Содержание к диссертации
1. ВВЕДЕНИЕ 4
2. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР
2.1. Основные положения 8
2.2. Явления и характеристики сваривания контактных материалов при включении 9
2.3. Установки для исследования сваривания контактов при включении 23
2.4. Математические модели для описания вибрации и сваривания контактов при включении 27
2.5. Выводы 50
3. СВАРИВАНИЕ КОНТАКТОВ АВТОМАТИЧЕСКИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ
ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ БОЛЬШИХ ТОКОВ 32
3.1. Введение и постановка задачи 32
3.2. Объекты и методика исследований 32
3.3. Исследование механической вибрации различных серий автоматических выключателей 35
3.4. Влияние величины включаемого тока и внешних электродинамических сил на характер вибраций и силу сваривания контактов 46
3.5. Выводы 69
4. МЕТОДИКА ИССЛЕДОВАНИЙ СВАРИВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОНТАКТОВ ПРИ ВКЛЮЧЕНИИ БОЛЬШИХ ТОКОВ
4.1. Введение и постановка задачи 71
4.2. Экспериментальная установка 72
4.3. Методика экспериментальных исследований 74
4.4. Влияние включаемого тока и длительности отскока контактов на силу сваривания з
4.5. Влияние площади расплава 89
4.6. Выводы 107
РАЗРАБОТКА МЕТОДИКИ РАСЧЕТА СБАРИВАНШ КОНТАКТОВ ПЕРЕКЛЮЧЕНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ (ЦЕПЕЙ 108
5.1. Постановка задашь 108
5.2. Расчет площади сваривания контактов при включении электрических цепей 109
5.3. Анализ результатов расчета 117
5.4. Выводы 135
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ІЗ?
ЛІТЕРАТУРА 138
ПРИЛОЖЕНИЯ 151
Ш. Численные расчеты критерия согласия 151
П2. Численные результаты экспериментальных исследований 167
ПЗ. Промежуточные результаты расчетов корреляционных зависимостей 172
П4. Промежуточные результаты металлографического анализа 179
П5. Программа расчета площади сваривания электрических контактов при включении Ї84
ЇЇ6. Акт внедрения результатов работы 1
Введение к работе
Рост энерговооруженности народного хозяйства приводит к увеличению потребности в энергетическом оборудовании и электроаппаратуре, и в частности, автоматических выключателях. В условиях все нарастающих объемов производства особенно острой становится проблема повышения таких экономических показателей энергетического оборудования и энергетической аппаратуры, как материалоемкость и трудоемкость. При разработке энергетического оборудования эту проблему решают, как правило, за счет увеличения единичной мощности оборудования, в котором используется большое количество высоковольтных и низковольтных сильноточных аппаратов, требующих высокой надежности их (функционирования. Эксплуатационная надежность аппаратов в значительной степени определяется поведением контактов, в частности свариванием при включении больших токов. В этих условиях проблема сваривания электрических контактов приобретает высокую степень значимости.
Создание выключателей, как и другой электрической аппаратуры, требует изучения физических закономерностей и явлений в аппаратах, расширение и углубление теории, а также методов расчета и конструирования аппаратов.
Вопросы сваривания электрических контактов автоматических выключателей при включении больших токов остаются еще мало изученным!. Между тем диапазон свойств металлокерамических материалов весьма широкие и выбор оптимальной металлокерами ческой композиции для контактов конкретного аппарата становится весьма за тру .длительным. Кроме того, отсутствуют математические модели, описывающие провесе сваривания электрических контактов при включении больших токов.
Целью настоящей работы является разработка методики эксперпшиталышх после догані?" вг брашн и сваривания электрических контактов, математической модели для расчета сил сваривания под воздействием, электрической дуги и сравнение устойчивости различных контактних материалов электрических контактов к свариванию при включении больших токов.
Ео второй главе на основании аналитического обзора литературы установлено, что отсутствует дапнне по механической вибраний различных серпії автоматических выключателей, а такме по влиянию включаемого тока па характер вибрации и силу сваривания контактов ; отсутствуют матюлатическис модели, для расчета сил сваривания электрических контактов с учетом стадии предварительного пробоя, а также с учетом явления расширения электродного пятна дуги ; нет данных о влиянии па силу сваривания мэталлокерашчвскпх контактов больших токов короткого замыкания и длительности отскоков контактов. Это позволило сформулировать основные задачи диссертации.
Б третьей главе рассматривается сваривание контактов автомати ческ -х выключателей при включении больших токов, "лагодаря разнообразию существующих кинематических схем контактных узлов впбрагия контактов у различных серий автоматических выключателей, различна, а параметры ввбраний контактов определяются параметрами контактной системы. Поэтому, необходимо определить механическую вибрацию контактов различных серий автоматических выключателе!! и исследовать влияние величины включаемого тока на параметры в"брацг:и контактов, а также силу сваривания контактов. Для решения этих вопросов экспериментально исслзтуется влияние различных факторов на силу сваривания контактов автоматических выключате леї:.
Исследования механических вибраний контактов позволили установить .диапазон параметров вибрации в различных конструкциях автоматических выключателей с тем, чтобы в дальнейшем их можно было воспроизвести на экспериментальной установке и, кроме того, показал, что для сложных контактных систем электрических аппаратов элективным средством поиска оптимального сочетания параметров, влияющих на процессы вибрации является метод планирования эксперимента, который был применен для получения математических моделей; механической вибрации контактов проектируемого выключателя ВА-75. Б результате расчетов по уравнениям регрессии определены контактные нажатия главных и дугогаситель-ных контактов, при которых вибрация имела минимальное значение.
В четвертой главе рассматривается экспериментальная установка и методика исследований сваривания контактов при включении больших токов. Определено влияние включаемого тока и площади расплава на силу сваривания различных контактных материалов.
Пятая глава диссертации посвящена решению задачи сваривания электрических контактов при включении. Приведена математическая модель для расчета площади расплава контактов при включении электрических цепей и методика расчета сил сваривания контактов.
Основные результаты, полученные в работе, состоят в следующем:
- получены математические модели механическое вибращи проектируемого выключателя ВА-75 ; определено влияние величины включаемого тока на характер вибрации и силу сваривания контактов различных серий автоматических выключателей ;
- разработана методика экспериментальны]! исследований сваривания электрических контактов при вктюченгш больших токов, получены сравнительные данные по силе сваривания различных контактных материалов ; - разработана математическая модель для расчета сил сваривания контактов под воздействием электрической дуги, учитывающая стадию предварительного пробоя меясконтактного промежутка, микродеформирования контактной поверхности, а такие отскоки контактов при вибраний с последующим образованием короткой электрической дуги с учетом явления расширения электродного пятна дуги.
В выводах к каждой главе и в заключении приведено более подробное изложение результатов работы.
Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Всесоюзной научно-технической конференции "Пути повышения качества и надежности электрических контактов (г.Симферополь, 1983), на научно-технической конференции їлолодезш ШиИэлектроаппарат (г.Харьков, ІГ83) и на научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава, сотрудников и аспирантов Харьковского политехнического института имени В.И.Ленина (г.Харьков, If80, 1981, 1982, 1983).
Практическим результатом проведенной работы является использование во ШИИЭлектроаппарате рекомендаций го определению сил сваривания при вкяючении токов короткого замыкания, по выбору контактных материалов при доработке новых серий автоматических выключателей па токи 250А, 400Л, 630Л, а такие контактных папатий главных и дугогасителышх контактов и числа параллельных главных контактов проектнруемого вьислючателя ВА-75.
