2.4 Электродинамические усилия в витке, катушке и между катушками
Как показали исследования сила, действующая в витке с током пропорционально квадрату тока и диаметру витка. Эта сила действует на разрыв витка. Если катушка состоит из витков, обтекаемых одним током, то индуктивность и разрывающее усилие возрастут в 2 раз. Силы в катушке направлены так, чтобы ее потокосцепление возрастало. Они стремятся сжать катушку по высоте и толщине и увеличить ее средний диаметр.
2.5 Эду между проводником с током и ферромагнитной массой
При приближении проводника с током к ферромагнитной стенке магнитное поле искажается, магнитные силовые линии стремятся замкнуться по массе и возникают силы, стремящиеся притянуть проводник к этой массе, т.е. возникают силы притяжения, не зависящие от направления тока в проводнике.
Данное свойство используется для втягивания электрической дуги в дугогасительную стальную решетку, применяемую во многих низковольтных аппаратах, в которой и происходит эффективное гашение дуги.
2.6 Электродинамические усилия в проводниках переменного сечения
Если сечение проводника изменяется, что всегда бывает в месте контактов проводников, то в месте изменения сечения вследствие искривления линий тока возникают продольные ЭДУ (см. рис. 2.1), стремящиеся разорвать место перехода вдоль оси проводника и направленные в сторону большего сечения. Эти силы уменьшают силу нажатия контактных пружин аппаратов, что приводит к увеличению переходного сопротивления контактов и при больших токах КЗ к их свариванию.
Рисунок 2.1- ЭДУ в проводниках переменного сечения
3 Лекция 3. Тепловые расчеты электрических аппаратов3
Содержание лекции:
основы тепловых расчетов. Потери в проводниках. Отдача тепла нагретым телом. Теплопроводность, конвекция, излучение. Теплоотдача в установившемся режиме.
Цель лекции:
познакомить студентов с основами тепловых расчетов электрических аппаратов.
3.1 Основы тепловых расчетов
3.1.1 Потери в проводниках, обтекаемых током
Мощность Р, теряемая в проводнике при прохождении по нему электрического тока равна
где I-эффективное значение тока;
R – сопротивление проводника.
При постоянном токе R соответствует омическому сопротивлению
.
При переменном токе потери получаются большими, чем при постоянном токе. Это возрастание потерь происходит за счет поверхностного эффекта и эффекта близости и учитывается коэффициентом дополнительных потерь КД>1. Сопротивление при переменном токе за счет названных эффектов больше омического и носит название активного сопротивления.
Активное сопротивление – это некоторое фиктивное сопротивление проводника, которое, будучи помножено на квадрат эффективного значения тока, дает потери, действительно имеющиеся при переменном токе.
3.1.2 Поверхностный эффект
Переменное магнитное поле, охватывающее проводник с током индуцирует в этом проводнике ЭДС, направленную навстречу приложенному напряжению. Поскольку центральные слои проводника пересекаются большим магнитным потоком, чем наружные, то и ЭДС, будет наибольшей по оси провода.
Эта ЭДС приводит к уменьшению плотности тока в центральных слоях проводника по сравнению с плотностью тока в наружных слоях. Влияние этого явления можно воспринимать как уменьшение эффективного сечения проводника и соответственно увеличение сопротивления. Влияние поверхностного эффекта растет с ростом частоты тока, проводимости и магнитной проницаемости материала проводника.