![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Потери в проводниках и деталях электрических аппаратов, поверхностный эффект и эффект близости
При протекании тока в проводниках и деталях электрических аппаратов возникают потери электрической энергии в виде тепла. Тепловая энергия расходуется частично на нагрев аппарата и частично рассеивается в окружающую среду. Подсчитано, что ≈ 5% электроэнергии теряется, чтобы подвести электрическую энергию от электрических станций к потребителям на уровне напряжения 10, 0 кВ. Потери в проводниках и деталях электрических аппаратов Мощность, теряемая в проводнике
где I – действующий ток проводника, R – сопротивление проводника. Сопротивление при постоянном токе
где ρ 0 – удельное сопротивление, l – длина, S – сечение, α - температурный коэффициент сопротивления, θ – температура проводника. Активное сопротивление и потери при переменном токе будут больше из – за дополнительных потерь
где k Д – коэффициент дополнительных потерь, который равен
где k П – коэффициент поверхностного эффекта, k Б – коэффициент эффекта близости. Поверхностный эффект Переменное магнитное поле, охватывающее проводник, обтекаемый переменным током, индуцирует в этом проводнике ЭДС, которая создаёт ток, направленные, согласно правилу Ленца, навстречу приложенному напряжению и основному току.
Ф1 > Ф2 (рис. 1) и наводимая в них противо – ЭДС больше. Это приводит к вытеснению тока к поверхности проводника, уменьшению плотности тока в центре и увеличению у поверхности, что будет восприниматься как увеличение активного сопротивления. Чем больше частота f и больше диаметр проводника d ПР, тем больше k П. Эффект близости Магнитное поле соседнего проводника пересекает данный проводник и наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает ток в теле проводника, который геометрически складывается с основным током. В результате ток по течению распределяется неравномерно. На рис. 2 приведены две шины, токи направлены в одном направлении.
Ближние слои в шине с током i 1 охватываются большим магнитным потоком Ф1, созданным током i 2 соседней шины, и противо ЭДС в них больше, а плотность тока меньше (рис.2). Если токи в противоположных направлениях, то в ближних слоях плотность тока больше. Эффект близости также может приводить к увеличению потерь в проводнике. На рис. 2 приведена упрощенная схема. В действительности первой шиной также создаётся магнитный поток и образуется результирующее магнитное поле. Потери в магнитных материалах В магнитных материалах под действием переменного магнитного поля в элементарных цилиндрических слоях появляются ЭДС и вихревые токи таких направлений, которые противодействуют изменению основного потока (правило Ленца). Помимо потерь на вихревые токи Р В существуют потери, обусловленные гистерезисом Р Г. Полные потери в стали магнитопровода
где k Г=1, 9–2, 6; k В=0, 4–1, 2 – коэффициенты потерь на гистерезис и вихревые токи, они зависят от материала сердечника (толщины пластин и др.), Bm – максимальное значение индукции в сердечнике, G – масса магнитопровода, f – частота тока. Для снижения этих потерь сердечники изготавливают шихтованные из магнитомягкого материала. Удельные потери в различной стали сердечников при частоте 50, 0 Гц приведены в приложении П1. Вывод. За счет указанных потерь электрические аппараты нагреваются и отдают тепло в окружающую среду. Нагрев происходит также в местах контактирования поверхностей за счет переходного сопротивления контактов.
|