Согласование характеристик

 

Все расчеты по п.2.4.2. сведены в таблице 1 Приложение 2. Тяговая характеристика, построенная расчетным путем, изображена на графическом документе.

Расчет катушки

 

Задача: определить геометрические размеры катушки

Исходные данные: намагничивающая сила Q =13600А, питание станции управления от U=16 В (это минимальное значение), материал провода – медь.

    Сечение обмоточного провода определяем по (14-6 [5])

S=(Q∙ρ∙ℓ_в.ср)/(К_п.т.∙U) ,                                           (2.49)

где:

ρ=ρ_о∙(1+α∙υ)=1,62∙10^-8∙(1+4,3∙10^-3∙65)=2,35∙10^-8 Ом∙м;

ℓ_в.ср.=π∙d_cр=3,14∙75,7=237,74 мм – средняя длина витка;

d_cр=(4∙S/π)^1/2=(4∙60(35+20+20)/3,14)^1/2=75,7мм – средний диаметр витка;

К_п.т.=1 – коэффициент перегрузки по току.

 

S=(13600∙2,35∙10^-8 ∙237,74∙10^-3 )/(1∙16)=4 мм²

 

Диаметр провода по (2.50)

d=(4∙S/π)^1/2                                                                                                       (2.50)

 

d=(4∙S/π)^1/2=(4∙4/3,14)^1/2=2,23 мм

Принимаем диаметр провода 2,24 мм. Для обмоточного провода марки ПЭВ2 по (табл. 14-3 [5]) двойная толщина изоляции 0,13 мм.

Диаметр провода с изоляцией

d_пр= 2,24+0,13=2,37 мм.

Число витков по (2.51)

W=К_з.об∙b∙h/S ,                                                             (2.51)

где К_з.об =0,95 – коэффициент заполнения обмотки; h,b – соответственно высота и радиус катушки; S – площадь провода.

W=0,95∙40∙56/4,4=483,64

Ток включения, протекающий по катушке при питании станции управле-ния от напряжения U=30 В, по (2.52)

I_вкл=Q/W                                                                       (2.52)

I_вкл=13600/483,64= 28,12 А

Держащий ток, при котором якорь свободного расцепления не свободно отходит от сердечника, при Q=400 А

I_дер=Q/W=400/484 =0,82 А

 

Расчет дугогасительного устройства

Дугогасительная камера представляет собой два блока деионной решетки с горизонтальным расположением дугогасительных пластин. Между блоками дугогасительных пластин имеются щеки, предназначенные для крепления блоков пластин между собой, и защиты магнитопроводов магнитного дутья от воздействия плазмы электрической дуги. Для уменьшения выхлопа в торцах камеры установлены блоки дугогасительных жалюзей. С целью обеспечить раскаленным газам наибольший путь вдоль поверхностей жалюзи, для максимального охлаждения установлены торцевые крышки.

Дугогасительная система должна обеспечивать отключение больших токов короткого замыкания в ограниченном объеме. Под воздействием возникающих электродинамических сил дуга быстро растягивается и гаснет, но ее пламя занимает очень большое пространство. Задача дугогасительного устройства заключается в том, чтобы ограничить размеры дуги и обеспечить ее гашение в малом объеме.

Дуга под как проводник с током, в электромагнитном поле, созданном сердечниками и катушками параллельного магнитного дутья движется в камеру, частично отдавая энергию щекам камеры и воздушной среде. После разделения дуги на участки между вершинами пазов дугогасительных пластин, на дугу воздействует электромагнитная сила, созданная током дуги и магнитным полем, наведенным в дугогасительной пластине. Стальные дугогасительные пластины втягивают дугу в пазы. Форма пазов и взаимное расположение пластин обеспечивает быстрое удлинение дуги её охлаждение, интенсивную деионизацию и гашение.

Гашение электрической дуги в аппаратах низкого напряжения является одной из актуальных проблем, содержащей весьма сложный комплекс вопросов электротехники и физики. На ряд явлений в дуге и на ее гашение не существует единых взглядов. Это обуславливает трудность в проектировании дугогасительных систем.

Задача проектирования дугогасительной системы заключается в том, чтобы она удовлетворяла следующим требованиям:

1) имела заданную коммутационную – отключающую способность, то есть величину отключаемых токов при заданных условиях;

2) имела минимальное время горения дуги с целью уменьшения износа контактов и дугогасительной камеры;

3) не имела недопустимых перенапряжений;

4) имела минимальные размеры, минимальный выброс пламени и ионизированных газов, вызывающих пробой изоляции;

5) имела минимальный звуковой и световой эффект.

 

Некоторые из требований противоречивы. Например, уменьшение времени горения дуги приводит к увеличению перенапряжений. Поэтому в процессе проектирования дугогасительных систем, как и других систем аппарата, необходимо находить оптимальные решения в данных условиях.

Выясним, необходимо ли в данном случае какое-либо дугогасительное устройство.

При конечном растворе контактов 15 мм, величина тока при котором гасится дуга без какого-либо ДУ определяется по (рис.6-8 [5]). При 550 В и разомкнутых контактах (15 мм) ток I_от.=0,6 А. По (6-15а [5])

I_от. = (ℓ_кр/(0,42∙10^-2∙U))²                                                (2.53)

I_от. = (1,5/(0,42∙10^-2∙550))² = 0,42 А

Поскольку дуга должна гаснуть при токах от 0 до 25∙I_н, необходимо дугогасительное устройство.

Число пластин ДУ по (3.14 [2])

m=U/(U_к +U_а )+1,                                                        (2.54)

где U, U_к, U_a – соответственно максимальное рабочее напряжение, падение напряжения на катоде и на аноде. Сумма падений напряжения на катоде и на аноде равна 20-25 В. Принимаем 23 В, тогда число пластин по (2.54)

m=720/23+1=32.3≈32шт

Аппарат двух полюсный, на каждой камере установлены 2 секции пластин по 8 штук.

МОНТАЖ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ

 

Долговечная и безотказная работа быстродействующего выключателя возможна лишь в том случае, если правильно выполнен его монтаж, надлежащим образом отрегулированы элементы схемы управления, а в процессе эксплуатации соблюдаются правила, предписываемые заводской инструкцией.

Выключатели транспортируются к месту монтажа по группе «С» по ГОСТ 23216-78 в заводской упаковке. Доставленный на место установки выключатель следует освободить от заводской упаковки, соблюдая осторожность, чтобы не разрушить его части. Затем его нужно протереть тряпкой, с тем, чтобы удалить с него влагу и пыль.

При монтаже и эксплуатации выключателя необходимо руководствоваться «Правилами эксплуатации электроустановок потребителей» и «Правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей», правилами, действующими у потребителя, а также дополнительными правилами:

1) работать с выключателем только при снятом напряжении главной цепи;

2) не эксплуатировать выключатель при открытых или не полностью закрытых камерах.

После удаления пыли и влаги выполняют подвод внешних проводников к главной цепи, закрепив их к выводам контактов 13, 14. Затем выполняют подвод цепей управления с помощью штепсельного разъема провода-ми сечением 0,75-4,0 мм².

При подготовке к работе необходимо:

· проверить визуально состояние главных контактов – на рабочей поверхности не должно быть нагара, вмятин и рисок глубиной более 1мм;

· протереть чистой ветошью и смазать тонким слоем смазки ЦИАТИМ-201 ГОСТ 6267-74 плоскости соприкосновения якоря 2 с магнитопроводом 1;

· проверить затяжку всех крепежных деталей; правильность и надежность всех электрических соединений;

· провести испытание электрической прочности изоляции выключателя;

· опробовать выключатель при дистанционном управлении десяти кратным включением и отключением;

· осмотреть дугогасительные камеры, на предмет механических разрушений и прогаров, внутри не должно быть посторонних предметов между дугогасительными пластинами;

· проверить правильность регулировки и настройки. При существенных отклонениях – отрегулировать выключатель;

· установить дугогасительные камеры. Затянуть гайки крепления камер.

· установить кожух выключателя. Закрепить кожух с помощью гаечно-болтового соединения.

 

Установите выключатель на сухой чистой и ровной поверхности, сняв кожух 2 (рис.1).      

Во включенном положении выключателя проверьте плотность прилегания гаек 31 (рис.2) к упору 20 главного якоря 6. При наличии зазора подтяните пружины свободного расцепления 11 вращением гаек 32.

Во включенном положении выключателя проверьте зазор δ₂=2^{+0,5 мм. Зазор регулируется гайками 31.}

    В отключенном положении проверьте раствор между подвижными 16 и неподвижными 28 контактами δ₃=15±1 мм. Раствор регулируется перемещением упора 25.

    Снимите дугогасительные камеры 6 (рис. 1) и проверьте усилие контактного давления в точке К (рис. 2) с помощью динамометра. Величина усилия должна составлять 70±10 Н. При необходимости усилие можно подрегулировать вращением болтов 22.

    После регулировки произведите 50 оперативных включений выключателя без тока в главной цепи и убедитесь, что зазоры δ₁, δ₂, и δ₃ не изменились.

    Произведите включение и отключение выключателя при напряжении цепей управления от 16,8 до 30В.

Справочные размеры рабочих регулируемых зазоров выключателя приведены в таблице 2.

 

Таблица 1

Наименование параметров	Обозначение и величина	Контрольный инструмент
Провал главных контактов	δ2=2+0,5 мм	Щуп набор №4 ГОСТ 882-75
Зазор в предвключенном положении	δ1=3±0,5 мм	Щуп набор №4 ГОСТ 882-75
Раствор главных контактов	δ3=15+1 мм	Штангенциркуль ЩЦ-1-125-01 ГОСТ 166-80
Контактное нажатие	70±10 Н	Динамометр ДПУ-0,02-2 ГОСТ 13837-79

 

В отключенном положении проложите между главными контактами пластину толщиной 1 мм, лист белой и лист копировальной бумаги. Включая и удерживая кнопку SB3, при включении выключателя убедиться, что подвижный контакт останавливается в предвключенном положении и на белой бумаге не появляется отпечаток.

При проверке механизма свободного расцепления необходимо учитывать, что при удержании кнопки SB3 по катушке привода протекает большой включающий ток, длительность которого не должна превышать 10 секунд.

1. Проверить усилие контактного давления. Усилие определяется оттягиванием подвижного контакта гибким шнуром присоединенным к динамометру, момент размыкания контакта определяется с помощью лампы накаливания и источника питания включенных последовательно с контактами полюса.

2. После регулировки произвести 10 оперативных включений выключателя без тока главной цепи и убедиться, что все зазоры и раствор контактов не изменились.

3. Произвести включение и отключение выключателя при напряжении цепей управления от 16,8 до 30 В.

4. Проверить ток уставки электронных датчиков тока А1 и А2 путем прогрузки выключателя главным током.

 

Экономическая часть

Введение

Описанный в данном проекте аппарат предназначен для применения в электрической схеме защиты троллейбуса от разрушающего действия токов короткого замыкания, которые могут возникать в системе энергоснабжения троллейбусного транспорта. Проектируемый аппарат не имеет аналогов в своей области, тем самым он является единственным в своем роде на рынке подобной аппаратуры и не имеет конкурентов. Этот фактор является главным основанием для подтверждения экономической выгоды его разработки и серийного производства.