Электрическое устаткування міського електричного транспорта

Запровадження 4.

1. Розробка ескізного проекту конструкцій контактора 5.

1.1 Пристрій і принцип роботи контактора КПВ-604 5.

1.2 Розробка кинематической схеми рухомий части.

апарату 6.

2. Розрахунок і його побудова механічних характеристик 9.

2.1 Визначення параметрів контактів 9.

2.2 Визначення величини робочого повітряного зазору 10.

2.3 Розрахунок моментів опору руху якоря в характерних точках 11.

2.4 Побудова механічної характеристики 12.

3. Розрахунок основних параметрів магнітної ланцюга 13.

3.1 Визначення значень магнітного потоку 13.

3.2 Розрахунок магнітної провідності повітряного зазору для.

різних положень якоря 13.

3.3 Розрахунок МДС 14.

3.4 Визначення магнітної індукції і напруги поля 15.

3.5 Розрахунок характеристик магнітної ланцюга 16.

4. Розрахунок електромагнітної котушки 17.

4.1 Визначення розмірів котушки і параметрів обмотки 17.

4.2 Тепловий розрахунок обмотки 19.

Висновок 21.

Література 22.

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 при їх 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 — прототип КПУ- 604. 1. РОЗРОБКА ЕСКІЗНОГО ПРОЕКТУ КОНСТРУКЦИЙ.

КОНТАКТОРА.

1.1 Пристрій і принцип роботи контактора КПВ-604.

На малюнку 1.1 зображений контактор КПВ-604. Вона має магнитопровод клапанного типа.

[pic].

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).

[pic].

Рисунок 1.2 — Кінематична схема рухомий частини контактораКПВ-604. Розміри рухомий частини контактора визначаємо з кинематической схеми. 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 условия.

[pic] [pic][pic], приймаємо [pic],.

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

Ширина контакту силовий частини контактора вибирається з выражения.

[pic], приймаємо [pic],.

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

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

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

Довжина котушки контактора може бути оцінена з соотношения.

[pic] тоді lk = 1,5dk = 1,5· 0,085 = 0,1275 м.

[pic], приймаємо [pic], hk = lk /5 = 0,1275 /5 = 0,0255 м.

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

Діаметр сердечника котушки контактора dc, м, визначається по такої формули 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 [pic], м, равен.

[pic] м.

Повітряний зазор між якорем і наконечником сердечника [pic], м, визначається з кинематической схеми контактора:

[pic] м.

Величина повітряного робочого зазаора, відповідна провалу.

[pic] = 0,003 м.

Деформація возвращающей пружини [pic], [pic] м, в характерних точках.

[pic] м;

[pic] м.

Деформація притирающей пружини [pic], м, равна.

[pic] м.

Приймаємо попередню затяжку пружин та його жёсткость.

Для возвращающей пружины:

[pic].

Приймаємо С1= 500 Н/м.

Для притирающей пружины:

[pic].

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· dc)·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· (dedc)·l3+C2·dn·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:

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

2.4 Побудова механічної характеристики.

Механічну характеристику будуємо по значенням моментів в характерних точках, розрахованих у пункті 2.3 залежно через зміну робочого повітряного зазора.

Малюнок 2.2 — механічна характеристика. 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:

[pic], где.

[pic],.

Тогда.

[pic],.

Фb = [pic]Вб,.

Фc = [pic]Вб,.

Фd = [pic]Вб,.

Фe = [pic]Вб.

3.2 Розрахунок магнітної провідності повітряного зазору щодо різноманітних положень якоря.

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

[pic],.

в такий спосіб: Gb = [pic]В (с/А,.

Gd = [pic]В (с/А.

3.3 Розрахунок МДС.

Магнитодвижущая сила F, Щодо проведення магнитопотока через повітряний зазор

Fi = Фi / Gi, тоді Fb = [pic] А,.

Fd = [pic] А.

3.4 Визначення магнітної індукції і напруги поля.

Перетин ярма контактора.

fя = а· b,.

де, а — ширина ярма контактора, приймається з умови [pic].

[pic](принимаем, а = 0,08 м); b — товщина ярма контактора, b = (0,005 — 0,015) м; (приймаємо b = 0,0075 м);

fя = 0,08· 0,0075 = 6· 10−4 м2.

Перетин сердечника котушки контактора.

fс = р· 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 равна.

— 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 УFb і УFd, А:

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

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

Для подальшого розрахунку котушки контактора приймаємо найбільшу намагничивающую силу УF = 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 W котушки контактора.

W = УF / IП = 1990 / 0,25 = 7960.

Діаметр дроти котушки контактора dпр, м, визначається за такою формулою dпр = 1,13[pic], де Д, А/мм2 — щільність струму в провіднику (до розрахунку принимаем:

Д = 4 А/мм2); dпр = 1,13[pic]= 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 = [pic], де fk — коэффициентзаполнения, для катущек електричних апаратів fk=0,4;

S0 = [pic]0,165 м².

Довжина намотки котушки lн, м, визначається по формуле.

lн = lk — 2· ak,.

де ак — 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 завтовшки, а = 0,0003 м:

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

Загальна висота намотки ho, м, визначається за такою формулою ho = h`н + nс · aн= 0,0135 + 21· 0,0003 = 0,0198 м.

Середня довжина витка котушки [pic], м, визначається по формуле.

[pic],.

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,.

[pic]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 = с· Lo / Sпр, де з — 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 І, оС, виражається з такої формулы.

I2 пкRk = ao (Sн +a· Sв) И,.

де aо — питомий коефіцієнт тепловіддачі, вибирається з справочника.

[2], a — коефіцієнт, враховує розташування котушки; для котушки зі сталевим сердечником a = 2,4,.

Sн — зовнішня поверхню катушки,.

Sв — внутрішня поверхню катушки,.

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

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

І = [pic]45О С.

Температура нагріву котушки контактора t, ОС, визначається по такої формули t = І + tнар = 45 + 20 = 65О С.

Приймаємо провід з ізоляцією класу, А марки ПЭЛ діаметром 0,29 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, що необхідно 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.

року міністерство освіти Республіки Беларусь.

Білоруський державний університет транспорта.

Кафедра «Електричний рухомий состав».

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ.

з дисципліни «Електричне устаткування міського електричного транспорта».

Прийняв Выполнил.

доцент ст. группы.

Ергучев Л.А.

року міністерство освіти Республіки Беларусь.

Білоруський державний університет транспорта.

Кафедра «Електричний рухомий состав».

РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

ЕЛЕКТРИЧНОГО АПАРАТУ КПВ-604.

Выполнил.

студент группы.

.

року міністерство освіти Республіки Беларусь.

Білоруський державний університет транспорта.

Кафедра «Електричний рухомий состав».

ЗАДАНИЕ.

на курсової проект дисципліни «Електричне устаткування міського електричного транспорта».

Тема: «Розрахунок і проектування електричного аппарата».

Підлягає разработке:

1. Розробка ескізного проекту конструкцій контактора.

2. Розрахунок й модульна побудова механічних характеристик.

3. Розрахунок основних параметрів магнітної цепи.

4. Розрахунок електромагнітної катушки.

Вихідні данные.

1. Контактор-прототип КПВ-604.

2. Струм комутаційної ланцюга Ік, А 190.

3. Напруга комутаційної ланцюга Uк, У 220.

4. Напруга ланцюга управління Uп, У 110.

———————————;

РОЗРАХУНОК І ПРОЕКТИРОВАНИЕ.

ЕЛЕКТРИЧНОГО АПАРАТУ КПВ-604.

БелГУТ.

Листов.

Лит.

Пояснительная.

записка Утв.

Т. Контр.

Н.контр Проверил.

Ергучев Разработал.

Соломенный.

Лист.

Дата.

Подпись.

№ Докум.

лист.

Лист.

Лист.

Лист.

Лист.

Лист.

Лист.

Лист.

7,6 H.

.

.

=.

Ч.

=.

Ч.

=.

c.

P.

P.

83 H.

.

.

=.

Ч.

=.

Ч.

=.

l.

l.

P.

P.

c.

0 Н,.

.

.

.

=.

=.

=.

l.

M.

Q.

b.

b.

8 Н,.

.

27. Н27· 0,042·0,13/0,092=10,77__________________________________________________ ________________________________________________.

.

.

=.

=.

=.

l.

M.

Q.

c.

c.

6 Н,.

.

.

.

=.

=.

=.

l.

M.

Q.

d.

d.

5 Н.

.

.

7,51.

=.

=.

=.

l.

M.

Q.

e.

e.

Лист.

Лист.

.

.

.

.

.

;

;

Ч.

=.

Ч Ч.

Ч.

.

.

.

.

.

;

;

Ч.

=.

Ч Ч.

Ч.

.

.

.

.

.

;

;

Ч.

=.

Ч Ч.

Ч.

.

.

.

.

.

;

;

Ч.

=.

Ч Ч.

Ч Лист.

.

.

=.

Ч Ч.

;

;

.

.

=.

Ч Ч.

;

;

Лист.

Лист.

Лист.

(.

).

=.

Ч Ч.

Ч Ч.

;

.

.

.

Лист.

Лист.

Лист.

Лист.

Лист.