Расчет температуры нагрева токоведущих частей в номинальном режиме

с,

 

где p =2*(a + b) = 36*10 ^-3 м - периметр;

q = а * b = 45*10 ^-6 м² площадь поперечного сечения;

должно выполняться условие < ,т. е. 62 с 120 с.

Расчет термической стойкости

В режиме короткого замыкания рассчитаем термическую стойкость токоведущих частей. Допустимую температуру нагрева в режиме короткого замыкания примем равной =300 с

_,

где - плотность материала контакта, для меди = 8900 кг/м³

С =390Дж/кг* с – теплоемкость.

Расчет размеров гибкого соединения

Толщина гибкого шунта

м,мм

где =q =45*10^-6 м^{2 -} площадь поперечного сечения шунта;

= b=15*10^-3 м - ширина шунта;

- коэффициент заполнения.

Определение переходного сопротивления

Для медных шин при токе меньшим 200 А А/мм².

Расчет силы контактного нажатия

Н,

где 10 кг/мм² - удельное давление в контактирующих частях;

мм².

По величине необходимого контактного нажатия выбираем болты М8 с расчетной силой затяжки Р_К = 5,4 кН, число болтов m = 1

Расстояние между центрами болтов выбирается не менее (2,2 2,4) d, где d - диаметр болта, м.

Переходное сопротивление контактирующих поверхностей

Ом,

где =0,24*10 ^-3 - коэффициент, зависящий от материала и состояния поверхности контактирующих поверхностей; коэффициент соприкосновения для линейного контакта находится в приделах ; количество болтов

1.5.3 Омическое сопротивление контакта

Ом,

где мм - длина контактного соединения.

к_с=0,6 т.к l/a=25,8/3=8,6

Переходное сопротивление контакта

Ом.

Расчет превышения температуры контактного соединения.

При номинальном режиме температуры контактного соединения не должна превышать температуру нагрева примыкающих к нему шин больше чем на 10 градусов и быть больше допустимой.

с,

где S_K =2*(а+b)*l = 2*(3+15)*10^-3*25,8*10^-3=9,28*10^-4 м² - полная наружная поверхность контактного соединения.

19,97 < 120 следовательно температура не превышает допустимую

 

Расчет коммутирующих контактов

Расчет сил контактного нажатия

Для одноточечных контактов сила контактного нажатия

Н,

К - температура точки касания;

К температура контактной площадки;

= 390 Вт/(мк) - удельная усредненная теплопроводность токоведущего проводника, применяемая здесь;

В=2,42 10^-8 (В/мк)² - число Лоренца;

Нb=11*10⁸ Н/м² твердость контактной поверхности по Бринеллю;

 

Расчет переходного сопротивления.

,Ом

где n - коэффициент формы контактной поверхности, n=0,6 для линейного контакта;

2/3 - коэффициент, учитывающий уменьшение температуры по мере удаления от площадки касания;

=0,24*10^-3 - коэффициент, учитывающий материал и состояние контактной поверхности.

 

Расчет нагрева контактов в номинальном режиме.

Расчет падения напряжения в токоведущем контуре аппарата при замкнутых коммутирующих контактах.

мВ.

Расчет превышения температуры контактной площадки коммутирую-щего контакта.

⁰ с;

где =390 Вт(м ºС) – удельная усредненная теплопроводность материала коммутирующих контактов.

, мВ

медь

Расчет износа контактов

Расчет удельного массового износа

где = 2 - коэффициент неравномерности;

= 0,2 *10^-3- опытный коэффициент износа;

=0,2*10^-3 - опытный коэффициент износа;

I_отк= 6*I_н =6*80=480А -ток отключения;

I_вк=2,5*I_н=2,5*80=200А- ток включения

Расчет изнашиваемой части объема контакта и линейного износа

м³,

где N =0,01 млн. допустимое число циклов включения;

= 8900 кг/м³ плотность материала контакта.

Расчет линейного износа

м.

Надежная работа контактов возможна, если их износ по толщине не превышает значения 0,5 0,75 от первоначальной толщины.

 

Провал контакта

м.

Расчет короткого замыкания

В режиме короткого замыкания по контактам аппарата протекает сверхток, длительностью, не превышающей нескольких секунд, но по величине значительно превышающий номинальный. В результате этого, в месте контактирования выделяется большое количество тепла, в десятки и сотни раз больше, чем при продолжительном режиме работы. В точке соприкосновения контактов появляются электродинамические силы стягивания, которые стремятся отбросить один контакт от другого и тем самым уменьшить контактное нажатие. Помимо электродинамических сил стягивания на контакты действуют силы от токоведущего контура, которые также могут увеличивать электродинамические силы стягивания. Таким образом, в месте контактирования при протекании сверх токов происходит увеличение переходного сопротивления контактов, их разогрев и возможное сваривание, и как следствие - выход аппарата из строя.

Основной задачей расчета нагрева контактов в режиме короткого замыкания является определение устойчивости замкнутых контактов к токам короткого замыкания на основе методов, основанных на термическом и электродинамическом действии токов.

При расчетах контактов в условиях короткого замыкания в цепи необходимо исходить из максимального значения тока короткого замыкания, им является ударный ток короткого замыкания.