3. Электродинамическая и термическая устойчивость эа

При прохождении тока через проводник, находящийся в магнитном поле, возникает электродинамическая сила (ЭДУ), воздействующая на проводник. Кроме этого, проводник вследствие потерь мощности нагревается. Электродинамическое усилие и термическое воздействие на проводник резко увеличивается при возникновении тока КЗ в проводнике.

Ток КЗ возникает в результате приложения несоизмеримо большой мощности к несоизмеримо малому сопротивлению.

Рисунок 1 – Процесс короткого замыкания

Ток КЗ состоит из периодической и апериодической составляющей и может быть колебательным затухающим и незатухающим процессом: при Sc =  - незатухающий, при Sc ≠  - затухающий.

Для проектирования и защиты ЭА весьма важным является продолжительность и характер протекания процесса КЗ.

i _nt –

i_у – , (1)

i_at – , (2)

i_но–

где i_у – мгновенное значение ударного тока КЗ; i_но – мгновенное значение тока нормального режима; i_аt и i_пt - мгновенное значение апериодической и периодической составляющих тока КЗ; k_у – ударный коэффициент; I^″ - действующее значение периодического тока КЗ в момент t = 0; I_пt – действующее значение периодического тока КЗ в момент t; I_∞ - действующее значение периодического тока КЗ в момент t = ∞.

Электродинамическая стойкость – способность ЭА сохранять работоспособность и форму после воздействия тока.

Термическая стойкость – способность ЭА не расплавиться во время максимального теплового импульса.

Основные задачи:

• правильно рассчитать величину время электродинамического и термического действия механического тока;

• знать характер действия “~ и -” тока в магнитном поле;

• знать характер противодействия ЭП этим явлениям.

Рассмотрим направления ЭДУ при различном расположении проводников.

Направление электродинамических усилий:

1 . i₁ i₁ F₁

i₂ i₂

F₂

Рисунок 2 – Определение направлений ЭДУ

Правило «буравчика» и «правило левой руки»: силовые линии входят в ладонь, пальцы – направление тока, оттянутый большой палец – вектор «F».

Дополнительно:

А) Виток

Рисунок 3 – Направление ЭДУ для витка

ЭДУ направлены на растягивание витка

Б) Цилиндрическая катушка

Рисунок 4 – Направление ЭДУ для цилиндрической катушки

Совокупность витков: ЭДУ направлены на растягивание витка, а их совокупность в целом сжимает катушку по высоте.

Особенности ЭДУ на «~» токе

Направление «~» тока меняется синхронно «» питающей сети. Также синхронно меняется и направление «F». Для однофазной сети, представленной одним или двумя проводниками все происходит аналогично цепи «-» тока, но возможен механический резонанс в результате совпадения гармонических колебаний тока и «F» цепи «~» тока собственных колебаний деталей ЭА. Поэтому стараются подобрать частоту собственных колебаний деталей ЭА выше двойной частоты колебаний «F» или выполнить токоведущую часть ЭА гибкой. В этом случае перемещение проводников не вызовет сильной деформации деталей ЭА.

В трехфазной цепи «~» тока дополнительно накладывается ужесточение условий работы фазы «В». Учитывая это, стремятся выбрать ЭА по ЭДУ с запасом.

ЭДУ при КЗ и выбор ЭА по паспортным и расчетным данным: i_у < i_н.дин