Электродинамические усилия (эду) в эа.
При
коротком замыкании в сети через
токоведущую часть аппарата могут
проходить токи, в десятки раз превышающие
номинальный. При воздействии этих токов
с магнитным полем, других токоведущих
частей аппарата создается ЭДУ. Эти
усилия стремятся деформировать как
проводники токоведущих частей, так и
изолятора на которых они крепятся.
На элементарный проводник dl с током i, находится в магнитном поле с индукцией B, создаваемой другими проводниками, действует ЭДУ равное
где i — ток; B — угол между векторами элемента dl и индукции
За направление dl принимается направление тока в проводнике Направление индукции В, создаваемой другим проводником, определяется по правилу буравчика, а направление силы - по правилу левой руки.
Эду в параллельных проводниках. Эду в элементарном витке.
Эду в параллельных проводниках
В параллельно лежащих проводниках в том случае если токи направлены противоположно то проводники отталкиваются друг от друга, если токи текут в одном направлении , то проводники притягиваются.
Величина ЭДУ в параллельных проводниках определяется по следующей формуле:
Где Мо – магнитная проницаемость среды, в данном случае воздуха.
i1-ток в первом проводнике
i2-ток во втором проводнике
С-коэффициент отражающий длину проводников и расстояние м/у ними.
ЭДУ в элементарном витке
В элементарном витке возникает 2 вида ЭДУ. Pr-это радиальная ЭДУ, которая стремится увеличить диаметр витка и Pq-это касательная ЭДУ, которая стремиться разорвать проводник в любой части.
Электродинамической стойкостью аппарата называют его способность противостоять ЭДУ возникающим при прохождении токов в кз.
Механическая прочность элементов конструкции аппаратов зависит от значения ЭДУ его направления, длительности воздействия и крутизны нарастания значения ЭДУ, особенности работы проводников и изоляционных материалов в динамическом режиме изучено не достаточно, поэтому расчет прочности конструкции ведутся по максимальному значению ЭДУ, хотя действует от кратковременного.
Нагрев электрических аппаратов. Поверхностный эффект. Эффект близости.
В токоведущих изолирующих и конструктивных деталях аппарата возникают потери электрической энергии в виде тепла. В общем случае тепловая энергия частично расходуется на повышение температуры аппараты и частично рассеивается в окружающей среде. При повышении температуры происходит старение изоляции проводников и уменьшение их механической прочности, поэтому во всех режимах работы температура аппарата не должна превышать значений, при которых обеспечивается заданная длительность работы.
Потери в токоведущих частях. В аппаратах постоянного тока нагрев происходит только за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи.
Выделяемая энергия в проводнике определяется по формуле:
i-ток протекающий по проводнику
К-активное сопротивление
Е-время протекания тока i
При постоянном токе активное сопротивление
p-удельное сопротивление
l-длина проводника
s-сечение проводнка
Активное сопротивление проводника при переменном токе отличается от сопротивлений при постоянном токе из за наличия поверхностного эффекта и эффекта близости.
Поверхностный эффект.
Переменный ток текущий по проводнику создает переменное магнитное поле которое пересекает тело проводника наводит в нем ЭДС. Это ЭДС создает вихревые токи которые геометрически суммируются с переменным током в результате наибольшая плотность тока наблюдается на поверхности проводника. Чем больше частота тока и меньше удельное сопротивление проводника, тем сильнее проявляется поверхностный эффект.
Эффект близости.
Магнитное поле с соседнего проводника пересекает данный проводник и наводит в нем ЭДС. Это ЭДС создает ток в теле проводника который геометрически складывается с основным током. В результате ток по сечению распределяется не равномерно. Отношение активного сопротивления проводника находящийся в магнитном поле других проводников и сопротивлений удельного проводника называется коэффициентом близости
Эффект близости усиливается с частотой тока и электрической проводимостью материала. Коэффициент близости зависит от формы взаимного расположения проводников и направления токов в них. Чем ближе располагаются проводники друг к другу, тем сильнее магнитное поле и больше эффект близости.