直流接触器的设计

1直流接触器的设计摘要我国的电器工业是本世纪50年代从无到有，从小到大，从简单到复杂。从50年代末便逐渐地从仿制到自行设计。经过40多年的努力，我国生产的电器产品，在许多方面已达到国际上80年代的水平。其中CJ20100型直流接触器是我国80年代初研究成功的新系列直流接触器，它具有比较先进的技术性能，广泛用于各种电力系统中。通过本次毕业设计，目的在于把理论知识在实践中综合应用，对产品进行不断的改进。该接触器采用模块化设计，可以以最少的零件组装出顾客所需要的触点路数以及客户所需要的触点形式（常开，常闭和转换）；该系列产品触点开断电压高，并采用横吹磁场灭弧，最高开断电压可达到220VDC产品适用于程控电源或不间断电源系统，叉车，电动车，工程机械系统。设计主要分为三个部份进行电磁系统,采用双E直动式，要按吸力特性与反力特性的配合关系来选择结构形式；触头系统，主动触头桥采用船形结构，具有较高的机械强度和较大的热容量，触头结构形式采用直动式双断点立体；灭弧系统，本接触器采用纵缝灭弧装置，纵缝采用下宽上窄的形式，以减小电弧进入时的阻力。关键词直流接触器电磁系统2目录摘要2目录3第一章绪论411设计直流接触器的目的和意义412直流接触器的发展现状的前景展望413直流接触器的简介4第二章电磁系统设计821电磁系统的结构形式单断点拍合式822反力特性8221设计点的吸力8222结构因素8223直流电磁铁的初步计算8224电磁铁性能验算10225磁路计算11226电磁铁的吸力计算21227电磁铁的重量及经济重量21第三章触头系统的设计2231确定触头形势及材料2232确定主触头的参数2233触头的终压力和稳定性的计算2334触头的热稳定性计算23第四章灭弧系统2541灭弧方式2542灭弧的特点25结论26致谢27参考文献283第一章绪论11设计直流接触器的目的和意义低压电器是把电能运输到用户的电力系统中不可缺少的一个环节，而接触器在低电器中合较大的部分，以直流接触器设计。作为毕业设计，能使我们实现对电器设计方面的知识充分利用，对电器设计过程作更深的理解，提高我们的分析，解决问题的能力，对今后的工作有更深远的意义。直流接触器是铁路机车与车辆供电系统中广泛应用的电器元件，其可靠性及寿命直接影响整个系统的可靠性和安全性。直流接触器在接通或分断大功率负载时，会出现触点的抖动、振动、电弧、烧蚀等现象，造成触点接触电阻异常、触点粘接等故障，导致开关动态特性差、电寿命短等缺陷。其中机械触点在开断过程中电弧磨损不可避免，且功率越大电磨损越严重，是造成直流电磁式接触器可靠性差、寿命短的关键因素。毕业设计论文代做平台580毕业设计网是专业代做团队也有大量毕业设计成品提供参考WWWBYSJ580COMQQ3139476774QQ344964997412直流接触器的发展现状的前景展望目前，国内常采用传统的直流接触器设计程序，初步设计，技术设计，工作图设计，样品试制和小批试制五个阶段。现代直流接触器是单纯的控制直流电动机直流电磁铁，而更多的是追求控制性能好，准型直流接触器已经用于航天，军事的重要部门，网络及通信的发展使之能趋向组合化，多功能化，今后直流接触器会更多的趋向智能化。随着电力电子技术、计算机技术、现代控制技术、新材料技术等的飞速发展，以及对整个系统工程的可靠性要求的提高及绿色环保节能的要求，对接触器的研究不断深入，新材料应用，新结构不断出现，新产品不断涌现。13直流接触器的简介直流接触器是广泛用作电力的开断和控制电路。直流接触器主要用于远距离接通和分断直流电路以及频繁的启动，停止，反转和反接制动直流电动机，也用于频繁地接通和断开起重电磁铁，电磁阀，离合器的电磁圈等。直流接触器有立体布置4和平面布置两种结构，有的产品是在交流接触器的基础上派生的。因此，直流接触器的结构和工作原理与交流接触器的基本相同，主要由电磁机构，触头系统，灭弧装置等组成。直流接触器的工作原理是当接触器线圈通电后，线圈电流产生磁场，使静铁心产生电磁吸力吸引动铁心，并带动交流接触器当弦铁上的吸力小于反作用力时，弦铁就会振动而产生噪音。在电工学上，因为可快速切断交流与直流主回路和可频繁地接通与大电流控制某些型别可达800安培电路的装置，所以经常运用于电动机做为控制对象也可用作控制工厂设备电热器工作母机和各样电力机组等电力负载，接触器不仅能接通和切断电路，而且还具有低电压释放保护作用。无论技术的发展到什麼程度，普通的交流接触器还是有其重要的地位。直流接触器作用广泛用作电力的开断和控制电路。交流接触器利用接触点来开闭电路，用辅助点来执行控制指令。主接点一般只有常开接点，而辅助接点常有两对具有常开和常闭功能的接点，小型的接触器也经常作为中间继电器配合主电路使用。从而起到远程控制或电控制强的功能。交流接触器的动作动力来源于交流电磁铁，电磁铁由两个“E”字行的硅钢片叠成，其中一个固定，在上面套上线圈，工作电压有多种供选择。为了使磁力稳定，铁芯的吸合面，加上短路环。交流接触器在失电后，依靠弹簧复位。另一半是活动铁芯，构造和固定铁芯一样，用以带动主接点和辅助接点的开短。直流接触器的选用方式选择直流接触器的类型直流接触器的类型应根据负载电流的类型和负载的轻重来选择,即是交流负载还是直流负载,是轻负载、一般负载还是重负载；直流接触器主触头的额定电流直流接触器主触头的额定电流可根据经验公式计算IN主触头PN电机/114UN电机如果直流接触器控制的电动机启动、制动或反转频繁,一般将接触器主触头的额定电流降一级使用；主触头的额定电压接触器铭牌上所标电压系指主触头能承受的额定电压,并非吸引线圈的电压,使用时接触器主触头的额定电压应不小于负载的额定电压；操作频率的选择操作频率就是指接触器每小时通断的次数当通断电流较大及通断频率过高时,会引起触头严重过热,甚至熔焊操作频率若超过规定数值,应选用额定电流大一级的直流接触器；线圈额定电压的选择线圈额定电压不一定等于主触头的额定电压,当线路简单,使用电器少时,可直接选用380V或220V的电压,如线路复杂,使用电器超过5H,可用24V、48V或110V电压1964年国际规定为36V、110V、或127V的线圈。毕业设计论文代做平台580毕业设计网5是专业代做团队也有大量毕业设计成品提供参考WWWBYSJ580COMQQ3139476774QQ3449649974直流接触器的种类很多，其分类方法也不尽相同。按照一般的分类方法，大致有以下6种。按触头极数分可分为单极、双极和多极；单极接触器用于直流电动机启动时短接各级启动电阻，接通和分断蓄电池电源。双极用于启动和分断直流电动机，直流电磁铁等直流负载；还有较大容量的控制回路以及交流电机的启动和制动。多极主要用于备用电源换接场合以及较大容量的控制回路。按灭弧方式分可分为磁吹灭弧（用于直流接触器和交流接触器）、永磁灭弧（一般用于小容量交流接触器的派生后的直流接触器）和机械拉长灭弧（用于加速接触器，还有48V及以下的直流接触器）。按主触头的正常位置分可分为常分式，常闭式。按触头工作电压分可分为安全电压48V及以下和一般电压。安全电压用于蓄电池供电的场合；一般电压用于控制直流电动机，直流电磁铁等负载。按结构型式分可分为传统结构，派生结构。按有无灭弧室分有灭弧室和无灭弧室。直流接触器的型号CZ0系列直流接触器，额定电压直流440V及以下，额定电流40600A，分为六个电流等级。CZ0系列直流接触器采用串联磁吹线圈和双纵缝陶土灭弧室或横隔板式陶土灭弧室，熄灭直流电弧的能力比较强，并且适宜频繁操作。如下图67最新型号接触器3TF5144OMXO的图片8第二章电磁系统设计21电磁系统的结构形式单断点拍合式22反力特性221设计点的吸力NFF10CM500310KNKF213222结构因素按电磁铁的特性配合，初选由电磁铁的结构形式之后，再计算结构因素K，来检查所选结构形式是否恰当FN2013CM50KCN0208223直流电磁铁的初步计算决定铁心半径和极靴半径9铁心半径取P15MH7014370BRCMPBFC81815302222极靴半径RRPC20718磁极面积22274MS计算线圈磁通势取50IKC5VUN10ABKIIN28314031170VUN5985011I2268530I1N2计算线圈高度及厚度线圈厚度取N045RMC05NRC16284502线圈高度W08K50ICM810KMWKT268101845201862506452CWTICRNINHCM91线圈内表面积SMHRC01290184322线圈外表面积S961计算电压线圈INURDC4102831016825824CM3430线圈匝数匝82410695432DHKNIC计算极靴、衔铁和铁轭尺寸极靴高度MPRHCP051208122MC310MC356RDC07842203811CCRD衔铁宽度22CCCEXRB3356CM048MC3410F31H9120CXRS衔铁厚度BSAX0608452铁心长度33141092FCCHLCM790铁轭厚度BSAE25084衔铁的长度ADLECCX10251050784332铁轭面积21MRSE224电磁铁性能验算线圈电阻取M8052N8424匝16MD310411R21214DNDDNCC238104846542线圈散热面积S091381420978132HDKCC0045M3线圈发热功率取URVN04385212R稳定温升取KKMWT68CST0645123线圈磁通势取N8424匝UR591UVN142854231RNI102I225磁路计算铁心中心轴到极靴的距离MRC018MC310016MC33105AE025CRRCC562563P2712弧度210431820将气隙磁场划分三个区域，并做定每个区域内气隙长度相等MR65R27M082101410RR97651圆柱体的磁导入MH704R02HR62712101473MRL92082321L531471421MRL0729023121圆柱体2的磁导0524L0H77211304913505772104H2103空心圆柱体3的磁导4MRL5872421310641013MRL07219027143213105PHMHL77133110508214524ML8130319643HL871303110705124224H73130工作气隙磁导3277771054012非工作气隙磁导MF310HRFPF83272010395734铁心单位长度漏导MRYCC4206018331HLRYLNN7227201090341等效漏磁导6ILLILD7711921漏磁系统930537LD最大磁通WBINI47210568用试探法取6个值分别为WB419406B105B41014计算的参考图如下拍合式直流电磁铁的结构尺寸1衔铁2极靴3非磁性垫片4绝缘垫圈5线圈6铁轭7铁心15磁场部分磁通WB磁导体截面积2M磁通密度T磁场强度MA磁场长度M磁压降A衔铁41090000512129000455805极靴000230432000541728铁心上半部4000102088776004853764铁心下半部109300010217039600048519206铁轭上半部40002010453600027972铁轭下半部000201086755002720385铁轭底部41093000201086755004533975非工作气隙当WB4109HHLUINFFM2467磁场部分磁通磁导体截面积2磁通密度T磁场强度MA磁场长度M磁压降A衔铁41080000516396000451782极靴0002303536000541944铁心上半部40001020786620048532107铁心下半部10893000102151299000485145015铁轭上半部40002010403600027972铁轭下半部000201077652002717604铁轭底部41089300020107765200452934非工作气隙当WB4108HHLUINFFM25316磁场部分磁通WB磁导体截面积2M磁通密度T磁场强度MA磁场长度M磁压降A衔铁41070000514209000459405极靴0002303036000541944铁心上半部4000102069574004852784铁心下半部1079300010213216700048580995铁轭上半部40002010353600027972铁轭下半部000201067554002714958铁轭底部41079300020106755400452493非工作气隙WB4107当HHLUINFFM215磁场部分磁通磁导体截面积2磁通密度T磁场强度MA磁场长度M磁压降A衔铁41060000512129000455805极靴0002302636000541944铁心上半部4000102059479004852323铁心下半部10693000102114116700485566铁轭上半部40002010303600027972铁轭下半部00020105847000271269铁轭底部41069300020105847000452115非工作气隙WB4106当HLUINFFM18517磁场部分磁通WB磁导体截面积2M磁通密度T磁场强度MA磁场长度M磁压降A衔铁410500005192400454158极靴0002302236000541944铁心上半部400010205040000485194铁心下半部10593000102095860004854174铁轭上半部40002010253600027972铁轭下半部000201048384002710368铁轭底部41059300020104838400451728非工作气隙WB4105当HLUINFFM1546磁场部分磁通磁导体截面积2磁通密度T磁场强度A磁场长度M磁压降A衔铁410000050868200453069极靴0002301736000541944铁心上半部4000102039360004851746铁心下半部1093000102076642004853114铁轭上半部40002010203600027972铁轭下半部0002010383600027972铁轭底部410930002010383600045162非工作气隙WB410当HLUINFFM124318226电磁铁的吸力计算1610214329701SFXN1272X870983XF0214370SN724X2670505XF02143570SN326X270227电磁铁的重量及经济重量3198MKGCUMLPJAV160842N铜的重量KGDNLGCU10341609842332PCXECPXFHLBALRHLBVVE2铁心铁轭极靴衔铁351M导磁体铁的重量取3087KGEFVGEEF495153导磁体铁的总重量KGGEFCU6100电磁的经济重量2395136219第三章触头系统的设计31确定触头形势及材料1触头采用铜合金材料（含镉05）单断点指形的结构形式32确定主触头的参数1触头的开距触头的开距S是处于完全断开位置时动、静触头之间的最短距离，用以保证动、静触头安全开断电弧及触头断开之后必要的安全绝缘间隔。触头的开距顺考虑如下因素A保证中弧的可靠熄灭B防止衘铁释放时的反弹，振动，冲击引起触头重新接通式电弧重燃，有额定电60NA，额定电压660V，再根据同容量产品的数据及经济取开距为20MM2触头的宽度根据瓦舒位公式，对于线接触的铜触头取35MMMIBB23716048134813触头的宽度4触头的超程触头的超程R也叫做超额行程。它是指电器触头完全闭合之后，如果将静（或动）触头移开电寿命终结之前，仍然可靠地接触所必须的结构措施。它能保证触头压力的最小值。超程的大小与电器本身所规定的电寿命有关，也与触头材料有关。凡是要求电器具有较高的电寿命的，超程就应大些；而触头材料的耐磨性能较好时，超程就可以小些。超程在工作过程中不断减小，而以新的时候为最大。当超程减少时，为电寿命已经终止，所以超程为EH782MM故超程为10MM。32325初压力为动触头与静触头刚刚接触时，每个触头所承受的压力称为触头初0F压力，它是由调节触头弹簧预压缩量来保证的。增大可以降低触头闭合过程的弹0F跳。6终压力当动、静触头闭合终了时，每个触头上的压力称为终压力。它由触ZF头弹簧的最终压缩量所决定。此压力保证触头在闭合状态时接触电阻低而稳定，温升不超过容许值2033触头的终压力和稳定性的计算根据的经验公式，回路的点动力可以按下计算82104LF动稳定电流按照技术任务规定为20IANF7651062482107ACMH102ACMH20238ACMH253回路系数QX11OS则C82750C6OS01MQ1902C4538COS56003因点动力均需这算引触头接触处，故先将回路系数这算一下321KQKQQ5276341057602FN4208触头的总反力1F36196触头磨损以后超程减少了23时，触头上的终压力为KF79680310触头的终压力大雨回路，总的点动力，故以为动稳定性是合格的34触头的热稳定性计算隔筒比重398CMGR时隔铜的电阻温度系数0ACC041时隔铜的电阻率21时隔铜电阻率20C热稳定电流时间10SKT集肤效应系数对动触头为1352KC隔铜的比热41204160985CGJ短路发生前导体温度GT0短路发生时导体最高温度250KCMAT6620103241032008ATGAKLTKRGKNC动触头的截面积为3510CM2允许通过的电流I3511180074IN60导体母线允许通过的电流I24047A18允许通过的最高电流I401007600121535呗弧线圈的导体截面面积为则其允许通过的最高电流2025MI2001007600A20A4根据以上计算，在发生短路电流时，热稳定性是可以满足要求的。22第四章灭弧系统41灭弧方式直流接触器一般采用磁吹式灭弧装置结合其他灭弧。当接触器的动，静触头分断时，在触头间产生电弧，短时间内电弧通过自身仍维持负载电流I继续存在，此时该电流便在电弧未熄灭之前形成两个一磁均，一个是该电流在电弧周围形成的磁，另外，在电弧周围同时还存在一个由该电流流过磁吹线圈在两导磁夹板间形成的磁场，该磁场经过铁心，从一块导磁夹板穿过夹板间的空气隙进入另一块导磁夹板形成闭合磁路，磁均的方向可由安培定则确定在电弧的一方，导磁夹板间的磁场与电弧周围的磁场方向相反，磁场强度消弱，另一方两个磁场方向相同，磁场强度增强，因此电弧将从磁场强的一边被拉响弱的一边，电弧在一方起动的过程中迅速拉长并和空气发生相对运动，使电弧温度降低，同时被呗进灭弧罩的电弧热量又被传递给灭弧罩，进一步降低了电弧温度，是使电弧迅速熄灭，另外，电弧在运动过程中，在静触头上的弧根将逐渐转移到弧角上，从而减轻了触头的灼伤，引弧角引导弧根向上移动，电弧就熄灭，磁呗式灭弧装置的灭弧是靠磁呗力的作用使电弧拉长，并在空气和灭弧罩中快速冷却，从而使电弧速熄灭的。毕业设计论文代做平台580毕业设计网是专业代做团队也有大量毕业设计成品提供参考WWWBYSJ580COMQQ3139476774QQ344964997442灭弧的特点它是迅速熄灭产生的电弧。电弧被磁场控制在灭弧室内，不会把其他部件烧坏；电弧的高速旋转使灭弧室烧损不集中在一个部位，使用寿命增长；电流大时，灭弧能力强，电流小时，能力小，不产生截流现象；力使在电流过零点时仍具有较强的灭弧能力，在设计上使磁场和电流具有一定相位差，保证电流过零点时可靠熄灭；灭弧室结构简单，体积小，可使开关体积缩小，制造方便，成本低。23结论毕业设计是对我大学三年所学的专业知识和综合技能的一次应用和考验。在近三个月的设计中，培养了我学习的主动性和积极性，更磨练了我的意志，陶冶了情操。一路走来，有点辛酸，过程是辛苦的，但其中的滋味却让人回味，让我感到充实。只有在反复地修改中，促使我不断地去翻书查资料，对专业知识更加了解，动手操作能力有所提高。本次毕业设计让我理论联系实际，进一步巩固并加深了我所学的专业知识，加强了实践设计能力、信息搜集能力等。通过此次毕业设计，我深刻地认识到作为一名设计者，首先必需要具有扎实的专业基础知识、综合的专业技能、以及熟练的掌握计算机软件、查阅资料等综合知识的应用能力。其次是要具备严谨的工作态度和踏实的工作作风。直流接触器的初步设计是一项工作量大而且细致的工作，每一环节的设计都与