Электродинамические усилия в электрических аппаратах

При продолжительном режиме допустимая нагрузка Рпр выбирается таким образом, чтобы установившееся превышение температуры τуст было равно допусти­мому τд. Превышение температуры в этом случае изменяется по кривой 1 (рис.10). При той же нагрузке в кратковременном режиме работы за время tн превышение температуры достигло бы значения τ1 т.е. проводник не был бы полностью использован по нагреву. При кратковременном режиме следует так нагрузить (Ркр) проводник, чтобы его превышение температуры изменялось по кривой 2 и к концу режима (за время tн) достигло τуст = τд.

При такой нагрузке в продолжительном режиме достигалась бы температура t_max превышающая τ_д.

Таким образом, коэффициент перегрузки по мощности потерь для кратковременного режима определяется из соотношения

Охлаждение проводника будет происходить по той же кривой 3, что и при продолжительном режиме.

Повторно-кратковременным называется режим работы, при котором периоды нагрузки t_H чередуются с паузами t_П (рис. 11). При этом ни за время нагрузки, ни за время паузы превышение температуры не достигает устано­вившегося значения. Полный период t_H + t_П называется циклом t_Ц.

Режим характеризуется относительной продолжительностью включений (ПВ) в процентах и частотой включений — числом циклов в час. ПВ представляет собой отношение продолжительности нагрузки к продолжи­тельности всего цикла:

За время нагрузки проводник нагревается (участки ОА, ВС,...), за время паузы он охлаждается (участки АВ, CD,...). К концу каждою из периодов температура не достигает установившеюся значения. Однако с не­которого момента времени наступает состоя­ние, при котором повышение температуры за период нагрузки делается равным ее понижению за период паузы. Превышение температуры колеблется между некоторым максимумом τ₁ и минимумом τ₂.

Рисунок 10. Кривые процесса нагревания и охлажде­ния однородного проводника при кратковременном режиме работы

Рисунок 11 - Кривые процесса нагревания и охлаждения однородного проводника при повторно-кратковременном режиме работы

Как и при кратковременном режиме, установившееся превышение температуры (кривая 2) будет ниже допустимого (кривая 1), если проводник нагружен номинальным током продолжительного режима I_пр и равно допустимому (кривая 3) если ток повысить до I = I_пк. При нагрузке I = I_пк превышение

температуры при продолжительном режиме достигло бы τ_max > τ_д (кривая 4).

Коэффициенты перегрузки по мощности потерь и току определяются из соотношений:

Где

Р_пк - мощность потерь при повторно-кратковременном режиме;

НАГРЕВ ОДНОРОДНОГО ПРОВОДНИКА ПРИ КОРОТКОМ ЗАМЫКАНИИ.

Короткое замыкание характеризуется большим током и малой длитель­ностью (от нескольких тысячных секунды до нескольких секунд). При коротких замыканиях допускается более высокая (в 2—3 раза) температура нагрева проводника, чем при номинальном токе; следовательно, и теплоотдача возрастет максимум в три раза, потери же в проводнике возрастают в сотни раз. Таким образом, теплоотдача составит только 1 - 3 % от всей выделяемой в проводнике энергии, и можно считать, что вся энергия идет на его нагревание.

Рисунок 12 - Нагрев однородного про­водника при коротком замыкании

АВ — процесс (нагревания при номи­нальном токе;

ВС —то же при корот­ком замыкании: CD — охлаждение

Нагрев проводника при коротком замыкании происходит практически по закону, показанному прямой на рис. 12. Охлаждение проводника после от­ключения короткого замыкания происходит по тем же законам, что и при нормальных режимах. Тогда

где

• ρ - удельное сопротивление;
• J - плотность тока;
• γ - плотность материала проводника;
• с - удельная теплоемкость;
• τ_д – превышение температуры проводника над температурой окружающей среды в момент начала короткого замыкания;
• k_д, - коэффициент дополнительных потерь.

Принципиально ρ и с являются переменными величинами, зависящими от температуры. Переменной величиной во времени является и ток короткого замыкания. Однако для упрощения расчета можно принять эти величины постоянными. При этом значения ρ и с следует брать для температуры нагретого проводника.

начало

Дата добавления: 2013-12-12