|
|
 |
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
Где
ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЭФФЕКТРезультатом 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 – ЭФФЕКТ БЛИЗОСТИЭффект 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, находящегося в магнитном поле других проводников, к сопротивлению уединенного проводника называется коэффициентом близости.
Как и в случае с поверхностным эффектом коэффициент близости усиливается с частотой тока, электрической проводимостью материала.
Коэффициент близости 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 С учетом (1.1) и (1.2) 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 АППАРАТОВВ цепях переменного тока, где имеются ферромагнитные элементы, имеют место активные потери. Причина в том, что переменный магнитный поток, пересекая ферромагнитные детали, наводит вихревые токи. Они то 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 В и плотности тока I в ферромагнитном стержне показано на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Распределение магнитной индукции В и плотности тока I в ферромагнитном стержне. Глубина проникновения (а) электромагнитной волны в тело стержня, м, и удельная мощность потерь
Где
Из (1.4) видно, что чем меньше Полные потери в стальном магнитопроводе определяются:
Где
Для применяемых в электрических аппаратах трансформаторных сталей значения
Для уменьшения потерь в магнитопроводе электроаппаратов они выполняются шихтованными из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали толщиной 0,2 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 за счет как этих потерь, так и потерь в токоведущей цепи. 2 УСТАНОВИВШИЙСЯ РЕЖИМ НАГРЕВАПроцесс нагрева считается установившемся, если с течением времени температура частей аппарата не изменяется. Температура считается установившейся, если за 1 час нагрева она возрастет не более чем на 1ºС. В установившемся режиме все выделяющееся тепло отдается в окружающее пространство. 3 НАГРЕВ АППАРАТОВ В ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМАХ ПЕРЕХОДНЫЙ ПРОЦЕСС ПРИ НАГРЕВЕ И ОХЛАЖДЕНИИТепло, выделяющееся в аппарате, частично отдается в окружающее пространство, частично идет на повышение его температуры. Количество тепла, отдаваемого в окружающее пространство, определяется с помощью уравнений Ньютона [1]:
I – количество тепла, отдаваемое телом в окружающую среду за время II – количество тепла, воспринимаемое телом при изменении его температуры на Где
Если P=const, то решение уравнения (1.7) имеет вид
Где
T – постоянная времени нагрева,
Зависимость
Рисунок 1.2 – Переходный процесс нагрева и охлаждения Зависимость
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
, Дж
- сопротивление при постоянном токе;
- коэффициент добавочных потерь из-за вышеотмеченных эффектов.
. 
зависит как от формы, так и взаимного расположения и направления токов в них.
, если расстояние между фазами 
, где d – диаметр провода. Для прямоугольных шин в трехфазной системе 
, если 
, где h – наибольший размер поперечного сечения шины [1].
, 
, определяются по формулам
;
;
- удельное электрическое сопротивление материала стержня, 
;
- круговая частота изменения потока, 
;
- абсолютная магнитная проницаемость материала стержня, 
;
поверхности;
- МДС на единицу длины стержня, 
;
;
- индукция, 
.
и 
- коэффициенты потерь от гистерезиса и вихревых токов;
- масса магнитопровода, 
;
.
0,5 
.
,
- емкость изоляции, 
;
- действующее значение напряжения, 
;
- тангенс угла диэлектрических потерь в изоляции.
;
.
- мощность тепловых потерь в теле, 
;
;
- удельная теплоемкость единицы массы, 
;
- масса тела, 
- коэффициент теплообмена (является сложной функцией температуры и других физических параметров);
- площадь охлаждения, 
.
- превышение температуры в начале процесса (t=0);
- установившееся превышение температуры,
;
показана на рисунке 1.2.
