2.6. Расчет термической стойкости аппаратов в цепях с генераторами

Расчет, где переменная составляющая тока К.З. изменяется, ведется по установившемуся току К.З. Вводится понятие фиктивного времени

[27]

– время для периодической составляющей тока К.З. определяется по кривым Т. К.З., имеющимимся в справочниках.

Рис. 7

Определяют , где - сверхпереходной ток К.З.

Фиктивное время для апериодической составляющей Т.К.З.

;

Условие термической устойчивости для таких электрических цепей

[28]

Поскольку температуры проводников в конце К.З. сторого ограничены, то каждый аппарат может быть охарактерезован допустимой величиной произведения , где I – ток термической устойчивости, действие которого аппарат может выдержать без деформации в течение заданного времени t. t задается стандартное временем 1 с; 3 c; 5c; 10 c по ГОСТу, I – паспортная величина.

Связь между токами термической стойкости для различных времён выражается равенством:

[29]

2.7. Пример теплового расчета элементов аппарата.

Определить, какой длительный ток, по условиям нагрева, можно пропустить через токоведущую цепь аппарата выполненного в виде медного стержня d = 0,0035 м с изоляцией класса А. Найти допустимый ток К.З. Длительность протекания Т.К.З. t = 5 c.

Длина стрежня 1 м. Сопротивление Ом, θ₂ = 105 °С.

м²

Ом

По формуле [11] определяем

По кривым в справочнике для d = 0,0035 м находим К_П = 2,0. Отдача тепла происходит за счет лучеиспускания и конвекции. Тепловой поток определяется по приблеженной формуле [18]:

К_Т для бумажной изоляции К_Т = 10 ÷ 12 Вт/(м²·°С);

Согласно ГОСТ максимальная температура окружающей среды принята 40 °C.

Определим допустимый ток К.З. по формуле

(для меди); (при номинальном режиме) по кривым рис. 6 находим : ; ;

Глава третья. Электрические контакты.

3.1. Основные сведения.

Э.К. называется соединение двух проводников, позволяющее проводить ток. Соприкасающиеся проводники называются контактами.

Контакты бывают соединительные, обеспечивающие протекание тока, коммутирующие, участвуюшие в переключении электрических цепей.

Основное требование к элекрическим контактам: должны длительно без повреждений пропускать токи нормального режима и кратковременно токи аварийных режимов.

Контакт должен противостоять воздействию: а) окружающей среды; б) температурных деформаций; в) электродинамических усилий при Т.К.З.

В зоне перехода тока из одного проводника в другой имеет место повышенное электрическое сопротивление, которое назывется переходным сопротивлением контакта. Физически это явление можно пояснить следующим рисунком.

Рис. 8.

Ток проходит только в отдельных точках, где касаются поверхности, т.к. нет абсолютно гладкой поверхности. Чем больше сила нажатия контактов F, тем больше деформация выступов, тем больше площадь соприкосновения. Происходит как бы стягивание тока к площадкам касания, сечение становится меньше, сопротивление увеличивается. Для одной площадки касания радиусом а, переходное сопративление равно:

[30]

где ρ – удельное электрическое сопритивление материала.

Величину радиуса а при пластической деформации можно определить через силу нажатия контактов F и временное сопротивление смятию материала σ:

[31]

Подставляя а в [30] можно получить R_П через нажатие для площадки касания:

[32]

Для практических расчетов пользуются формулой:

[33]

где k – коэффициент, определяемый эксперементальным путем, (табл. 3).

1. m = 0,5 для одноточечных контактов. [Ом·Н^0,5]

2. m = 0,7 ÷ 0,8 для линейных контактов.

3. m = 1 для поверхностных контактов.

4. m = 0,7 ÷ 1для многоточечных контактов.

Значение коэффициента K [Ом·Н0,5]	Для одноточечных m= 0,5 сильноточечных [Ом·Н0,5]	Для слаботочных контактов и реле [Ом·Н0,5]
серебро медь алюминий сталь	1,58·10-4 3,16·10-4 5,05·10-4 24·10-4	0,014 – 0,017 0,006 - -

Применение шлифовки приводит к повышению R_П, поскольку при этом образуются более пологие сечения, которые плохо поддаются смятию (требуются большие усилия нажатия, чем при грубой обработке.

Неприятным явлением для контактов является образавание на их поверхности пленок окислов, имеющих высокое удельное сопротивление. Пленки образуются под воздействием кислорода воздуха; при нагреве и прохождения тока процесс окисления усиливается. Так, серебро окисляется через 22 дня, R_П увеличивается в 5 раз, медный открытый контакт черех 36 дней, R_П возрастает в 150000 раз, сталь на воздухе через 57 дней, и в 900 раз. У замкнутых контактов окисление происходит медленее. Алюминий окисляется при зачистке, поэтому обработка алюминеевых контактов ведется под вазелином. В слаботочных контактах с малым нажатием пленка может вообще не пропускать ток. Поэтому применяется напыление благородных металлов на поверхность контактов.

В сильноточных контактах пленка разрушается или благодаря сильному нажатию или путем самозачистки при проскальзывании в момент включения.