Расчет контактного узла

3.3.1 Размеры, конструкции и материалы контактов

Расчет начинается с определения размеров и конструкции контактного узла. Контакты главной цепи контакторов обычного пальцевого типа с подводом тока по гибкому соединению, блок – контакты - мостикового типа. Размеры контактов, их толщина и ширина очень сильно зависят как от конструкции самого контактного соединения, дугогасительного устройства и всего аппарата в целом, так и от назначения аппарата. Рекомендуемые размеры контактов приведены в приложении А (таблица А1).

После выбора размеров контактов и их материала определяются начальное и конечное нажатия контактов и производится их расчет на нагрев и не свариваемость.

Величина начального контактного нажатия , Н:

(1)

где, - удельное контактное нажатие, H/A.

Рекомендуемые величины удельных контактных нажатий приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Удельных контактных нажатий

Номер варианта	Вид контакта	, H/A.
	Медь (торцевой контакт)	(15÷ 25)*
	Медь (пальцевый контакт)	(15÷ 25)*
	Медь луженая	(15÷ 25)*
	Алюминий	(25÷ 35)*
	Латунь	(25÷ 35)*
	Олово	(25÷ 35)*
	Сталь	(25÷ 35)*
	Биокерамика	(7÷ 15)*
	Серебро	(7÷ 15)*
	Серебряная металлокерамика	(7÷ 15)*

Вне зависимости от величины тока не рекомендуется принимать контактное нажатие ниже следующих значений: для медных стыковых контактов – менее 3 H; для скользящих – менее 10H; для контактов из серебра и серебряной металлокерамики - менее 0, 5Н.

Конечное контактное нажатие не играет определяющей роли и его величина, вообще говоря, должна быть равна начальному нажатию. Однако выбор провала почти всегда связан со сжатием контактной пружины и увеличением ее усилия, поэтому конструктивно получить одинаковые контактные нажатия - начальное и конечное – невозможно. Обычно конечное контактное нажатие при новых контактах превышает начальное в 1, 5÷ 2 раза.

(2)

3.3.2 Конструкция контактного узла

Конструкцию контактного узла можно заимствовать у ранее спроектированных и серийно изготавливаемых аппаратов. При этом для контакторов обязательно должна быть предусмотрена установка дугогасительной системы с достаточно близким расположением дугогасительной катушки к контактам и установка дугогаситльных рогов. Блок – контакты контактора лучше всего отделить от главных контактов. Целесообразно как для контактора, так и для реле предусмотреть возможность по средством простой переборки блок – контактов превращения их из замыкающих в размыкающие и наоборот, а также возможность помещения их в закрытом объеме (в оболочке из прозрачного материала) для предохранения от загрязнения.

При разработке конструкции особое внимание следует обращать на возможность удобного доступа ко всем болтовым и винтовым контактным соединения, которые необходимо периодически подтягивать во время эксплуатации аппарата, а также возможность удобного осмотра, зачистки и смены всех взаимоподвижных контактов.

3.3.3 Расчет контактов на нагрев и не свариваемость

Переходное сопротивление контакта, Ом:

, (3)

где - коэффициент, зависящий от свойства материала контактов, а также от способа обработки и чистоты контактной поверхности (таблица А2 приложения А)

- сила начального контактного нажатия;

- коэффициент, зависящий от числа точек соприкосновения контактных поверхностей (таблица А3 приложения А).

При нагреве переходное сопротивление повышается за счет увеличения удельного сопротивления материала:

, (4)

где температурный коэффициент повышения сопротивления материала контактов.

Основным источником нагрева контактов являются контактные ключи, имеющие сопротивление, значительно превышающее сопротивление собственного контакта, которое при расчете не принимается во внимание. Величина превышения температуры контактной точки над температурой самого контакта,

, (5)

где - ток, протекающий через контакты, А;

- переходное сопротивление при нагретых контактах, Ом;

- падение напряжение на переходном сопротивлении, В;

- теплопроводность материала контактов, (таблица А4 приложение А);

- удельное сопротивление нагретого контакта, Ом/см (таблица А5 приложение А).

Величина превышения температуры всего контакта может быть рассчитана по уравнению теплового баланса:

(6)

где - поверхность охлаждения пары контактов, ;

- коэффициент теплоотдачи.

За поверхность охлаждения принимается полная поверхность пары соприкасающихся контактов. Величина коэффициента теплоотдачи определяется обычно опытным путем и для разных конструкций контактов может существенно различаться. Ориентировочно можно принять значение

Абсолютная температура контактной точки,

, (7)

где - температура окружающей среды.

Величина при устойчивой работе контактов и отсутствии их сваривания должна быть меньше температуры рекристаллизации материала контактов (таблица А.6 приложение А).

Термической устойчивостью контактов называется их способность выдерживать в течении определенного времени большие токи, не оплавляясь и не свариваясь. Температура контактных точек допускается до величины температуры плавления (таблица А.6 приложение А)

3.3.4 Раствор контактов

В [1] показано, что при наличии магнитного поля гашения дуги на напряжении до 500В можно принять значение раствора 10…….12 мм на постоянном токе и 6…..7 мм на переменном токе. Излишнее увеличение раствора нежелательно, т.к. оно ведет к увеличению хода контактных частей аппарата, а, следовательно, и его габаритов.

Наличие мостикового контакта с двумя разрывами позволяет уменьшить ход контакта, сохраняя суммарную величину раствора. В этом случае обычно принимается раствор 4…..5 мм на каждый разрыв. Меньше этой величины раствор обычно не принимается, т.к. погрешности при изготовлении отдельных деталей могут существенно повлиять на величину раствора.

Величину раствора следует увеличивать в случаях:

- возможности их сильного загрязнения;

- размыкание цепи с большой индуктивностью;

- для контактов защитных аппаратов с целью повышения их надежности.

При напряжении 500…….1000В величина раствора обычно принимается 16…….25 мм. Большие значения относятся к контактам, выключающим цепи с большей индуктивностью и большим током.