- •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
4.13 Воздействие внешнего магнитного поля
Воздействие внешнего магнитного поля (продольного поперечного и радиального) приводит к перемещению дуги в пространстве и к отклонению потоков плазмы, а воздействие собственного магнитного поля дуги является причиной движения плазмы в самой дуге и создает внутреннее движение ее частиц.
В поперечном магнитном поле (перпендикулярном направлению тока в дуге) с индукцией В дуга 3 (рис. 4.4, б) движется поступательно по параллельным пластинчатым электродам 1 и 5. Под действием поперечного магнитного поля потоки плазмы 2 и 4 отклоняются по направлению движения дуги и средняя часть дуги перемещается к концам потоков плазмы, образуя П-образную петлю. Концы потоков плазмы касаются электродов, образуя новые катодные и анодные пятна, в которых возникают потоки плазмы, а старые пятна исчезают. Таким образом создается прерывистый режим движения дуги.
В продольном равномерном магнитном поле (направления магнитного поля и тока совпадают) магнитное поле не оказывает влияния на движение заряженных частиц в дуге и они движутся по силовым линиям электрического поля, не испытывая каких- либо внешних воздействий. Однако в стволе дуги под действием двуполярной диффузии возникает движение заряженных частиц от центра дуги к ее наружной поверхности. Направление движения этих частиц составляет угол 90ْ с вектором магнитной индукции, и, следовательно, возникает сила (сила Лоренца), действующая на заряженные частицы. Под действием силы Лоренца и силы, вызывающей движение частицы от центра к периферии, частица будет двигаться по криволинейной траектории. Вращение ионов и электронов происходит в противоположных направлениях. Масса ионов во много раз больше массы электронов. Поэтому импульс силы (mиυи), передаваемый ионами нейтральным атомам, оказывается значительно больше импульса силы, передаваемого электронами, и плазма приходит во вращение, совпадающее по направлению с вращением ионов. Угловая скорость частиц плазмы неодинакова в различных слоях ствола дуги.
Наибольшее значение она имеет во внутренних слоях ствола и уменьшается по направлению к периферии. Скорость вращательного движения частиц, создаваемая электрическим полем, складывается со скоростью их поступательного движения под действием магнитного поля. В результате частицы будут перемещаться по винтовой линии.
В радиальном магнитном поле, перпендикулярном току в дуге, дуга вращается по окружности в направлении, определяемом известным правилом левой руки. Центром этой окружности является центр магнитного поля, из которого радиально расходятся магнитные силовые линии. Кроме того, дуга вращается вокруг собственной оси. Вращение частиц плазмы вокруг оси дуги и движение их вдоль линий электрического поля приводит к закручиванию дуги в спираль. При вращении дуги в газе вокруг центра магнитного поля создается встречный «ветер». На наружной поверхности дуги (по отношению к центру ее вращения) направление вращения дуги вокруг собственной оси и направление этого ветра противоположны, а на внутренней поверхности дуги эти направления совпадают. Соответственно создаются давления: на наружной поверхности больше, а на внутренней меньше. Под действием разности этих давлений возникает сила, перемещающая дугу к центру магнитного поля. Под действием двух сил, направленных перпендикулярно друг другу, дуга перемещается не по окружности, а по спирали, приближаясь к центру магнитного поля.