Elektrodinamiskie spēki konstrukciju un ierīču dzīvajās daļās

Elektroiekārtu un sadales ierīču daļas zem sprieguma, caur tām plūstot strāvai, tiek pakļautas elektrodinamiskiem spēkiem... Kā zināms, šādi spēki iedarbojas uz jebkuru strāvu nesošo vadītāju, kas atrodas magnētiskais lauks.

Šo spēku lielumus sadales elementiem un vienkāršas konfigurācijas ierīcēm var noteikt, pamatojoties uz Biota-Savarda likumu:

kur (H, l) ir leņķis, ko veido strāvas virziens un magnētiskā lauka virziens; ar paralēliem vadiem ir 90 °.

Ja strāvā pārvietojas divi paralēli vadītāji un vadītājs ar strāvu i1 atrodas magnētiskajā laukā ar strāvu i2 ar intensitāti H = 0,2 • i2 / a, tad spēka lielums, kas darbojas starp tiem, būs vienāds ar

kur i1 un i2 ir pirmā un otrā vada strāvas, un; a ir attālums starp vadu asīm, cm; l — stieples garums, sk

Spēks, kas darbojas starp vadiem, piesaista tos viens otram ar vienādu strāvas virzienu tajos un atgrūž dažādos virzienos.

Šo elektrodinamisko spēku lielāko vērtību nosaka maksimālā iespējamā īssavienojuma strāva, t.i., īssavienojuma strāva iy. Tāpēc sākotnējais īssavienojuma moments (t = 0,01 sek) ir visbīstamākais dinamisko spēku lieluma ziņā.

Kad īsslēguma strāva plūst caur ķēdes pārtraucēju vai kad tas ir pievienots esošam tīklam īssavienojums tā atsevišķās daļas — bukses, vadošie stieņi, gulšņi, stieņi utt., kā arī atbilstošās riepas un kopnes — tiek pakļautas pēkšņai mehāniskai slodzei, kurai ir trieciena raksturs.

Mūsdienu lieljaudas elektrosistēmās ar spriegumu 6-20 kV īssavienojuma strāvas var sasniegt līdz 200-300 ka un vairāk, savukārt elektrodinamiskie spēki sasniedz vairākas tonnas uz 1-1,5 m garu autobusu (vai autobusu). ...

Šādos apstākļos viena vai otra elektroiekārtas elementa nepietiekama mehāniskā izturība var izraisīt negadījuma tālāku attīstību un izraisīt nopietnus sadales iekārtas bojājumus. Tāpēc jebkuras elektroinstalācijas drošai darbībai visiem tās elementiem jābūt ar elektrodinamisko stabilitāti (atbilstošu mehānisko izturību), tas ir, izturēt īssavienojuma ietekmi.

Nosakot elektrodinamiskos spēkus pēc iepriekš minētās formulas, tiek pieņemts, ka strāva plūst pa apaļo vadu asi, kuru diametrs neietekmē spēku lielumu. Jāņem vērā, ka vadu šķērsgriezuma izmēram un formai lielos attālumos starp tiem nav manāmas ietekmes uz elektrodinamisko spēku lielumu.

Ja vadi ir taisnstūra sloksņu formā un atrodas nelielā attālumā viens no otra, kad attālums gaismā ir mazāks par sloksnes perimetru, tad to šķērsgriezuma izmēri var būtiski ietekmēt elektrodinamiskie spēki. Šī vadītāja šķērsgriezuma izmēru ietekme tiek ņemta vērā aprēķinos, izmantojot formas koeficientu.

Ja strāvu vadi pieder vienai un tai pašai ķēdei un i1 = i2 = iy tad lielākais mijiedarbības spēks būs vienāds ar

Ar dažādām citām vienkāršām un sarežģītām vadu formām ērtāk ir izmantot elektromagnētiskās enerģijas pieauguma principu un no tā izrietošās atkarības.

Šādas vienkāršas atkarības var iegūt, ņemot vērā divas mijiedarbīgas ķēdes L1 un L2, ko nes strāvas i1 un i2. Šo ķēžu elektromagnētiskās enerģijas padeve būs šāda:

Ja strāvu i1 un i2 mijiedarbības rezultātā sistēmas cilpa elektrodinamisko spēku iedarbībā jebkurā virzienā tiek deformēta par lielumu dx, tad lauka intensitātes Fx veiktais darbs būs vienāds ar pieaugumu. elektromagnētiskās enerģijas piegādē sistēmai pēc daudzuma dW:

kur:

Gadījumos, kad praksē ir nepieciešams noteikt elektrodinamisko spēku starp vienas ķēdes daļām vai malām ar induktivitāti L1-L, mijiedarbības spēks būs:

Izmantojot šo izteiksmi, mēs nosakām elektrodinamiskos spēkus vairākiem vienkāršiem, bet praktiski svarīgiem gadījumiem:

1. Paralēli vadi ar džemperi.

Eļļas slēdžos un atdalītājos ķēde tiek veidota ar šo konfigurāciju.

Cilpas induktivitāte būs

tāpēc spēks, kas iedarbojas uz starpsienu, ir

kur a ir attālums starp vadu asīm; r ir stieples rādiuss.

Šī izteiksme dod elektrodinamiskos spēkus, kas iedarbojas uz slēdža staru vai slēdža lāpstiņu. Tie atvieglo eļļas ķēdes pārtraucēja gājiena kustību, kad strāva ir izslēgta, un atgrūž to, kad tā ir ieslēgta.

Lai iegūtu priekšstatu par radušos spēku lielumu, pietiek pateikt, ka, piemēram, VMB-10 jaudas slēdžā ar īsslēguma strāvu 50 kA spēks, kas iedarbojas uz traversu. ir aptuveni 200 kg.

2. Taisnā leņķī saliekts vadītājs.

Šāds vadītāju izvietojums parasti tiek izmantots sadales iekārtās, lai sakārtotu kopnes pieejām pie un pēc aparāta, tas ir arī bukses atdalītājos.

Vadītāja induktivitāte, kas veido šādu ķēdi, būs:

Tāpēc vietnes piepūle tiks noteikta tāpat kā iepriekšējā gadījumā:

kur a ir kustīga elementa garums, piemēram, atvienotāja lāpstiņa.

Strāvas iedarbībā leņķī saliektais vads mēdz iztaisnot, un, ja viena tā puse ir kustīga, piemēram, atvienotāja lāpstiņa, tad jāveic pasākumi pret iespējamu spontānu atslēgšanos īssavienojuma laikā.