Учёт влияния индуктивности отключаемой цепи при расчётах дугогасительных устройств постоянного тока

16.6 Учёт влияния индуктивности отключаемой цепи при расчётах дугогасительных устройств постоянного тока

Как было указано выше, во время горения дуги к отключаемому напряжению источника  добавляется ЭДС самоиндукции , если принять, что при отключаемом токе  скорость изменения тока в течение времени горения дуги – постоянно, т.е. ток в дуге спадает по линейной зависимости, то ЭДС самоиндукции будет равна:

т.е. ,

Поскольку при расчёте ДУ постоянного тока приближённо можно считать, что гашение дуги в индукционной цепи происходит как в цепи с активной нагрузкой, но при большем напряжении, то расчёт ДУ производится не по величине , а по величине: , .

Рисунок 1.36 – ВАХ дуги постоянного тока для  и

16.7 Основные критерии правильности расчёта ДУ постоянного и переменного тока

Длина дуги не должна быть > 30 см, , время горения дуги не должно быть больше 0,1 с, .

Максимальное напряжение не должно превышать испытательное напряжение: для постоянного тока

,  для переменного тока

Если при гашении дуги используется щелевая камера, то максимальная температура нагрева внутренних стенок камеры не должна превышать допустимой температуры для выбранного материала камеры: .

16.8 Гашение свободной, неподвижной, открытой дуги постоянного тока механическим растяжением

Данный способ гашения электрической дуги используется для слаботочных электрических аппаратов вспомогательных контактов, а также приемлем для установления растворов контактов аппаратов управления.

Отключаемую способность контактов аппаратов характеризуют предельной мощностью коммутации: .

Как известно, при увеличении допустимый отключаемый ток для контактов уменьшается, поскольку мощность отключения принимается как постоянная величина.

Рисунок 1.37 –Графическая зависимость

Задачей расчёта является определение , величина которого фактически определяет процесс гашения электрической дуги механическим растяжением. Этот способ дугогашения применяется для слаботочных аппаратов (контактов) в следующих случаях:

1) дуга не возникает;

2) дуга возникает.

В первом случае этот способ применяется при небольших растворах, которые принимаются по конструктивным соображениям, и при этом .

Во втором случае  необходимо определять по графическим зависимостям, либо по империческим формулам. Графические зависимости устанавливаются для нескольких фиксированных зазоров, каждый из которых характеризует определённую отключающую способность аппарата.

Рисунок 1.38 – Графическая зависимость  при разных

Условия применения графических зависимостей для второго случая следующие:

1 – дуга открытая свободная (без специальных дугогасительных устройств) при атмосферном давлении воздуха.

2 – дуга гаснет за время не более 0,1 с

3 – при повышении напряжения на 10 ÷ 15 % при данном токе получается устойчивая дуга.

4 – разрыв цепи тока однократный, при наличии нескольких последовательных разрывов, например, при использовании мостиковых контактов, напряжение делится на количество разрывов.

5 – нагрузка от чисто активной до слабо индуктивной (Т_эм не более 0,01 с) при большой индуктивности можно ориентироваться на графические зависимости, но при выборе раствора определять его по .

6 – материал контактов – серебро, металлокерамика на основе серебра, возможно использование меди и других не тугоплавких материалов.

Скорость расхождения контактов не более 0,1 см/с, увеличение скорости даёт возможность увеличить отключаемый ток всего на 10 %.

Расчётные значения  определяются с учётом коэффициента запаса, величина которого зависит от конкретных условий работы аппарата и выбирается в пределах .

Таким образом, расчётное значение  будет определяться:

Определение  по империческим зависимостям

При свободной открытой дуге постоянного тока, необходимый раствор контактов можно определить также по величине критической длине дуги, для токов из области критических. Общая формула для указанного случая имеет следующий вид:

,

где: – константы для данного газа;

 – давление.

Для воздуха эта формула имеет следующий вид:

По величине  выбирается раствор контактов ; с учётом конструктивных соображений. При этом раствор контактов  не должен быть более 30 см.

16.9 Гашение свободной дуги постоянного тока, перемещающейся под действием электродинамических усилий

16.9.1 Порядок расчёта ДУ (дугогасительного устройства)

1 Задаются рядом токов отключения, в которые обязательно включают токи из области критических, номинальный и предельный ток.

2 Определяют величину расчётного напряжения с учётом категории применения проектируемого аппарата и строят нагрузочные характеристики. Величину расчётного напряжения определяют по формуле:

,

где , Т_эм – электромагнитная постоянная, величина которой определяется по [3] с учётом заданной категории применения аппарата.

– время гашения дуги в секундах, которое на данном этапе расчёта может быть принята равной 0,1 с

3 Для каждого отключаемого тока определяем критическую длину дуги, с этой целью путём последовательного приближения строится ВАХ, которая должна касаться нагрузочной характеристики в одной точке.

Статистическую ВАХ рассчитывают по формуле:

где  – длина дуги в см, задаётся произвольно и принимается как постоянная величина,

 – средняя скорость перемещения дуги на участке от  до 0 (см/с), полагают, что на этом участке

– промежуточное текущее значение тока в дуге на участке от данного до 0

Рисунок 1.39 – Построение ВАХ дуги по разным i_д

Если отключаемый ток находится в пределах до 200 А, то  определяется по формуле:

– раствор контактов, который определяется по имперической формуле с учётом рекомендаций.

Если  более 200 А, то

4 Определяется время растяжения дуги до  для всех отключаемых токов:

– критическая длина для каждого, отключаемого тока, см

– скорость расхождения контактов, принимается в пределах от 1 до 100 см/м

– скорость перемещения дуги для каждого, отключаемого тока, который определяется в п.3

5 Строится зависимость времени горения дуги , время горения дуги определяется по формуле:

где  – принимается равным 0,01с, это время существования пламени дуги

6 Определяется стрела вылета дуги  для всех отключаемых токов:

Рисунок 1.40 – Стрела вылета дуги

По величине  строится возможная траектория движения дуги, этот параметр позволяет установить тот объём пространства, который будет занят дугой.

7 Определяются величины перенапряжений для каждого отключаемого тока:

где: L – индукция отключаемой цепи, Гн, определяется на основе применения аппарата.

Составляется мотивированное заключение о целесообразности применения данного способа гашения дуги постоянного тока. При этом необходимо учитывать выполнимость следующих условий для всех отключаемых токов:

1) –

2) –

3) –

Если хотя бы одно из этих условий не выполняется, то приступают к расчёту специального дугогасительного устройства.

16.10 Гашение свободной открытой дуги переменного тока двукратным разрывом

1 Определяется раствор контактов , см.[1, стр.166–167].

2 Задаются скоростью расхождения контактов , используя рекомендации.

3 По исходным данным с учётом категории применения аппарата определяют:

а) предельный отключаемый ток

б) коэффициент мощности

Указанные параметры приводятся в таблице для заданной категории применения аппарата. Например, А3, А4 (АС3, АС4), ;

4 Определяется мощность отключаемой нагрузки:

Начиная с этого пункта расчёт всех параметров, производится для двух значений отключаемых токов

5 Определяем собственную частоту отключаемой частоты, исходя из наличия кабельной сети.

Для этого случая можно воспользоваться формулой:

где: Р – отключаемая мощность, в кВт

6 Определяется коэффициент превышения амплитуды :

где – собственная частота отключаемой цепи, в кГц

7 Определяется коэффициент схемы , который учитывает количество полюсов аппарата и схему отключаемой цепи.

Таблица 1.4 – Значение  для типичных случаев в соответствии с векторной диаграммой напряжения

8 Определяется индуктивность отключаемой цепи:

где: – начальный угол сдвига фаз между током и напряжением;

– угловая частота:

9 Определяется коэффициент :

10 Определяется коэффициент , характеризующий скорость роста восстанавливающейся прочности между контактными промежутками для медных контактов.

11 В случае использования контактов из серебра, металлокерамических контактов при определении   вводится поправочный коэффициент .

12 Определяется коэффициент , характеризующий максимальную скорость восстановления напряжения при апериодическом процессе восстановления напряжения:

13 Определяется длина дуги на один разрыв.

При токах до 80 А длина дуги на одном разрыве должна приниматься равной конечному раствору контактов , если , то  должна быть равна 1 см.

Для токов в диапазоне от 80 до 200 А  определяется по формуле:

Для токов более 200 А  определяется по формуле:

где: – отключаемый ток в А, в соответствии с рекомендациями п.3;

– конечный раствор контактов, см

Время горения дуги на данном этапе расчёта принимается ориентировочно с учётом категории применения проектирования аппарата. Например,;

;

14 Определяется начальная восстанавливающаяся прочность промежутка  от величины отключаемого тока, отнесённую к моменту перехода тока через 0.

Например, см. [1, стр.168, расчёт 4.23]

15 Определяется усреднённая величина эквивалентная сопротивлению дуги , приходящаяся на один сантиметр длины дуги.

16 Определяется число разрывов  при апериодическом процессе восстановления напряжения:

В реальной конструкции аппарата число разрывов на полюс может быть равно лишь конечным значениям: поэтому расчётные значенияокругляются до целого числа в большую сторону.

17 Проверяем условие возможности перехода колебательного процесса восстановления напряжения в апериодический по формуле:

Если условие выполняется, то в рассматриваемом случае наблюдается апериодический процесс восстановления напряжения и число разрывов на полюс аппарата может быть принято .

18 Определяем каким бы было число разрывов при колебательном процессе восстановления напряжения:

Полученное расчётное значение  округляется до целого числа в большую сторону.

19 После указанных расчётов выполняют мотивированное заключение:

а) – если число разрывов  или  > 1, но < 2 , то принимают мостиковые контакты. Если они не предусматривались ранее в токоведущем контуре, то соответственно в него вносятся коррективы.

б) – если число разрывов  или < 1, то целесообразно принимать рычажные контакты, но с оговоркой. Однако если требуется упрощённая кинематическая схема аппарата, предпочтение отдаётся мостиковым контактам.

в) – если число разрывов  или > 2, то приступают к расчёту специального дугогасительного устройства (дугогасительной решётки или щелевой камеры). К расчёту специального дугогасительного устройства приступают и в том случае, если  > 30.

Похожие работы

Проектирование электродвигателя транспортера

Скачать

19194

4

2

... . t, с U, °С 0 0 500 36,5 1000 54 1500 62,3 2000 66,4 2500 68,2 3000 69,2 3600 69,7 2. Проектирование передаточного устройства 2.1 Выбор и обоснование кинематической схемы Согласно технологической схеме рабочей машины, транспортер приводится в движение электродвигателем через цепную передачу. Цепная передача отличается простотой в монтаже и эксплуатации, исключает ...

Разработка электромеханического привода подачи станка модели 16К20

Скачать

35454

6

10

... механизма подачи, которое остается между двигателем и исполнительным механизмом. Принимаем передаточное отношение ременной передачи i=3. Таблица 2 - Механика привода подач станка 16К20 Характер подачи Поперечная подача резцедержателя мм/мин Продольная подача стола, мм/мин Минимальная 0,000662 0,0000619 Максимальная 0,3814 0,253377 Ускоренная 1900 3800 Рассчитаем передаточные ...

Проектирование трепанатора

Скачать

53562

7

16

... две части: расчет надежности механической и электрической части. Расчет механической части на данном этапе проектирования произвести не возможно, так как величины интенсивности отказов элементов γi, входящих в изделие известны не для каждого элемента. Расчет электрической части трепанатора возможно произвести по методике, изложенной в [] Вероятность безотказной работы определим по формуле: ...

Проектирование поточной линии механической обработки детали и расчёт её технико-экономических показателей

Скачать

59924

27

4

... числовое значение списочного номера студента. Трудоёмкость изготовления детали получена путём суммирования показателей трудоёмкости каждой операции. 2.         ПРОЕКТироВАНие ПОТОчнОй ЛиНии МЕХАНической ОБРаБотКИ ДЕТАЛи 2.1.     Особенности и преимущества поточного производства Поточное производство – это производство, при котором станки располагаются в последовательности технологических ...