Гибкая связь

В аппаратах управления кроме жестких широко применяются гиб­кие контактные соединения (см. рис.4.2), которые осуществляют токовую связь подвижного контакта аппарата с токоподводящими дета­лями. Гибкие соединения выполняются, как правило, из эластичной медной ленты толщиной 0,1 мм и менее или из многожильного плетено­го проводника, состоящего из медных жил диаметром 0,08 - 0,1 мм.

При работе гибкая связь не должна иметь резких перегибов. Сечение меди гибкой связи должно быть не меньше сечения токоведущих эле­ментов, которые она соединяет.

Необходимо определить число лент или число проволочек и жгутов гибкой связи проектируемого аппарата.

Коммутирующие контакты

В зависимости от типа принятой конструктивной схемы контактора (см. рис.4.1 и каталоги аналогов) выбирают определенную кон­структивную форму коммутирующих контактов.

Выбор материала и размеров сечения коммутирующих контактов производят, исходя из следующих рекомендаций [3].

Большинство контакторов, имеющих пальцевые рычажные контак­ты, изготовляют из твердотянутой кадмиевой меди МК-ТВ. Для маг­нитных пускателей, имеющих мостиковые контакты, "тело" контакта в зависимости от тока изготовляют из меди твердотянутой МК-ТВ или стали 3. Чтобы получить высокую износостойкость мостиковых и ли­нейных контактов аппаратов управления, целесообразно контактные накладки изготовлять из металлокерамики. Размеры цилиндрических или прямоугольных контактных накладок выбирают, исходя из полу­ченных размеров контактов, и уточняют по [2]. Основные физические постоянные, область применения и обозначения металло­керамических материалов приведены в [1]. Использование ме­таллокерамики несколько повышает стоимость аппарата, но за счет высокой дугостойкости металлокерамических контактов эти "лишние" затраты быстро окупаются в эксплуатации, так как возрастает срок службы аппарата, увеличивается время между ревизиями и значитель­но повышается надежность.

Для пальцевых контактов ширину подвижного контакта выбирают равной или несколько больше (до 25 %) ширины токоподводящей шины или гибкой связи. Ширину неподвижного контакта принимают на 20­-25 % больше ширины подвижного контакта. По соображениям механи­ческой прочности коммутирующих контактов и с учетом износа их при работе. Толщину контактов принимают в 1,5-2 раза больше шины.

Задача расчета – определение силы Р_к нажатия в контактах, при которой температура в месте контактирования не превышает допустимую; не происходит сваривания контактов и их самопроизвольного расхождения под действием электродинамических усилий.

Расчет коммутирующих контактов проводят для номинального режима и режима короткого замыкания.

В режиме длительного прохождения І_н (или І_экв) переходное сопротивление контактов Р_к с учетом влияния электрической дуги на нагрев контактов определяют из выражения [1]:

где θ_м – максимальная температура площадки касания;

θ_к – температура контактной детали, принимается равной θ_уст, определенной для шин;

Р, S – соответственно периметр и сечение контакт-деталей по линии контактирования;

Р_gэ – доля потерь мощности в контактах аппарата от наличия электрической дуги;

λ – коэффициент теплопроводности контактного материала.

Максимальная температура площадки касания θ_м не должна превышать температуру рекристаллизации выбранного контактного ма­териала. Согласно ГОСТ 403-73 для контактов из меди установлена. θ_м = 105 ⁰С, а для контактов из серебра и материалов на его основе – до 200 ⁰С. Температура площадки касания, ограничивается предельно допустимыми температурами соседних частей

где U_g – напряжение на дуге;

І_g – ток дуги;

t_r – длительность горения дуги на контактах;

Z – частота включений в час.

Значения U_g и t_r могут быть определены при расчете дугогасительного устройства.

Для расчета дугогасительного устройства постоянного тока предварительно принимают длительность горения дуги, равную 0,02­0,04 с, а напряжение на дуге – 0,5-0,8 В от напряжения сети. При расчете контакторов переменного тока соответственно принимают

t_r = 0,01 ... 0,02 с, U_g = 100 … 300 В.

В дальнейших расчетах дугогасительных устройств контакторов эти параметры уточняют.

Ток дуги

.

По найденному значению R_к определяют силу контактного нажатия [1]

где К₁, m – эмпирические коэффициенты; выбираются по [1, с.38] в зависимости от материала и типа контактов.

Рассчитывают удельное контактное нажатие на 1 А номинального (эквивалентного) тока, Н/А,

В практике проектирования электрических аппаратов установлены определенные значения ρ_уд, Н/А; для разных условий.

Серебряные контакты и композиции из серебра:

для контакторов 0,07-0,145;

для установочных автоматов 0,1-0,39;

для универсальных автоматов 0,49;

для малогабаритных контакторов 0,04.

Медные контакты:

для контакторов 0,145-0,24;

для командоаппаратов 0,24-0,34.

Расчетное значение необходимо сравнивать с табличным. Если расчетные величины удельных нажатий ниже рекомендуемых, следует взять нижний предел приведенных значений удельных нажатий в контактах и определить новые значения Р_к и R_к:

P_к = ρ_уд · І_н,

.

Правильность расчета силы контактного нажатия проверяют тем­пературой площадки касания:

Значение θ_лк не должно превышать θ_м.

В режиме кратковременного t_к.3 протекания тока короткого замыкания І_к.3 необходимо выяснить, обеспечит ли рассчитанная сила Р_к контактного нажатия неприваривание контактов.

Ток сваривания [1].

сравнивают с предельным значением отключаемого тока І_отк. Если І_отк < І_ов , то контакты при расчитанной силе контактного нажатия привариваться не будут. Если приведенное неравенство не выполняется, необходимо увеличить силу нажатия в контактах.

Для оценки величины электродинамических усилий отталкивания в контактах при протекании тока короткого замыкания можно воспользоваться формулой [1].

,

где S – площадь сечения контакта по линии (точке) контактирова­ния;

S_o – площадь сечения площадки смятия в контакте, определя­ется методом последовательных приближений по формуле

,

где σ _см – предел прочности материала контакта смятию.

Для наиболее распространенных контактных материалов принима­ют σ _см, Н/см²:

медь – 50500; серебро – 30300; сталь – 60000; никель – 220000;

вольфрам - 293000.

В рационально сконструированной контактной системе должно выполняться условие

Р_эgу < Р_к.

Обычно раствор контактов выбирают из условия надежного гашения дуги при малых (критических) токах, когда механическое рас­тяжение играет определяющую роль в гашении дуги. Аналитических зависимостей для расчета растворов контактов низковольтных аппа­ратов нет, поэтому при выборе раствора контактов можно использо­вать экспериментальные зависимости, учитывающие влияние на раст­вор контактов следующих факторов: величины тока, напряженности магнитного поля в зоне контактов, напряжения сети, индуктивности отключаемой цели. 3ависимости раствора контактов от величины постоянного и переменного тока изображены соответственно на рис.4.4 и 4.5.

Величины растворов некоторых типов контакторов и магнитных пускателей общепромышленного исполнения указаны в табл. 4.1

Рисунок 4.4 - Зависимость раствора Рисунок 4.5 - Зависимость раствора

контактов от силы контактов от силы

постоянного тока переменного тока

Таблица 4.1 - Раствор контактов в промышленных сериях контакторов и пускателей

Тип аппарата	Номинальный ток, А
	25	63	100	160	250	400	630
КПВ-600			10 ± 2	16 ± 2	20 ± 2		22 ± 2
КТПВ-600		16 ± 2	16 ± 2	20 ± 2	24 ± 2
ПМЕ-200	3
ПАЕ		3,5	3,5	4
МК2-20Б		4-6
КТ 6000				7,5	8,5	11 - 13