VIP STUDY сегодня – это учебный центр, репетиторы которого проводят консультации по написанию самостоятельных работ, таких как:
  • Дипломы
  • Курсовые
  • Рефераты
  • Отчеты по практике
  • Диссертации
Узнать цену

П-образная магнитная система серийно выпускаемого контактора вакуумного КВ2-250-3

Внимание: Акция! Курсовая работа, Реферат или Отчет по практике за 10 рублей!
Только в текущем месяце у Вас есть шанс получить курсовую работу, реферат или отчет по практике за 10 рублей по вашим требованиям и методичке!
Все, что необходимо - это закрепить заявку (внести аванс) за консультацию по написанию предстоящей дипломной работе, ВКР или магистерской диссертации.
Нет ничего страшного, если дипломная работа, магистерская диссертация или диплом ВКР будет защищаться не в этом году.
Вы можете оформить заявку в рамках акции уже сегодня и как только получите задание на дипломную работу, сообщить нам об этом. Оплаченная сумма будет заморожена на необходимый вам период.
В бланке заказа в поле "Дополнительная информация" следует указать "Курсовая, реферат или отчет за 10 рублей"
Не упустите шанс сэкономить несколько тысяч рублей!
Подробности у специалистов нашей компании.
Код работы: K005903
Тема: П-образная магнитная система серийно выпускаемого контактора вакуумного КВ2-250-3
Содержание
СОДЕРЖАНИЕ



	1 Экспериментальные исследования приводного электромагнита вакуумного контактора КВ2-250-3…………………………………………...



4

1.1 Экспериментальное снятие кривых намагничивания Ф?(F?) при рабочих зазорах ?=5, 7, 9, 10, 11, 13, 15мм……………………………..……



4

	1.2 Измерение электромагнитных усилий срабатывания, возврата и удержания………………………………………………………….…………...



11

2 Испытание опытного образца электромагнитного привода с залипанием

12

2.1 Измерение магнитного потока в рабочем зазоре от действия постоянного магнита….………………………………………….......................



12

2.2Измерение магнитодвижущей силы срабатывания и возврата без ферромагнитного шунта………………………………………………………..



12

2.3Измерение зависимости магнитодвижущей силы срабатывания электромагнита  от величины воздушного зазора между магнитопроводом и шунтом……….....................................................................................................



13

3Разработка схемных и конструктивных решений по построению контактора вакуумного КВ2-250-3 с магнитным залипанием в соответствии с требованиями ТЗ…………………….……………………………………….





14

3.1 Описание схем подключения обмоток управления контакторов с магнитным залипанием………………………………………………………...



14

3.2 Анализ схемных решений по построению контактора вакуумного КВ2-250-3 с магнитным залипанием  в соответствии с требованиями ТЗ и выбор схемы управления………………………………………………………



18

4 Патентный поиск. Анализ прогрессивных технических решений для реализации конструктива контактора вакуумного с магнитным залипанием по ТЗ по патентным базам стран ведущих мировых производителей контакторов………………………….………………………………………….







27

	5 Расчет электромагнита и обоснование выбора размеров и характеристик постоянного магнита для контактора вакуумного с магнитным залипанием………………………………………………………………….……





32

5.1Расчет магнитной системы………………………………………………

32

5.2 Расчет обмоточных данных катушек управления…………….............

52

5.3 Расчет и выбор размеров постоянного магнита и его характеристик

58

	6 Разработка эскизов оригинальных деталей и узлов контактора вакуумного с магнитным залипанием по ТЗ ………………...….…………….



77

	6.1 Описание конструкции электромагнитного привода………………..

77

	6.2 Эскизы оригинальных деталей и узлов……………………………….

78

	Выводы……………………………………………………………………………

78

Список использованной литературы…………………………………………...

79

Приложения………………………………………………………………………

81

































1 Экспериментальные исследования приводного электромагнита вакуумного контактора КВ2-250-3



В данном разделе приведены результаты экспериментальных исследований серийного контактора КВ2-250-3.

Целями исследования являются:

1) качественный анализ магнитной системы;

2) определение электромагнитных усилий срабатывания, возврата и удержания.



1.1 Экспериментальное снятие кривых намагничивания Ф?(F?) при рабочих зазорах ?=5, 7, 9, 10, 11, 13, 15мм

	

Объект испытания: П-образная магнитная система серийно выпускаемого контактора вакуумного КВ2-250-3.

Программа испытаний

	Снятие кривых намагничивания Ф?(F?) при рабочих зазорах ?=0,1; 5; 7; 9; 10; 11; 13; 15мм.

Оборудование и приборы:

1. Источник постоянного напряжения ЗПУ-50.

2. Мультиметр АКТАКОМ АВМ-4306.

3. Милливеберметр М119 (класс точности 0,5).

Место проведения испытаний:

Лаборатория надежности и испытаний кафедры электрических и электронных аппаратов ЧГУ им. И.Н. Ульянова (Д-401).

Методика испытаний.

	Для измерения магнитного потока Ф? на одном из сердечников намотана измерительная обмотка Wи (схема измерения представлена на рисунке 1.1). Концы измерительной обмотки, состоящей из трех витков, подключены к милливеберметру. Рабочий воздушный зазор ? изменяется с помощью калиброванных прокладок из немагнитного материала, устанавливаемых между сердечником и якорем. Магнитный поток определяется по разности показаний милливеберметра при изменении направления тока в рабочей обмотке и рассчитывается по формуле:

	,

	где Сф ? постоянная прибора, Сф=1,03?10-4Вб/дел.; Wи ? число витков измерительной обмотки, Wи=3.

	

	Рисунок 1.1 – Схема измерения магнитного потока

	

	Результаты экспериментальных исследований

	Снятие кривых намагничивания Ф?(F?) при рабочих зазорах ?=0,1;5, 7, 9, 10, 11, 13, 15мм.

Результаты экспериментальных исследований и расчетов при снятии кривых намагничивания сведены в таблицы 1.1 ? 1.8. Семейство кривых намагничивания при различных зазорах представлено на рисунке 1.2





Таблица 1.1 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=0,1мм

I, A

0

0,1

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,5

F, A

0

380

760

1520

2280

3040

3800

4560

5320

5700

?

0

37

50

61

68

72

76

78,5

81

82

?, мВб

0

0,635

0,858

1,05

1,17

1,24

1,30

1,35

1,39

1,41



Таблица 1.2 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=5мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

?

0

4,5

10,5

22,5

33,5

42

48,5

55

?, мВб

0

0,0773

0,18

0,386

0,575

0,721

0,833

0,944

Таблица 1.3 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=7мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,7

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

6460

?

0

3,5

9,5

19

28

37

43,5

48,5

52,5

?, мВб

0

0,06

0,163

0,326

0,480

0,635

0,747

0,833

0,901



Таблица 1.4 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=9мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,7

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

6460

?

0

3,5

9

17

25

33

39,5

44,5

48,5

?, мВб

0

0,06

0,154

0,291

0,429

0,566

0,678

0,763

0,832



Таблица 1.5 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=10мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

?

0

3,5

7,5

15,5

23,5

30,5

37

43,5

?, мВб

0

0,06

0,129

0,266

0,403

0,524

0,635

0,747



Таблица 1.6 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=11мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,69

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

6422

?

0

3,5

7,5

15

22,5

30

36,5

42

45

?, мВб

0

0,06

0,129

0,258

0,386

0,515

0,627

0,721

0,772



Таблица 1.7 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=13мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,68

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

6384

?

0

3

7

14

21,5

28,5

34,5

39

42,5

?, мВб

0

0,0515

0,120

0,240

0,368

0,489

0,592

0,670

0,729



Таблица 1.8 Результаты экспериментальных исследований и расчетов при рабочем зазоре ?=15мм

I, A

0

0,1

0,25

0,5

0,75

1

1,25

1,5

1,67

F, A

0

380

950

1900

2850

3800

4750

5700

6346

?

0

2,5

6

13

19,5

26,5

32

37,5

40,5

?, мВб

0

0,0429

0,103

0,223

0,334

0,454

0,549

0,644

0,695





Рисунок 1.2 ? Семейство кривых намагничивания при различных зазорах:

1 ? при конечном зазоре с немагнитной прокладкой; 2 ? при ?=5мм; 3? при ?=7мм; 4? при ?=9мм; 5? при ?=10мм; 6 ? при ?=11мм; 7 ? при ?=13мм; 8 ? при ?=15мм



Качественный анализ магнитной системы приводного электромагнита вакуумного контактора КВ2-250-3



Магнитная система выполнена унифицированной, применимой при управлении контактором от источников постоянного и переменного напряжений. Двухкатушечная П-образная магнитная система с внешним прямоходовым якорем, выполненным сплошным и с шихтованным сердечниками и ярмом. Последние выполнены едиными из цельного листа электротехнической стали марки 10895 с повышенной толщиной (1 мм). Это позволяет уменьшить необходимую магнитодвижущую силу в режиме удержания, и как следствие, потребляемую мощность, снизить объем токарных работ. Нормальное функционирование приводного электромагнита при питании его от источника переменного напряжения обеспечивается включением обмоток через однофазную мостовую схему выпрямления. Для снижения массогабаритных показателей используется форсированное управление его обмотками. 

Для качественной оценки основных соразмерностей, принятых в магнитной системе, воспользуемся экспериментально полученными кривыми намагничивания магнитной системы. 

Одним из основных соразмерностей в магнитной системе приводного электромагнита является относительное значение (?*) критического рабочего воздушного зазора (?кр).

,

 где	S=a?b–площадь поперечного сечения сердечника;

a–ширина «пакета» = 20 мм;

b–толщина «пакета» = 40 мм.

Таким образом, при ?кр=10 мм 

Относительная длина (lс=68 мм) сердечников:



Относительное расстояние (с=30 мм) между сердечниками:

.

Кратность длины сердечников к расстоянию между ними составляет:

.

Учитывая, что в магнитной системе два равновеликих рабочих воздушных зазора и имеющие место в ней соразмерности можно принять коэффициент рассеяния (?0) магнитного потока в основании сердечников на уровне 1,5?1,6.

Экспериментально измеренная магнитодвижущая сила срабатывания приводного электромагнита составляет Fср=3458 А (при ?=?кр=10 мм).

Магнитный поток срабатывания в рабочих зазорах составляет:

Ф? ср=4,67?10-4Вб.

Площадь поперечного сечения якоря составляет:

Sяк=10?40?10-6 м2=4?10-4 м2.

Максимальная индукция в поперечном сечении якоря составляет:



Ожидаемый магнитный поток в поперечном сечении основания сердечников составит:



а магнитная индукция:



Магнитодвижущая сила отпадания, измеренная экспериментально, составила Fотп=357 А. Магнитный поток в рабочем воздушном зазоре Ф?отп=5,93?10-4Вб, а магнитная индукция  

 Тл.



Выводы



	Выполненные расчеты магнитной индукции в характерных сечениях элементов магнитной системы свидетельствуют о том, что она далека от оптимальной. Для повышения конкурентоспособности контактора КВ2-250-3 проектный расчет его привода на основе оптимизационной методики с учетом особенностей схемы управления. 

	Оптимизация позволит улучшить массогабаритные показатели, снизить потребляемую в режиме пуска и удержания мощности и, как следствие, снизить себестоимость контактора. 

	

1.2 Измерение электромагнитных усилий срабатывания, возврата и удержания



Измерение электромагнитных усилий срабатывания, возврата и удержания производилось на предназначенной для этих целей специальной лабораторной установке, в составе которой имеется динамометр с памятью. Электромагнитные усилия срабатывания, возврата и удержания измерялись при предварительно установленных магнитодвижущих силах, соответственно срабатывания, возврата и удержания. Перед измерением электромагнитных усилий срабатывания, возврата и удержания в обмотках электромагнита были установлены магнитодвижущие силы соответственно срабатывания, возврата и удержания. 

Результаты измерений приведены в таблице 1.9.



Таблица 1.9? Результаты измерений

Fcр, А

3230

Fвозв, А

262

Fу., А

851

Pнач, кгс/Н

при ?=10мм

2,5 / 24,5

Pср, кгс/Н

при ?=6мм

9 / 88,2

Ру.в.,кгс/Н

23 / 225,4

Ру,кгс/Н

52 / 509,6



2. Испытание опытного образца электромагнитного привода с залипанием



В разделе приведены экспериментальные исследования опытного образца электромагнита с залипанием на предмет проверки его работоспособности в составе контактора.



2.1 Измерение магнитного потока в рабочем зазоре от действия постоянного магнита



Измерение магнитного потока проводилось по вышеуказанной методике (раздел 1.1). 

Магнитный поток от постоянного магнита при рабочем зазоре ?=10 мм составил Ф?=0,927?10-4Вб, при рабочем зазоре ?=0,75 ммФ?=2,36?10-4Вб. 

Таким образом, постоянный магнит оказывает влияние на процесс срабатывания при рабочем зазоре ?=10 мм и уменьшает магнитодвижущую силу срабатывания Fcр со значения 3230 А до 2916 А. 



2.2 Измерение магнитодвижущей силы срабатывания и возврата  без ферромагнитного шунта



Объект испытания: опытный образец вакуумного контактора КВ2-250-3 с залипанием.

Программа испытаний

Измерение магнитодвижущей силы срабатывания и возврата без шунта.

Оборудование и приборы:

1. Источник постоянного напряжения ЗПУ-50.

2. Мультиметр АКТАКОМ АВМ-4306.

Место проведения испытаний:

Лаборатория надежности и испытаний кафедры электрических и электронных аппаратов ЧГУ им. И.Н. Ульянова (Д-401).

	Результаты экспериментальных исследований

	Магнитодвижущая сила (МДС) срабатывания Fcр составила 2916 А, МДС Fв возврата составила 540 А. 

	

2.3 Измерение зависимости магнитодвижущей силы срабатывания электромагнита от величины воздушного зазора между магнитопроводом и шунтом



Результаты измерений приведены в таблице 2.1.



Таблица 2.1 – Значения МДС срабатывания при различных зазорах между магнитопроводом и шунтом

?, мм

Icр, А

Fcр, А

0,2

0,78

2964

0,5

0,78

2964

0,8

0,78

2964

1

0,78

2964



Таким образом, магнитодвижущая сила срабатывания электромагнита при выбранных размерах шунта не зависит от величин воздушно зазора между магнитопроводом и шунтом.







3 Разработка схемных и конструктивных решений по построению контактора вакуумного КВ2-250-3 с магнитным залипанием  в соответствии с требованиями ТЗ

3.1 Анализ конструктивных схем магнитный цепей поляризованных электромагнитов и выбор конструкции электромагнита



В отличие от нейтральных электромагнитов поляризованные электромагниты характеризуются наличием двух независимых магнитных потоков: поляризующего и рабочего. Благодаря этому характеристики поляризованных электромагнитов коренным образом отличаются от характеристик нейтральных электромагнитов [1, 2]. Это отличие в первую очередь состоит в том, что действие поляризованного электромагнита зависит как от величины, так и от направления тока в рабочей обмотке. При отсутствии тока в рабочей обмотке на якорь действует сила притяжения, создаваемая поляризующим магнитным потоком, в то время как в нейтральном электромагните она практически равна нулю.

Наличие поляризующего потока определяет также и быстродействие поляризованных электромагнитов. Это связано в первую очередь с тем, что при их срабатывании магнитное поле не создается вновь полностью и не уничтожается совершенно, а происходит перераспределение магнитного потока.

Поляризующий магнитный поток в поляризованных электромагнитах в большинстве случаев создается с помощью постоянных магнитов. Иногда для этой цели используются электромагниты постоянного тока. Применение постоянных магнитов позволяет получить фиксированное положение якоря независимо от наличия или отсутствия источника тока и исключает потребление электроэнергии в нерабочий период. Рабочий магнитный поток возникает под действием намагничивающей силы рабочей (управляющей) обмотки.

Поляризованные электромагниты являются основным элементом высокочувствительных быстродействующих реле, электромагнитных преобразователей электрического сигнала в пропорциональное угловое или линейное перемещение, электромеханических преобразователей тока, быстродействующих автоматических выключателей, устройств с магнитной блокировкой и т. д.

Существует большое разнообразие поляризованных электромагнитов, которые можно различать по ряду признаков. Наиболее характерными признаками, определяющими основные свойства поляризованных электромагнитов, являются: конструктивная схема магнитной цепи, количество устойчивых положений якоря при отсутствии тока в обмотке и направление возможных его перемещений, характер движения якоря относительно полюсов магнитопровода.

В зависимости от конструктивной схемы магнитной цепи поляризованные электромагниты делятся на электромагниты с последовательной магнитной цепью (рисунок3.1,а), электромагниты с параллельной (дифференциальной) магнитной цепью (рисунок3.1,б), электромагниты с мостовой магнитной цепью (рисунок3.1,в). В свою очередь каждая из этих групп может иметь отдельные разновидности [1].







Рисунок 3.1 – Конструктивные схемы магнитных цепей поляризованных электромагнитов.

а) с последовательной магнитной цепью;

Pм – сила пружины;  – рабочий зазор;

б)  с параллельной магнитной цепью;

в)  с магнитной цепью мостового типа;

Фп – поляризующий поток, Фр – рабочий поток



Исходя из возможных положений якоря поляризованного электромагнита в процессе его работы различают электромагниты двухпозиционные с настройкой без преобладания или с преобладанием и трехпозиционные.

У двухпозиционного поляризованного электромагнита с преобладанием при отсутствии тока в рабочей обмотке якорь всегда находится в одном положении.

Перемещение якоря (срабатывание электромагнита) может происходить только при определенном направлении тока в обмотке. После исчезновения тока якорь возвращается в исходное положение.

У двухпозиционного электромагнита без преобладания при отсутствии тока в рабочей обмотке якорь занимает положение около того или другого полюса магнитной системы в зависимости от предшествующего направления тока в этой обмотке. Перемещение якоря (срабатывание электромагнита) произойдет при направлении тока в рабочей обмотке электромагнита, противоположном направлению, имевшему место при предыдущем включении. После отключения обмотки якорь остается в том положении, которое он занял в процессе срабатывания.

У трехпозиционного поляризованного электромагнита при отсутствии тока в рабочей обмотке якорь находится в среднем положении между полюсами. При пропускании тока через обмотку (срабатывание электромагнита) якорь переметается в ту или иную сторону в зависимости от направления тока в обмотке.

Взаимное расположение якоря и полюсов неподвижной части магнитопровода поляризованного электромагнита обычно бывает таким, что при перемещении якоря изменяется величина воздушного зазора. Тем не менее в ряде случаев применяются такие конструкции, в которых воздушный зазор при движении якоря остается практически неизменным, а изменяется площадь между якорем и полюсом. Это дает возможность получить различные тяговые характеристики и различный характер срабатывания поляризованного электромагнита.

Основным требованием при разработке контактора с залипанием является обеспечение максимальной унификации его конструкции с конструкцией серийного контактора. По этому критерию наиболее целесообразно в разрабатываемой конструкции применить конструктивную схему поляризованного электромагнита с последовательной магнитной цепью. Для обеспечения симметрии магнитной цепи постоянный магнит расположить в центре симметрии магнитопровода, как показано на рисунке 3.2. 



Рисунок 3.2 – Магнитопровод электромагнита, поясняющий взаимное расположение его частей: 1 ? магнитопровод 1; 2 ? магнитопровод 2;

? постоянный магнит







3.2 Анализ схемных решений по построению контактора вакуумного КВ2-250-3 с магнитным залипанием  в соответствии с требованиями ТЗ и выбор схемы управления



Электрическая схема питания электромагнита [7] может быть аналогичной схеме питания электромагнита с залипанием контактора серии IOR (концерн ABB - Германия), которая приведена на рисунке 3.3. Положение контакта КМ: на рисунке соответствует отключенному состоянию электромагнита.





Рисунок 3.3 ? Схема включения обмотки контактора серии IOR:

(КМ? пусковая и отключающая обмотки электромагнита, КМ: ? переключающий контакт, SB1 ? кнопка включения электромагнита, SB2 ? кнопка отключения)



При нажатии на кнопку SB1 через пусковую обмотку начинает течь ток, обеспечивающий срабатывание электромагнита. В результате срабатывания происходит переключение контакта КМ: и пусковой ток прерывается, а схема подготавливается к отключению контактора, которое происходит при нажатии на кнопку SB2, в результате чего протекает ток противоположного направления через отключающую обмотку.

Пусковая и отключающая обмотки электромагнита контактора при такой схеме подключения должны быть намотаны согласно, так как общая точка (точка соединения конца пусковой обмотки с началом отключающей) подключается к одному полюсу источника питания, а магнитные потоки, наводимые этими обмотками должны быть противоположно направленными. Полярность подключения обмоток к источнику питания должна обеспечивать в рабочих зазорах согласное действие магнитных потоков, наводимых постоянным магнитом и пусковой обмоткой и встречное действие магнитных потоков, наводимых постоянным магнитом и отключающей обмоткой.

Использование такой схемы управления контактора переменного тока с залипанием предусматривает наличие цепи управления постоянного тока и, в случае ее отсутствия, требуется установка выпрямителей. При такой схеме управления наличие больших рабочих токов в обмотках приводит также к повышенному износу переключающего контакта. Ограниченная коммутационная способность переключающего контакта ограничивает увеличение рабочего тока в обмотках, и следовательно, ограничивает уменьшение расхода обмоточного провода.

Для облегчения условий коммутации переключающего контакта КМ: контактора целесообразным является применение электрических схем с однополупериодным и двухполупериодным выпрямлением питания обмоток и их комбинаций. Это позволит подключить обмотки контактора в цепь управления переменного тока, и переключающий контакт будет осуществлять коммутацию цепи переменного тока, что значительно уменьшает электрический износ и увеличивает срок службы контакта. Такие схемы питания могут быть выполнены в виде отдельных блоков, установленных непосредственно на контакторе.

На рисунке 3.4 приведена электрическая схема питания электромагнита с залипанием с двухполупериодным выпрямлением питания пусковой обмотки и однополупериодным выпрямлением питания отключающей обмотки [7].





Рисунок 3.4 ? Схема включения электромагнита на переменном токе с двухполупериодном выпрямлением питания пусковой обмотки и однополупериодным выпрямлением питания отключающей обмотки: (П(I) ? пусковая обмотка электромагнита; О(0) ? отключающая обмотка электромагнита; КМ: ? переключающий контакт; SB1,  SB2 ? кнопки включения и отключения электромагнита; VD1 ? диодный мост; VD2, VD3 ? диоды)



Диодный мост VD1 осуществляет двухполупериодное выпрямление питания пусковой обмотки, диод VD2 осуществляет однополупериодное выпрямление питания отключающей обмотки, диод VD3 служит для защиты отключающей обмотки и цепи от перенапряжений, возникающих при отключении отключающей обмотки.

Кнопка SB1 осуществляет включение пусковой обмотки электромагнита и коммутирует постоянный ток. При нажатой кнопке пусковая обмотка оказывается шунтированной диодами моста VD1, что обеспечивает хорошее сглаживание пульсации МДС, а следовательно магнитного потока и электромагнитной силы (момента). После отключения обмотки переключающим контактом КМ: происходит некоторая затяжка спадания магнитного потока, что в данной конструкции электромагнита не является недостатком, так как после импульсного включения пусковой обмотки якорь остается в притянутом положении. В зависимости от момента отпускания кнопки SB1 через ее контакты может протекать ток, создаваемый наводимой в обмотке ЭДС самоиндукции. Эта кнопка подключена в цепь выпрямленного (постоянного) напряжения для исключения возникновения наведения во включающей обмотке токов по цепочке диодный мост - пусковая обмотка при работе отключающей обмотки (эффект трансформатора).

Кнопка SB2 осуществляет включение отключающей обмотки электромагнита и коммутирует (включает) цепь с однополупериодным выпрямлением. При отпускании кнопки ток в цепи обмотки отсутствует, так как она отключается раньше переключающим контактом КМ.

Диод VD3 создает контур для тока ЭДС  самоиндукции в отключающей обмотке обеспечивая сглаживание пульсации МДС, а следовательно магнитного потока. Наличие этого диода приводит к увеличению времени спадания магнитного потока, наводимого отключающей обмоткой, при ее отключении. Пульсации магнитного потока и увеличение времени его спадания при однополупериодном питании отключающей обмотки не оказывает отрицательного воздействия на работу электромагнита, так как его отключение происходит при включении отключающей обмотки в момент нарастания магнитного потока. При нарастании магнитного потока, наводимого отключающей обмоткой, происходит снижение суммарного магнитного потока в рабочих зазорах, что приводит к уменьшению силы удержания и движению якоря под действием противодействующих сил (отключению электромагнита).

Контакт КМ: в приведенной схеме питания осуществляет коммутацию переменного тока, что значительно облегчает условия коммутации и увеличивает срок его службы. Коммутация переключающим контактом цепи переменного тока позволяет также увеличивать рабочие токи в обмотках электромагнита.что приведет в реальной конструкции электромагнита к уменьшению расхода обмоточного провода.

При такой схеме питания электромагнита с залипанием величины рабочих токов в катушках будут определяться не только коммутационной способностью переключающего контакта, но и характеристиками используемых в схеме полупроводниковых элементов - диодов (максимальным значением прямого тока и максимальным обратным напряжением).

Диод VD3 в схеме может не устанавливаться, но в этом случае необходимо использовать диод VD2 с большим максимальным обратным напряжением, для исключения его пробоя при отключении отключающей обмотки, так как перенапряжение в обмотке могут превосходить номинальное напряжение. Уменьшить перенапряжения при отключении обмотки можно также путем уменьшения рабочего тока в обмотке (увеличив количество витков обмотки).

Обмотки электромагнита контактора при такой схеме должны быть намотаны согласно. В этом случае конец пусковой и начало отключающей обмоток будут иметь одинаковую полярность подключения к ним диодов, что обеспечивает противоположное направление магнитных потоков, наводимых этими обмотками, и исключает наличие разности потенциалов между соседними слоями обмоток. Полярность подключения обмоток и диодов к питающей сети должна обеспечивать в рабочих зазорах согласное действие магнитных потоков, наводимых постоянным магнитом и пусковой обмоткой и встречное действие потоков, наводимых постоянным магнитом и отключающей обмоткой.

Однополупериодное выпрямление питания с одним или двумя вентилями (диодами) может быть реализовано для выпрямления тока как отключающей, так и пусковой обмоток. Высокие пульсации электромагнитной силы при таком питании обмоток не оказывают отрицательного воздействия на работу электромагнита, так как обмотки работают в импульсном режиме. Электромагнитная сила, создаваемая пусковой обмоткой при включении электромагнита должна обеспечивать четкое его срабатывание.

Проведенные нами расчеты и исследования показали, что при реализации однополупериодного выпрямления питания электромагнита его конструкция может быть упрощена. Так нами предлагается использование одной обмотки для включения и для отключения электромагнита. Такое конструктивное решение приведет к значительному уменьшению расхода обмоточного провода по сравнению с двухобмоточными электромагнитами с залипанием, содержащими пусковую и отключающую обмотки, а, следовательно, и к уменьшению габаритных размеров электромагнита с залипанием.

На рисунке 3.5 приведены варианты электрических схем питания с однополупериодным выпрямлением для однообмоточного электромагнита с залипанием [7].



Рисунок 3.5 ? Схемы включения однообмоточного электромагнита с залипанием на переменном токе с однополупериодным выпрямлением питания:  (КМ? обмотка электромагнита; КМ: ? переключающий контакт; SB1, SB2 ? кнопки включения и отключения электромагнита; VD1 ,VD2 , VD3 ,VD4 ? диоды; R? резистор)



В схеме рисунка 3.5а использовано три диода. Диод VD1 осуществляет однополупериодное выпрямление питания обмотки при включении электромагнита, которое осуществляется нажатием кнопки SB1. Диоды VD2, VD3 служат для защиты обмотки и цепи от перенапряжений, возникающих при отключении. Эти диоды создают контур для тока ЭДС самоиндукции в обмотке при включении и при отключении электромагнита, обеспечивая сглаживание пульсации МДС, а следовательно, магнитного потока. Наличие этих диодов приводит к увеличению времени спадания магнитного потока, наводимого обмоткой при включении и отключении электромагнита. Кнопка SB2 осуществляет отключение электромагнита. При нажатии SB2 через обмотку электромагнита протекает однополупериодный выпрямленный ток в направлении противоположном току включения электромагнита.  Ток отключения должен быть меньше тока включения, так как отключение осуществляется с замкнутого положения магнитопровода. Для уменьшения тока отключения в схеме установлен резистор R, сопротивление которого выбирается в зависимости от требуемой для отключения электромагнита МДС.

Недостатком этой схемы являются потери в резисторе в не рабочий для обмотки полупериод (ток протекает по цепочке R-VD3).

Этот недостаток устранен в схеме на рисунке 3.5б установкой дополнительного диода VD4, обеспечивающего однополупериодное выпрямление питания обмотки при отключении электромагнита и уменьшающего потери в R (ток через R протекает полпериода).

 Контакт КМ: в приведенной схеме питания осуществляет коммутацию однополупериодного выпрямленного тока, что значительно облегчает условия коммутации и позволяет также увеличить пусковой рабочий ток в обмотке электромагнита. Это в свою очередь приведет к уменьшению расхода обмоточного провода.

Полярность подключения обмотки и диодов к питающей сети должна обеспечить в рабочих зазорах согласное действие магнитных потоков, наводимых постоянным магнитом и обмоткой электромагнита при включении и встречное действие магнитных потоков, наводимых постоянным магнитом и обмоткой при отключении.

Диод VD2 в схеме на рисунке 3.5а,б и диод VD3 в схеме на рисунке 3.5б можно не устанавливать, но в этом случае необходимо использовать диод VD1 (и диод VD4 при схеме питания рисунка 3.5б) с большим максимальным обратным напряжением, для исключения его пробоя при отключении обмотки, так как перенапряжения в обмотке могут превосходить номинальное напряжение. Уменьшить перенапряжения при отключении обмотки можно также путем уменьшения рабочего тока в обмотке (увеличив количество витков обмотки).

При расчете магнитной системы с залипанием [6] можно определить МДС, необходимую для включения и отключения электромагнита. При известной схеме питания и напряжения цепи управления определяют сечение обмоточного провода. Число витков обмоток будет определять величины рабочих токов в обмотках, и оно зависит от параметров, применяемых в схеме управления диодов и коммутационной способности переключающего контакта. С увеличением рабочих токов в обмотках происходит уменьшение расхода обмоточного провода, что приводит к уменьшению стоимости электромагнита. Следует также отметить, что увеличение тока в схемах управления используются более дорогие диоды с большим максимальным значением прямого тока и  максимальным обратным напряжением, которые имеют большие габариты, что приводит к увеличению стоимости электромагнита и габаритов блока управления. Поэтому при определении обмоточных данных и параметров элементов, используемых в схеме управления должна решиться оптимизационная задача, где в качестве критерия оптимизации может  выступать стоимость аппарата в целом (или стоимость электромагнита и схемы управления).для выбора диодов, необходимо также рассчитать и учесть перенапряжения, возникающие при отключении обмоток электромагнита.

По результатам расчетов по методике, изложенной в [6] и вышеописанному алгоритму был спроектирован электромагнит с залипанием и изготовлен макетный образец контактора переменного тока с использованием схемы питания, изображенной на рисунке 3.4 исследования которого подтвердили работоспособность предложенной конструкции и схемы питания [7].

Таким образом, применение вышеописанных схем с одно- и двухполупериодным выпрямлением, а также их комбинаций для управления электромагнитом с залипанием в контакторе переменного тока приведет в реальных конструкциях электромагнитов к значительному уменьшению расхода обмоточного провода и, как следствие, к уменьшению его массогабаритных показателей. При оптимальном выборе обмоточных данных и параметров элементов схемы управления произойдет также и существенное уменьшение стоимости электромагнитного узла, а, следовательно, и контактора в целом [7].

Выполнение схем управления электромагнитом в виде отдельных блоков, установленных на контакторе, позволит также использовать их в цепях управления переменного тока.

В контакторе КВ2-250-3 с залипанием с целью унификации с другими типоисполнениями желательно применять схему управления, приведенную на рисунке А.15 приложения.



4 Патентный поиск. Анализ прогрессивных технических решений для реализации конструктива контактора вакуумного с магнитным залипанием по ТЗ по патентным базам стран ведущих мировых производителей контакторов



Анализ литературных источников и поиск по патентным базам стран ведущих мировых производителей контакторов позволил выявить предмет изобретения в конструкции разработанного контактора. Ниже приводятся описание и формула изобретения.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ

ПОЛЯРИЗОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТ С ФУНКЦИЕЙ РУЧНОГО ВОЗВРАТА

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим аппаратам, и может быть использовано при конструировании поляризованных реле, контакторов, дистанционных переключателей и других устройств автоматики. Известны поляризованные электромагниты, в которых при отсутствии тока в обмотке на якорь действует сила, создаваемая потоком постоянного магнита. Когда в обмотке протекает ток, в магнитной системе возникает рабочий поток, проходящий последовательно через рабочие зазоры. При соответствующей полярности подаваемого на обмотку напряжения управления рабочий магнитный поток в зазорах может складываться с поляризующим потоком или вычитаться. При определенном значении тока в обмотке суммарный магнитный поток обеспечивает усилие, достаточное для притяжения якоря к неподвижной части магнитопровода. Изменение направления тока приводит к возврату якоря в исходное положение (Гордон А.В., Сливинская А.Г. Поляризованные электромагниты. - М.: Энергия.......................
Для получения полной версии работы нажмите на кнопку "Узнать цену"
Узнать цену Каталог работ

Похожие работы:

Отзывы

Спасибо большое за помощь. У Вас самые лучшие цены и высокое качество услуг.

Далее
Узнать цену Вашем городе
Выбор города
Принимаем к оплате
Информация
Нет времени для личного визита?

Оформляйте заявки через форму Бланк заказа и оплачивайте наши услуги через терминалы в салонах связи «Связной» и др. Платежи зачисляются мгновенно. Теперь возможна онлайн оплата! Сэкономьте Ваше время!

Сезон скидок -20%!

Мы рады сообщить, что до конца текущего месяца действует скидка 20% по промокоду Скидка20%