 |
2.5 Электродинамическая устойчивость электрических аппаратов
|
|
|
|
2. 5 Электродинамическая устойчивость электрических аппаратов
Между двумя проводниками с током возникают электродинамические силы взаимодействия: при противоположном направлении тока – отталкивания, при одинаковом направлении – притяжения. Электродинамические силы, пропорциональные произведению токов и при коротком замыкании достигают больших значений, в некоторых случаях эти силы могут достигать десятков тонн и приводить к разрушению электроаппарата.
Электродинамическая устойчивость – способность электрического аппарата противостоять действию электродинамических сил токов короткого замыкания. Обычно выражается наибольшим (амплитудным) значением тока.
Общую формулу для электродинамических сил можно записать следующим образом
F = m0kкI1I2/4p, (2. 16)
где kк – безразмерный коэффициент контура электродинамических сил, учитывающий индуктивность контура, взаимную индуктивность контуров и их геометрию, m0 = 4p× 10–7 Гн/м.
Направление электродинамических сил можно определить несколькими способами, например по правилу Миткевича. Правило Миткевича основано на свойствах, условно приписываемых линиям магнитного поля: в продольном направлении они развивают силы продольного тяжения, в поперечном – силы бокового распора. При разном направлении токов (рис. 2. 7, а) линии магнитного поля В имеют большую плотность в пространстве между проводниками, чем снаружи их. Силы бокового распора этих линий больше там, где выше их плотность. Поэтому результирующие силы будут отталкивать друг от друга проводники с разными направлениями токов.
Рис. 2. 7 Направление электродинамических сил
|
|
|
В условиях одинакового направления токов (рис. 2. 7, б) оба проводника охватываются общим результирующим магнитным потоком Ф. Силы продольного тяжения, присущие этим линиям, разовьют электродинамические силы, стремящиеся притянуть проводники друг к другу.
2. 6 Износостойкость электрических аппаратов
Механическая износостойкость – способность аппарата выполнить определенное число операций без тока в цепи его главных контактов. Может достигать десятков миллионов циклов срабатываний.
Электрическая износостойкость – способность аппарата выдержать определенное число операций при коммутации электрического тока его контактами в заданных условиях отключения. Может достигать нескольких миллионов циклов срабатываний.
2. 7 Электрическая прочность изоляции электрических аппаратов
Изоляция аппаратов в определенных условиях испытания должна выдерживать испытательное напряжение переменного тока частотой 50 Гц в течение 1 мин., как в холодном, так и в нагретом до установившейся температуры состоянии. Примеры величин испытательных напряжений указаны в таблице:
Таблица 2. 4. Величины испытательного напряжения
| Номинальное напряжение аппарата включительно до, В | Испытательное напряжение (действующее значение), В. | Номинальное напряжение аппарата включительно до, В | Испытательное напряжение (действующее значение), В. |
Кроме того, необходимо выбирать рациональное расстояние между токоведущими частями по воздуху.
Таблица 2. 5. Расстояния между токоведущими частями по воздуху
| Наименование | Характеристика возможного пути пробоя | Uном. В | ||
| 100-250 | 351—400 | 401—600 | ||
| Минимальные расстояния между токоведущими частями, мм | ||||
| Аппарат управления общего применения | Электрический зазор | |||
| Аппараты распределительных устройств, предназначенные для защиты установок | Расстояние утечки | |||
| Главные цепи аппаратов управления, защищенные аппаратами распределительных устройств | Расстояние утечки по обращенной вверх поверхности | |||
| Главные цепи аппаратов (на токи до 15 А) | Расстояние утечки по вертикальной или обращенной вверх поверхности | |||
|
|
|
Все необходимые данные по допустимой температуре нагрева, температуре перегрева, испытанию изоляции, выборе расстояний по воздуху следует брать в соответствующих ГОСТах и справочниках. Для коммутационных аппаратов обобщающим стандартом является ГОСТ 17703-72 «Аппараты электрические коммутационные. Основные понятия», «Электротехника СССР»: Отраслевой каталог. Информэлектро, 1986.
3. Элементы теории коммутации электрических цепей
Качество коммутации электрической цепи определяется – временем и глубиной коммутации, коммутационными перенапряжениями, а для контактных аппаратов с возникающей в них дугой или искрой, – объемом ионизированных газов, электрическим износом контактов, звуковыми и световыми эффектами при гашении дуги.
Глубина коммутации
,
где Rоткл и Rвкл – сопротивление коммутирующего органа в отключенном и включенном состоянии соответственно.
Для контактных аппаратов hком @ 1012…1014, для бесконтактных – hком @ 104…107, следовательно, бесконтактные аппараты уступают контактным по глубине коммутации.
Обычно стремятся к минимизации времени коммутации цепи аппаратом. Наиболее типичные значения времени отключения цепей для контактных аппаратов лежат в пределах 0, 01…0, 1 с.
|
|
|
