Elektrodinamikai erők szerkezetek és eszközök feszültség alatt álló részeiben
Az elektromos berendezések és elosztóberendezések feszültség alatt lévő részei, amikor áram folyik rajtuk, elektrodinamikai erők hatásának vannak kitéve... Mint ismeretes, ilyen erők hatnak minden olyan áramvezetőre, amely az áramkörben található. mágneses mező.
Ezeknek az erőknek a nagysága a kapcsolóberendezés-elemekre és az egyszerű konfigurációjú eszközökre a Biot-Savard törvénye alapján határozható meg:
ahol (H, l) az áram iránya és a mágneses tér iránya által bezárt szög; párhuzamos vezetékekkel 90°.
Ha két párhuzamos vezető mozog egy áramban, és egy i1 áramú vezető mágneses térben van, amelynek intenzitása i2 H = 0,2 • i2 / a, akkor a közöttük ható erő nagysága egyenlő lesz
ahol i1 és i2 az első és a második vezeték árama, és; a a vezetékek tengelyei közötti távolság, cm; l - huzalhossz, lásd
A vezetékek között ható erő azonos irányú árammal vonzza őket egymáshoz és különböző irányba taszítja.
Ezen elektrodinamikus erők legnagyobb értékét a lehetséges maximális zárlati áram, azaz az iy rövidzárlati áram határozza meg. Ezért a rövidzár kezdeti pillanata (t = 0,01 mp) a legveszélyesebb a dinamikus erők nagysága szempontjából.
Amikor rövidzárlati áram folyik át a megszakítón, vagy ha egy meglévő hálózathoz csatlakozik rövidzárlat egyes részei - perselyek, vezetőrudak, talpfák, rudak stb., valamint a megfelelő gumiabroncsok és gyűjtősínek - hirtelen mechanikai terhelésnek vannak kitéve, ami ütés jellegű.
A modern, nagy teljesítményű, 6-20 kV feszültségű elektromos rendszerekben a rövidzárlati áramok elérhetik a 200-300 ka-t és azt is, míg az elektrodinamikai erők több tonnát is elérnek 1-1,5 m hosszú buszonként (vagy buszonként). ...
Ilyen körülmények között az elektromos berendezés egyik vagy másik elemének elégtelen mechanikai szilárdsága a baleset továbbfejlődését és a kapcsolóberendezés súlyos károsodását okozhatja. Ezért minden elektromos berendezés megbízható működéséhez minden elemének elektrodinamikai stabilitással (megfelelő mechanikai szilárdsággal) kell rendelkeznie, azaz ellenállnia kell a rövidzárlat hatásainak.
Az elektrodinamikai erők fenti képlet szerinti meghatározásakor feltételezzük, hogy az áram kerek vezetékek tengelye mentén folyik, amelyek átmérője nem befolyásolja az erők nagyságát. Meg kell jegyezni, hogy a vezetékek keresztmetszetének mérete és alakja nagy távolságra közöttük nincs észrevehető hatással az elektrodinamikai erők nagyságára.
Ha a vezetékek téglalap alakú csíkok, és egymástól kis távolságra helyezkednek el, amikor a fényben lévő távolság kisebb, mint a szalag kerülete, akkor a keresztmetszet mérete jelentősen befolyásolhatja az elektrodinamikai erőket. A vezető keresztmetszeti méreteinek ezt a hatását az alaktényezővel végzett számítások során figyelembe veszik.
Ha feszültség alatt álló vezetékek ugyanahhoz az áramkörhöz tartoznak és i1 = i2 = iy akkor a legnagyobb kölcsönhatási erő egyenlő lesz
Különféle más egyszerű és összetett huzalformáknál kényelmesebb az elektromágneses energia növekedésének elve és az ebből eredő függőségek alkalmazása.
Ilyen egyszerű függőségeket kaphatunk, ha figyelembe vesszük az i1 és i2 áram által hordozott két kölcsönható L1 és L2 áramkört. Ezen áramkörök elektromágneses energiaellátása a következő lesz:
Ha az i1 és i2 áramok kölcsönhatása következtében a rendszer hurokja bármely irányú elektrodinamikai erő hatására dx mértékben deformálódik, akkor az Fx térerősség által végzett munka egyenlő lesz a növekedéssel. a rendszer elektromágneses energia ellátásában dW mennyiséggel:
ahol:
Azokban az esetekben, amikor a gyakorlatban meg kell határozni az L1-L induktivitású áramkör részei vagy oldalai közötti elektrodinamikai erőt, a kölcsönhatási erő:
Ezzel a kifejezéssel meghatározzuk az elektrodinamikai erőket néhány egyszerű, de gyakorlatilag fontos esetre:
1. Párhuzamos vezetékek jumperrel.
Az olajos megszakítókban és szakaszolókban az áramkör ezzel a konfigurációval van kialakítva.
A hurok induktivitása lesz
ezért a válaszfalra ható erő az
ahol a a vezetékek tengelyei közötti távolság; r a vezeték sugara.
Ez a kifejezés megadja a kapcsoló gerendára vagy kapcsolólapára ható elektrodinamikus erőket. Megkönnyítik az olajmegszakító löketének mozgását, amikor az áram ki van kapcsolva, és taszítják, amikor be van kapcsolva.
Ahhoz, hogy képet kapjunk a keletkező erők nagyságáról, elég azt mondani, hogy például a VMB-10 áramköri megszakítóban 50 kA rövidzárlati árammal a traverzre ható erő körülbelül 200 kg.
2. Derékszögben meghajlított vezető.
A vezetékek ilyen elrendezését általában a kapcsolóberendezésekben alkalmazzák a berendezés megközelítési és utáni gyűjtősíneinek elrendezésére, de megtalálható a perselyes szakaszolókban is.
Az ilyen áramkört alkotó vezető induktivitása a következő lesz:
Ezért a webhely erőfeszítéseit az előző esethez hasonlóan határozzák meg:
ahol a egy mozgatható elem, például egy szakaszolólapát hossza.
Az áram hatására a szögben meghajlított vezeték hajlamos kiegyenesedni, és ha az egyik oldala mozgatható, például a szakaszoló lapátja, akkor a rövidzárlat közbeni esetleges spontán kioldás ellen intézkedni kell.