Где L- длина участка с однородной изоляцией, м; S- периметр токоведущего стержня на участке однородности, 10-6 м, F- сечение токопровода на участке однородности, 10-6 м2; r0 - удельное сопротивление материала токопровода при 0°С, Ом.м.10-8; l - коэффициент теплопроводности материала токопровода на участке при 0°С, Вт/(м.°С); a - температурный коэффициент сопротивления материала токопровода, 10-3 К-1; P-абсолютное давление слоёв изоляции, МПа; 1 4 - слой однородной изоляции на участке; r2/r1 r5/r4 - внешний/внутренний диаметры слоёв изоляции. IVIII - участки однородности токоведущей системы.

3.9. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА

Результаты расчёта приведены в приложении.

ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯ

РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО УЗЛА

Расчёт параметров контактной системы при номинальном токе сводится к определению необходимого контактного нажатия при заданном значении тока и максимальной температуре площадки контактирования применительно к разрабатываемой конструкции коммутационного аппарата.

4.1. ТИП КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ ВГБ-35

Контакты ВГБ-35 относятся к ламельным (пальцевым) контактам без гибких связей (см. рис. 4.1, а; 4.1, б), в которых подвижная контакт-деталь (ПК), выполненная в виде стержня входит в неподвижную контакт-деталь (НК). Контактное нажатие создаётся двумя пружинами (П). Общее количество ламелей (Л), расположенных на НК - четыре (две сверху, две снизу), причём одна пара (верхняя и нижняя Л) имеет больший горизонтальный размер, чем другая. Эта же пара снабжена дугостойкими металлокерамическими напайками. ПК соответственно тоже снабжены наконечниками из дугостоикой металлокерамики.

Контактный узел ВГБ-35

Рис. 4.1, а Рис. 4.1, б

ПК-подвижный контакт; НК-неподвижный контакт; П-пружина; Л-ламель.

4.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ

ПРИ НОМИНАЛЬНОМ ТОКЕ

4.2.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ

· Номинальный ток выключателя Iном = 630 А;

· Максимальная температура контактов из меди и

медных сплавов с покрытием серебром в элегазе {6} Jдоп = 105°C;

· Превышение температуры контакта над температурой

удалённых точек Dt = 5 К;

· Количество ламелей m = 4;

· Количество точек касания для линейного контакта n = 2;

· Удельное сопротивление меди при 0°C {6} r0=1,62.10-8 Ом.м;

· Температурный коэффициент электрического

сопротивления меди при 0°C {6} a=0,00433 K-1;

· Теплопроводность меди при 0°C {6} l0=388 Вт/(м.К);

· Микротвёрдость меди при 0°C {6} H=730 МПа;

· Температура плавления меди {6} J0 = 1083 °С;

· Температурный коэффициент электрического

сопротивления меди при 0°C {6} a= 0,00433 K-1;

· Коэффициент шероховатости поверхности xм =1;

· Коэффициент неравномерности по точкам касания kн = 1,1¸1,3.

Расчёту подлежат:

r = r0.(1+acu.Jдоп) = 1,62.10-8.(1 + 0,00433.105) = 2,357.10-8 Ом.м;

l = l0.(1 - bт.Jдоп) = 388.(1 - 1,8.10-4.105) = 381 Вт/(м.К);

Qн = 273 + Jдоп = 273 + 105 = 378 К; Qпл = 273 + Jпл = 273 + 1083 = 1356 К;

H¢=H.[1-(Qн/Qпл)2/3]/[1-(273/Qпл)2/3]=730.[1-(378/1356)2/3]/[1-(273/1356)2/3]=638 МПа;

4.2.2. РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ

Fк¢= n.[Iном.kн/(n.m)]2.r.p.H¢/(32.l.Dt) = 2.[630.1,2/(2.4)]2.2,357.10-8.p.638.106/(32.381.5) = = 13,841 Н {6, стр. 267, формула (7-13а)}.

4.2.3. РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ

ПО ЭЛЛИПТИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЕ

Fк.элл = [n.(Iном/(n.m).kн)2.kл.p.xм.Hб]/[16.l2.(аrccos(Tк/Tм))2] = [2.(630/(2.4).1,2)2.2,357 ´´ 10-8.3,14159.3,7.108]/[16.3812.(аrccos(378/383))2] = 7,228 H.

4.2.4. РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ

ПО СФЕРИЧЕСКОЙ ФОРМУЛЕ

Fк.сфр = [n.(Iном/(n.m).kн)2.r.p.sсм]/[32.l.(Tк - Tм)] = [2.(630/(2.4).1,2)2.2,357.10-8.3,1415 ´´3,7.108]/[32.381.(387 - 383)] = 7,636 H.

Усреднённое значение силы контактного нажатия, см. п. 4.2.2 - 4.2.4:

Fк = (Fк¢ + Fк.элл+ Fк.сфр)/3 = (13,841 + 7,228 + 7,636)/3 = 9,568 Н.

4.2.5. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ

КОНТАКТНОГО УЗЛА

Производится по формуле из {6, стр. 264}: