Расчет износа и провала контактов

По заданному числу отключений цепи N_эл которые должны выдер­жать контакты аппарата, определяют в конечном счете линейный из­нос контактов. По линейному износу контактов можно установить про­вал контактов, который должен быть примерно в 1,5-2,5 раза больше линейного износа, т.е.

σ _п ≈ (1,5 … 2,5) σ _А.

С другой стороны, допускается линейный износ каждого контакта до 0,5-0,75 его первоначальной толщины [3].

При определении износов объемного по массе или линейного

используют эмпирические зависимости.

Массу материала, г, одной пары контактов, которая может быть израсходована на износ в аппаратах управления на токи от 10 до 4000А, приближенно рассчитывают формуле [2]

Q ≈ 10^-9 К_u N_эл І_о²,

где К_u – эмпирический коэффициент, зависящий от тока и материа­ла контактов, выбирается по рис. 4.6

N_эл - число операций "включение-отключение" в задании;

І_о – отключаемый ток, за который в контакторах и пускателях.

Принимается номинальный ток І_о как наиболее часто отключаемый.

Рисунок 4.6 - Зависимость К_н от тока и материала контактов

Определив износ по массе Q, устанавливают объемный износ

,

где γ – плотность материалов контактов.

.

Зная геометррические размеры контакта (в частности площадь S от линии контактирования до верхней кромки контакта), по объемному износу V можно найти линейный износ.

4.2 Проектування механізму апарата

Электромагнитные контакторы, магнитные пускатели имеют два приводных механизма: электромагнитный привод – осуществляющий включение контактора и пружинный – для отключения контактора. Предварительный расчет электромагнитного привода возможен только после расчета и построения характеристики пружинного привода, которую называют характеристикой противодействующих сил.

Основными элементами пружинного механизма являются контактные и возвратные пружины, которые создают силы отрывающие якорь от сердечника после отключения электромагнитного привода.

Одним из исходных параметров для расчета контактных и возвратных пружин являются усилия предварительного Р₁ и конечного Р₂ сжатия контактных пружин и усилия предварительного Р_1В и конечного Р_2В сжатия возвратных пружин.

Для определения величины Р₁ и Р₂ контактной пружины рассчитанную ранее силу контактного нажатия Р_к необходимо привести к оси контактной пружины, используя эскиз проектируемого аппарата с предварительно принятыми линейными размерами. Например, для электромагнитных контакторов постоянного и переменного тока с рычажными контактами и электромагнитном клапанного типа эскиз изображен на рис. 4.7.

Сила контактного нажатия, приведенная к оси контактной пружины

.

Для контакта рычажного типа

,

где l₁ и l₂ – расстояния согласно рис. 4.7 для контактных систем рычажного типа.

Рисунок 4.7 - Эскиз взаимного расположения контактов, пружин и электромагнита клапанного типа

Для контактных систем мостикового типа сила пружины обеспечивает нажатие двух контактов.

В этом случае: Р_к^’ = 2Р_к.

Соотношения между Р₁ и Р₂ можно принять

Р₁ = 0,6 Р₂.

Величину предварительного (начального) усилия возвратной пружины P_1B принимают по величине конечного нажатия пружины P2, приведённой к оси возвратной пружины. Для аппарата с электромагнитом клапанного типа и размыкающими главными контактами

.

Для аппарата с замыкающими контактами (рис.4.7)

,

где l₁, l₂, l_В - расстояние соответственно от оси контактной пружины до оси контактного узла, от оси поворота узла до оси поворота всей подвижной системы аппарата (до призмы), от оси возврата пружины до призмы;

К - число главных контактов аппарата.

Для магнитного пускателя с прямо ходовым электромагнитом, тремя контактными пружинами и двумя симметричными возвратными пружинами

.

Конечное нажатие возвратной пружины (в притянутом положении якоря) ориентировочно может быть принято 1,3 · Р_1В

Для построения характеристики противодействующих сил раствор β_к, и провал δ_n контактов, усилия предварительного Р₁ и конечного Р₂ сжатия контактных пружин и усилия предварительного Р_1В и конечного Р_2В сжатия возвратных пружин приводят к оси катушки электромагнита (к его рабочему воздушному зазору). Например, для аппарата изображённого на рис.4.7,

; ;

; ;

; ,

где β^’_к, σ^’_n - приведённый к оси катушки раствор и провал контактов соответственно;

P^’₁, P^’₂ и P^’_1В, P^’_2В - приведенные к оси катушки начальное и конечное усилие соответственно контактной и возвратной пружины.

Примерная характеристика противодействующих сил контактора с двумя замыкающими главными контактами и одной возвратной показана на рис. 4.8,

Рисунок 4.8 - Характеристика противодействующих сил

На этой характеристике не учтены приведённые значения сил тяжести и трения, а также точность изготовления пружин и других деталей. Кроме того, динамическая тяговая характеристика электромагнита проходит ниже статической тяговой. В связи с этим, сила электромагнита, которую он может развивать при критическом зазоре.

Р_э._кр = К_з · Р_кр ,

где К_з – коэффициент запаса, для контакторов и магнитных пускателей равный 1,3 – 1,7;

Р_кр – значение суммарной противодействующей силы при критическом зазоре.

Через точку Р_э.кр проводят пунктиром примерную тяговую характеристику электромагнита Р_э = f(δ).

В контакторах и магнитных пускателях за критический зазор принимают зазор между якорем и сердечником при касании контактов σ^’_n.