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正文內(nèi)容

交流接觸器設(shè)計(jì)正文(編輯修改稿)

2024-12-07 15:43 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 觸頭為雙斷點(diǎn),ndv =2,遠(yuǎn)大于要求,所以能可靠熄弧。 (9)檢查恢復(fù)電壓振蕩過程轉(zhuǎn)變?yōu)榉侵芷谶^程的條件,其判斷公式如下: f0≥ (37) 65600≥=滿足上述條件,因而恢復(fù)電壓為非周期過程。 輔助觸頭系統(tǒng)滅弧方法 由于輔助觸頭開斷電流小,不需加特殊的滅弧裝置,直接利用雙斷點(diǎn)觸頭滅弧。 第4章 電磁系統(tǒng)設(shè)計(jì) 概述 電磁系統(tǒng)是由磁系統(tǒng)和線圈組成,用以進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)換的電器組件或部件。電器的電磁系統(tǒng)主要是借線圈激磁使磁系統(tǒng)磁化,產(chǎn)生電磁吸力吸引銜鐵,使之運(yùn)動(dòng)作機(jī)械功,從而達(dá)到某些預(yù)定目的。通過線圈從電源吸取能量,并借銜鐵的運(yùn)動(dòng)輸出機(jī)械功,是電磁系統(tǒng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的一個(gè)方面,通過線圈輸入電磁信號(hào),并借銜鐵的機(jī)械運(yùn)動(dòng)輸出指令,是電磁系統(tǒng)實(shí)行控制作用的又一個(gè)方面。電磁系統(tǒng)的用途非常廣泛:它既可以單獨(dú)成為一類電器,諸如用作牽引電磁鐵、制動(dòng)電磁鐵、起重電磁鐵和電磁離合器及電磁吸盤等;它亦可作為電器的組件或部件,例如用作電磁接觸器、電磁式繼電器、電磁式脫扣器等的感測(cè)部件,以及電磁操作機(jī)構(gòu)的執(zhí)行部件。此外,從廣義的角度來看,電磁傳感器、電磁穩(wěn)壓器乃至磁放大器等,也可視為電磁系統(tǒng)。由此,設(shè)計(jì)之前需要了解電磁系統(tǒng)的種類、典型結(jié)構(gòu)和基本特性: 電磁系統(tǒng)的種類和典型結(jié)構(gòu)形式 電磁系統(tǒng)種類很多。按線圈激磁電流的種類區(qū)分有直流電磁系統(tǒng)、單相交流電磁系統(tǒng)、三相交流電磁系統(tǒng)、極化電磁系統(tǒng)以及交直流同時(shí)磁化的電磁系統(tǒng)。按線圈的連接方式區(qū)分有并激電磁系統(tǒng)和串激電磁系統(tǒng)。按銜鐵與線圈的相對(duì)位置區(qū)分有銜鐵穿入線圈內(nèi)腔的內(nèi)銜鐵式電磁系統(tǒng)和銜鐵在線圈外運(yùn)動(dòng)的外銜鐵式電磁系統(tǒng)。按外觀形狀區(qū)分有E形電磁系統(tǒng)、螺管式電磁系統(tǒng)和拍合式電磁系統(tǒng)等。電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)從銜鐵運(yùn)動(dòng)方式區(qū)分有直動(dòng)式和轉(zhuǎn)動(dòng)式結(jié)構(gòu)??傊姶畔到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式很多,且不同形式的具有不同的特性。所以在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)具體電器的反力特性及對(duì)吸力特性與反力特性配合的要求,確定電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式。 電磁系統(tǒng)的基本特性 電磁系統(tǒng)的基本特性包括吸力特性、反力特性、輸入輸出特征及時(shí)間特性,下面就談?wù)勎μ匦院头戳μ匦?。電磁系統(tǒng)既然是一種依靠電磁吸力使銜鐵產(chǎn)生機(jī)械位移而輸出機(jī)械功的電工裝置,驅(qū)動(dòng)銜鐵運(yùn)動(dòng)的電磁吸力Fx和銜鐵的機(jī)械行程δ自然就是它的基本參數(shù),這兩個(gè)參數(shù)在一定條件下呈現(xiàn)的關(guān)系Ff=f(δ)也就成了電磁系統(tǒng)的基本特征。這個(gè)特征表征了電磁系統(tǒng)帶動(dòng)負(fù)載的吸引能力,所以習(xí)慣上被稱為吸力特性。上面是對(duì)直動(dòng)式電磁系統(tǒng)而言,如果是轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁系統(tǒng),吸力特性就以M=f(a)表示,它是銜鐵受到的電磁轉(zhuǎn)矩與銜鐵角位移之間的關(guān)系。電磁系統(tǒng)的銜鐵在運(yùn)動(dòng)過程中要克服機(jī)械負(fù)載的作用力做功??梢哉f,電磁系統(tǒng)的主要任務(wù)就是克服這種反作用力。因此,機(jī)械負(fù)載性質(zhì)的反作用力Ff與銜鐵行程δ之間的關(guān)系Ff=δ—反力特性,與吸力特性實(shí)質(zhì)上是矛盾的統(tǒng)一。更何況對(duì)一般的電磁系統(tǒng)來說,銜鐵的吸合主要靠電磁吸力,其釋放和復(fù)合則主要靠反作用力。因此,將反力特性作為電磁系統(tǒng)的基本特性來處理,既有必要,也很恰當(dāng)。為了保證電磁系統(tǒng)能可靠地工作,在銜鐵的吸合過程中,在動(dòng)作電流或電壓下的吸力特性通常應(yīng)高于反力特性;反之,在銜鐵的釋放過程中,反力特性應(yīng)高于在釋放電流或電壓下的吸力特性,或零電流及零電壓下剩磁產(chǎn)生的吸力特性。 電磁系統(tǒng)設(shè)計(jì) 計(jì)算電磁系統(tǒng)反力: (1)按主觸頭參數(shù)確定銜鐵釋放位置的工作氣隙值(銜鐵行程)。 主觸頭系統(tǒng) 開距為:β1=7mm。 超程為:γ1=3mm 則主觸頭行程為:β1+γ1=7+3=10mm 即銜鐵行程為: δ=10mm (2)確定銜鐵釋放位置的初始反力及釋放彈簧力。 確定初始反力(按銜鐵釋放終了時(shí),銜鐵與停擋相碰撞的彈回距離,應(yīng)小于接觸器常閉輔助觸頭的超程(磨損后),來確定初始反力。 主觸頭彈簧初壓力定為16N,終壓力為20N,超程為δch =3mm,三對(duì)主觸頭 初壓力產(chǎn)生的反力: Ffcc=316N=48N, 終壓力產(chǎn)生的反力: Ffzc=320N=60N 確定輔助觸頭的超程為:2mm,初壓力為:2=, 終壓力為: F=2= 故Ffcb=2= Ffcb=2 = ,取允許彈回距離 δy=,取彈性恢復(fù)系數(shù)e=,初始反力計(jì)算公式如下: Ffcb= (41)= = 釋放彈簧力: (a)釋放位置彈簧力=初始反力+常閉觸頭終壓力Ffcs=FCS + Ffzb=+= (42) (b)吸合位置的彈簧力:參考現(xiàn)有產(chǎn)品,取釋放彈簧鋼度C=FfxFfcs+cδ=+10= (43) (3)按主觸頭參數(shù)及銜鐵釋放位置的工作氣隙值和初始反力等數(shù)據(jù)做反力 特性 曲線[Fff(Ff=f(Ff=f(δ))]如下。 吸合位置電磁鐵反力:Fb=Ffx+ Ffzb=+60= 釋放位置電磁鐵反力:Ff=Ffzs= 圖41 反力特性曲線 Ff為反力特性。 Ff1為釋放彈簧反力特性。 Ff2為主觸頭彈簧反力特性。 Ff3為銜鐵等運(yùn)動(dòng)部分的重力 電磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形式很多,可按不同方式來分類。按磁系統(tǒng)型式可分為U型、E型、盤式和螺管式等。按銜鐵運(yùn)動(dòng)方式分為旋轉(zhuǎn)式和直動(dòng)式。等等。交流電磁系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)型式,對(duì)于小容量多采用直動(dòng)式,直動(dòng)式電磁系統(tǒng) 常用的可分為六類,分別為:?jiǎn)蜺型、雙U型、單E型、雙E型、T型、螺管式。從理論上講,單U型比雙E型的吸力特性陡峭,與反力特性的配合單U型好些,本次接觸器設(shè)計(jì)要求容量不大,考慮結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性好等因素,選擇單U型直動(dòng)式電磁鐵。 選擇交流電磁鐵結(jié)構(gòu)形式,要按吸力特性與反力特性的配合關(guān)系來選擇結(jié)構(gòu)形式,此外,直動(dòng)式電磁鐵具有工藝簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),轉(zhuǎn)動(dòng)式電磁鐵具有杠桿比(電磁吸力力臂與反力力臂之比)可調(diào)的優(yōu)點(diǎn),裝甲螺管式適用于卡行程,U形和E形直動(dòng)式則適用于較短行程,當(dāng)反力特性較平坦且銜鐵打開位置的反力較大時(shí),則應(yīng)選用雙U形或雙E形或裝甲螺管形。 (1)U型電磁鐵: 優(yōu)點(diǎn):去磁氣隙設(shè)在靜鐵心底部,不受極面磨損影響,使用壽命較長(zhǎng),體積小材料利用率高。 缺點(diǎn):線圈固定不方便,去磁可靠性較差。 (2)E型電磁鐵: 優(yōu)點(diǎn):線圈安裝在中柱上,有利于固定和保護(hù)線圈,去磁氣隙在中柱上,去磁可靠。 缺點(diǎn):去磁氣隙受極面影響,使用壽命不易提高,碰撞應(yīng)力較大,不利于機(jī)械壽命提高。 (3)“雙”(U或E)型電磁鐵: 由于有附加螺管力,所以磁鐵初始吸力較大,且吸力特性較平坦。 (4)“單”(U或E)型電磁鐵: 無附加螺管,故吸力特性比較陡峭。分析:由前所設(shè)計(jì)中繪制反力特性曲線較陡峭,故在本設(shè)計(jì)中采用單(U或E)型電磁鐵,再由以上比較,U型更利于壽命提高,而E型會(huì)因極面磨損去磁氣隙不斷減小而影響,電磁鐵的壽命。但U型固定不方便,故采用兩個(gè)淺串聯(lián)并固定成一整體式。E型可采用在中柱底部增加一個(gè)非磁性墊片,產(chǎn)生固定去磁氣隙,從而使壽命不受極面磨損影響,單U或單E型都適于吸力特性較陡峭的情況,在本設(shè)計(jì)中通過計(jì)算機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì),比較單U及單E型電磁鐵,考慮到本次接觸器設(shè)計(jì)要求容量不大,結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)性好等因素,選擇單U型直動(dòng)式電磁鐵。 電磁鐵的設(shè)計(jì)和計(jì)算 主要技術(shù)參數(shù): 主觸頭參數(shù): (1)開距 β1=7mm (2)超程 γ1=3mm (3)初壓力 F01=8N (4)終壓力 Fz1=10N (5)觸頭數(shù) n1=6 輔助觸頭參數(shù): (1)開距 β2=4mm (2)超程 γ2=2mm (3)初壓力 F02= (4)終壓力 Fz2= (5)觸頭數(shù) 常閉觸頭n2=4 。常開觸頭n3=4 釋放彈簧參數(shù): (1)初始彈簧力 Fs0= Ffcs= (2)彈簧鋼度 線圈電壓及允許電壓波動(dòng)范圍: (1)線圈額定電壓 UN=220v (2)電壓允許波動(dòng)范圍 *UN=187v 線圈耐熱等級(jí)和允許溫升: (1)耐熱等級(jí) B級(jí) (2)允許溫升 70oC 工作制形式:長(zhǎng)期工作制 交流電磁鐵反力特性計(jì)算 電磁鐵工作氣隙值計(jì)算; (1)銜鐵釋放位置 δa=β1+γ1=3+7=10mm (2)常閉輔助觸頭剛分開位置 δb=δaγ2=102=8mm (3)常開主觸頭剛接觸位置 δc=γ1=3mm(4)常開輔助觸頭剛接觸位置 δd=γ2=2mm(5)銜鐵閉合位置 δe=(虛設(shè)值)。 電磁鐵各位置反力計(jì)算 (1)銜鐵釋放位置: Ffd=Fs0n2Fz2== (44)(2)常閉輔助觸頭剛分開位置: a:Ffb2=Fs0+c(δaδb)=+(108)= (45) b:Ffb1=Ffb2N2F02== (46) c:Ffe=Fs0+Cδa +n1Fz1+4Fz2 (47)=+10+610+4= (3)銜鐵閉合位置: Ff1c= Fs0+C(δa δc)=+(103)= (48) Ff2c= Ffc1+n1F01=+68= (49) (4)常開輔助觸頭剛閉合位置:Ffd1= (410)=+(102)+68+6= Ffd2=Ffd1+n3F02=+4= (411) (5)釋放彈簧反力Ff1Ff1a=Fs0= (412)Ff1e=Fs0+C(δa δc)=+(103)= (413) (6)常閉輔助觸頭的反力Ff2Ff2a=n3Fz2=4= (414)Ff2b=n3F02=4= (415) (7)主觸頭的反力Ff3Ff3c=n1F01=68=48N (416)Ff3e=n1Fz1=610=60N (417) (8)常開輔助觸頭反力Ff4Ff4d=n2F02=4= (418)Ff4e=n2Fz2=4= (419) 銜鐵各位置反力 Ffa1=Ff1a+Ff2a== (420)Ffb1= Ff1b+Ff2b == (
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