Forțe electrodinamice în părțile sub tensiune ale structurilor și dispozitivelor

Părțile echipamentelor electrice și dispozitivele de distribuție sub tensiune, atunci când curentul trece prin ele, sunt expuse forțelor electrodinamice... După cum știți, astfel de forțe acționează asupra oricărui conductor purtător de curent situat în camp magnetic.

Mărimile acestor forțe pentru elementele de comutație și dispozitivele de configurație simplă pot fi determinate pe baza legii lui Biot-Savard:

unde (H, l) este unghiul format de direcția curentului și direcția câmpului magnetic; cu fire paralele este de 90 °.

Dacă doi conductori paraleli se mișcă într-un curent și un conductor cu un curent i1 se află într-un câmp magnetic cu un curent i2 de intensitate H = 0,2 • i2 / a, atunci mărimea forței care acționează între ei va fi egală cu

unde i1 și i2 sunt curenții primului și celui de-al doilea fir și; a este distanța dintre axele firelor, cm; l — lungimea firului, vezi

Forța care acționează între fire le atrage între ele cu aceeași direcție de curent în ele și le respinge în direcții diferite.

Cea mai mare valoare a acestor forțe electrodinamice este determinată de curentul de scurtcircuit maxim posibil, adică curentul de scurtcircuit iy. Prin urmare, momentul inițial al scurtcircuitului (t = 0,01 sec) este cel mai periculos din punct de vedere al mărimii forțelor dinamice.

Când un curent de scurtcircuit trece prin întrerupător sau când acesta este conectat la o rețea existentă scurt circuit părțile sale individuale — bucșe, tije conductoare, traverse, tije etc., precum și anvelopele și barele colectoare corespunzătoare — sunt supuse unei sarcini mecanice bruște, care are caracterul unui impact.

În sistemele electrice moderne de mare putere la tensiuni de 6-20 kV, curenții de scurtcircuit pot atinge valori de până la 200-300 ka și mai mult, în timp ce forțele electrodinamice ajung la câteva tone pe magistrală (sau autobuze) de 1 -1,5 m lungime. ...

În astfel de condiții, rezistența mecanică insuficientă a unuia sau altuia element al echipamentului electric poate duce la dezvoltarea ulterioară a accidentului și poate cauza deteriorarea gravă a tabloului de distribuție. Prin urmare, pentru funcționarea fiabilă a oricărei instalații electrice, toate elementele acesteia trebuie să aibă stabilitate electrodinamică (rezistență mecanică adecvată), adică să reziste la efectele unui scurtcircuit.

La determinarea forțelor electrodinamice conform formulei de mai sus, se presupune că curentul curge de-a lungul axei firelor rotunde, al căror diametru nu afectează mărimea forțelor. Trebuie remarcat faptul că dimensiunea și forma secțiunii transversale a firelor la distanțe mari dintre ele nu au un efect vizibil asupra mărimii forțelor electrodinamice.

Dacă firele sunt sub formă de benzi dreptunghiulare și sunt situate la o distanță mică unele de altele, atunci când distanța în lumină este mai mică decât perimetrul benzii, atunci dimensiunile secțiunii lor transversale pot avea o influență semnificativă asupra forțele electrodinamice. Această influență a dimensiunilor secțiunii transversale ale conductorului este luată în considerare în calculele folosind factorul de formă.

Dacă fire sub tensiune aparțin aceluiași circuit și i1 = i2 = iy atunci cea mai mare forță de interacțiune va fi egală cu

Cu diverse alte forme simple și complexe de fire, este mai convenabil să folosiți principiul creșterii energiei electromagnetice și dependențele rezultate.

Astfel de dependențe simple pot fi obținute luând în considerare două circuite L1 și L2 care interacționează purtate de curenții i1 și i2. Alimentarea cu energie electromagnetică pentru aceste circuite va fi după cum urmează:

Dacă, ca urmare a interacțiunii curenților i1 și i2, bucla sistemului este deformată sub acțiunea forțelor electrodinamice în orice direcție cu valoarea dx, atunci munca efectuată de intensitatea câmpului Fx va fi egală cu creșterea în furnizarea de energie electromagnetică către sistem prin cantitatea dW:

Unde:

În cazurile în care în practică este necesară determinarea forței electrodinamice între părți sau părți ale aceluiași circuit cu inductanță L1-L, forța de interacțiune va fi:

Folosind această expresie, determinăm forțele electrodinamice pentru mai multe cazuri simple, dar practic importante:

1. Fire paralele cu un jumper.

În întreruptoarele și separatoarele cu ulei, se formează un circuit cu această configurație.

Inductanța buclei va fi

prin urmare forta care actioneaza asupra partitiei este

unde a este distanța dintre axele firelor; r este raza firului.

Această expresie dă forțele electrodinamice care acționează asupra fasciculului comutatorului sau a lamei comutatorului. Ele facilitează mișcarea cursei întreruptorului de ulei atunci când curentul este întrerupt și îl resping atunci când este pornit.

Pentru a avea o idee despre mărimea forțelor rezultate, este suficient să spunem că, de exemplu, în întrerupătorul de circuit de putere VMB-10 cu un curent de scurtcircuit de 50 kA, forța care acționează asupra traversei este de aproximativ 200 kg.

2. Un conductor îndoit în unghi drept.

Un astfel de aranjament de conductori este de obicei utilizat în aparatele de comutare pentru a aranja barele de acces la și după aparat, se găsește și în deconectatoarele bucșe.

Inductanța conductorului care formează un astfel de circuit va fi:

Prin urmare, efortul de șantier va fi determinat ca în cazul precedent:

unde a este lungimea unui element mobil, de exemplu o lamă de deconectare.

Sub acțiunea curentului, firul îndoit în unghi tinde să se îndrepte, iar dacă o parte a acestuia este mobilă, de exemplu, lama deconectatorului, atunci trebuie luate măsuri împotriva posibilei declanșări spontane în timpul unui scurtcircuit.