2.6 Нагрев и охлаждение катушки контактора
Катушка контактора является неоднородным телом, состоящим из проводников, изоляции, воздуха, пропитывающего лака. В связи с этим процессы нагрева и охлаждения катушек весьма сложны. Тепловое поле в трехмерном пространстве с различными теплопроводностями слоев определить очень трудно.
На рис 7 показано распределение температуры в катушке. Максимальная температура в центре на 30 – 40% выше чем на поверхности.
В упрощенных практических расчетах пользуются средними значениями температуры и средними коэффициентами теплоотдачи, сделав ряд допущений (однородность тела и др.).
Упрощенная формула расчёта средней температуры катушки
(25)
где IК, RК – ток и сопротивление холодной катушки, α – температурный коэффициент обмоточного провода, kТ.СР – среднее значение коэффициента теплоотдачи (приводится в справочнике),
FЭКВ = FНАР + β1FВН + β2FТОРЦ – эквивалентная поверхность охлаждения, β1, β2 – эмпирические коэффициенты, FНАР – наружная поверхность, FВН – внутренняя, FТОРЦ – поверхность торцов.
ЛЕКЦИЯ №5
3. Электродинамические силы в электрических аппаратах
3.1 Основные понятия: электродинамическая устойчивость, методы расчета элетродинамических сил.
3.2 Электродинамические силы между параллельными проводниками (первый метод).
3.3 Электродинамические силы между параллельными проводниками (2-ой метод расчета).
3.4 Электродинамические силы при переменном токе.
3 ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИЕ СИЛЫ
В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТАХ
3.1 Основные понятия: электродинамическая устойчивость,
методы расчета электродинамических сил
В нормальном режиме эксплуатации электродинамические усилия невелики. Однако при коротком замыкании в сети по токоведущим частям электрического аппарата протекают токи в десятки раз превышающие номинальные. Эти токи создают ЭДУ, которые могут вызвать деформацию проводников и изоляторов.
Под электродинамической устойчивостью электрического аппарата понимается его способность противостоять электродинамическим силам, возникающим при больших токах короткого замыкания.
В
большинстве случаев (для шинопроводов,
автоматов и др.) для электрических
аппаратов в справочниках указывается
ток динамической устойчивости. IДУ
– это максимальный ток, который способен
выдержать данный аппарат. Многие аппараты
подлежат обязательной проверке на
динамическую устойчивость
где IКЗmax – ударный ток КЗ.
При расчете электродинамических сил используются два основных метода. Первый метод основан на законе Ампера.
Закон Ампера
Элементарный
проводник
с током i,
расположенный в магнитном поле с
индукцией
(рис. 8), создаваемой другими проводниками,
испытывает силу
,
которая равна
(26)
Направление индукции находится по правилу буравчика, а направление силы – по правилу левой руки (рис. 9). Зная направления индукции и силы, а также угол β между векторами и закон Ампера в скалярной форме
(27)
Для определения полной силы F, действующей на проводник длиной l, необходимо просуммировать силы, действующие на все его элементы
(28)
В случае любого расположения проводников в одной плоскости β = 900, sinβ = 1, тогда сила определяется по формуле
(29)
Второй метод основан на использовании энергетического баланса системы проводников с током.
Сила равна частной производной от электромагнитной энергии W данной системы по координате x, в направлении которой действует сила
(30)
Этот метод применяется когда известны аналитические зависимости индуктивностей и взаимоиндуктивностей контуров от их геометрических размеров.
Энергия одного контура
(31)
Энергия двух контуров с различными токами
(32)
где M – взаимная индуктивность контуров.
Для одного контура электродинамическая сила будет
(33)