Вестник МГТУ, 2025, Т. 28, № 4/1.

Верстунин А. Ю. и др. Применение разработанной компьютерной модели для исследования. Введение Электроснабжение как промышленных, так и непромышленных потребителей невозможно представить без современного электротехнического оборудования. В настоящее время ужесточаются требования к качеству и эффективности работы низковольтных коммутационных аппаратов (НКА). НКА должны обладать высоким уровнем надежности и безотказно функционировать на протяжении всего срока эксплуатации (Воронин и др., 2020; Feng, 2024; Hasan et al., 2020). Низковольтные сети систем электроснабжения включают в себя множество контактов и контактных соединений ( Садыков, 2017). Для определения величины потерь электроэнергии в низковольтных цеховых сетях промышленных предприятий необходимы данные о величине сопротивлений и нагреве контактных соединений НКА (Львов и др., 2024; Atanasov et al., 2022). Основными факторами, определяющими данные параметры, являются: номинальный ток аппарата; его коэффициент загрузки; геометрическая форма и материал контактов; сечение токопроводящих частей аппарата и площадь контактного перехода; режим работы и среда эксплуатации (Верстунин, 2023; Andrei et al., 2023; Grigoras et al., 2018). Как правило, НКА работают в режимах, отличающихся от номинальных. Коэффициент загрузки аппарата может многократно меняться в зависимости от условий и режимов работы. Отметим, что контактная система подвержена также электрическому и механическому износу (Ковалев и др., 2017; Vorkunov et al., 2025; Wei et al., 2021). На данные параметры влияют частота цикла коммутаций, ослабления контактного нажатия, внешние и внутренние вибрации, увеличение шероховатостей поверхности контактной системы. Низковольтные цеховые сети обычно имеют большую протяженность и сочетают в себе радиальные, магистральные и смешанные участки. Такие сети имеют множество последовательных и параллельных узлов с НКА, поэтому исследование эффективности функционирования аппаратов является актуальной задачей. Цель статьи - моделирование основных технических параметров контактной системы автоматических выключателей (АВ). Предлагаемая компьютерная модель позволяет анализировать конструктивные параметры АВ при проектировании или модернизации уже разработанной конструкции аппарата. Разработанная модель дает возможность выявлять ошибки при проектировании конструкции НКА. При этом сокращается число доработок конструкции на любом этапе проектирования, и выбираются оптимальные параметры контактной системы. Материалы и методы Моделирование нагрева контактной системы автоматических выключателей Моделирование процесса нагрева контактов и контактных соединений применяется для определения основных технических параметров. При моделировании возможно определить точки перегрева контактной системы до процесса разработки натурной модели аппарата, сократив при этом количество итераций. Компьютерная модель может быть использована для проведения исследований при разработке новой модели конструкции АВ. Результаты исследований с помощью разработанной модели позволяют определить оптимальные размеры и параметры контактной системы и аппарата в целом. Разработанная модель позволяет определить следующие технические параметры: - температуру нагрева элементов контактной системы, °C; - потери активной мощности в контактном переходе и на полюс аппарата, Вт; - контактное сопротивление, мОм; - оптимальные геометрические параметры контактной системы; - допустимые значения контактного нажатия и шероховатостей материалов контактов. Начальным этапом моделирования является разработка геометрической структуры контактной системы в программе Solid Edge, представленной на рис. 1. В разработанной модели представлен наиболее распространенный тип геометрии контактов АВ с рычажным подвижным контактом. На рис. 1: 1 - рычаг управления; 2 - корпус; 3 - электромагнитный расцепитель; 4 - ввод для клеммы подключения; 5 - неподвижный контакт; 6 - напайка; 7 - подвижный контакт; 8 - гибкая связь; 9 - биметаллическая пластина. Значения физических параметров в компьютерной модели заданы в программе COMSOL Multiphysics. Кроме основных технических данных задаются параметры, от которых зависит точность результата моделирования: шероховатость поверхности, неровности среднего наклона; шероховатость поверхности, выступы средней высоты; контактное нажатие, кПа; микротвердость, Па; коэффициент теплопередачи, Вт/(м2-К). 452