Vitasvet-led.ru

Витасвет Лед
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Курсовой проект главный выключатель

Проектирование масляного выключателя

Главная > Курсовая работа >Физика

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию ЮУрГУ

Кафедра” Прикладная механика, динамика и прочность машин”

Проектирование масляного выключателя

Челябинск 2007 год

1. Задание на курсовое проектирование

2. Описание работы масляного выключателя

2.1 Фаза отключения

2.2 Фаза включения

3. Определение геометрических параметров привода

3.1 Проектирование шарнирного четырёхзвенника

3.2 Проектирование кинематической схемы выключателя с приводом

4. Кинематический анализ механизма

5. Динамический анализ механизма

5.1 Приведение масс механизма в фазе отключения

5.2 Определение параметров отключающей и буферной пружин

5.3 Построение фазовой траектории контактных стержней в фазе отключения

5.4 Определение времени отключения

5.5 Приведение масс механизма в фазе включения

5.6 Приведение сил статического сопротивления к штоку двигателя

5.7. Выбор силовой характеристики двигателя

5.8 Построение фазовой траектории контактных стержней в фазе включения

5.9 Определение времени включения

6. Силовой расчет механизма привода

7. Расчет деталей механизма на прочность

7.1 Расчет осей шарниров

7.2 Расчет рычага четырехзвенника

Задание на курсовой проект

Спроектировать привод к масляному выключателю типа ВМГ-10, взяв за основу привод типа ПЭ-11. Определить время включения и время отключения выключателя со спроектированным приводом.

Исходные данные к проекту сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Исходные данные

Цифра варианта 1

Цифра варианта 5

р – отношение длин шатуна АВ и кривошипа О 1 А;

V p – скорость контактных стержней в момент размыкания;

V max – максимально допустимая скорость контактных стержней;

Н – полный ход контактных стержней;

h k – ход в контактах контактных стержней;

G k – вес одного контактного стержня.

2. О писание работы механизма

Схема выключателя ВМГ-10 и привода типа ПЭ-11:

Рисунок 2.1. Схема выключателя ВМГ-10 (позиции 1-6) с приводом типа ПЭ-11 (позиции 7-11): 1 – розеточный контакт (3 шт.); 2 – контактный стержень (3 шт.); 3 – коромысло выключателя (3 шт.); 4 – отключающая пружина; 5 – буферная пружина; 6 – демпфер; 7 – тяга; 8 – коромысло четырехзвенника; 9 – шатун; 10 – кривошип; 11 – щека запорного механизма; 12 – пружина запорного механизма; 13 – фиксатор; 14 – пружина фиксатора; 15 – опорная скоба; 16 – пружина опорной скобы; 17 – шток двигателя.

2.1 Фаза отключения

В положении «включено» (рис. 2.1) буферная пружина 5 сжата, а отключающая 4 – растянута. Они стремятся повернуть коромысло по часовой стрелке. Тяга 7 растянута, а шатун 9 и кривошип 10 сжаты. Щека 11 опирается на фиксатор 13.

При повороте фиксатора 13 против часовой стрелки вокруг оси О 5 (вручную или с помощью электромагнита, который на схеме не показан) щека 11 освобождается и под действием силы со стороны кривошипа 10 поворачивается вокруг оси О 4 , сжимая пружину 12. При этом шарнир А перемещается влево по торцу опорной скобы до тех пор, пока не срывается с него и падает вниз. Коромысло 8 и коромысло 3 поворачиваются по часовой стрелке, поднимая подвижные контакты 2. После размыкания контактов пружина 5 садится на свои упоры, а механизм движется под действием пружины 4. В конце поворота коромысла 3 включается в работу демпфер 6, который останавливает разогнавшийся механизм, поглощая его кинетическую энергию.

После срыва шарнира А с торца скобы щека 11 под действием пружины 12 возвращается в исходное положение. Фиксатор 13 под действием пружины 14 поворачивается по часовой стрелке и фиксирует щеку в исходном положении. Выключатель находиться в положении «отключено» и готов к включению.

2.2 Фаза включения

Включение производится перемещением вверх штока 17 (рис.2.1), приводимого в движение электромагнитным, пневматическим или гидравлическим двигателем. Поднимая вверх шарнир А, шток поворачивает кривошип 10 четырехзвенника О 1 АВО 2 вокруг временно неподвижной оси О 1 . При этом коромысло 8 и коромысло 3 поворачиваются против часовой стрелки, опуская стержни 2 до полного входа их в розеточные контакты 1. Правое плечо коромысло 3 натягивает отключающую пружину 4 и сжимает буферную пружину 5.

Перемещаясь вверх, шарнир А отжимает вправо опорную скобу 15 под действием пружины 16 возвращается назад, запирая механизм в положении «включено». Шток 17 опускается вниз. Механизм готов к отключению.

Рассмотрев работу механизма, видим, что привод выключателя необходим только в фазе включения и его назначение состоит в преодолении сил отключающей и буферной пружин, сил трения и сил инерции. Поэтому рассчитать и спроектировать привод можно, не рассматривая фазу отключения, в которой движение всего механизма осуществляется за счет потенциальной энергии отключающей и буферной пружин.

3. Определение геометрических параметров привода

Целью данного раздела является определение геометрических параметров привода. При проектировании передаточных механизмов учитывают два основных фактора:

1. Проворачиваемость звеньев, т. е. возможность непрерывного перехода ведущего звена (кривошипа) из начального положения в конечное.

2. Углы давления, т. е. углы между направлением действия силы и вектором скорости соответствующей ведомой кинематической пары, за весь цикл работы механизма не должны превышать допускаемых значений. При увеличении этих углов в механизме возрастают нагрузки, увеличиваются потери энергии на трение (т. е. снижается КПД).

Механизм привода осуществляет преобразование прямолинейного движения штока двигателя во вращающее движение коромысла выключателя при включении, а также обеспечивает согласование силовых характеристик двигателя и потребления энергии. Для построения симметричного четырёхзвенника (рис. 3.1) рассчитаем необходимые параметры, зададим значения углов: При выборе углов ψ0,φ0 учитывается: что при увеличении этих углов возрастают силы сопротивления движению в начале и конце фазы включения, а при уменьшении этих углов растут габариты передачи.

Читать еще:  Сенсорный выключатель для всей квартиры

Окончательное значение линейных размеров четырёхзвенника может быть установлено лишь после силового расчёта, когда из условий прочности будут найдены диаметры шарниров в точках А, В, О2 и оценка возможности конструктивного выполнения механизма в пределах найденных габаритов.

3.1 Проектирование шарнирного четырёхзвенника

Полный ход штока: h ш= H /3 (3.1)

радиус кривошипа О1А: R A = h ш/2* sin ( φ 0) (3.2)

Ra =93.33/2* sin (30)=93.33 (мм);

радиус кривошипа O 2 B : R B = R A * cos ( φ 0) (3.3)

R B =93.33* cos (30)=68,43 (мм);

длины апофем: аа= Ra * cos ( φ 0) (3.4)

a B =R B *cos(ψ 0 ) (3.5)

a a =93.33*cos(30)=80.83 ( мм );

a B =68.43*cos(43)=50 ( мм );

длина шатуна : L ш =p*Ra (3.6)

L ш=1.45*93.33=135.28 (мм);

где L ш –длина шатуна АВ;

аа, аВ- длины апофем;

Полученные размеры четырёхзвенника округляем по ГОСТу 66636-69 и строят в масштабе µ L (рис 3.1).

Округлив по ГОСТу 66636 — 69 получим:

Ra =95 (мм), R B =67 (мм), L ш=140 (мм).

Масштаб µ L определяется из соотношения:

где О1А- длина, выбирается произвольно тогда получим

µ L =95/47.5=0.002 ( м / мм );

Длины звеньев АВ, О2В, О1О2, для построения четырёхзвенника определяются из выражении:

Курсовая работа: Проектирование Ш-образного электромагнита для автоматического выключателя

Курсовая работа

«Проектирование Ш–образного электромагнита для автоматического выключателя»

Автоматические выключатели служат для автоматического отключения электрической цепи при перегрузках, коротких замыканий, чрезмерном понижении напряжения питания, изменении направления мощности и т.п., а также для редких включений и отключений вручную номинальных токов нагрузки.

Электрические сети должны иметь защиту от токов коротких замыканий с наименьшим временем отключения и обеспечением, по возможности, требований селективности.

Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными незащищенными проводниками с горячей оболочкой, должны быть защищены от перегрузки. Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений, выполненные защищенными проводниками, проводниками, проложенными в трубах, в несгораемых строительных конструкциях и т.п., в следующих случаях:

а) осветительные сети в жилых и общественных зданиях, а также в пожароопасных производственных помещениях;

б) силовые сети, в которых по условиям технологического процесса или режима работы сети может возникать длительная перегрузка проводов и кабелей;

в) сети всех видов во взрывоопасных помещениях.

Номинальные токи установок автоматических выключателей, служащие для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков сети или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках, которые относятся к эксплуатационным (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т.п.).

Для расчета в данной работе был выбран наиболее широко распространенный элемент электрических аппаратов, обеспечивающий их надежное функционирование – Ш–образный электромагнит. Учитывая достаточную сложность и громоздкость расчета магнитных цепей, предлагается инженерный метод расчета, который базируется на большом экспериментальном и теоретическом материале.

В предлагаемой методике на базе простейших соотношений, определяющих расчет магнитных цепей, получены оптимальные конечные результаты путем введения ряда экспериментально определяемых параметров. Разработка электромагнита предусматривает выполнение предварительного расчета, позволяющего принять основные конструктивные параметры, и окончательного проектного расчета.

Целью разработки курсового проекта является практическое применение теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Электромеханические аппараты».

Расчет электромагнита автоматического выключателя выполняется в объеме технического проекта с разработкой эскиза конструкции электромагнита, расчета основных его элементов и технических показателей.

1. Общие сведения об автоматических выключателях

Автоматический выключатель – это коммутационный электрический аппарат, предназначенный для проведения тока цепи в нормальных режимах и для автоматического отключения электроустановок при перегрузках и токах короткого замыкания, чрезмерных понижениях напряжения и других аварийных режимах. Возможно использование автоматов для нечастых (6–30 раз в сутки) оперативных включений и отключений цепей.

Автоматические выключатели изготовляют для цепей переменного и постоянного тока одно-, двух-, трех- и четырехполюсными.

а) Двухполюсные автоматические выключатели общего применения служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели двухполюсного исполнения применяются, как правило, в цепях постоянного тока до 63 А. Крепление на колодке, рейке или панели.

б) Трехполюсные (трехфазные) автоматические выключатели общего применения служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок, а также электродвигателей от аварийных режимов, коротких замыканий, перегрузок по току и понижения напряжения. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели трехполюсного исполнения применяются в цепях переменного тока с трехфазной нагрузкой (например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором). Расцепители могут встраиваться в один, два или три полюса в зависимости от типа исполнения автомата.

в) Четырехполюсные автоматические выключатели общего применения служат для защиты силовых, осветительных и других электроустановок, а также электродвигателей от аварийных режимов, коротких замыканий и перегрузок по току. Они предназначены для ручного включения и автоматического или ручного отключения электрических потребителей под нагрузкой. Автоматические выключатели четырехполюсного исполнения применяются в цепях переменного тока с трехфазной нагрузкой (например, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором). Расцепители могут встраиваться в один, два или три полюса в зависимости от типа исполнения автомата.

Читать еще:  Блок розетка с выключателем для открытой установки

Автоматические выключатели имеют расцепитель прямого действия, называемые расцепителями, которые обеспечивают отключение при перегрузках, коротком замыкание, снижении напряжения. Отключение может происходить без выдержки времени или с выдержкой. По собственному времени отключения tсо (промежуток от момента, когда контролируемый параметр превзошел установленное для него значение, до момента начала расхождения контактов) различают нормальные выключатели (tсо = 0,02 – 1 с), выключатели с выдержкой времени (селективные) и быстродействующие выключатели (tсо Sохл >10-4 м2, то

τдоп = θдоп – θ0 – допустимая температура перегрева

. (3.4.14)

По формулам (3.4.11) – (3.4.14):

3.5 Проверка отсутствия вибрации якоря

Для проверки отсутствия вибрации якоря необходимо найти в притянутом положении в экранированной (Фδ1) и неэкранированной (Ф δ2) частях полюса.

(3.5.1)

где Ф δ – поток в зазоре

(Вб),

По формулам (3.5.1–3.5.2)

(Вб)

Среднее значение сил от соответствующих потоков:

(3.5.3)

(3.5.4)

По формулам (3.5.3) и (3.5.4):

(H)

(H)

Амплитудное значение переменной составляющей силы:

(3.5.5)

(H)

Минимальное значение силы:

Ртт = 38,4 + 69,93 – 58,8 = 49,53 (H).

Найденное значение электромагнитной силы больше расчетного значения противодействующей F’прк = 0,5∙56,8 =28,4 (Н)

(3.5.7)

3.6 Температура стали и К.З. витков

Потери в К.З. витке:

(3.6.1)

(Вт)

Температура перегрева К.З. витка:

(3.6.2)

где Soхлв – поверхность охлаждения витка

(м2)

где kтв – коэффициент теплоотдачи витка, kтв= 3,5∙10-3 Вт/(см2 град)

где рс – удельные потери, при Вm= 1,1 Тл, рс=4 Вт/кг

Gс – вес стали, Gс= γ∙Vст, где γ – плотность стали, γ =7800 кг/м3

Vст – объем стали

(м3)

Температура нагрева стали:

(3.6.4)

где Sохлс – поверхность охлаждения стали:

(м2)

где kтс – коэффициент теплоотдачи стали, kтс=11,5 Вт/м2 град

3.7 Расчет тяговой характеристики

Для того чтобы электромагнит надежно работал, необходимо обеспечить превышение тяговой характеристики над противодействующей. Электромагнитную силу определим по энергетической формуле.

где I – действующее значение тока.

Для определения индуктивности и тока необходимо провести расчет магнитной цепи для нескольких положений якоря. При этом сопротивлением стали и К.З. витков можно пренебречь, но учесть рассеяние магнитного потока.

В схеме замещения (рис. 3.7.1) поток рассеяния приведен к полной МДС обмотки, поэтому приведение значение сопротивления рассеяния принято втрое больше, чем его значение, полученное по геометрическим размерам R’s = 3Rs.

Рис. 3.7.1. Схема замещения магнитной цепи без учета стали и К.З. витков

Из схемы замещения эквивалентное магнитное сопротивление:

(3.7.2)

где Rn магнитное сопротивление зазора отлипания.

где Λn магнитная проводимость зазора отлипания.

Rδ – магнитное сопротивление магнитного зазора.

где Λδ магнитная проводимость рабочего зазора.

Rs магнитное сопротивление рассеяния.

где λs магнитная удельная проводимость.

Тогда индуктивность обмотки:

(7.7.6)

Величина тока при соответствующем зазоре:

(7.7.7)

Расчет ведется для номинального и минимального напряжений.

Производная индуктивности определяется через приращение индуктивности и зазора:

(3.7.8)

В данном курсовом проекте был рассмотрен наиболее широко распространенный элемент электрических аппаратов, обеспечивающий их надежное функционирование – Ш–образный электромагнит, а именно для автоматического выключателя.

Электромагнитные устройства входят в состав значительной части коммутационных аппаратов (особенно низкого напряжения), реле, устройств дистанционного управления, тормозных и подъемных устройств, автоматических выключателей и др. Поэтому вопросы расчета и проектирования, обеспечивающие надежность и экономичность их работы, являются актуальной задачей. Однако при кажущейся простоте конструкции полный учет всех факторов, влияющих на работу электромагнита в аналитической форме, приемлемой для инженерных расчетов, встречает затруднения в связи со сложностью электромагнитных и тепловых процессов в элементах аппарата.

Были приведены общие сведения об автоматических выключателях их классификация, как они распределяются

– по типам отключения тока,

– по типам исполнения,

– по типам привода.

Также рассмотрена принципиальная схема автоматического выключателя, конструкция автоматического выключателя, принцип его действия.

В третей части курсового проекта были изложены расчеты Ш–образного электромагнита, а именно:

– расчет сечения магнитопровода;

– расчет размеров К.З. витка;

– предварительный расчет размеров обмотки и магнитопровода;

– уточненный расчет обмотки при притянутом якоре;

– проверка отсутствия вибрации якоря;

– температура стали и К.З. витков.

Список литературы

1. Чунихин А.А. «Электрические аппараты высокого напряжения. Выключатели» Т. 1 – 3: Справочник. – М.: Информэлектро, 1996, 1997.

2. Таев И.С. «Электрические аппараты управления» – 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

Самая маленькая благотворительница в России

Рост Регины Ивановой 116 см. Она помогает сотням нуждающихся семей в Казани.

Светлана Ломакина автор Светлана Ломакина/фото автора, архив героини.

В 2018 году в Казани прошел конкурс красоты среди женщин-инвалидов «Жемчужина Татарстана». Победительницей стала 29-летняя Регина Иванова. Девушка ростом 116 см покорила зрителей чувством юмора, жизнелюбием. Зал и жюри аплодировали стоя.
Регина и правда веселушка, но главная ее особенность в другом: уже 7 лет она руководит благотворительным отделом мечети «Иман Нуры». Помогает малоимущим, возит детей с инвалидностью в театры и музеи, проводит в школах «Уроки доброты». А если знает, что где-то есть ребенок с инвалидностью, который не может выйти из дому, приезжает к нему сама.
Дети называют Регину Феей. Имя это ушло в народ, а журналисты вывели его на официальный уровень.
Фея Регина — первая героиня нашей Казанской экспедиции в рамках проекта «Соль земли».

Регина назначила встречу у мечети «Иман Нуры» (в переводе с татарского «Свет веры») в половине первого. Приехала минута в минуту, вышла из такси и сказала: «Когда Яндекс пишет «к вам приедет более крутая машина» и предлагает поставить «классно», я всегда смеюсь. Более крутые машины для меня — совсем не классно, они, как правило, высокие, я не могу в них сама залезть. Сегодня прибыла «не классная» машина, повезло».

Читать еще:  Лейка для душа с выключателем

— Откуда пошло это прозвище — Фея?
— От детей. Детям я рассказываю, что у меня прапрадедушка был сказочным гномом. Эту сказку мы придумали с мамой, когда я стала приезжать домой из города в слезах. Я же выросла в лесной деревне, дочка директора школы — папу уважали, уважали и меня. Никто не тыкал в меня пальцем, и друзья воспринимали меня не как карлика, а как просто последнего человека в строе на физ-ре.
Когда поехала учиться в город, начались проблемы: тыкали, смеялись, фотографировали. Все это я вываливала маме, а она говорила: «А ты позируй, когда тебя фотографируют. Если смеются, то это дураки или дети. На них мы не обижаемся». С дураками понятно, между мною и ними давно крепкая стена. А для детей я диковинка: они никогда таких людей не видели. Значит, надо удивить их окончательно. И мы с мамой придумали сказку. Когда дети у меня спрашивают, чего я такая маленькая, отвечаю: «Смотрел «Белоснежку и семь гномов»? Вот мой прапрадедушка был гномом!» У ребенка в этот момент происходит «волшебный дзынь», и начинаются вопросы: а остались прапрадедушкины алмазы? А есть его селфи с Белоснежкой. Как-то само собой дети стали называть меня Фея Регина, а потом так стали называть все. Спасибо мамочке.

— Как строится ваша работа?
— По будням мы развозим продукты, автоволонтеры или я сама, когда есть возможность. Я закупаюсь на оптовом рынке, сама все контролирую. Один продуктовый набор стоит около 1000 рублей, но, так как объемы большие, и это идет на благотворительность, мне дают огромнейшую скидку. И на 1000 рублей получается значительно больше, чем можно купить в магазине. Что входит: тушенка, шпроты, килька в томате, кукуруза, горошек, 5–6 видов круп, 3 вида макарон, сгущенка, сладости, чай. Покупаю не дешевое, а как себе.
А в субботу и воскресенье хожу с детьми в театр. На «Здравствуйте, я ваша тетя!» я была 19 раз! Там несколько раз уже сменились вторые составы, но главный актер остался, а он бесподобен, и я его люблю. Да и вообще люблю театр.
В детстве мама привезла меня на «Щелкунчика» — я вышла из театра другим человеком. И то же происходит и с нашими подопечными. Эти дети, в основном, заперты в четырех стенах: ДЦП, параличи, задержки психического развития и так далее. Поездка в город для них уже событие, а поход в театр — праздник. У нас есть мальчик, ему 22 года и у него тяжелая умственная отсталость. Юридически он взрослый, поэтому фонды его уже не берут. А мы взяли, потому что он с нами с детства — и любит театр, и ждет его. Когда мама говорит, завтра в театр, он с вечера уже не находит себе места, готовится.

Есть и другая семья. Там оба родителя пожилые, у них родилась дочка с ДЦП, сейчас ей 15 лет. Девочка никуда не ходит, но мне о ней рассказали, и я пошла к ним сама. Полезла с помощью, как говорится. «Она у нас овощ, какой там театр? Нам нужна только продуктовая помощь», — сказали мне родители. А я смотрю: девочка говорит, все понимает, попросила селфи со мной. Это все — «печать инвалида», о которой я твержу постоянно. Родители ее видят инвалидом и так же представляют обществу.
Но есть и обратный случай: женщина родила ребенка с двумя диагнозами: слепота и ДЦП. Отец сразу ушел из семьи, но мама сильная. Она рассмотрела в сыне талант к пению. Стала его развивать. Теперь у Тимура куча наград со всего мира — и дают ему их не из жалости. В 12 лет он выиграл в вокальном конкурсе 100 тысяч рублей, и когда получал их, сказал: «Хочу, чтобы на эти деньги мама поехала отдыхать в Турцию». Много кто из здоровых детей даже в 35 лет заработал маме на Турцию? Для меня — это поступок.

Это проект журнала «Нация» — «Соль земли. Второй сезон»: о современниках, чьи дела и поступки вызывают у нас уважение и восхищение. Расскажите о нашем герое своим друзьям, поделитесь этим текстом в своих соцсетях.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector