Электрическое устаткування міського електричного транспорта

1. Розробка ескізного проекту конструкцій контактора.

2. Розрахунок і його побудова механічних характеристик.

3. Розрахунок основних параметрів магнітної цепи.

4.Расчет електромагнітної катушки.

Вихідні данные.

1. Контактор-прототипКПВ-604.

2. Струм комутаційної ланцюга Ік, А190.

3. Напруга комутаційної ланцюга Uк, В220.

4. Напруга ланцюга управління Uп, В110.

1. Розробка ескізного проекту конструкцій контактора.

1.1 Пристрій і принцип роботи контактора КПВ-604.

1.2 Розробка кинематической схеми рухомий частини.

аппарата.

2. Розрахунок й модульна побудова механічних характеристик.

2.1 Визначення параметрів контактов.

2.2 Визначення величини робочого повітряного зазора.

2.3 Розрахунок моментів опору руху якоря в.

характерних точках.

2.4 Побудова механічної характеристики.

3. Розрахунок основних параметрів магнітної цепи.

3.1 Визначення значень магнітного потока.

3.2 Розрахунок магнітної провідності повітряного зазору для.

різних положень якоря.

3.3 Розрахунок МДС.

3.4 Визначення магнітної індукції і напруги поля.

3.5 Розрахунок характеристик магнітної цепи.

4. Розрахунок електромагнітної катушки.

4.1 Визначення розмірів котушки і параметрів обмотки.

4.2 Тепловий розрахунок обмотки.

Вывод.

ВВЕДЕНИ.

Електричні апарати мають такі конструктивні елементи: провідники — частини ланцюга струму, щоб забезпечити з'єднання окремих частин апаратів друг з одним; котушки — деталі апаратів, створюють магнітний потік; контакти — деталі, щоб забезпечити замикання чи розмикання електричних ланцюгів; дугогасительные устрою — елементи апаратів, здійснюють гасіння електричної дуги, виникає між контактами за її размыкании; приводи — частини апаратів, здійснюють робоче переміщення рухливих деталей, т. е. спрацьовування аппаратов.

У цьому проекті розроблена конструкція апарату комутації електричних ланцюгів ПС ГЭТ. Для розрахунку узяли контактор — прототипКПВ-604.

1. РОЗРОБКА ЕСКІЗНОГО ПРОЕКТУ КОНСТРУКЦІЙ КОНТАКТОРА.

1.1Устройство і принцип роботи контактора КПВ-604.

Нарисунке 1.1изображен контактор КПВ-604. Вона має магнитопровод клапанного типу.

Малюнок 1.1 — Загальний вид контактора КПВ-604.

На малюнку 1.1 показано влаштування і принцип роботи контактора КПВ-604. Кріплення до контакторной панелі 1 виробляється з допомогою болтів 2 і трьох. Роль основного зв’язувальної елемента виконує ярмо 4, якого кріпиться нерухомий контакт 5 з дугогасящим пристроєм, і навіть система рухомого контакту 6 з електромагнітним приводом. При порушенні котушки 7 її сердечник 8 долає опір возвращающей пружини 9 і притягує якір 10, забезпечуючи замикання рухомого контакту з нерухомим. Утримувач рухомого контакту забезпечує можливість деякого його повороту і ковзання щодо нерухомого контакту, завдяки чому з допомогою пружини 11 досягається необхідне притирання. Розсування контактів відбувається з допомогою возвращающей пружини після припинення харчування втягивающей котушки. Дугогасительное пристрій складається з дугогасительной котушки 12, дугогасительной камери 13 і дугогасительных рогів 14.

1.2 РОЗРОБКА КИНЕМАТИЧЕСКОЙ СХЕМИ РУХОМИЙ ЧАСТИНИ АППАРАТА.

Вычерчиваем масштабу спрощену кінематичну схему контактора (малюнок 1.1).

Малюнок 1.2 — Кінематична схема рухомий частини контактораКПВ-604.

Розміри рухомий частини контактора визначаємо з кинематической схемы.

l1=0,065 м,.

l2=0,13 м,.

l3=0,112 м,.

l4=0,092 м,.

l5=0,042 м.

Розрахункова схема контактора КПВ-604 представлена малюнку 1.3.

Малюнок 1.3 -Розрахункова схема контактора КПВ-604.

2. РОЗРАХУНОК І ПОБУДОВУ МЕХАНІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК.

2.1 Визначення параметрів контактов.

Сила натискання в силовому контакті контактора визначається з умови.

принимаем,.

Pc = Ik/5 = 190/5 = 38 H.

Ширина контакту силовий частини контактора вибирається виходячи извыражения.

принимаем,.

b = Ik/15 000 = 190/15 000 = 0,0126 м.

Розчин контактів приймається залежно від максимального комутованого напруження і умов праці (приймаємо м).

Розмір котушки визначаємо по залежності (принимаемdk= 0,085 м).

Довжина котушки контактора може бути оцінена з співвідношення.

тоді.

lk = 1,5dk = 1,5· 0,085 = 0,1275 м.

принимаем,.

hk = lk /5 = 0,1275 /5 = 0,0255 м.

З урахуванням необхідності ізоляції обмотки від корпусу (принимаемhk=0,028 м).

Діаметр сердечника котушки контактора dc, м, визначається за такою формуле.

dc = dk — 2hk =0,085 — 2· 0,028 = 0,029 м.

Діаметр наконечника сердечника dн, м, визначається за такою формуле.

dн = dc+0,011=0,04 м.

Висота наконечника сердечника котушки hн= 0,006 м.

2.2 Визначення величини робочого повітряного зазора.

Провал силового контакту контактора, м, равен.

м.

Повітряний зазор між якорем і наконечником сердечника, м,.

визначається з кинематической схеми контактора:

м.

Розмір повітряного робочого зазаора, відповідна провалу.

= 0,003 м.

Деформація возвращающей пружины, м, в характерних точках.

м;

м.

Деформація притирающей пружини, м, равна.

м.

Приймаємо попередню затягування пружин та його жёсткость.

Для возвращающей пружины:

Приймаємо С1= 500 Н/м.

Для притирающей пружины:

Приймаємо С2= 3000 Н/м.

2.3 Розрахунок моментів опору руху якоря в.

характерних точках.

Визначимо моменти опору в характерних точках.

Mb=P1· l3=7,6·0,112=0,85 H· м;

Mc=(P1+C1· ?c)·l3=(7,6+500·0,0172)·0,112=1,81 H· м;

Md= Mc +P2· l5·l2/l4=1,81+83·0,042·0,13/0,092=6,736 H· м;

Me=Md+C1· (??-?c)·l3+C2·?n·l5·l2/l4=6,736 +.

+500· (0,0224−0,0172)·0,112+3000·0,0027·0,042·0,13/0,092=7,51 H· м;

Визначаємо сили тяжіння між якорем і сердечником котушки, необхідних подолання моментів опору в характерних точках:

2.4 Побудова механічної характеристики.

Механічну характеристику будуємо по значенням моментів в характерних точках, рассчитанныхв пункті 2.3 залежно через зміну робочого повітряного зазору.

3 РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ МАГНІТНОЇ ЦЕПИ.

3.1 Визначення значень магнітного потока.

Обчислимо значення магнітного потоку Ф, Сб, який буде необхідний реалізації тяжіння якоря до сердечнику в характерних точках, з допомогою формули Максвелла:

.

где.

.

Тоді.

.

Фb = Вб,.

Фc = Вб,.

Фd = Вб,.

Фe = Вб.

3.2 Розрахунок магнітної провідності повітряного зазору щодо різноманітних положень якоря.

Провідність повітряного зазору G, В? с/А, щодо різноманітних положень якоря.

.

таким образом: Gb = В? с/А,.

Gd = В? с/А.

3.3 Розрахунок МДС.

Магнитодвижущая сила F, Щодо проведення магнитопотока через повітряний зазор

Fi = Фi / Gi,.

тоді Fb =А,.

Fd =А.

3.4 Визначення магнітної індукції і напруги поля.

Перетин ярма контактора.

fя = а· b,.

де, а — ширина ярма контактора, приймається з условия (принимаем, а = 0,08 м);

b — товщина ярма контактора, b = (0,005 — 0,015) м; (принимаемb = 0,0075 м);

fя = 0,08· 0,0075 = 6· 10−4 м2.

Перетин сердечника котушки контактора.

fс = ?· d2c / 4= 3,14· 0,0292 /4 = 6,6· 10−4 м2.

Магнітна індукція в ярме.

Вiя = Фi / fя,.

Вbя= 20,2· 10−5 / 6· 10−4 = 0,33 Тл,.

Уся= 29,6· 10−5 / 6· 10−4 = 0,49 Тл,.

Вdя= 57,1· 10−5 / 6· 10−4 = 0,95 Тл,.

Вeя= 60,4· 10−5 / 6· 10−4 = 1,01 Тл.

Індукція в сердечнику катушки.

Вiс = Фi / fс,.

Вbс = 20,2· 10−5 / 6,6· 10−4 = 0,30 Тл.

Вcс = 29,6· 10−5 / 6,6· 10−4 = 0,45 Тл.

Вdс = 57,1· 10−5 / 6,6· 10−4 = 0,86 Тл.

Вeс = 60,4· 10−5 / 6,6· 10−4 = 0,92 Тл,.

По довіднику [2] знаходимо значення напруженості поля була в ярмі і сердечнику котушки для характерних точек:

Hbя = 150 А/м; Hся = 300 А/м; Hdя = 870 А/м; Hея = 980 А/м;

Hbc = 140 А/м; Hсс = 265 А/м;Hdc = 740 А/м; Hec = 830 А/м.

3.5 Розрахунок характеристик магнітної цепи.

Довжина середньої силовий лінії дорівнює.

— в ярмі контактора хя, м:

хя = 2· l1 + lk + hн+b =2· 0,065+0,1275+0,0075+0,006 = 0,271 м,.

— в сердечнику котушки контактора xc, м:

xc = lk + hн = 0,1275 + 0,006 = 0,1335 м.

Cуммарные намагничивающие сили? Fb і ?Fd, А:

?Fb = Fb+ Hbя· хя+Hbc· xc = 1929+150· 0,271+140·0,1335=1990 А,.

?Fd =Fd+Hdя· хя+Hdc·x = 1300+870· 0,271+740·0,1335=1635 А.

Для подальшого розрахунку котушки контактора приймаємо найбільшу намагничивающую силу? F = 1990 А.

4 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОМАГНІТНОЇ КАТУШКИ.

4.1 Визначення розмірів котушки і параметрів обмотки.

Приймаємо робочий струм котушки контактора IП = 0,25 А.

Кількість витків Wкатушки контактора.

W = ?F / IП = 1990 / 0,25 = 7960.

Діаметр дроти котушки контактора dпр, м, визначається по формуле.

dпр = 1,13,.

де ?, А/мм2 — щільність струму в провіднику (до розрахунку приймаємо:? = 4 А/мм2);

dпр = 1,13= 0,2825 мм.

Відповідно до довіднику [2] приймаємо діаметр дроти котушки найближчий до стандартним значенням. У нашому випадку dпр = 0,29 мм, і з урахуванням ізоляції d`пр = 0,325 мм, Sпр=0,0661 мм².

Розрахунковий значення перерізу вікна S0, м2, визначається по формуле.

S0 = ,.

гдеfk — коэффициентзаполнения, для катущек електричних.

апаратів fk=0,4;

S0 = 0,165 м².

Довжина намотки котушки lн, м, визначається по формуле.

lн = lk — 2· ak,.

гдеак — товщина каркаса, для котушок електричних апаратів ак = (0,001- 0,003) м.

Приймаємо ак = 0,225 м;

lн = 0,1275 — 2· 0,225 = 0,123 м,.

h`н = So / lн = 0,166 / 0,123 = 0,0135 м.

Приймаємо рядну обмотку з накладенням ізоляції між верствами толщинойан = 0,0003 м:

nc = W· d`пр / lн = 7960· 0,325·10−3 / 0,123 = 21 слой.

Загальна висота намотки ho, м, визначається по формуле.

ho = h`н + nс · aн= 0,0135 + 21· 0,0003 = 0,0198 м.

Середня довжина витка котушки, м, визначається по формуле.

.

де dmin = dc + 2· ak = 0,029 + 2· 0,225 = 0,0335 м,.

dmax = dc + 2· ak + 2· ho = 0,029 + 2· 0,0198 + 2· 0,225 = 0,0736 м,.

0,168 м.

Загальна довжина намотки Lo, м, визначається по формуле.

Lo = lcp· W = 0.168· 7960 = 1337 м.

Опір котушки Rk, Ом, визначається по формуле.

Rk = ?· Lo / Sпр,.

де? — опір міді при очікуваної температурі нагріву котушки ухвалену 40о З. Величина питомої опору вибирається за довідником [2],.

Sпр — площа поперечного перерізу провідника вибирається за довідником [2].

Rk =1,99· 10−8·1337 / 0,0661· 10−6 = 402 Ом.

При напрузі в котушці 110 У, струм Iпк, На котушці составит:

Iпк = Uп / Rk,.

Iпк = Uп / Rk = 110 / 402 = 0,27 A.

4.2 Тепловий розрахунок обмотки.

Гаданий нагрівання котушки ?, оС, виражається з такої формулы.

I2 пкRk = ?o (Sн +?· Sв)?,.

де ?про — питомий коефіцієнт тепловіддачі, вибирається з довідника [2],.

? — коефіцієнт, враховує розташування котушки; для котушки зі сталевим сердечником? = 2,4,.

Sн — зовнішня поверхню катушки,.

Sв — внутрішня поверхню катушки,.

Sн = ?· dmax · lн = 3,14· 0,0736·0,123 = 0,0284 м²,.

Sв = ?· dmin·lн = 3,14· 0,0335 · 0,123 = 0,0129 м²,.

? = 45О С.

Температура нагріву котушки контактора t, ОС, визначається за такою формуле.

t =? + tнар = 45 + 20 = 65О С.

Приймаємо провід з ізоляцією классаАмаркиПЭЛдиаметром0,29 мм.

ВЫВОД.

У цьому курсовому проекті розробили контактор, який, судячи з характеристикам малюнку 2.2 доречний під час робочого використання. Недоліками даного контактора являются:

— непотрібні витрати електроенергії для срабатывания;

— удар в останній момент торкання контактів внаслідок великої прискорювальній силы.

Через війну розрахунку електромагнітної котушки ми визначили, чтонеобходимо вибрати клас нагревостойкости Проте й марку дроти — ПЭЛ.

1. Єфремов І.С., Косарєв Г. В. Теорія і розрахунок електричного устаткування рухомого складу міського електричного транспорту. — М. 1976.

2. Пролыгин О. П., Рабинович А. А. Електроустаткування рухомого складу міського электрифицированного транспорту. — М.: Енергія, 1973.