Научная статья на тему 'РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТОВ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ'

РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТОВ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
40
9
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЛЕГКОВОЙ АВТОМОБИЛЬ / БОРТОВОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС / СИСТЕМА ЭЛЕКТРОКОНТАКТОВ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Брачунова Ульяна Викторовна, Козловский Владимир Николаевич, Шакурский Максим Викторович, Киреев Кирилл Владимирович

В работе представлены результаты расчетного исследования техникоэксплуатационных характеристик контактов бортового электротехнического комплекса легкового автомобиля при различных уровнях номинального напряжения бортовой сети.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Брачунова Ульяна Викторовна, Козловский Владимир Николаевич, Шакурский Максим Викторович, Киреев Кирилл Владимирович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

CALCULATION STUDY OF TECHNICAL AND OPERATIONAL CHARACTERISTICS OF CONTACTS OF BOARD ELECTRICAL COMPLEX OF PASSENGER CAR AT DIFFERENT LEVELS OF RATED VOLTAGE

The paper presents the results of a computational study of the technical and operational characteristics of the contacts of the on-board electrical complex of a passenger car at various levels of the rated voltage of the on-board network

Текст научной работы на тему «РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТОВ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ»

Krasnov Nikita Vadimovich, postgraduate, nikita.krasnov.1997@mail.ru, Russia, St. Petersburg, Mining University

УДК 621.31

DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-331-344

РАСЧЕТНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК КОНТАКТОВ БОРТОВОГО ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА ЛЕГКОВОГО АВТОМОБИЛЯ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ УРОВНЯХ

НОМИНАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

У.В. Брачунова, В.Н. Козловский, М.В. Шакурский, К.В. Киреев

В работе представлены результаты расчетного исследования технико-эксплуатационных характеристик контактов бортового электротехнического комплекса легкового автомобиля при различных уровнях номинального напряжения бортовой сети.

Ключевые слова: легковой автомобиль, бортовой электротехнический комплекс, система электроконтактов.

В современном автомобиле число электрических контактов измеряется многими десятками. Принято различать [1] соединительные, служащие только для проведения тока, и коммутирующие контакты, на которые дополнительно возлагается задача отключения или переключения электрических цепей.

Для соединительных контактов характерно разделение на взаимно неподвижные неразъемные (пайка, сварка, болтовые соединения), взаимно подвижные (скользящие и катящиеся) и разъемные (штепсельные гнезда, разъемы и т.п.).

Коммутирующие (или разрывные) контакты составляют основную, наиболее многочисленную группу электрических соединений. Они используются в различного рода аппаратах (реле, контакторы, выключатели и т.п.) с механическим или электрическим приводом в маломощных и силовых цепях постоянного и переменного тока.

В автомобильных бортовых электротехнических комплексах насчитываются десятки различных типов реле, переключателей с одной или несколькими контактными парами, рассчитанными на токи от долей ампера до нескольких десятков и сотен ампер. Надежность их работы во многом определяет эксплуатационные показатели всей борт-сети автомобиля.

Электрические коммутационные контакты должны обеспечиавть:

высокую износостойкость;

надежное размыкание и замыкание электрической цепи;

требуемый ресурс работы в заданных условиях эксплуатации.

Рассмотрим влияние изменения номинального напряжения бортсети на работу коммутирующих контактов.

Работоспособность контактов определяется физическими процессами, происходящими в межконтактном промежутке. Процессы эти весьма сложны и зависят от многих факторов [2].

Электрические разряды, которые возникают на контактах при замыкании и размыкании, являются главной причиной двух основных видов разрушения контактов: химического (коррозия) связанного с окислением и другими реакциями материала контактов с окружающей газовой средой при высокой температуре контактных площадок, и физического (эрозии), вызванного плавлением, испарением, распылением материала контактов [3].

Коррозия контактов обычно приводит к образованию на их поверхности непроводящих или обладающих большим сопротивлением пленок (оксидные, полимерные, сульфидные, углеродистые и др.), которые вызывают частичное или полное нарушение электрической проводимости контактов.

Эрозия обычно сопровождается переносом металла с одного контакта на другой и особенно заметно проявляется при коммутации постоянного тока.

Наличие тех или иных видов износа во многом определяется стадией газового разряда в межэлектродном промежутке, которая, в свою очередь, зависит от величины коммутирующей мощности, тока, протекающего через контакты в данный момент времени, и от напряжения на контактах.

На рис. 1, а представлена диаграмма областей коммутации различных нагрузок [3]. Участок, заключенный между предельной вольтамперной характеристикой контакта и осями координат, разбит на ряд областей, обозначенных цифрами 0.. .VII, в которых происходят разного рода физические явления, приводящие к разному износу поверхностей контактов.

Область I ограничена сверху напряжением пробоя (Цпр), при котором напряженность поля достаточна для ударной ионизации в газе и происходит пробой газового промежутка. Справа область ограничена предельными значениями так называемых токов низкого уровня [4], величина которых ориентировочно колеблется в пределах

/00 «Ю-8 ...6- Ю-2.

Снизу область ограничена минимальным напряжением возникновения дуги Uo. Величина этого напряжения зависит от материала контактов [3] и колеблется в пределах Uo=11...20 В.

и

а

-1 катод!

эрозия катода V" W I

разрушение

эрозия анода контактов

• (анод!

б

Рис. 1. Диаграмма областей коммутации различных нагрузок (а) и характер износа контактов (б)

В области I эрозия контактов отсутствует.

При коммутации низких уровней токов и напряжения надежность контактов обычно меньше, чем при коммутации обычных нагрузок [3, 4] вследствие образования на поверхности контактов изоляционных пленок (коррозии), которые не пробиваются и

332

не прожигаются напряжениями и токами низких уровней. Кроме того в этих режимах коммутации наблюдается холодное сваривание контактов, обусловленное их притиркой при проскальзывании и повышенным падением напряжения на контактах (из-за наличия пленки), превышающим напряжение размягчения (рекомбинации) или плавления материала контактов.

В автомобильных цепях коммутации низких уровней тока и напряжения встречаются редко и не являются определяющими при проведении анализа.

Область II характеризуется низкими напряжениями и токами в пределах от 1о -тока возникновения дуги до предельно допустимого тока (1пр). Ток 1о также, как и ио, индивидуален для каждой контактной пары и находится в пределах 1о=0,38.. .1,0 А для наиболее употребительных контактных материалов[3]. Предельный ток является предельно допустимым током для данного контакта из условий его допустимого нагрева [5]. Он зависит от конкретных условий эксплуатации, параметров нагрузки и конструктивных особенностей коммутационного аппарата.

В области II наблюдается перешейковый (мостиковый) перенос материала контактов.

При коммутации активной нагрузки, тока ниже Ь и напряжении выше ио эрозия обусловлено в основном плавлением контактных точек и вытягиванием жидких перешейков при размыкании контактов с последующим разрывом или испарением перешейков в виде взрыва с образованием пара, положительных ионов и электронов. Перешейки образуются при токе более 10 мА. При перешейковой эрозии на ктоде образуется нарост, на аноде - кратер.

Область III (Ь < I < Ьр; и < ио) также характеризуется мостиковой формой коммутацию кроме того в этой области наблюдаются так называемые короткие дуги. Это кратковременные переходные дуговые разряды длительностью примерно 10-5 с, вызывающие перенос металла с анода на катод. Дуга малой продолжительности может возникнуть и при токе ниже Ь, если поверхность контактов «активирована» пленками органического происхождения типа сажи. Предельный ток дугообразования при этом снижается до 0,1.0,03 А.

В области IV (ио < и < ипр; Ь < I < Ь) между контактами наряду с явлением мостикового переноса наблюдается дуговой разряд, т.к. электроны, вырванные электрическим полем с катода, имеют достаточную энергию для интенсивной ионизации молекул газа между электродами. Ионы газа бомбардируют катод, вызывая эрозию. Потери металла пропорциональны количеству электричества, протекающего через дугу, т.е. примерно пропорциональны коммутирующему току. Термическое действие дуги дает дополнительную эрозию, материал контактов разбрызгивается и испаряется. На контактах возникают значительные наросты и кратеры, их форма резко изменяется.

Длительность горения дуги зависит от коммутируемых токов и напряжений, индуктивности нагрузки, материала контактов, расстояния между ними и скорости их расхождения. Минимальный ток дугообразования Ь - в значительной мере условная величина, так как зависит от состояния газовой среды (влажность, температура) поверхности контактов и ее «активации».

В области V (Еп < I < Ьр; ио < и < ипр) также происходит дуговой разряд между электродами. Это область мощной дуги, развивающейся из жидкого металлического перешейка. !н - ток инверсии. Он соответствует изменению напряжения переноса металла. При токе более !н наблюдается термическое воздействие плазмы дуги на анод, что приводит к его преимущественному износу (по сравнению с катодом).

Область VI (и > ипр; I < Ь) характерна искровым разрядом между электродами. Искровой разряд возникает в результате пробоя междуэлектронного промежутка при напряжении ип > 3оо В, давлении порядка атмосферного и тока ниже Ь. Высокое напряжение при искровом разряде разрушает пленки на поверхности контактов, способствует их самозачистке. Отказы контактирования при очень малых коммутируемых токах и значительном напряжении носят единичный характер.

Область VII. Между контактами горит мощная негаснущая дуга. При I > 1н -износ анода, при I > 1о - износ катода. На рис. 1, б показан характер эрозии контактов в зависимости от тока при и > ио. При токах низких уровней (ниже Ьо) эрозия контактов практически отсутствует. При коммутации токов в пределах от Ьо до Ь (область пере-шейкового переноса) наблюдается износ анода. При токе Ь происходит инверсия переноса металла контактов. Это значение тока соответствует переходу области перешей-кового переноса в область дуговых разрядов, при которых происходит износ катода. Эта точка инверсии является границей разделения маломощных контактов на слаботочные и среднезагруженные. При дальнейшем увеличении тока преобладающее действие термической дуги на анод приводит к новому изменению направления переноса металла. Эта вторая точка инверсии соответствует току Ь = 10.. .20 А и является границей разделения контактов на средне- и высокозагруженные (сильноточные). При коммутации тока I > Ьр (предельного) происходит полное разрушение контактов.

Наиболее вероятными режимами работы бортовой коммутирующей аппаратуры являются режимы, соответствующие областям коммутации II, III, IV, V.

Работоспособность контактов определяется в первую очередь их износостойкостью. Под износостойкостью понимают число коммутаций, которые могут выполнить контакты без отказов при допустимом числе сбоев и номинальной нагрузке.

Отказом считается любое нарушение функций контактов (незамыкание или неразмыкание).

Износостойкость контактов реле определяется в основном степенью и характером их эрозии, которая зависит как от конструктивных параметров реле и окружающих условий, так и от характера и величины нагрузки.

Учет влияния всех факторов на износостойкость весьма сложен. Существующие аналитические методы расчета эрозии носят академический характер и мало применим на практике [3], поэтому для определения износостойкости проводят испытания большой выборки реле с последующей математической обработкой результатов.

Износостойкость контактов реле в сильной степени зависит от разрывной мощности. По мере увеличения этой мощности износостойкость резко уменьшается. На рис. 2 представлены кривые зависимости минимальной (Ытт), наиболее вероятной (№р) и максимальной ^тах) износостойкости контактов реле РЭС9 и РЭС10 от величины коммутируемой мощности.

Технические характеристики реле даны в таблице.

Технические характеристики реле

Тип Число контактов Мощность срабатывания коммутируемые Число коммутаций

ток напряжение мощность

РЭС9 2 0,45 2,0 32,0 64,0 105

РЭС10 1 0,31 2,0 36,0 72,0 105

РЭС47 2 0,35 1,0 34,0 34,0 5-104

РЭС48 2 0,32 2,0 36,0 72,0 105

РЭС49 1 0,12 1,0 36,0 36,0 105

РПС32 2 0,51 2,0 34,0 68,0 105

При увеличении коммутируемой мощности от 10 до 150 Вт, т.е. примерно от 15 до 23% номинального значения, износостойкость реле уменьшается на 3.4 порядка.

При неизменной разрывной мощности связь между током и напряжением контактной пары носит примерно гиперболический характер [5]. Гипербола имеет ограничения, определяемые значениями:

ит - предельно допустимого для данной контактной пары напряжения

сети,

Ьр - предельно допустимого из условия нагрева контактов значения тока. Износостойкость контактов может быть определена по приближенным формулам:

(1)

-I

л

Р Вт

Рис. 2. Зависимость износостойкости контактов реле типов РЭС9 и РЭС10

от величины коммутируемой мощности: 1 - Мтт РЭС9; 2 - Мср РЭС9;

3 - Мтх РЭС9, 4 - Мтт РЭС10; 5 - Мр РЭС10, 6 - Мтх РЭС10

Формулы действительны для одного уровня напряжения (30 В). При других напряжениях характер эрозии будет изменяться, что, конечно, отразится на износостойкости контактов.

Увеличивая напряжение при данной контактной системе, мы приближаемся к напряжению пробоя ипр. При этом возможен переход из одной области контактирования в другую, например, из области V в область IV, из области IV в область III (рис. 1, а). Это ведет к изменению процессов в межэлектродном промежутке и изменению характера эрозионных процессов в связи с инверсией переноса металла электродов.

В режимах коммутации, связанных с перешейковым износом, и коммутации токов и напряжений низких уровней число отказов контактов, по данным [3], невелико. Причиной ограничения износостойкости в этих областях является не столько эрозия контактов, сколько снижение сопротивления изоляции реле по следующим причинам:

- распыление металла контактов и осаждение его на изоляционных промежутках;

- неполное сгорание летучих органических веществ, выделяемых изоляцией, наблюдаемое обычно при токах 0,1...0,5 А и напряжении 30...36 В для указанных в таблице типов реле.

Обильное сгорание органических летучих и термическое распыление материалов контактов при токах обычно более 0,5 А.

В дуговых режимах коммутации (области IV и V) сгорание органических летучих в пламени дуги увеличивает интенсивность отказов. Это объясняется снижением предельных значений токов и напряжений дугообразования при «активации» поверхности контактов, усилением процессов эрозии и распыления материала контактов.

Таким образом, износостойкость понижается с увеличением коммутирующего тока. Для указанных реле она характеризуется зависимостями типа .

где N1 - изностойкость при нормальном токе; I - ток через контакты; а - показатель степени, определяемый только экспериментальным путем. Для реле РЭС9 и РЭС10 а « 3.

Для ряда реле зарубежного производства коэффициент а « 2.3,3.

На рис. 2 показана зависимость изностойкости от кратности тока для различных значений а [4].

Кривые построены для герметичных миниатюрных реле при активной нагрузке, напряжении 28 В и частоте коммутаций 29 имп/мин по данным зарубежных фирм.

Из этих кривых следует, что при уменьшении номинального коммутируемого тока в два раза износостойкость может увеличиваться в десять или пять раз, при таком же увеличении тока получим соответственно десяти или пятикратное снижение износостойкости.

Однако ряд фирм при увеличении номинального тока в два раза дает более значительное уменьшение износостойкости - до 100 коммутаций.

Нижний предел коммутируемого тока обычно равен 0,1 А, т.к. при токе менее 0,1 А количество сбоев значительно возрастает вследствие отложения углеродистых осадков на рабочей поверхности контактов [4].

реле от кратности номинального тока нагрузки

Для сильноточных аппаратов износ контактов также увеличивается с ростом тока [6]. На рис. 3 показана зависимость износа от тока для контактов, коммутирующих токи до 600 А при напряжении 220 В. В начале при токах до 100 А износ контактов возрастает быстро, при больших токах износ замедляется, что связано, по-видимому, с действием собственного магнитного поля в контактах, выдувающего дугу из межконтактного промежутка.

При постоянной разрывной мощности по мере увеличения напряжения ток через контакты соответственно снижается. Несмотря на это, износостойкость контактов по мере увеличения напряжения уменьшается.

На рис. 4 показаны зависимости номинальных значений коммутируемого постоянного тока от величины напряжения при активной нагрузке по данным иностранных фирм [5] напряжение менялось от 28 до 300 В. Кривая 1 относится к микроминиатюрным герметичным реле на два переключателя 2 А 30В с массой около 4 г, штрихо-

336

вая линия показана для нагрузки 1 А 30 В. Кривая 2 относится к миниатюрным герметичным реле на 2 А 28 В, имеющим массу около 20 г. Кривые 3, 4 относятся к реле на 2 и 4 переключения, 5 и 10 А, 30 В, имеющим массы 40 и 80 г.

Рис. 3. Зависимость износа контактов от тока

Зависимость износа контактов от напряжения для мощных аппаратов показана на рис. 5. Ток, протекающий через контакты, равен 100 А, напряжение менялось от 0 до 220 В. При напряжении примерно до 100 В износ быстро возрастает с увеличением напряжения. Затем этот рост несколько замедляется. Износ связан со значительно большим по мере увеличения напряжения временем пребывания дуги в щели между контактами [6].

LA

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Ц

\ V \ Л ч \

\ \ \ \ \ V \ _\ 4

V \ \\ v\ \ J Гч

i

га ion Г, И

Рис. 4. Зависимость номинальных значений коммутируемого постоянного тока

от величины напряжения

337

Рис. 5. Зависимость износов контактов от напряжения

С увеличением напряжения в сети при сохранении износостойкости контактов на заданном уровне размыкаемая мощность должна быть уменьшена. На рис. 6 показана зависимость размыкаемой мощности от напряжения сети для различных реле. Как следует, влияние напряжения на величину допустимой мощности размыкания весьма значительно. При увеличении напряжения от 30 до 60 В допустимая мощность для различных типов реле уменьшается в 3-5 раз.

Таким образом, износ коммутируемых контактов увеличивается как при увеличении тока, так и при увеличении напряжения. Исходя из этого, можно предположить, что существует оптимальное значение как коммутируемого тока, так и напряжения цепи. Очевидно, что таким оптимумом являются номинальные значения тока и напряжения, определенные из минимальной величины эрозии в данных конкретных условиях.

Так как расчет эрозионных процессов с достаточной степенью достоверности пока невозможен, определение оптимальных значений параметров цепи коммутации возможно только экспериментальным путем.

Если перенести приведенные здесь результаты экспериментальных исследований на автомобильные реле, то можно предположить следующее.

При повышении напряжения от 12 до 48 В, т.е. в 4 раза, допустимые токи контактов должны быть уменьшены в 12.50 раз в зависимости от типа реле.

Размыкаемая мощность должна быть уменьшена (рис. 6) в 3.12 раз. Повышение коммутируемого тока сверх номинального в 2,5.3,5 раза ведет к снижению износостойкости контактов более чем на порядок.

При коммутации индуктивных нагрузок повышение тока оказывает еще большее влияние на снижение износостойкости контактов, т.к. растет длительность горения дуги и эрозия контактов. Рекомендуется [3] при коммутации индуктивных нагрузок уменьшать коммутируемый ток по сравнению с активной нагрузкой ориентировочно в 2.10 раз, причем коэффициент снижения увеличивается по мере увеличения постоянной времени нагрузки и уменьшения массы реле.

338

мощности от величины напряжения: 1 — микроминиатюрное реле массой около 4 г; 2 — миниатюрное реле массой около 20 г; 3 — миниатюрное реле массой 30...40 г; 4 — миниатюрные и малогабаритные реле массой около 40 и 80 г

Конструктивные параметры электрических контактов выбирают из условий надежного гашения дуги, возникающей при размыкании цепи. На рис. 7 изображено семейство вольт-амперных характеристик для различных длин дуги и характеристика внешней цепи (и - ГО.), где и - напряжение сети; ГО - падение напряжения во внешней цепи. Согласно [7], точки пересечения 1.. .7 этих характеристик дают режимы устойчивого горения дуги с различными длинами. По мере удлинения дуги ее характеристика смещается вверх. В результате ток устойчивой дуги уменьшается до величины, соответствующей точке 7 касания характеристики с прямой и - ГО. В следующий момент напряжение будет недостаточным для горения и дуга погаснет.

Таким образом, условие гашения дуги состоит в том, что характеристика внешней цепи должна проходить ниже вольт-амперной характеристики дуги при ее длине, соответствующей раствору контактов конкретного аппарата. Условие размыкания без дуги состоит в том, что характеристика внешней цепи должна проходить ниже вольт-амперной характеристики дуги с нулевой длиной. Согласно [7] такое положение имеет место при напряжениях до 30 В, а при больших напряжениях - только в случае отключения сравнительно малых токов (не более 0,5 А при напряжении 110 В).

Таким образом, для надежного отключения цепи с конкретными параметрами необходим вполне определенный раствор контактов. уменьшение раствора до величины ниже необходимой или изменение параметров внешней цепи может привести к нарушению условий гашения и неотключению цепи (возникновению при отключении устойчивой негаснущей дуги).

Для иллюстрации этого на рис. 8 показана вольт-амперная характеристика дуги (1) и характеристика внешней цепи (2), взаимное расположение которых соответствует условиям гашения цепи. Если при неизменной мощности сети увеличить напряжение, то характеристика цепи будет изображаться прямой (3). Прямая (3) пересекает вольт-амперную характеристику дуги 1 и в точке А будет существовать режим устойчивого горения дуги. Чтобы погасить дугу при повышенном напряжении сети, необходимо

339

вольт-амперную характеристику дуги сместить вверх, т.е. удлинить дугу за счет увеличения раствора контактов (кривая 4). Таким образом, увеличение бортового напряжения влияет на конструкцию контактной системы аппаратов, требует увеличения раствора контактов.

Рис. 7. Вольт-амперные характеристики для различных длин дуги и характеристика внешней цепи (и — Ш)

V

IV,

Ч^А X 4

Рис. 8. Вольт-амперные характеристики дуги и характеристика внешней цепи, взаимное расположение которых соответствует условиям гашения дуги

Зависимость величины раствора контактов контактора КП-3 от напряжения [6] показана на рис. 9.

Известны выражения для критической длины дуги, соответствующей точке касания вольт-амперной характеристики дуги и прямой и - ГО. [8]. Для конкретных условий это выражение имеет вид

1Кр = 4,8 • 10"3 •/о05 - и, (3)

где 1о - ток, ограниченный собственным сопротивлением цепи (ток к.з.); и- напряжение источника.

110'

г, в

О 100 200 300 100 500 600

Рис. 9. Зависимость величины раствора контактов контактора КП-3

от напряжения

Таким образом, критическая длина дуги прямо пропорциональна напряжению

сети.

Величина раствора контактов зависит также от тока (рис. 10).

2 — через 10 с после включения; 3 — при последовательном увеличении тока (штриховыми линиями показаны повторные измерения)

341

Для реле типа РЭС в целях обеспечения достаточной износостойкости контактов необходимо [4], чтобы расстояние между контактами было бы при токе 2А в 2,5 раза больше, при токе 5А в 1,9 раза больше, а при токе 10А в 1,5 раза больше длины дуги при заданной нагрузке для данного материала контактов. При индуктивных нагрузках малогабаритных и миниатюрных реле величина коммутируемого тока для определения расстояния между контактами должна быть увеличена в два раза.

В соответствии с выражением для длины дуги напряжение оказывает на раствор контактов большее влияние, чем ток. Для конкретных параметров бортовой сети должны разрабатываться свои конкретные конструкции контактных аппаратов [9, 10].

Использование переключателей, реле и т.д. в условиях, на которые они не рассчитаны, может привести к сбоям или отказу в работе, т.е. использование бортовой коммутационной аппаратуры, рассчитанной на номинальное напряжение 12 В при повышенном напряжении (например, при 48 В), возможно только при существенном снижении требований к износостойкости контактов и ресурсу коммутирующего аппарата [11, 12].

При этом неизбежно вырастет число сбоев и отказов реле, выключателей и т.п. в связи с несоответствием раскрытия контактов рабочему напряжению. Возможны случаи неотключения цепи.

Таким образом, анализ показывает, что при повышенном номинальном напряжении бортсети режимы работы коммутирующих контактов, рассчитанных на 12 В, существенно ухудшается. Для обеспечения необходимого ресурса работы надежной коммутации цепей при повышенном напряжении требуется разработка новой конструкции узла контактов или всесторонние испытания старых (низковольтных) конструкций с соответствующей корректировкой требований к надежности и долговечности.

Список литературы

1. Таев И.С. Основы теории электрических аппаратов: учебник. / И.С. Таев, Б.К. Буль, А.Г. Годжелло и др. М., Высш.шк., 1987. 351 с.

2. Раховский В.И., Левченко Г.В., Теодорович О.К. Разрывные контакты электрических аппаратов. М., Энергия, 1966. 295 с.

3. Ройзен В.З. Электромагнитные малогабаритные реле. Л.: Энергоатомиздат: Ленингр. отд-ние, 1986. 247 с.

4. Витенберг М.И. Расчет электромагнитных реле. 4-е изд.,перераб.и доп. Л., Энергия, 1975. 413 с.

5. Ступель Ф.А. Электромеханические реле: основы теории, проектирования и расчета: учебное пособие. Харьков: Изд-во Харьковского университета, 1956. 355 с.

6. Брон О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления. Москва - Ленинград: Госэнергоиздат, 1954. 532 с.

7. Рюденберг Р. Переходные процессы в электроэнергетических системах: пер. с америк. М.: Изд-во иностр.лит., 1955. 715 с.

8. Буткевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей. М.: Энергия, 1973. 263 с.

9. Козловский В.Н., Дебелов В.В., Деев О.И., Колбасов А.Ф., Петровский С.В., Новикова А.П. Перспективные системы диагностики управления автономным транспортным объектом / // Грузовик. 2017. № 6. С. 21-28.

10. Козловский В.Н., Айдаров Д.В., Васильев М.М., Дебелов В.В. Развитие электромобилей и автомобилей с комбинированной энергоустановкой // Грузовик. 2018. № 6. С. 18-21.

11. Дебелов В.В., Иванов В.В., Козловский В.Н., Строганов В.И. Моделирование электронной системы регулирования скорости движения легкового автомобиля в режимах поддержания и ограничения скорости // Электроника и электрооборудование транспорта. 2013. № 6. С. 2-7.

12. Козловский В.Н., Строганов В.И., Дебелов В.В., Петровский С.В. Моделирование энергоемких накопителей автомобильной комбинированной энергоустановки // Грузовик. 2018. № 11. С. 13-14.

Брачунова Ульяна Викторовна, аспирант, aliss72@yandex.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,

Козловский Владимир Николаевич, д-р техн. наук, профессор, заведующий кафедрой, Kozlovskiy-76@mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,

Шакурский Максим Викторович, канд. техн. наук, доцент, vigorsilentium@,mail.ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет,

Киреев Кирилл Владимирович, канд. техн. наук, доцент, cir-cir@,lenta. ru, Россия, Самара, Самарский государственный технический университет

CALCULATION STUDY OF TECHNICAL AND OPERATIONAL CHARACTERISTICS OF CONTACTS OF BOARD ELECTRICAL COMPLEX OF PASSENGER CAR AT DIFFERENT LEVELS OF RATED VOLTAGE

U.V. Brachunova, V.N. Kozlovsky, M.V. Shakursky, K.V. Kireev

The paper presents the results of a computational study of the technical and operational characteristics of the contacts of the on-board electrical complex of a passenger car at various levels of the rated voltage of the on-board network

Key words: passenger car, on-board electrical complex, electrical contact system.

Brachunova Uliana Viktorovna, postgraduate, aliss72@yandex.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,

Kozlovsky Vladimir Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, head of the department, Kozlovskiy-76@mail.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,

Shakursky Maxim Viktorovich, candidate of technical sciences, docent, vigorsilenti-um@,mail.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University,

Kireev Kirill Vladimirovich, candidate of technical sciences, docent, cir-cir@,lenta.ru, Russia, Samara, Samara State Technical University

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.