=
Диаметърът на ядрото е:
Dc= ,( избирам dc= 18 mm )
Магнитодвижещото напрежение /мдн/ при 0,85 Uн е:
Определят се мдн при U н и при 1,1 U н , които са съответно:
(IW)=1035/0,85=1218 A, и (IW)1,1=1,1.12/8=1340 A
В тези равенства коефициентът Км=(0,15 : 0,35) и показва каква част от общото мдн на намотката се изразходва в стоманата и в неработните въздушни междини, а n =1/2/ за системи с една /две/ работни въздушни междини.
Избира се коефициент на намотката:
Кн=hн/bн=6, когато Кн=/6:8/ за малки и Кн=/4:6/ за големи ел. магнитни системи; hн и вн са съответно височината и ширината на намотъчното пространство, определени с изразите:
bн=k1 =1,2 =11,5.10-3m
Приема се bн=12mm, следователно hн=6.12=72mm, като съответно коефициентите са:
К1=1/1,2/ - за безскелетни /скелетни/ намотки
-специфично активно съпротивление на проводника при температура =700 С.
Кт=/10,5:12,5/ W/m2.С - коефициент на топлоотдаване.
m =700С-max -максимално допустимо прегряване на намотката/за клас В/
К3=0,4 : 0,6 - коефициент на запълване на “прозореца” на намотката
Останалите размери на електромагнита са означени на фиг.2.3.13
Охлаждащата повърхнина на намотката е:
Sон=.Dнhн=.48.72.10-6=10,85.10-3m2,
Средна дължина на навивката е:
Lср=.Dср=.36=113mm
Сечението на проводника /неизолиран/ е:
qсн=.lср(IW)0,85/0,85.Vнк=2,43.10-811,3.10-3.1035/0,85.800,042.10-6m
Избира се проводник с по-голямо сечение и диаметър, например d=0,23mm марка ПЕТ-2В; доп =1300 С, доп =900 С, сечение на неизолирания проводник qсн =0,0415.10-6 m2, диаметър на изолирания проводник
d из=0,27mm и съответното сечение qиз=0,057.10-6m2
фиг.2.3.13.
Проверява се коефициентът на запълване:
K3=qснKg/dиз(dиз+)=0,0415.10-6.0,85/0,23.10-3(0,23+0,05).10-3=0,55
където Ky =0,95; 0,85;0,75 - съответно за шахматно, редово или свободно навиване- тъй наречения “коефициент на нареждане”, а =0,05mm приета дебелина на междуслойната изолация.
Определя се броят на навивките:
W=K3bнhн/qсн=0,55.12.72.10-6/0,042.10-6=11400
Съпротивлението на проводника е:
Rн=.lср.W/qсн=2,43.10-8.113.10-3.11400/0,0415.10-6=755
Токът през намотките при 1,1.Uн е:
Iн=1,1Uн/Rн=1,1.80/755=0,12А
Загубите в намотката са:
Р=U2/Rн=Iн2.Rн=0,122.735=10,8 W
Средното прегряване на намотката е:
= доп
Размерите на електромагнита /фиг2.3.13/ са следните: dк=20mm, dc=18mm, dпн=22mm, Вн=12mm, hн=72mm, Dн=48mm, Dк=52mm, Dср=36mm, c=5mm, b=60mm, A=30mm, L8=32mm, ч =0,4mm, hк=78mm, 1 =3mm, hпн=3mm, lс=81mm, L=85mm.
Заместващите схеми на електромагнита са показани на фиг.2.13.14
Магнитните проводимости на въздушните междини са съответно:
-работна краева обща за възд. Междина
Gp= Gкр=3,26rпн0 G=Gp+Gкр
-на разсейване приведена
Gs= Gsф=Gs/2
-обща: G0=Gsф+ G.Gн/( G + Gн )
Коефициент на разсейване:
Gв=G.Gн/( G + Gн ) ; производната d.G/d - определя се графоаналитично по метода с огледалото, като (d.G/d)=tg /фиг.2.3.15/
Резултатите от изчисленията са дадени в таблица 2.3.2
Табл. 2.3.2.
p
|
Gp
|
Gkp
|
G
|
|
dG/d
|
H
|
GH
|
GB
|
GO
|
O
|
mm
|
10-7,H
|
10-7,H
|
10-7,H
|
-
|
10-4,H/m
|
mm
|
10-7,H
|
10-7,H
|
10-7,H
|
-
|
0,5
|
3,04
|
0,45
|
3,49
|
1,15
|
4,2
|
0,045
|
53,93
|
3,27
|
5,15
|
1,47
|
1,5
|
1,01
|
0,45
|
1,46
|
1,44
|
0,52
|
0,135
|
18,57
|
1,35
|
2,23
|
1,94
|
3 ,0
|
0,51
|
0,45
|
0,96
|
1,81
|
0,25
|
0,27
|
0,27
|
0,212
|
2,09
|
2,14
|
Фиг. 2.3.15
Gs=200.55.81.10-3/ln =1,88.10-7Н
Gsф=Gs/2=0,94.10-7Н
Проводимистта на неработната въздушна междина е:
Gн=Gн,р+Gн,кр , определени за съотв.стойности на нр
Уточняване на магнитните потоци и м.д.н.:
Работния магнитен поток при кр=1,5mm и Fe*=65 N е:
Фр=Gp =1,01.10-7 =1597.10-7,Wb
Фp1= Фр=1597.10-7Wb, и съответно:
Фp1=.Фр=1,44.1597.10-7=2299.10-7, Wb
Ф01=.Ф1=1,94.2599=4456.10-7,Wb
Данните от зависимостта Фр(Iw) при и кр са посочени в табл.2.3.3
Таблица 2.3.3.
№
|
Участък
|
Дължина
|
Сечение
|
Поток
|
Индукция
|
Интензитет
|
М.Д.Н.
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
|
|
10-3,m
|
10-6,m2
|
10-7,Wb
|
T
|
A/m
|
A
|
1
|
Раб.възд.межд.
|
1,5
|
-
|
1597
|
-
|
-
|
1581
|
2
|
Пол.накр.
|
3,0
|
380
|
2300
|
0,78
|
300
|
0,9
|
3
|
Ядро/г/
|
40
|
254
|
2300
|
0,90
|
480
|
19,2
|
4
|
Ядро/д/
|
40
|
254
|
4456
|
1,75
|
2500
|
100
|
5
|
Основа
|
36
|
300
|
4456
|
1,44
|
2050
|
74
|
6
|
Скоба/д.ч/
|
40
|
300
|
4456
|
1,44
|
2050
|
82
|
7
|
Скоба/г.ч/
|
44
|
300
|
2300
|
0,76
|
280
|
12
|
8
|
Нераб.възд.межд.
|
0,135
|
-
|
2300
|
0,76
|
280
|
4
|
9
|
Котва
|
85
|
300
|
2300
|
0,76
|
280
|
23,8
|
|
|
|
|
|
|
Общо:
|
1897A
|
Задават се стойности на потоците Фр2=1400.10-7 Wb, Фр3=1800.10-7 Wb и по анологичен начин се определят м.д.н., а резултатите са дадени в табл.2.3.3.1. и табл. 2.3.3.2.
Ф иг.2.3.16
По същия начин се повтарят изчисленията за въздушни междини =0,5mm, =3,0mm. Резултатите са дадени на графиките от фиг.2.3.16. За стойностите на потоците в работните въздушни междини за различни м.д.н. се получават данните от табл.2.3.4.
Таблица 2.3.3.1.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
Раб.възд.межд.
|
1,5
|
-
|
1400
|
-
|
-
|
1414
|
2
|
Пол.накр.
|
3,0
|
380
|
2010
|
0,55
|
187
|
0,6
|
3
|
Ядро/г/
|
40
|
254
|
2010
|
0,79
|
330
|
13
|
4
|
Ядро/д/
|
40
|
254
|
2716
|
1,06
|
600
|
24
|
5
|
Основа
|
36
|
300
|
2716
|
0,90
|
440
|
16
|
6
|
Скоба/д.ч/
|
40
|
300
|
2716
|
0,90
|
440
|
18
|
7
|
Скоба/г.ч/
|
44
|
300
|
2010
|
0,67
|
250
|
12
|
8
|
Нераб.възд.межд.
|
0,135
|
-
|
2010
|
0,67
|
250
|
4
|
9
|
Котва
|
85
|
300
|
2010
|
0,67
|
280
|
24
|
Общо: 1526А
Таблица2.3.3.2.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
Раб.възд.межд.
|
1,5
|
-
|
1800
|
-
|
-
|
1818
|
2
|
Пол.накр.
|
3,0
|
380
|
2529
|
0,68
|
255
|
0,8
|
3
|
Ядро/г/
|
40
|
254
|
2592
|
1,02
|
590
|
236
|
4
|
Ядро/д/
|
40
|
254
|
3492
|
1,36
|
880
|
35,2
|
5
|
Основа
|
36
|
300
|
3492
|
1,16
|
750
|
27,0
|
6
|
Скоба/д.ч/
|
40
|
300
|
3492
|
1,16
|
750
|
30,0
|
7
|
Скоба/г.ч/
|
44
|
300
|
2592
|
0,86
|
320
|
14,1
|
8
|
Нераб.възд.межд.
|
0,135
|
-
|
2592
|
0,86
|
320
|
0,05
|
9
|
Котва
|
85
|
300
|
2592
|
0,86
|
320
|
27,2
|
Общо: 1976А
За =0,5mm таблиците са съответно 2.3.3.3. и 2.3.3.4.
Таблица 2.3.3.3.
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
Раб.възд.межд.
|
0,5
|
-
|
1597
|
-
|
-
|
5140
|
2
|
Пол.накр.
|
3,0
|
380
|
1954
|
0,52
|
180
|
0,5
|
3
|
Ядро/г/
|
40
|
254
|
1954
|
0,76
|
280
|
11,2
|
4
|
Ядро/д/
|
40
|
254
|
2486
|
0,98
|
570
|
22,8
|
5
|
Основа
|
36
|
300
|
2486
|
0,83
|
300
|
11,1
|
6
|
Скоба/д.ч/
|
40
|
300
|
2486
|
0,83
|
300
|
12,0
|
7
|
Скоба/г.ч/
|
44
|
300
|
1945
|
0,65
|
240
|
10,6
|
8
|
Нераб.възд.межд.
|
0,045
|
-
|
1945
|
0,65
|
240
|
0,01
|
9
|
Котва
|
85
|
300
|
1945
|
0,65
|
240
|
20,4
|
Общо: 5217А
Таблица 2.3.3.4
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
Раб.възд.межд.
|
0,5
|
-
|
1500
|
-
|
-
|
4560
|
2
|
Пол.накр.
|
3,0
|
380
|
1725
|
0,45
|
155
|
0,5
|
3
|
Ядро/г/
|
40
|
254
|
1725
|
0,68
|
255
|
10,0
|
4
|
Ядро/д/
|
40
|
254
|
2205
|
0,86
|
310
|
12,4
|
5
|
Основа
|
36
|
300
|
2205
|
0,74
|
275
|
0,2
|
6
|
Скоба/д.ч/
|
40
|
300
|
2205
|
0,77
|
275
|
1,1
|
7
|
Скоба/г.ч/
|
44
|
300
|
1725
|
0,58
|
215
|
1,0
|
8
|
Нераб.възд.межд.
|
0,045
|
-
|
1725
|
0,58
|
215
|
0,5
|
9
|
Котва
|
85
|
300
|
1725
|
0,58
|
215
|
1,8
|
Общо: 4588А
Табл.2.3.3.5
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
|
0,5
|
-
|
19,00
|
-
|
-
|
5776
|
2
|
|
3,0
|
380
|
2185
|
0,58
|
215
|
0,1
|
3
|
|
40
|
254
|
2185
|
0,86
|
310
|
12,4
|
4
|
|
40
|
254
|
2793
|
1,09
|
630
|
25,2
|
5
|
|
36
|
300
|
2793
|
0,93
|
520
|
18,7
|
6
|
|
40
|
300
|
2793
|
0,93
|
520
|
20,8
|
7
|
|
44
|
300
|
2185
|
0,73
|
260
|
11,4
|
8
|
|
0,045
|
-
|
2185
|
0,73
|
260
|
0,01
|
9
|
|
85
|
300
|
2185
|
0,73
|
260
|
22,1
|
Общо: 5887 А
За = 3,0 mm таблиците са съответно 2.3.3.6., 2.3.3.7 и 2.3.3.8
Табл.2.3.3.6
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
|
3,0
|
-
|
1167
|
-
|
-
|
593
|
2
|
|
3,0
|
380
|
2105
|
0,55
|
187
|
0,6
|
3
|
|
4,0
|
254
|
2105
|
0,82
|
290
|
11,6
|
4
|
|
40
|
254
|
2524
|
0,99
|
570
|
22,8
|
5
|
|
36
|
300
|
2524
|
0,84
|
310
|
11,2
|
6
|
|
40
|
300
|
2524
|
0,84
|
310
|
12,4
|
7
|
|
44
|
300
|
2105
|
0,7
|
260
|
11,9
|
8
|
|
0,27
|
-
|
2105
|
0,7
|
260
|
0,07
|
9
|
|
85
|
300
|
2105
|
0,7
|
260
|
22,1
|
Общо: 68,6 А
Табл.2.3.3.7
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
|
3,0
|
-
|
1100
|
-
|
-
|
561
|
2
|
|
3,0
|
380
|
1991
|
0,52
|
180
|
0,54
|
3
|
|
40
|
254
|
1991
|
0,78
|
290
|
11,6
|
4
|
|
40
|
254
|
2387
|
0,94
|
540
|
21,6
|
5
|
|
36
|
300
|
2387
|
0,8
|
30,5
|
10,9
|
6
|
|
40
|
300
|
2387
|
0,8
|
30,5
|
12,2
|
7
|
|
44
|
300
|
1991
|
0,66
|
245
|
10,8
|
8
|
|
0,27
|
-
|
1991
|
0,66
|
245
|
0,07
|
9
|
|
85
|
300
|
1991
|
0,66
|
245
|
20,8
|
Общо : 649 А
Табл.2.3.3.8
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
6
|
7
|
1
|
|
3,0
|
1400
|
-
|
-
|
-
|
714
|
2
|
|
3,0
|
380
|
2534
|
0,66
|
250
|
0,75
|
3
|
|
40
|
254
|
2534
|
0,99
|
590
|
23,6
|
4
|
|
40
|
254
|
3038
|
1,19
|
780
|
31,2
|
5
|
|
36
|
300
|
3038
|
1,01
|
600
|
21,6
|
6
|
|
40
|
300
|
3038
|
1,01
|
600
|
24,0
|
7
|
|
44
|
300
|
2534
|
0,85
|
305
|
13,4
|
8
|
|
0,27
|
-
|
2534
|
0,85
|
305
|
0,08
|
9
|
|
85
|
300
|
2534
|
0,85
|
305
|
25,9
|
Общо : 855 А
За стайностите на потоците в работните въздушни междини при различни м.д.н се получават данните от Табл. 2.3.4
Табл.2.3.4
|
М . Д . Н. при
|
Фр. 10-7 Wb, при , 10-3 m
|
|
V
|
A
|
0,5
|
1,5
|
3
|
0,35 U н
|
780
|
1236
|
802
|
401
|
0,70 U н
|
1562
|
1954
|
1386
|
701
|
0,85 U н
|
1897
|
1691
|
1597
|
803
|
1,0 U н
|
2232
|
2388
|
1787
|
920
|
1,1 U н
|
2455
|
2522
|
1937
|
985
|
10. Електромагнитни сили и тягова характеристика
Използат се данните от Табл.2.3.4 и се попълва Табл. 2.3.5 в която ел.магнитната сила е определена с израза:
Fе = 0,5 ( Фр / Gр )2 . ( d Gр / d )
Електромагнитните характеристики са начертани на Фиг. 2.3.11, вижда се добро съгласуване между характеристиките на електромагнита и противодействащите сили при включване. При 0,7 Uн ел.магнитът не може да изключи , но изключва при 0,35 Uн.
Табл.2.3.6
|
|
Електромагнитна сила при , 10-3 m
|
|
Напрежение , V
|
0,5
|
1,5
|
3,0
|
0,35 U н
|
34,7
|
16,4
|
7,7
|
0,7 U н
|
60,7
|
44,8
|
23,6
|
0,85 U н
|
87,0
|
63,0
|
31,0
|
1,0 U н
|
129,5
|
81,4
|
40,7
|
1,1 U н
|
144,53
|
95,6
|
46,6
|
11. Скорост на подвижните части на електромагнита
Изчисленията са извършвани за включване при напрежение 1,1 Uн или при запас по сила - при Uн . Определя се разликата между двигателния и противодействащия момент(сила) от фиг. 2.3.11 за интервали от път / ход /, равни на 0,5 mm . Данните са показани в Табл. 2.3.6, като е отчетено следното:
Табл.2.3.6
, mm
|
3 : 2,5
|
2,5 : 2,0
|
2,0 : 1,5
|
1,5 : 1,0
|
1,0 : 0,5
|
0,5 : 0, 1
|
Fe – Fп, Nmm
|
21,5
|
33,0
|
33,5
|
33,0
|
48,0
|
75,0
|
V, m / s
|
0,189
|
0,218
|
0,322
|
0,398
|
0,488
|
0,603
|
tдв.10-3 , s
|
2,65
|
2,29
|
1,55
|
1,26
|
1,03
|
0,83
|
Известно е, че времето на включване има две съставки , т.е
tвкл = tтр + tдв , , където tтр е времето за тръгване - времето от момента на подаване на напрежение към намотката до момента на задвижване на неподвижните части ; tдв – времето на движение на подвижните части
tтр = ТВlnIy / ( I y - тр ) , където :
ТВ = 2 G0(max) / rН , iтр = ( I.W)ТР / W
Iy= U / rН ; U = ( 0,85 : 1,1 ) VН ;
Скорост на движение при включване:
VВ= ; m/ s , където:
m - маса на подвижните части , кg
Р, N - разлика между характеристиките на тяговата и противостоящите сили. Това уравнение за скоростта се решава графично, като n = , за “n “ участъка
Общото време за движение е сумарно време, т.е
tдв =
От фиг. 2.3.11 се вижда, че котвата ще се задвижи при Flт =42 N,
Сл. ( I W )тр =
т е. Iтр =
Iy=1,1Uн/Rн=1,1.80/755=0,17 А
Времеконстантата е:
Тт = W2.G0 / Rн = 114002.209.10-7/755=35,9.10-3s
Времето на тръгване е:
tт= Тт.ln(Iy/(Iy-Iтр)= 35,9.10-3ln(0,12/0,12-0,03)=10,3.10-3s
Общото време на включване е:
tв=tт+tдв=10,3.10-3+9,61.10-3=19,9.10-3s,
което е нормална стойност за постояннотоков ел.магнит.
Сподели с приятели: |