CC BY
29
УДК 629.4.054.1-92
О. О. МАРЕНИЧ (ДПТ)
РОБОТА ЕЛЕКТРОМАГН1ТНИХ КОНТАКТОР1В ПРИ М1Н1МАЛЬНОМУ ЗНАЧЕНН1 НАПРУГИ К1Л КЕРУВАННЯ РУХОМИМ СКЛАДОМ ЗАЛ1ЗНИЦЬ
Розроблено рекомендаци iз забезпечення нормованих розхилiв головних контаклв та !х натиснення при мшмальнш напрузi к1л керування, яка допускаеться в експлуатацп.
Разработаны рекомендации по обеспечению нормированных растворов главных контактов и их нажатия при минимальном напряжении в цепях управления, которое допускается в эксплуатации.
The recommendations on securing of the main contacts with normalized opening and their pressing under minimal voltage (allowed in operation) in the control circuits have been developed.
Номшальш значения напруг кш керування електровозами, тепловозами та шшим рухомим складом (РС) зал1зниць Укра!ни, як правило, дор1внюють 50 або 110 В. Мшмальш значення цих напруг, яю допускаються в експлуатацп, е, вщповщно, 35 та 77 В [1]. Вс електромагштш пристро! кш керування РС повинш бути праце-здатними при вказаних мшмальних значеннях напруг итт.
Працездатшсть - це стан виробу, при якому вш спроможний виконувати задаш функцп з параметрами, яю встановлеш вимогами техшч-но! документацп [2]. Автор вважае, що для забезпечення працездатност контактора шсля ремонту ¡з розбиранням повинш бути узго-дженш м1ж собою його тягова та протиддач1 характеристики. Доцшьшсть цього узгодження обумовлена наступним: при збиранш контактора шсля ремонту (поточний ремонт третш, за-водсью ремонти) сполучення його деталей носить випадковий характер. Активш опори ко-тушок, жорстюсть пружин та параметри шших деталей зпдно техшчно! документаци мають суттев1 вщхилення вщ !х середшх значень. Випадковий зб1г, коли, наприклад, ошр котушки буде мати максимальне значення при певному положенш протиддачо! характеристики може привести до того, що не при вс1х значеннях по-в1тряного зазору м1ж осердям котушки та якорем тягова сила буде бшьшою за силу протидп, що не забезпечить нормальну роботу контактора. Внаслщок цього виникае необхщнють коре-гувати одну або навггь обидв1 характеристики -узгоджувати !х. Характеристики контактор1в РС можна змшювати наступними способами:
а) збшьшувати або зменшувати значення тя-гово! сили;
б) змшювати початкове стиснення пружин (вимикально!, контактно!).
У загальному випадку (для загальнопромис-лових контакторiв) узгодження характеристик електромагнiтних контакторiв полягае у насту-пному (рис. 1) [6]:
Рис. 1. Узгодження характеристик тягово! та протидп електромагнггного контактора в загальному випадку
1. Тягова сила Q повинна бути бшьшою,
шж протид1юча QП. При характеристик QM1 контактор не вв1мкнеться внаслщок того, що при вщпущеному якор1 точка «а!» знаходиться нижче точки а; при характеристик QM2 у момент дотикання контакпв вщбудеться затримка руху (точка «61» лежить нижче точки «б») { контакта можуть зваритися. Якщо рухом1 частини контактора будуть мати достатнш запас кше-матично! енерги, яка показана на рисунку по-двшно заштрихованою площиною, розташова-ною м1ж характеристиками тяговою та проти-
© Маренич О. О., 2010
дхючою, то п1сля деяко1 затримки контактор повшстю вв1мкнеться. При цьому потр1бно мати на уваз1, що динам1чна тягова характеристика лежить нижче статично!, що зменшуе вка-зану площу.
2. Р1зниця значень сил тягово! та протидп у момент дотикання контакпв (точка «б») не повинна бути надшрною, а повинна бути тшьки достатньою для отримання потр1бно! швидкосн руху якоря (з м1ркувань дугогасшня, в1брацп контакпв та ш.). Якщо у точщ «б» тягова сила буде мати надм1рний запас у вщношенш до сили протидп, то у момент замикання якоря буде си-льний удар. Наприклад, на рис. 1 заштрихована площа не повинна бути надшрною при максимально допустимш напруз1 кш керування.
3. При зниженш тягово! сили у процес вщ-ключення контактора потр1бно, наприклад, щоб характеристика вщпадання якоря 2в1дп1 проходила нижче точки «г» протиддачо! характеристики 2П.
Якщо характеристика вщпадання буде пере-тинати протиддачу характеристику у точщ «г1», то розмикання контакпв не вщбудеться, а внаслщок малого значення сили !х натиснення вони можуть приваритися.
В1дм1тимо, що для тягових електромагшт-них контактор1в третш пункт не д1е, бо командою на !х вщключення е повне зняття напруги з котушки, а конструктивно приймаються заходи !з зменшення дп залишкового магштного потоку. Тому у наших дослщженнях робота контактора за третьо! умови не дослщжуетъся.
Статистика показуе, що не ва електромагштт контактори РС вмикаються при иmin . У той са-мий час у перел1ку робп з регулювання контак-тор1в шсля ремонту вщсутня вимога перев1ряти основну умову безумовного вв1мкнення контак-тор1в: тягова характеристика QM = / (5) повинна лежати вище протпддачо! (мехашчно!) характеристики QП = / (5) у будь-якш точщ !нтервалу 50 < 5 < 5в1дп, де QM - сила притягання електро-
магшту привода контактора; QП - результуюча сила опору (протиддача сила), яка складаеться !з приведених до плеча сили QM вщносно оа повороту якоря сукупносп сил вимикально! QB та контактно! (притираючо!) QK пружин, ваги ру-хомо! системи; силами тертя нехтуемо. 5в1дп, 50,
5 - вщповщно зазор м1ж осердям та якорем елек-тромагтту у вщпущеному, притягнутому та про-м1жному сташ якоря.
При Г-под1бнш форм1 якоря електромагшту ¡з зовшшшм обертальним якорем, наприклад,
як у контактора типу МК-310Б, що широко за-стосовуеться у схемах РС зал1зниць, обидв1 по-лищ якоря мають однакову вагу. Тому вщносно в1с1 повороту ваги кожно! полищ створюють приблизно однаков1 за значенням, але проти-лежно спрямоваш моменти. У цьому випадку
при визначенш QП можна не враховувати складову сили опору, що створюеться вагою якоря (рис. 2). На рис. 3 статична характеристика QM = / (5) вщкладена ¡з зворотним знаком пор1вняно з !! фактичним положенням.
Рис. 2. Кшематична схема контактора МК-310Б
KpiM того, для безумовного ув1мкнення контактора при Umin потpiбно, щоб сила тяги QM при 5кр (зазор, за якого головнi контакти почина-ють дотикатись), перевищувала силу протидп бп5кр у межах 1,2...1,5 [4].
Розглядаемо контактор без блокувальних контактiв. Тому на рис. 3 вщсутня сила натис-кання цих контакпв.
У зв'язку iз вищевикладеним пропонуеться пеpелiк pобiт при регулюванш контактора пiсля ремонту iз розбиранням доповнити вимо-гою побудови характеристик QM = f (5) та
Qn = f (5) при Umin з метою забезпечення
умов безумовного увiмкнення контактора при мшмальнш напpузi на котушцi електромагшту, яка допускаеться в експлуатацii. Для виршення поставлено! задачi потpiбно знайти ращональне спiввiдношення мiж значениями пов^ряного зазору та натисненням пружин.
Пропонуеться наступний алгоритм вирь шення поставлено! задачi.
1. Визначаемо piзницю (5вiдп -5кр) за фо-
V д ^ /min
рмулою [5]
(5вiдп 5кр )„
• l
L
(1)
де рт1п - мшшальний нормований розхил го-ловних контакпв;
I - плече ди сили QM вщносно в1с1 повороту якоря (рис. 2);
Ь - вщстань м1ж вюсю повороту якоря та точкою дотику головних контакпв.
Значення 50 та штервалу (50...5кр) визнача-
еться 1з досвщу експлуатацп контактора конкретного типу. Тод:
5вЩп = 50 + (50...5кр ) + (5вщп -5кр )шт.
2. Визначаемо Qм при 5в1дП, 5Кр, 60 [5]:
Qм = №0 \
( ¥ V
V5. ,
(2)
де ц0 = 1,256 -10 7 (за умови, що сила вишрю-еться в ньютонах) - магштна стала [7];
55. - площа перер1зу пов1тряного зазору м1ж якорем та осердям, м2 [6]:
=
1
25.
(3)
Рис. 3. Тягова та протидшча характеристики електромагнггного контактора в схемах РС
2 35
2.2. 5Т = 0,00112 м2, I =-= 0,532 А.
Т 65,8
^Ктах = 65,8 Ом; Ж = 4840; 5Т = 0,00112 м2 [3];
¥ = 0,532 - 4840 = 2574,88 А;
55 =0,00112
( 2 - 0,01136 ^ 1 "
^0,00112
= 188 -10-5 м2;
&
1 2574
= 0,5 -1,256-10-7 -188 -10-51 4
де 5Т - площа поверхш полюсного наконечника осердя, м2;
¥ = 1Ж , (4)
де ¥ - магн1торуш1йна сила;
I = и1шп - струм у котушщ електромагшт-
^Ктах
ту, А;
ЛКтах - максимально можливий опр котушки; Ж - юльюсть виткiв у котушщ електромагт-
ту.
3. Аналзуемо взаемне розташування Qм = / (5) та QП = / (5) з розробкою вщповь дних рекомендацш щодо стиснення пружин.
Для прикладу застосуемо запропонований алгоритм у вщношенш до контактору МК-310Б при ит1п = 35 В та максимальному опор1 котушки ЛКтах (рис. 3). Контактори МК-310Б засто-
совуються на електровозах ВЛ23, ВЛ8, ВЛ10, ВЛ11, електропо!здах ЕР2.
2.1. (дп -5кр )т1п = ^ = 7,56 мм,
де 30 мм = рт1п; 63 мм = I; 250 мм = Ь [3]. 50 = 0,5 мм; (50...5кр ) = 3,3 мм; 5в,дп = 3,8 + 7,56 = 11,36 мм = 0,01136 м.
в1дп 7 7 7 7
м5вдп 3 3 V 0,01136^
= 6,1 Н.
Приймаемо силу протидп вимикально! пру-
жини QВ5BИп = ^ 5в1дп = 6,1 Н.
Вимикальна пружина мае монотонну характеристику ¡з жорсткiстю Zв = 1 Н/мм [3].
Значення QВ ° знаходимо !з спiввiдношения
В °в1дп
[5]:
QM 50;„п - I = Й
В5в:
- 1в
(5)
де 1В = 73 мм - плече дй сили QB 5. (рис. 2); I = 63 мм [3].
6,1 - 63
Qв
73
=5,26 Н.
Початкове стиснення вимикально! пружини
Qв
V в
_6ДН_
= 6,1 мм.
мм
жина додатково стискаеться на 7,56
При зменшент зазору до 5кр вимикальна пру-
73 = 63 =
= 8,76 мм, де /В = 73 мм - вщстань мж вюсю обертання якоря та точкою прикладання Qв [3]. Тодi приведена сила у точщ 4 (рис. 3):
QB 4 = Qn 4 =
(Qb 5в,дП + Zв • 8,76) • 73 = 63
= (6,1 +1-8,76) • 73 = 63
= 17,2 Н;
5кр = 5o + (5o...5Kp) = 0,5 + 3,3 = 3,8 мм = 0,0038 м;
& = 0,00112
( 2•0,0038Л
^0,00112
= 137 •Ю-5 м2;
i 2574
QM5 = 0,5• 1,256•Ю-7 • 137•Ю-5 ' 5кр I 0,0038
= 39,5 Н;
Qn5 = Qn 5.р = Qn4 + QK1 ~ =
26
Qn4 =•
Qn4 • l_ 17,2• 63
СП 4 lB
73
= 14,84 Н;
ZK = 3,24 Н/мм [3].
Кшцеве натиснення силових контактiв:
Qk6 = Qk2 = Qk1 + Zк(50...5Кр) = 13 + 3,24 • 3,8 =
= 25,3 Н;
lK ___.26
63
Qk6 = Qk6 •y = 25,3 • —= 10,44 Н.
7 11S in-5| 2574,
Qm 50 = 0,5 • 1,256 •Ю-' 115 • 10
0,0005
S5 =0,00112
I 2 • 0,0005 Л
1915 Н;
= 115 •Ю-5 м2.
Z к 3,24
= 4,01« 4 мм.
Кшцеве стиснення контактно! пружини:
Qk
25,3 3,24
= 7,
мм.
При отриманих параметрах контактора при
Umin :
- забезпечено мшмальне нормоване значення розхилу силових контакпв pmm = 30 мм;
- забезпечено значення початкового (13 Н) та юнцевого (25,3 Н) натиснення силових контактiв в межах норм.
При цьому:
' 39,5
Q
Ум 5„
Q
П5
= 17,2 +13--= 22,56 Н.
63
Приймаемо початкове натиснення силових контакпв (визначаеться силою натиснення контактно! пружини):
Qk1 = 13 Н [3];
lK = 26 мм - плече ди сили QK [3];
Qk5 = Qk1 = Qk • T = 13• 6; = 5,36 Н; l 63
Qrn = Qn 5™ = Qn4 + Qk1 = 14,84 +13 = 27,84 Н;
27,84 що вщповщае умов,:
Q
= 1,42,
Л
M 5„
Qn
V~ П 5кр
= 1,2.1,5.
л/0,00112
В,дм,тимо, що Qm50 визначено для попов-нення iнфоpмацii. Для виpiшення поставлено! задачi досить знати QM 5. та QM5 .
Нормоване кшцеве натиснення силових контакпв дор!внюе 18.27 Н [3].
Початкове стиснення контактно! пружини:
Qk = 13
ВИСНОВКИ
З метою забезпечення безумовно! працездатно-ст електромагттних контактор1в при мммальнш напруз1 кш керування РС зашзниць пропонуеться у перелш робп з регулювання контактор1в тсля ремонту з розбиранням ввести отримання тягово! статично! характеристики та характеристики протидп з вщповщним анатзом !х взаемного розта-шування.
Б1БЛ1ОГРАФ1ЧНИЙ СПИСОК
1. ДСТУ 2773-94. Апарати електричш тягова За-
гальш техшчш умови.[Текст]: Держстандарт Укра!ни. - К., 1996. - 75 с.
2. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные
понятия. Термины и определения [Текст]: Государственный стандарт Союза ССР. - М., 1990.
3. Осмотр и ремонт электромагнитных контакто-
ров при технических обслуживаниях и текущих ремонтах отечественных электровозов постоянного тока [Текст]: технологическая инструкция ТИ 484. - М., 1982.
4. Таев, И. С. Электрические аппараты автоматики и
управления [Текст] / И. С. Таев. - М.: Высш. шк., 1975. - 223 с.
5. Тихменев, Б. Н. Подвижной состав электрифи-
цированных железных дорог. Теория работы электрооборудования. Электрические схемы и аппараты [Текст] / Б. Н. Тихменев, Л. М. Трах-тман. - М.: Транспорт, 1980. - 471 с.
6. Сахаров, П. В. Проектирование электрических
аппаратов. Общие вопросы проектирования. [Текст] / П. В. Сахаров. - М.: Энергия, 1971. -560 с.
7. Электротехнический справочник [Текст]. - М.:
Энергоатомиздат, 1985. - 488 с.
Надшшла до редколегп 11.01.2010. Прийнята до друку 21.01.2010.
к
кр
