Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Режимы работы электрических аппаратов




Нагрев токоведущих частей электрического аппарата

Фактическая температура нагрева токоведущих частей аппарата, которая не должна превышать допустимую температуру, определяется для установившегося состояния из уравнения баланса мощностей. Мощность P подв [Вт], выделяемая током I н [А] в элементарном проводнике длиной l [м] и поперечным сечением S2]

 

, (3.1)

 

где r0 [Ом×м] – удельное сопротивление проводника постоянному току при Т = 0 °C (для меди r0 = 1,6×10–8 Ом×м); a [°С–1] – температурный коэффициент сопротивления, (для меди a = 4,26×10-3 °С–1)

В простейшем случае мощность, отводимая с боковой поверхности S бок однородного проводника, расположенного в воздухе и нагретого до температуры T, определяется по формуле Ньютона

 

, (3.2)

 

где kT – коэффициент теплоотдачи (для воздуха kT @ 10 Вт/(м2×°C); Т окр – температура окружающей среды (для наиболее тяжелых условий около 40 °С).

Для отрезка провода S бок представляет собой произведение периметра p на его длину l, тогда из уравнений (3.1) и (3.2)

 

. (3.3)

 

Допустимая плотность номинального тока для круглых медных проводников обычно принимается от 2-х (большие токи) до 6-и (малые токи) А/мм2. Рост тока ведет к увеличению сечения проводника, что затрудняет отвод тепла. Поэтому при возрастании тока допустимую плотность тока снижают.

В зависимости от времени работы режимы делятся на длительный, кратковременный и повторно-кратковременный. Режим работы определяется величиной, которая называется продолжительностью включения (ПВ). Продолжительность включения определяется в процентах

 

, (3.4)

 

где t н и t п время протекания и время паузы тока соответственно. Стандартные значения ПВ для повторно-кратковременного режима имеют следующие значения: 15, 25, 40, 60 %. Если ПВ < 15 %, то такой режим является кратковременным, при ПВ > 60 % имеет место длительный режим.

Три основных режима работы аппарата характеризуются определенным изменением во времени (t) тока нагрузки (I н) и превышением температуры нагрева (t °п), которое определяется разностью между температурой нагрева и температурой окружающей среды.

Длительный режим – в этом режиме достигается установившееся превышение температуры t °п. График изменения температуры токоведущих частей показан на рис. 3.2, где t °д – температура нагрева допустимая, t ° – текущая температура, q0 – тепловая постоянная времени.

 

 

Рис. 3.2. Изменение температуры при длительном протекании тока

Повторно-кратковременный режим – превышение температуры нагрева за время паузы не успевает снизиться до температуры окружающей среды. График изменения температуры при этом режиме показан на рис. 3.3.

 

 

Рис. 3.3. Изменение температуры при повторно-кратковременном режиме

 

Кратковременный режим – за время паузы тока аппарат охлаждается до температуры окружающей среды с разницей, обычно, в 2…3 °С. График изменения температуры при кратковременном режиме показан на рис.3.4.

 

 

Рис. 3.4. Изменение температуры нагрева при кратковременном режиме

 

Касательная к кривой t(t) отсекает на линии установившейся температуры отрезок q0 (см. рис. 3.2), который показывает величину тепловой постоянной времени.

Тепловая постоянная времени (q0) характеризует скорость изменения температуры токоведущей части

 

, (3.5)

 

где с – удельная теплоемкость, Дж/(кг×°C); G – масса проводника, кг; kT – коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2×°C); S 0 – общая поверхность охлаждения, м2.

Для длинного проводника с равномерными условиями нагрева и теплоотдачи масса и площадь теплоотдачи будут соответственно

 

G = g S l, S0 = p l, (3.6)

 

где g – плотность материала проводника, (кг/м3), S – поперечное сечение проводника, м2, p – периметр проводника, м. Тогда формула (3.6) примет вид

 

. (3.7)

 

При расчетах температуры в разных режимах обычно вычисляется эквивалентный ток (I э), который при длительном протекании вызывает такой же нагрев проводника, как и реальный ток, изменяющийся во времени, в соответствии с режимом работы.

Эквивалентный ток для повторно-кратковременного режима вычисляется по формуле

 

. (3.8)

 

 

Из выражения (3.4)

 

. (3.9)

 

Подстановка (3.9) в (3.8) дает

 

. (3.10)

 

При кратковременном режиме работы ПВ @ 0, следовательно, эквивалентный длительный ток равен

 

. (3.12)

 

Для длительного режима эквивалентный ток равен номинальному току (I э = I н).

Сечение проводника для повторно-кратковременного и кратковременного режимов рассчитываются по формуле (3.3) путем подстановки значения соответствующего эквивалентного тока.




Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-03; Просмотров: 645; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.007 сек.