Разработка эскизного проекта конструкции контактора. Эскизный проект конструкции электромагнитного контактора типа КПД 113

ВВЕДЕНИЕ

Электрические аппараты постоянного тока, применяемые на городском электрическом транспорте, должны работать в условиях тряски, повышенной влажности и температуры воздуха, запыленности и должны удовлетворять требованиям ГОСТ 9219-66.

Индивидуальный контактор обычно представляет собой однополюсный отключатель с косвенным управлением и служит для включения и отключения главных цепей и цепей управления, находящихся под током.

Индивидуальные контакторы имеют главные и блокировочные контакты. Механизм, с помощью которого производится движение частей контактора, называется приводом. Для приводов применяют или сжатый воздух, или электромагнит, в связи с чем их разделяют на пневматические и электромагнитные.

Основными частями электромагнитного контактора являются: главные контакты, замыкающие и размыкающие силовые цепи; блокировочные контакты, осуществляющие переключения в цепях управления; магнитная система, состоящая из ярма, якоря и сердечника; дугогасительное устройство; включающая катушка.

Контактор типа КПД 113 выполнен в виде отдельного блока и устанавливается на панели полностью собранным.

1 .РАЗРАБОТКА ЭСКИЗНОГО ПРОЕКТА КОНСТРУКЦИИ КОНТАКТОРА

Эскизный проект конструкции электромагнитного контактора типа КПД 113 представлен на рисунке 1.1.

1.1 Краткое описание работы аппарата.

На   рисунке 1.1  изображен контактор КПД 113. На основании 6 установлены неподвижный контакт 3 с дугогасящим устройством и система подвижного контакта 9 с электромагнитным приводом. В состав дугогасящего устройства входят: дугогасительная катушка 5, асбоцементная дугогасительная камера 7 лабиринтового типа, состоящая из двух асбоцементных перегородок 17 и 18, дугогасительный рог 8, а также магнитопровод.

В состав электромагнитного привода системы подвижного контакта входят: втягивающая катушка 15, ее сердечник13, ярмо 12 и якорь 1.

При возбуждении подъемной катушки якорь притягивается к сердечнику, в результате чего подвижный контакт замыкается с неподвижным. Держатель подвижного контакта обеспечивает возможность некоторого его поворота  и скольжения относительно неподвижного, благодаря чему с помощью пружины 10 происходит необходимое притирание контактов во время их замыкания. Размыкается контактор КПД 113 под действием силы тяжести якоря и системы подвижного контакта после прекращения питания подъемной  катушки. Силовая цепь присоединяется к системе подвижного контакта посредством болтового соединения или зажима 2, а к системе неподвижного контакта – при помощи болта 4. 

1.2 Разработка кинематической схемы подвижной части аппарата.

Рисунок 1.2 - Кинематическая схема подвижной части контактора КПД 113.

Размеры подвижной части контактора определяем путём измерения основных размеров на практике.

l= 0,1 м,                         l₄ = 0,062 м,                  l_п= 0,036 м.

l₁ = 0,025 м,                    l₅ = 0,062 м,

l₂ = 0,037 м,                    l₀ = 0,046 м,

1.3 Определение параметров контактов.

Сила нажатия в силовом контакте контактора определяется из условия

, где I_к – ток коммутируемой цепи;

P_с – сила начального нажатия.

Принимаем                            ,

                              P_c = I_k/5 = 100/5 = 20 H.

Ширина контакта силовой части контактора b, м, выбирается исходя из  выражения 

, принимаем                                          ,

b = I_k/15000 = 100/15000 = 0,007м.

Раствор контактов δ_к, м, принимается в зависимости от максимального коммутируемого напряжения и условий работы и составляет 10÷20 мм/кВ.

, где U_к – коммутируемое напряжение.

Принимаем               мм.

2. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ МЕХАНИЧЕСКОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ

АППАРАТА

2.1 Определение провала силового контакта  и величины воздушного зазора.

Провал силового контакта δ_п, м, равен

δ_п = 0,3·δ_к,

δ_п=0,3·0,0076=0,0023 м.

Воздушный зазор между якорем и наконечником сердечника , м, определяется из кинематической схемы контактора:

                      ,                                        

 м.

2.2 Определение равнодействующей сил сопротивления движению якоря.

Деформация притирающей пружины , м, равна

                                   ,                                              

  м.

Принимаем предварительную затяжку пружин и их жёсткость.

Для притирающей пружины:

                                ,                           

 Н.

Принимаем С₁= 10000 Н/м.

Определим  моменты сопротивления движению якоря в характерных точках

Определим вес , Н, подвижной части контактора

        ,                   где V_к - объём  подвижной части контакта,

 - плотность материала , = 7,84×10³ кг/м³,

g  - ускорение свободного падения,  g= 9,8 м/с².

Объем подвижной части контактора принимаем равным V_к= 35,2×10^-6  м³.

Определим вес подвижной части контактора

  Н.

Определяем силы притяжения между якорем и сердечником катушки, необходимые для преодоления моментов сопротивления в характерных точках:

 Н,

   Н,

 Н.

2.3 Построение механической характеристики.

Механическую характеристику строим по значениям моментов в характерных точках, рассчитанных в зависимости от изменения рабочего воздушного зазора.

Рисунок 2.1 – Механическая и тяговая характеристики.

3. РАСЧЕТ МАГНИТНЫХ ПРОВОДИМОСТЕЙ РАБОЧЕГО И   

НЕРАБОЧЕГО ВОЗДУШНЫХ ЗАЗОРОВ И ПУТЕЙ ПОТОКОВ

РАССЕЯНИЯ

Вычислим значения магнитного потока Ф, Вб, необходимого для реализации притяжения якоря к сердечнику в характерных точках, с помощью формулы Максвелла:

                       ,                          где

                                 ,                                            

Тогда

              ,             

       Ф_b= Ф_с= 6,75×10^-5 Вб,

     Ф_d= 27,1×10^-5 Вб,

                                Ф_е = 30×10^-5 Вб.

Проводимость воздушного зазора G,  В×с/А, для различных положений якоря

,         где μ₀ – магнитная постоянная; μ₀= 4π·10^-7 Гн/м,

d_н– диаметр наконечника сердечника,

δ_в – воздушный зазор между якорем и наконечником сердечника