Elektrodinamične sile v delih konstrukcij in naprav pod napetostjo

Deli električne opreme in razdelilnih naprav pod napetostjo, ko skozi njih teče tok, so izpostavljeni elektrodinamičnim silam ... Kot veste, takšne sile delujejo na katerikoli vodnik po katerem teče tok, ki se nahaja v magnetno polje.

Velikosti teh sil za stikalne elemente in naprave preproste konfiguracije je mogoče določiti na podlagi Biot-Savardovega zakona:

kjer je (H, l) kot, ki ga tvorita smer toka in smer magnetnega polja; z vzporednimi žicami je 90 °.

Če se dva vzporedna vodnika gibljeta v toku in je vodnik s tokom i1 v magnetnem polju s tokom i2 jakosti H = 0,2 • i2 / a, potem bo velikost sile, ki deluje med njima, enaka

kjer sta i1 in i2 tokova prve in druge žice in; a je razdalja med osmi žic, cm; l - dolžina žice, glej

Sila, ki deluje med žicami, jih privlači med seboj z isto smerjo toka v njih in jih odbija v različnih smereh.

Največjo vrednost teh elektrodinamičnih sil določa največji možni kratkostični tok, to je kratkostični tok iy. Zato je začetni trenutek kratkega stika (t = 0,01 s) najbolj nevaren glede na velikost dinamičnih sil.

Ko skozi odklopnik teče tok kratkega stika ali ko je priključen na obstoječe omrežje kratek stik njegovi posamezni deli - puše, prevodne palice, pragovi, palice itd., Kot tudi ustrezne pnevmatike in vodila - so izpostavljeni nenadni mehanski obremenitvi, ki ima značaj udarca.

V sodobnih močnostnih električnih sistemih pri napetostih 6-20 kV lahko tokovi kratkega stika dosežejo vrednosti do 200-300 ka in več, medtem ko elektrodinamične sile dosežejo več ton na vodilo (ali vodila) dolžine 1 -1,5 m. ...

V takšnih pogojih lahko nezadostna mehanska trdnost enega ali drugega elementa električne opreme povzroči nadaljnji razvoj nesreče in povzroči resno škodo na stikalni napravi. Zato morajo za zanesljivo delovanje katere koli električne napeljave vsi njeni elementi imeti elektrodinamično stabilnost (ustrezno mehansko trdnost), to je vzdržati učinke kratkega stika.

Pri določanju elektrodinamičnih sil po zgornji formuli se predpostavlja, da tok teče vzdolž osi okroglih žic, katerih premer ne vpliva na velikost sil. Treba je opozoriti, da velikost in oblika prereza žic na velikih razdaljah med njimi nimata opaznega vpliva na velikost elektrodinamičnih sil.

Če so žice v obliki pravokotnih trakov in se nahajajo na majhni razdalji drug od drugega, ko je razdalja v svetlobi manjša od oboda traku, potem lahko dimenzije njihovega preseka pomembno vplivajo na elektrodinamične sile. Ta vpliv dimenzij preseka vodnika se upošteva pri izračunih z uporabo faktorja oblike.

če žive žice pripadajo istemu krogu in i1 = i2 = iy, potem bo največja interakcijska sila enaka

Pri različnih drugih enostavnih in zapletenih oblikah žic je primerneje uporabiti princip naraščanja elektromagnetne energije in posledične odvisnosti.

Takšne preproste odvisnosti lahko dobimo z upoštevanjem dveh medsebojno delujočih tokokrogov L1 in L2, ki ju prenašata tokova i1 in i2. Oskrba z elektromagnetno energijo za ta vezja bo naslednja:

Če se zaradi interakcije tokov i1 in i2 zanka sistema deformira pod delovanjem elektrodinamičnih sil v kateri koli smeri za količino dx, potem bo delo poljske jakosti Fx enako povečanju pri dovajanju elektromagnetne energije v sistem s količino dW:

kje:

V primerih, ko je v praksi potrebno določiti elektrodinamično silo med deli ali stranicami istega vezja z induktivnostjo L1-L, bo interakcijska sila:

S tem izrazom določimo elektrodinamične sile za več preprostih, a praktično pomembnih primerov:

1. Vzporedne žice z mostičkom.

V oljnih odklopnikih in odklopnikih je tokokrog oblikovan s to konfiguracijo.

Induktivnost zanke bo

zato je sila, ki deluje na pregrado

kjer je a razdalja med osmi žic; r je polmer žice.

Ta izraz podaja elektrodinamične sile, ki delujejo na stikalni nosilec ali stikalno rezilo. Olajšajo gibanje giba oljnega odklopnika, ko je tok izklopljen, in ga odbijajo, ko je vklopljen.

Da bi imeli predstavo o velikosti nastalih sil, je dovolj reči, da je na primer v močnostnem odklopniku VMB-10 s kratkostičnim tokom 50 kA sila, ki deluje na prečno je okoli 200 kg.

2. Vodnik, upognjen pod pravim kotom.

Takšna razporeditev vodnikov se običajno uporablja v stikalnih napravah za razporeditev zbiralk pristopov do in za aparatom, najdemo ga tudi v pušnih ločilnikih.

Induktivnost prevodnika, ki tvori takšno vezje, bo:

Zato bo napor spletnega mesta določen kot v prejšnjem primeru:

kjer je a dolžina premičnega elementa, na primer noža ločilnika.

Pod delovanjem toka se žica, upognjena pod kotom, nagiba k poravnavi, in če je ena stran gibljiva, na primer rezilo ločilnika, je treba sprejeti ukrepe proti morebitnemu spontanemu izklopu med kratkim stikom.