Електричні апарати (стр. 2 из 31)

4. Термостійкість – визначається діючим значенням струму, протікання якого на протязі всієї роботи апарату не викликає його нагрівання вище допустимих температур (іноді вводять як характеристику величини

).

5. Електродинамічна стійкість визначається максимально допустимим струмом, який може витримувати апарат не руйнуючись ні електрично, ні механічно і не відключаючись самовільно. Електродинамічні зусилля досягають десятків тисяч Ньютон, внаслідок малих відстаней між струмоведучими частинами і струмів до сотень кА. Апарат повинен витримувати ці струми і зусилля. У нього не повинно бути зварювання контактів або механічного руйнування деталей.

6. Допустимі температури нагрівання елементів найбільш важливих і відповідальних видів апаратів визначаються ДСТУ на ці апарати, якщо на них немає ГОСТів, то керуються по допустимій температурі наступним: температура контактів із міді – при

, із накладками з срібла .

7. Крім того:

- До кожного апарата пред’являються специфічні вимоги, обумовлені його призначенням (наприклад, вимикач повинен вимикати струм на протязі 0,04 – 0,06 с., а трансформатор струму повинен давати похибку не більше заданого значення).

- Будь-який електричний апарат повинен по можливості мати найменші габарити, масу і вартість.

- Апарат повинен бути простим по обслуговуванню, технологічним при виробництві, тобто дозволяти автоматизацію у процесі всього виробництва.

- Електричні апарати, у зв’язку з тим, що вони використовуються в складних системах енергопостачання, повинні мати високу надійність, бо від їх роботи залежить надійність роботи складної і дорогої системи.

1.4 Основні позначення апаратів та елементів в електричних системах

- обмотка трансформатора

- реактор (апарат для обмеження струмів короткого

замикання)

- котушка з виводом

- котушка з магніто-діелектричним магніто проводом

- котушка індуктивності з магнітопроводом (реактор або дроссель

- трансформатор струму

- трансформатор струму в каскадному з’єднанні

- елемент пам’яті

- електричний розрядник (трубчастий)

- електричний розрядник (кульовий)

- розімкнутий контакт (ключ)

- контакт автоматичного вимикача

- контакт із механічним зв’язком (замикаючий)

- контакт із механічним зв’язком (розмикаючий)

- кнопочний нажимочний замикаючий контакт

- термоконтакт (нормально розмикаючий) (замикаючий)

- кнопочний розмикаючий контакт (вимикач)

- вимикач-запобіжник

- реле електричне із замикаючим і розмикаючим контактами

- теплове реле з повертанням шляхом натискання кнопки

- діод

оптронна пара (діод – діод)

- оптронна пара (діод – резистор)

2. Електродинамічні зусилля в електричних апаратах та їх методи розрахунку

2.1 Загальні відомості про електродинамічну стійкість

Електродинамічна стійкість апарату – це його здатність протистояти електродинамічним зусиллям, що виникають при проходженні струмів короткого замикання (КЗ). Ця величина може вимірюватись або амплітудним значення струму КЗ (

) – струмом динамічним, або коефіцієнтом:

де

– динамічний коефіцієнт;

– номінальний струм.

При взаємодії струмів короткого замикання з магнітним полем інших струмоведучих частин апарату виникають електродинамічні зусилля, які намагаються деформувати як провідники струмоведучих частин, так і ізолятори, на яких вони кріпляться. Тому при оцінці електродинамічної стійкості аналізують стійкість не тільки електричних, але й ізоляційних матеріалів. Властивості їх вивчені ще не до кінця. Тому розрахунки міцності конструкції апаратів проводять на максимальне значення електродинамічних зусиль, хоч вони і діють тільки деякий час.

2.2 Основні фізичні поняття, формули, закони, необхідні для розрахунку електродинамічних зусиль електричних апаратів

Нагадаємо деякі фізичні поняття, формули, закони, що зустрічаються при розрахунку електричних апаратів.

Магнітний потік через довільну поверхню S визначається формулою:

(2.1)

Для площини s (рис.2.1):

Для елементарних площадок ds, які перетинають силові лінії магнітної індукції

потік магнітної індукції.

де

– нормальна складова вектора

п – нормаль до площини в даній точці.

[Ф] = 1 Вб; [В] = 1 Тл.

Магнітна індукція поля провідника із струмом визначається законом Біо-Савара-Лапласа:

→ (2.2)

де І – сила струму;

dl – довжина елемента провідника; dl

μ₀ – магнітна стала;

r – радіус-вектор, проведений від елемента dl даного провідника до точки простору, в якій розглядається поле (рис. 2.2).

Вектор магнітної індукції направлений по дотичній до силової лінії, його напрямок визначається правилом правого свердлика (рис. 2.3).

Для нескінченно довгого провідника із струмом:

(2.3)

Для кругового витка, в його центрі:

(2.3.а)

або поскільки

– магнітний момент,

(2.3.б)

де S – площа поперечного перерізу контуру (витка).

Напруженість магнітного поля Н – це характеристика магнітного поля, яка визначається макрострумами і не залежить від середовища, в якому струм проходить. На відміну від напруженості магнітна індукція залежить від середовища, і вона визачається не тільки макро-, але і мікро струмами.

де

– відносна магнітна проникність;