7.4. Расчет переключателей

При проектировании переключателей производят расчет кон­тактов, сопротивления изоляции и емкости контактов. Для расчета переключателя должны быть заданы: напряжение цепи U, В; мак­симальный ток через контакт I_{к mах}, А; сопротивление изоляции R_на, Ом; емкость контактов С_к, Ф; условия эксплуатации.

Рассмотрим расчет точечного контакта.

1. В зависимости от величины коммутируемого тока по табл 7 1 выберем материал контактов и найдем напряжение раз­мягчения U_р. По формуле (7.2) определим допустимое падение на­пряжения U_{K доп} на контакте.

2. Вычислим величину контактного сопротивления

(7.3)

3. С помощью графиков, изображенных на рис. 7.3, или фор­мулы (7.1) определим необходимое контактное усилие. Найденное значение контактного усилия увеличим в 3 ... 10 раз, так как зна­чения U_p и коэффициента К справедливы для чистых контактных поверхностей.

(7.4)

2. Находят контактное усилие

(7.5)

(7.6)

где p_т и р_м — удельные сопротивления материала контактов и ме­ди; σ _х и σ _м — временное сопротивление смятию материала кон­тактов и меди. Этим методом можно производить расчет R_H точеч­ных контактов из различных материалов.

5. Определяют радиус площади перекрытия контактов

. (7.7)

Значение S_K находят по формуле (7.4).

6. Определяют радиусы кривизны контактов:

а) шар— плоскость (рис. 7.13, а)

(7.8)

При расчете контактов, соприкасающихся по поверхности, принимают плотность тока j = 0,1 ... 0,15 А/мм²; удельное давление р = 0,05 Н/мм². Для щеточных контактов принимают j — 0,4 А/мм; р = 0,2 Н/мм². Расчет контактов производят в следующем порядке:

1. Определяют площадь перекрытия контактов, через которую ток подводится непосредственно к месту контакта:

3. Выбирают необходимую форму контактов и материал.

4. Определяют величину контактного сопротивления, которое зависит от конструкции и формы контактов. Для медных контактов расчетные формулы приведены в табл. 7.2.

Для других металлов значение контактного сопротивления на­ходят умножением R_H меди на поправочный коэффициент k_x:

б) шар—шар* (рис. 7.13,6)

(7.9)

где Е₁ и Е₂ — модули упругости, Н/мм²; r, r_и r₂ — радиусы ша­ров, мм.

7. Вычисляют минимально допустимое расстояние, обеспечи­вающее заданное сопротивление изоляции между контактными пру­жинами (рис. 7.13, в):

(7.10)

где ρ_s—удельное поверхностное сопротивление материала изо­лятора, на котором укреплены контактные пружины, Ом. Объем­ным сопротивлением изоляции пренебрегают.

8. Определяют емкость между контактными пружинами (рис. 7.13, в)

(7.11)

Значения l, b и Н выражают в миллиметрах.

9. Определяют температуру точек соприкосновения между контактами

[^oC] (7.12)

где λ_т —теплопроводность, Дж/(м * град); ρ — удельное сопро­тивление, Ом * м. Чтобы не допустить сваривания контактов, не­обходимо, чтобы температура точек соприкосновения была меньше температуры размягчения контактов. * При расчете контактов шар — шар одним радиусом задаются.