12 Тепловые расчеты

Задачи тепловых расчетов. Конструкция, размеры и надежность в эксплуатации большинства аппаратов в значительной степени зависят от того, как решены вопросы их нагрева и охлаждения.

При тепловых расчетах обычно решаются две задачи.

1. Определение размеров деталей, узлов и всего аппарата исходя из условия допустимой температуры нагрева всех его частей. Следует стремиться получить возможно меньшие размеры и массу деталей и узлов при заданной нагрузке. Эта задача решается при проектировании (предварительном расчете).

2. Определение температуры деталей, узлов и аппарата при поверочном расчете. Сначала удобнее устанавливать превышение их температуры лад температурой окружающей среды. Следует стремиться получить возможно большую нагрузочную способность аппарата (обычно выражаемую величиной тока) при имеющихся или принятых размерах.

Методы тепловых расчетов. Тепловые расчеты электрических аппаратов, учитывающие многие факторы, которые имеют место при нагреве и охлаждении аппаратов и их частей, являются весьма сложными. Решение вышеуказанных задач тепловых расчетов аппаратов поэтому производится лишь приближенно на основе ряда допущений и опытных данных по методу последовательных приближений.

Сложная задача теплового расчета целого аппарата начинается с расчета отдельных его деталей и узлов.

В первом приближении не учитывается взаимное влияние элементов аппарата. При этом принимается допущение, что все тепло, выделенное в отдельном элементе, отдается с его поверхности в окружающую среду (при установившемся тепловом процессе) или поглощается массой элемента (при неустановившемся кратковременном тепловом процессе). Полученные таким расчетом температуры элементов аппарата не будут полностью соответствовать действительности. Однако значения этих температур дадут представление, в каком направлении происходит передача тепла. При этом выявляются наиболее и наименее нагретые элементы аппарата.

Во втором приближении производится корректирование конструкции и уточнение расчетов. При этом необходимо стремиться к уменьшению выделения тепла и к увеличению его отдачи или поглощения.

Далее необходимо провести испытание макета или опытного образца аппарата и, если требуется, выполнить корректирование конструкции и снова провести испытание.

При наличии у аппарата оболочки (шкафа, кожуха, ящика, бака и т. п.) дальнейший тепловой расчет аппарата производится с учетом принятой системы охлаждения аппарата в целом и его оболочки.

13 Расчеты надежности проектируемого разъединителя

Аппарат — элемент системы и система элементов. При наличии в системе управления или распределения энергии значительного количества одинаковых аппаратов их можно рассматривать как элементы системы. Вместе с тем аппарат можно рассматривать как систему, состоящую из элементов. Аппарат может быть разделен на различное число элементов — частей, узлов деталей. Однако необходимо при этом выбрать элементы, которые обычно выходят из строя в процессе эксплуатации, например, катушки электромагнитов, коммутирующие контакты, дугогасительные камеры, гибкие шунты, пружины, крепежные соединения, монтажные провода и их контактные наконечники и др.

Методы расчета надежности. Разработан ряд методов расчета надежности. В их числе можно отметить ориентировочные расчеты и полные окончательные.

Ориентировочный расчет надежности несложного аппарата, имеющего небольшое число выходящих из строя элементов. Надежность рассчитывается для периода нормальной эксплуатации (после окончания периода приработки). Расчет производится при допущении, что в отношении отказов элементы аппарата являются независимыми. При этом вероятность безотказной работы аппарата выражается произведением вероятностей всех независимых его элементов.

Обычно величины интенсивностей отказов находятся в некоторых пределах. Поэтому и вероятность безотказной работы целесообразно определять в пределах минимума и максимума.