Электрическое оборудование ЭПС

Уравнение баланса электрической и тепловой мощности, выделяемой и рассеиваемой в установившемся режиме, имеет вид:

(2.9)

где PДЛ – длительная мощность в установившемся режиме;

IДЛ – ток нагрузки контактного соединения;

г K – электрическое переходное со

противление контакта;

α – коэффициент теплорассеяния контактной пары;

S – площадь поверхности теплорассеяния;

τK - превышение температуры контактов над температурой окружающего воздуха.

В реальных условиях эксплуатации некоторые из указанных физических величин нестабильны. Так, например, значение гK имеет тенденцию к повышению с течением времени с возрастанием температуры контактирующих деталей и более интенсивным окислением соприкасающихся поверхностей.

Кроме того, неодинаковы условия теплорассеяния с разных поверхностей контактов, что обусловливает непостоянство значений коэффициента α. Однако, в целях упрощения расчетов принимают значения сомножителей приведенного выше уравнения постоянными.

При определении площади теплорассеивающей поверхности S следует учитывать особенности расположения контактной пары в конструкции аппарата. Торцевые поверхности контакт - деталей воздухом почти не обдуваются, так как они расположены с небольшими монтажными зазорами между изоляционными пластинами либо стенками дугогасительной камеры, обладающим теплопроводностью.

Щель между контактными поверхностями в замкнутом состоянии контактора очень узка, и отвод тепла от этих поверхностей незначителен. Поэтому в расчетах обычно учитывают лишь площадь боковых поверхностей деталей, пропорциональную их ширине b, являющейся длиной контакта. В расчетах принимают S=k1*b, (2.10) где k1– коэффициент пропорциональности, зависящий от формы контакт - деталей.

Исходя из этих соображений, преобразуем уравнение баланса мощностей следующим образом:

(2.11)

(2,12)

Конечная формула для расчета электрической мощности, рассеиваемой на контактах будет иметь вид:

(2.13) , РДЛ = (5002) * 0,0000184 = 4,6 Вт

3. РАСЧЕТ ПНЕВМАТИЧЕСКОГО ПРИВОДА

3.1. Кинематическая схема электропневматического контактора с обозначением действующих сил во включенном его состоянии и соответствующих им плеч

Целью расчета является определение основных параметров исполнительного органа пневмопривода, который срабатывает под воздействием распорядительного органа по сигналам электрической цепи управления, осуществляя рабочие перемещения подвижной системы. В качестве распорядительного органа обычно применяют электропневматические вентили включающего и выключающего типов.

Вывод расчетных соотношений базируется на кинематической схеме контактора /Рисунок 3.1. /. Определяющими состояние подвижной системы усилиями являются: FВ - сила давления сжатого воздуха, поступающего в цилиндр аппарата FП1 - сила отключающей пружины, размещенной в цилиндре, FТВ - сила трения поршня о внутренние стенки цилиндра, FК - сила реакции в точке касания силовых контактов, равная силе нажатия контактов, FП2 - сила притирающей пружины, G - вес подвижных частей контактора, приложенный в центр тяжести системы. Рассматриваем кинематическую схему контактора в статическом положении, в замкнутом состоянии контактов, когда процесс их притирания завершен.

Рисунок 3.1. - Кинематическая схема электропневматического контактора В целях упрощения не учитываем влияния сил трения в шарнирах контактора в виду их незначительной величины. Исключаем из расчета силу сжатия притирающей пружины FП2, так как при окончательном замыкании контактов положение контактодержателя фиксируется упором, и сила FП2 становится внутренней силой рычага.

3.2. Вывод расчетного уравнения и определение диаметра поршня dВ

Величина силы FШ, передающейся в процессе перемещения штока поршня на подвижный рычаг, может быть определена как разность между силой давления воздуха FВ и противодействующими ей FП1 и FТВ:

(3.1)

Из условия равновесия подвижной системы сумма моментов сил относительно общего шарнира должна быть равна нулю:

(3.2)

Здесь lП,lЦ и lК - расстояния от шарнира до линии действия соответствующей силы.

Разделив обе части равенства на плечо силы FШ, равное lП, получим:

(3.3)

Таким образом, осуществляется приведение сил и моментов к линии действия некоторой базовой силы, в данном случае FШ, совпадающей с осью пневматического цилиндра.

Произведения G*(lЦ / 1П) = G' и FК *(1К / 1П) = F 'K называются приведенными значениями веса и нажатия контактов, причем коэффициент приведения, на который должна умножаться величина приводимой силы, равен отношению ее плеча к плечу базовой силы.

Отсюда FШ-G'-F'К=0. (3.4)

Подставив в это равенство выражение для величины FШ получим FВ-FП1-FТВ-G' - F'К =0. (3.5)

Вес подвижных частей контактора G зависит от его габаритов, которые непосредственно связаны с рабочим током, а следовательно с контактным нажатием FК.

Сила отключающей пружины FП1в сжатом состоянии должна обеспечить быстрое, за время 0, 03 .0, 06 с, отключение контактора. Кроме того при аварийных режимах, например, при протекании токов короткого замыкания, должно быть обеспечено размыкание взаимно приварившихся контакт деталей. Это условие является определяющим при расчете FП1. Для его реализации сила, разрывающая приварившиеся между собой контакты, должна как минимум вдвое превышать силу их нажатия при включенном контакторе F'К. Также должна быть преодолена сила трения покоя FТВO, превышающая примерно в 1,5 раза силу трения поршня о стенки цилиндра FТВ при движении. Однонаправленная с силой FП1сила тяжести G'способствует размыканию контактов. Следовательно, расчетное значение силы FП1может быть выражено равенством FП1=1,5*FТВ-G'+2* F'К(3.6)

FВ=FП1+FТВ+G'+ F'К=1,5*FТВ-G'+2* F'К + FТВ+ G'+ F'К - G'=3* F'К+2,5* FТВ (3.8)

FВ - 2,5*FТВ - 3* F'К =0.

Таким образом, далее на основе выражения для FВ приведенного выше, составляем квадратное уравнение относительно неизвестного dВ вида ах2 + bх + с = 0. Его решение с учетом ранее рассчитанного значения FК дает возможность определить диаметр поршня dВ, а затем силу давления воздуха как при минимальном, так и при номинальном давлении сжатого воздуха в магистрали. Для определения приведенной силы нажатия контактов F'К можно принять типичное для контакторов соотношение плеч 1К / 1П =1,2.

 Скачать реферат