![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
При длительном режиме работы
При работе электрических аппаратов имеют место потери электроэнергии в виде тепла, которые расходуются на нагрев электрических аппаратов и рассеиваются в окружающей среде. В результате нагрева электрических аппаратов происходит их старение. При недопустимых значениях нагрева происходит преждевременный выход из строя не только отдельных элементов, но и аппаратов в целом. Например, при превышении допустимой температуры лишь на 80С срок службы изоляции сокращается в 2 раза. При увеличении температуры от 100 до 2500С прочность меди снижается на 40%. Поэтому для того, чтобы электрический аппарат отработал свои нормативные часы, необходимо обеспечить его допустимый тепловой режим работы. В аппаратах постоянного тока нагрев происходит в основном за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи. Энергия W, Дж, выделяющаяся в проводнике, определяется по формуле
где i – ток, А; R – сопротивление проводника, Ом; t – длительность протекания тока, с. Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости. При переменном токе сопротивление проводника R~ определяется зависимостью
где R = - сопротивление при постоянном токе; k доб - коэффициент добавочных потерь из-за вышеотмеченных эффектов. Результатом поверхностного эффекта является неравномерность плотности тока по сечению проводника. Переменный ток, протекая по проводнику, создает переменное магнитное поле, которое пронизывает проводник, наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает вихревые токи, которые геометрически складываются с основным магнитным потоком. В результате наибольшая плотность будет на поверхности проводника. Коэффициент добавочных потерь, обусловленных поверхностным эффектом, принято обозначать kn, он всегда больше единицы (kn > 1). Эффект близости заключается во взаимном влиянии магнитных полей проводников на ток, протекающий по этим проводникам. В результате ток по сечению проводников распределяется неравномерно. Отношение активного сопротивления проводника R~, находящегося в магнитном поле других проводников, к сопротивлению уединенного проводника R ~уед, называется коэффициентом близости.
Как и в случае с поверхностным эффектом коэффициент близости усиливается с частотой тока и электрической проводимостью материала. k В трехфазных системах влияние соседних фаз значительно сложнее, чем в однофазных. Однако здесь имеет место минимальное расстояние между фазами, при котором эффект близости практически можно не учитывать. Так, при цилиндрических проводах k С учетом (1.2) и (1.3) получим
Как следует из вышесказанного, поверхностный эффект и эффект близости существенно влияют на сопротивление проводников, а следовательно, и величину потерь в этих проводниках. Потери в нетоковедущих ферромагнитных деталях аппаратов возникают в аппаратах, работающих в цепях переменного тока. В цепях переменного тока, где имеются ферромагнитные элементы, имеют место активные потери в нетоковедущих ферромагнитных деталях, т.к. переменный магнитный поток, пересекая ферромагнитные детали, наводит вихревые токи, которые и являются причиной потерь. Направление вихревых токов таково, что создаваемые ими магнитные потоки направлены встречно основному полю. По этой причине магнитный поток по сечению распределяется неравномерно, и магнитная индукция максимальна на поверхности стержня. Распределение магнитной индукции B и плотности тока Y в ферромагнитном стержне показано на рис. 1.1. Глубина проникновения a (м) электромагнитной волны в тело стержня и удельная мощность потерь Pуд (Вт/см2) определяются по формулам:
где
Рис. 1.1. Распределение магнитной индукции В и плотности тока Y в ферромагнитном стержне Из (1.5) видно, что чем меньше Полные потери в стальном магнитопроводе определяются по формуле
где
Для применяемых в электрических аппаратах трансформаторных сталей: Для уменьшения потерь в магнитопроводе электроаппаратов они выполняются шихтованными из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0, 2 - 0, 5 мм. Для уменьшения потерь в массивных ферромагнитных деталях предусматриваются следующие меры: · увеличивают расстояние от проводника с током до ферромагнитных деталей; · на пути магнитного потока вводится немагнитный зазор; · при номинальных токах выше 1000 А конструкционные детали изготавливаются из немагнитных материалов (латунь, немагнитный чугун, алюминиевые сплавы и др.). Следует отметить, что в аппаратах переменного тока высокого напряжения помимо потерь в проводниках и ферромагнитных материалах учитывают также потери в изоляции проводов и изолирующих деталях
где
Изоляция аппарата нагревается как за счет этих потерь, так и потерь в токоведущей цепи.
|