- •Варфоломеева а.С., Кургузов н.Н., Кургузова л.И., Леньков ю.А., Никитин к.И.
- •Учебное пособие. Омск: Изд-во ОмГту, 2007. 197 с.
- •Содержание
- •Введение
- •1 Нагревание проводников и электрических аппаратов
- •1.1 Допустимые максимальные температуры электрических аппаратов и проводников в нормальном режиме и при коротком замыкании
- •1.1.1Общие сведения
- •1.1.2 Изолированные проводники электрического тока в нормальном режиме
- •1.1.3 Неизолированные токоведущие части аппаратов в нормальном режиме
- •1.1.4 Изолированные и неизолированные токоведущие части аппаратов при коротких замыканиях
- •1.1.5 Нетоковедущие части аппаратов
- •1.2 Нагрев проводников и аппаратов
- •1.2.1 Общие сведения
- •1.2.2 Активные потери энергии в проводниках и электрических аппаратах
- •1.2.2.1 Потери в токоведущих частях
- •1.2.2.2 Потери в нетоковедущих ферромагнитных деталях аппаратов
- •1.2.2.3 Потери в диэлектриках
- •1.3 Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности
- •1.4 Установившийся режим нагрева проводников и аппаратов
- •1.4.1 Общие сведения
- •1.4.2 Тепловой расчёт неизолированных проводников в установившемся режиме
- •1.4.3 Тепловой расчёт изолированных проводников и кабелей
- •1.4.4 Нагревание аппаратов в установившимся режиме
- •1.4.5 Выбор проводников и аппаратов по условиям продолжительного режима
- •1.5 Нагрев проводников и аппаратов в переходных режимах
- •1.6 Примеры теплового расчета
- •Задание №1
- •2 Термическая и электродинамическая стойкость электрических проводников и аппаратов
- •2.1 Нагрев проводников и аппаратов при коротком замыкании
- •2.2 Термическая стойкость проводников и аппаратов
- •2.2.1 Термическая стойкость неизолированных проводников
- •2.2.2 Термическая стойкость кабелей
- •2.2.3 Термическая стойкость электрических аппаратов
- •2.3 Определение импульса квадратичного тока короткого замыкания
- •2.4 Электродинамические усилия в электрических проводниках и аппаратах
- •2.4.1 Общие сведения
- •2.4.2 Методы расчёта электродинамических усилий
- •2.4.3 Усилия между параллельными проводниками
- •2.4.4 Усилия и моменты, действующие на взаимно перпендикулярные проводники
- •2.5 Электродинамические силы в трёхфазной шинной линии при различных видах короткого замыкания
- •2.5.1 Общие сведения
- •2.5.2 Электродинамические силы в трёхфазной шинной линии при трёхфазном коротком замыкании
- •2.5.3 Электродинамические силы в трёхфазной шинной линии при двухфазном коротком замыкании
- •2.6 Электродинамическая стойкость проводников и электрических аппаратов
- •2.6.1 Электродинамическая стойкость проводников
- •2.6.2 Электродинамическая стойкость аппаратов
- •2.7 Примеры расчета термической и электродинамической стойкости проводников и аппаратов
- •Задание №2
- •3 Электрические контакты
- •3.1 Назначения и требования к электрическим контактам
- •3.2 Сопротивление электрического контакта
- •3.3 Нагрев контактных соединений
- •3.3.1 Нагрев контактных соединений при номинальном токе
- •3.3.2 Нагрев контактных соединений при токах короткого замыкания
- •3.4 Конструкция контактных соединений и контактов
- •3.5 Пример расчета нагрева контактных соединений
- •Задание №3.
- •4 Отключение цепей постоянного и переменного тока
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Электрическая дуга
- •4.3 Возбуждение атома.
- •4.4 Ионизация
- •4.4.1 Термоэлектронная эмиссия.
- •4.4.2 Автоэлектронная (электростатическая) эмиссия.
- •4.4.3 Ионизация столкновением
- •4.5 Ударная ионизация
- •4.6 Термическая диссоциация и ионизация.
- •4.7 Деионизация дугового промежутка осуществляется путем рекомбинации и диффузии.
- •4.7.1 Рекомбинация (воссоединение)
- •4.8 Диффузия
- •4.9. Подвижностью ионов (электронов)
- •4.10 Радиационный захват электрона
- •4.11 Классификация дуг
- •4.11.1 Область катодного падения напряжения
- •4.11.2 Область анодного падения напряжения.
- •4.11.3 Ствол дуги
- •4.11.4 Турбулентная конвекция.
- •4.11.5 Баланс энергии в стволе дуги.
- •4.12 Потоки плазмы в дуге
- •4.13 Воздействие внешнего магнитного поля
- •4.14 Дуга постоянного тока и ее характеристики
- •4.15 0Тключение электрических цепей постоянного тока
- •4.15.1 Условия стабильного горения и гашения дуги
- •4.15.2 Открытый разрыв
- •4.15.3 Дугогасительные устройства с узкой щелью
- •4.15.4 Дугогасительные решетки
- •4.15.5 Гашение дуги под воздействием магнитного поля
- •4.16 Электрическая дуга переменного тока и ее характеристики
- •4.17 Отключение электрических цепей переменного тока
- •4.17.1 Отключение активной цепи переменного тока
- •4.17.2.Отключение индуктивной цепи переменного тока
- •4.18 Гашение электрической дуги в выключателях переменного тока
- •4.18.1 Гашение электрической дуги в потоке сжатого воздуха
- •4.18.2 Гашение электрической дуги в элегазе
- •4.18.3 Гашение электрической дуги в трансформаторном масле
- •4.18.4 Гашение электрической дуги в вакууме
- •4.18.5 Гашение электрической дуги с помощью электромагнитного поля
- •4.19 Примеры расчета отключения цепей постоянного и переменного тока
- •Задание №4
- •5 Восстанавливающееся напряжение на контактах выключателя
- •5.1 Параметры восстанавливающегося напряжения
- •5.2 Расчет параметров восстанавливающегося напряжения в однофазной системе
- •5.3 Расчет параметров восстанавливающегося напряжения в трехфазных эффективно-заземленных сетях
- •5.4 Вторая стадия переходного процесса
- •5.5 Номинальные характеристики пвн
- •5.6 Пример расчета параметров пвн на полюсах выключателя
- •6 Электромагниты
- •6.1Электромагниты постоянного тока
- •6.2 Поляризованные электромагниты и постоянные магниты
- •6.3 Электромагниты переменного тока
- •6.4 Примеры расчета электромагнитов
- •1‑Основание; 2‑сердечник; 3‑полюсный наконечник; 4‑якорь
- •Задание №5
- •1 ‑ Якорь; 2 ‑ фланец верхний; 3 ‑ корпус; 4 ‑ фланец нижний; 5 ‑ стоп; 6 ‑ латунная втулка
- •1 ‑ Фланец верхний; 2 ‑ якорь; 3 ‑ стоп; 4 ‑ корпус; 5 ‑ фланец нижний
- •1 ‑ Фланец верхний; 2 ‑ якорь; 3 ‑ стоп; 4 ‑ корпус; 5 ‑ фланец нижний
- •1 ‑ Основание; 2 ‑ сердечник; 3 ‑ полюсный наконечник; 4 ‑ якорь
- •1 ‑ Якорь; 2 ‑ основание; 3 ‑ сердечник; 4 – катушка
- •1 ‑ Якорь; 2 ‑ верхняя плита; 3 ‑ нижняя плита; 4 – полюс.
- •Литература
- •Приложение
Задание №3.
В 3 части даны 10 задач, которые выбираются по первой букве отчества следующим образом:
Первая буква отчества |
А, Б, В |
Г, Д, Е |
Ё, Ж, З |
И, Й, К |
Л, М, Н |
О, П, Р |
С, Т, У |
Ф, Х, Ц Ч |
Ш, Щ, Ъ, Ы |
Ь, Э, Ю, Я |
Номер задачи |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Далее варианты задач выбираются в соответствии с последней цифрой номера зачетной книжки (ПЦНЗК). Для зачетной книжки, номер которой оканчивается на «0» условия даны в задаче.
Задача 3.0. Определить сопротивление контактного соединения, образованного медной и алюминиевой шинами, стянутыми двумя болтами (М-24) диаметром d = 24 мм.. Размеры соединения: длина l=0.08м; ширина b=0.08м. Толщина шин: медной δ1=0,006м, алюминиевой δ2=0,01м. Шины зачищены напильником. Класс зачистки 4. Температура окружающего воздуха . Температура шин . Номинальный ток, протекающий по шинам Iном=1200А.
ПЦНЗК |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
d, мм |
5 |
6 |
8 |
10 |
12 |
16 |
20 |
30 |
36 |
l, м |
0.06 |
0.07 |
0.09 |
0.08 |
0.05 |
0.09 |
0.05 |
0.06 |
0.08 |
b, м |
0.06 |
0.07 |
0.09 |
0.08 |
0.05 |
0.09 |
0.05 |
0.06 |
0.08 |
δ1, м |
0.005 |
0.004 |
0.0045 |
0.005 |
0.003 |
0.0035 |
0.0055 |
0.006 |
0.0065 |
δ2, м |
0.015 |
0.01 |
0.015 |
0.02 |
0.025 |
0.015 |
0.01 |
0.015 |
0.02 |
25 |
30 |
35 |
40 |
20 |
25 |
45 |
30 |
25 |
|
65 |
70 |
55 |
65 |
75 |
70 |
80 |
75 |
65 |
|
Iном, А |
500 |
1000 |
1500 |
1200 |
1000 |
1500 |
1200 |
1700 |
1500 |
Задача 3.1 Определить силу, с которой необходимо осуществлять контактное нажатие при номинальном токе I = 500 A через медные контакты сфера-плоскость, если температура окружающей среды , температура контактов не должна превышать , микротвердость H = 800 МПа, теплопроводность λ0=388 Вт/(м·К); температурный коэффициент теплопроводности βт=1.8·10-4 К-1. Разность между температурой точки соприкосновения и температурой КД ∆τ=5К
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I,А
600
1000
1200
1500
1250
1350
1150
1100
900
20
25
30
35
20
25
30
35
25
70
60
65
70
65
70
65
60
70
H, МПа
730
750
800
750
700
800
750
730
700
∆τ,К
5
6
7
8
9
10
6
5
8
Задача 3.2 Определить температуру контактного соединения, образованного медной и алюминиевой шинами, стянутыми двумя болтами (М-24) диаметром d = 24 мм. Размеры соединения: длина l=0.08м; ширина b=0.08м. Толщина шин: медной δ1=0,006м, алюминиевой δ2=0,01м. Шины зачищены металлической щеткой. Класс зачистки 6. Температура окружающего воздуха . Температура шин . Номинальный ток, протекающий по шинам Iном=1500А . Суммарный коэффициент теплообмена с каждой из шин kа=9 Вт/м2К, kм=11В/м2К. Сопротивление контактного соединения Rкс=4.83·10-6 Ом
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, мм
5
6
8
10
12
16
20
30
36
l, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
b, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
δ1, м
0.005
0.004
0.0045
0.005
0.003
0.0035
0.0055
0.006
0.0065
δ2, м
0.015
0.01
0.015
0.02
0.025
0.015
0.01
0.015
0.02
25
30
35
40
20
25
45
30
25
65
70
55
65
75
70
80
75
65
Iном, А
500
1000
1500
1200
1000
1500
1200
1700
1500
Rкс·10‑6Ом
4
4.8
3.86
3.59
3.7
3.57
4.3
3.9
3.49
Задача 3.3 Определить сопротивление контактного соединения, образованного медной и алюминиевой шинами, стянутыми двумя болтами (М-24) диаметром d = 24 мм. Размеры соединения: длина l=0.08м; ширина b=0.08м. Толщина шин: медной δ1=0,006м, алюминиевой δ2=0,01м. Шины зачищены металлической щеткой. Класс зачистки 6. Температура окружающего воздуха . Температура шин . Номинальный ток, протекающий по шинам Iном=1200А.
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, мм
5
6
8
10
12
16
20
30
36
l, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
b, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
δ1, м
0.005
0.004
0.0045
0.005
0.003
0.0035
0.0055
0.006
0.0065
δ2, м
0.015
0.01
0.015
0.02
0.025
0.015
0.01
0.015
0.02
25
30
35
40
20
25
45
30
25
65
70
55
65
75
70
80
75
65
Iном, А
500
1000
1500
1200
1000
1500
1200
1700
1500
Задача 3.4 Определить силу, с которой необходимо осуществлять контактное нажатие при номинальном токе I = 500 A через алюминиевые контакты сфера-плоскость, если температура окружающей среды Θ0 = 25 С, температура контактов не должна превышать Θ = 85 С, микротвердость H = 800 МПа, теплопроводность λ0=221 Вт/(м·К); температурный коэффициент теплопроводности βт = 4,5·10‑4 К‑1. Разность между температурой точки соприкосновения и температурой КД ∆τ=5К.
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I,А
600
1000
1200
1500
1250
1350
1150
1100
900
20
25
30
35
20
25
30
35
25
70
60
65
70
65
70
65
60
70
H, МПа
730
750
800
750
700
800
750
730
700
∆τ,К
5
6
7
8
9
10
6
5
8
Задача 3.5 Определить переходное сопротивление контактного соединения, образованного медной и алюминиевой шинами, стянутыми двумя болтами (М-24) диаметром d = 24 мм. Размеры соединения: длина ; ширина . Толщина шин: медной , алюминиевой . Поверхность шин обработана шабрением. Класс обработки 7. Температура окружающего воздуха . Температура шин . Номинальный ток, протекающий по шинам .
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, мм
5
6
8
10
12
16
20
30
36
l, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
b, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
δ1, м
0.005
0.004
0.0045
0.005
0.003
0.0035
0.0055
0.006
0.0065
δ2, м
0.015
0.01
0.015
0.02
0.025
0.015
0.01
0.015
0.02
25
30
35
40
20
25
45
30
25
65
70
55
65
75
70
80
75
65
Iном, А
1000
1500
1200
1650
1000
1500
1200
1700
1500
Задача 3.6 Определить сопротивление контактного соединения, образованного медной и алюминиевой шинами, стянутыми двумя болтами (М-24) диаметром d = 24 мм. Размеры соединения: длина ; ширина . Толщина шин: медной , алюминиевой . Поверхность шин обработана металлической щеткой. Класс обработки 5. Температура окружающего воздуха . Температура шин . Номинальный ток, протекающий по шинам .
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, мм
5
6
8
10
12
16
20
30
36
l, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
b, м
0.06
0.07
0.09
0.08
0.05
0.09
0.05
0.06
0.08
δ1, м
0.005
0.004
0.0045
0.005
0.003
0.0035
0.0055
0.006
0.0065
δ2, м
0.015
0.01
0.015
0.02
0.025
0.015
0.01
0.015
0.02
25
30
35
40
20
25
45
30
25
65
70
55
65
75
70
80
75
65
Iном, А
1000
1500
1200
1650
1000
1500
1200
1700
1500
Задача 3.7 Определить величину контактного нажатия мостикового контакта блок-контактов электромагнита, если через контакты протекает ток I=4,9А, а контакты, как подвижные, так и неподвижные, выполнены из серебряных накладок полусферической формы радиуса r =13 см.
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
I,A
4
6
7
4,5
5,5
6,5
3,5
3
4,8
r, см
11
12
10
11
12
10
10
11
12
Задача 3.8 Между двумя плоскими медными шинами находятся два медных шарика радиусом r =20мм. Шины стянуты силой Р =230Н. Определить величину сопротивления стягивания.
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
r ,мм
11
12
13
14
15
16
17
18
19
Р,Н
200
205
210
220
215
210
205
200
225
Задача 3.9 Два круглых медных стержня на торцах обработаны под сферу радиуса r =34мм и стянуты силой Р =500Н. Определить величину сопротивления стягивания в месте контакта.
-
ПЦНЗК
1
2
3
4
5
6
7
8
9
d, мм
16
21
23
19
17
11
28
30
32
Р, Н
325
350
250
150
200
260
380
410
450