Гашение дуги постоянного тока в камере с продольной щелью в поперечном магнитном поле

16.11 Гашение дуги постоянного тока в камере с продольной щелью в поперечном магнитном поле

1) Производится выбор вида дугогасительной камеры с учётом имеющихся конструкций, [1, стр.134].

2) Выбирается ширина щели  и рекомендуемые значения:

3) Выполняется эскизная проработка конструкции дугогасительного устройства в определённом масштабе. По эскизу с учётом масштаба определяется площадь пластин магнитопровода системы магнитного дутья и расстояния между ними

При определении величины  учитывают возможную траекторию движения дуги, чтобы она надёжно входила в щель камеры под действием внешнего магнитного поля

При определении величины  учитывают ширину подвижного контакта, а также зазоры между ним и стенками камеры и также учитывают толщину стенок камеры. Здесь же предварительно выбирается материал для изготовления щелевой камеры из рекомендуемых. Впоследствии уточняется материал после расчёта нагрева камеры.

Рисунок 1.41 – Эскизная проработка конструкции дугогасительного устройства

4 Производится выбор величины напряжённости магнитного поля в зоне размыкания контактов для номинального тока, см. [1, стр.158, рис.6.14].

При выборе напряжения поля необходимо принимать минимально возможный линейный износ контактов.

Рисунок 1.42 – Зависимость линейного износа от напряженности магнитного поля

5 Производится проектный расчёт электромагнитной системы дугогасительного устройства. Задачами данного расчёта являются: определение диаметра сердечника системы магнитного дутья ; числа витков катушки системы магнитного дутья ; корректировка величин  и . Построение зависимости напряжённости магнитного поля в магнитном зазоре  от величины отключаемого тока , которая используется для определения параметров дугогасительного устройства.

В зоне размыкания контактов обычно действует суммарная напряжённость магнитного поля , которая имеет две составляющие: собственную напряжённость магнитного поля, созданную элементами токоведущего контура и рычажными контактами, а также напряжённость магнитного поля , созданную электромагнитной системой магнитного дутья, т.е. общая напряжённость будет определяться суммой этой напряжённости.

Исходную величину напряжённости  устанавливают по графической зависимости, с учётом минимального линейного износа контактов для номинального тока. Собственная напряжённость магнитного поля определяется по формуле:

где – ток отключения (из принятого ряда отключаемых токов).

– это раствор контактов, в метрах

–это ширина токоведущей контактной детали (ширина подвижного контакта), в метрах

Зная величины напряжённостей магнитного поля  и  можно определить напряжённость магнитного поля , которую должна создать система магнитного дутья при номинальном токе . Полученное значение  должно быть использовано для расчётов параметров системы магнитного дутья. Однако необходимо выполнить сопоставление перед расчётом параметров системы магнитного дутья. При достаточно больших  может оказаться, что напряжённость магнитного поля  уже достаточно велика и может примерно достигать значений требуемой напряжённости . Если  находится в пределах , то необходимость в использовании системы магнитного дутья отпадает, в этом случае условно принимают, что и для аппарата можно использовать щелевую камеру без катушки магнитного дутья. Если величина  находится в пределах: , то в практических расчётах  не используется, т.е. , и считают, что необходимую величину напряжённости магнитного поля должна создать система магнитного дутья. Если значения  находятся в пределах , то в расчётах учитывают обе составляющие напряжённости магнитного поля. В этом случае, расчёт параметров электромагнитной системы магнитного дутья выполняют на величину напряжённости магнитного поля, полученную по формуле: , для номинального тока, а затем для всего диапазона отключаемых токов.

16.11.1 Порядок расчёта электромагнитной системы магнитного дутья

1 – сердечник; 2 – полюс системы магнитного дутья; 3 – катушка магнитного дутья 4 – изоляционная трубка.

Рисунок 1.43 – Эскиз системы магнитного дутья

1 С учётом указанных рекомендаций определяется необходимая напряжённость магнитного поля Н_б для номинального тока. С целью упрощения расчётов будем считать, что собственная проводимость поля Н_с в данном случае очень мала и ей можно пренебречь Н_с ≈ 0 .

2 Выбирается материал магнитопровода для сердечника и пластин полюсов с учётом имеющихся рекомендаций. Следовательно, для данного материала будет известна кривая намагничивания .

3 По нижнему значению величины Н_б для номинального тока определяется число витков катушки магнитного дутья.

Число витков катушки:

где Н_б – напряжённость магнитного поля в зоне размыкания контактов в зазоре;

 – номинальный ток, А;

–коэффициент, который учитывает магнитное состояние системы электромагнитного дутья. Для ненасыщенных магнитопроводов, что соответствует номинальному току, К_б принимается в пределах . Полученное расчётное значение  округляется до целого числа, в большую сторону, и после этого уточняется значение Н_б.

4 По полученным значениям Н_б и S_п определяется величина магнитного потока Ф_б в магнитном зазоре . Расчёт производится по формуле:

где – магнитная постоянная,  

Для самоконтроля по найденному значению  определяется величина индукции  должна быть порядка

5 Исходя из условия, что магнитный поток , где – это магнитный поток в сердечнике (потоками рассеивания пренебрегаем) и принимая, что индукция  в сердечнике для ненасыщенного состояния, соотношения номинальному току должно быть в пределах . Определяем необходимое сечение сердечника по формуле: .

Зная величину сечения сердечника, определяем диаметр сердечника:

Полученное значение  округляем до целого числа и окончательно выбираем с учётом имеющегося сортамента на выбранный магнитный материал. После этого уточняется значение сечения сердечника .

6 Строится в масштабе кривая намагничивания для принятого магнитного материала. Полученная зависимость  будет использована для анализа магнитного состояния электромеханической схемы, которая будет оцениваться по величине индукции .

Рисунок 1.44 – Кривая намагничивания

7 Производится расчёт зависимости напряжённости магнитного поля Н_б от величины отключаемого тока по формуле:

Порядок расчёта зависимости Н_б от I_отк рекомендуется следующий:

Для каждого тока отключаемого последовательно определяется:

По полученному значению индукции В_с устанавливается положение рабочей точки на кривой намагничивания , а именно: находится эта точка ещё на линейном участке или находится на участке перехода в насыщение (колено кривой намагничивания). Условно принимается, что индукция насыщения В_с составляет . Если рассчитанное значение В_с для какого-то принятого I_отк находится в указанном диапазоне индукции, то необходимо пересчитать величину Н_б, принимая новое значение коэффициента К_б, соответствующее уже насыщенному состоянию сердечника электромагнитной системы. В этом случае К_б принимается в пределах К_б =(0,4 ÷ 0,6).

В области магнитного насыщения сердечника величину напряжённости Н_б необходимо рассчитать, по крайней мере, для двух-трёх значений тока отключения, принимая для всё больших значений отключаемого тока большие значения коэффициента К_б. Для рационального проектирования электромагнитной системы насыщение сердечника должно наступать при токах отключения: I_отк =(2,5 ÷3,5)I_н

Рисунок 1.45 – Определение  и

8 Если при расчётах электромагнитной системы необходимо учитывать две составляющие магнитного поля Н_б и Н_с в зоне размыкания контактов, то для каждого отключаемого тока, кроме зависимости  выполняется расчёт зависимости .

Рисунок 1.46 – Зависимость

6 Определяется скорость движения электрической дуги  для всех принятых токов отключения в зависимости от соотношения выбранной ширины щели и диаметра дуги . Расчёт выполняется по формулам:

а) если

б) если

где: – средний ток в дуге, А

– напряжённость поля в зоне размыкания контактов, которая определяется по графическим зависимостям, полученным в результате расчёта:

Расчёт диаметра дуги производится по формуле:

где – скорость движения дуги, см/с, вычисленная по формуле а) или б)

Очевидно целесообразно в начале расчёт  производить по формуле: а) до тех пор, пока будет выполняться условие , а затем по формуле б).

Следует также полагать, что для каждого отключаемого тока, который изменяется от I_отк до 0, скорость перемещения дуги является средней величиной и принимается как постоянная величина.

7 Выполняется построение ВАХ для всех отключаемых токов, по которым определяется критическая длина дуги , нагрузочные характеристики строим по U_расч и I_отк. ВАХ рассчитывают по формулам:

а) для ширины щели

б) для

где: – длина дуги, которая принимается произвольно, см;

– ширина щели, см;

– текущее значение тока в дуге, при изменении отключаемого тока от I_отк до 0.

 – скорость перемещения дуги, см/с

Если в расчётах  получается чрезмерно больше, , то целесообразно увеличить градиент падения напряжения на дуге. Более высокий градиент можно получить при уменьшении ширины щели . Приняв новое  расчёты повторяются, начиная с п. 6.

8 Определяем время горения дуги  и строится зависимость: t_г = f (I_отк)

Рисунок 1.47 – ВСХ дуги

9 Определяются перенапряжения для каждого отключаемого тока и проверяется выполнимость условия:

 – максимальное значение напряжения при отключении

10 Определяется стрела вылета дуги  для всех отключаемых токов и корректируются размеры камеры.

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 ...