Електродинамичке силе у деловима конструкција и уређаја под напоном
Делови електричне опреме и разводних уређаја под напоном, када кроз њих протиче струја, изложени су електродинамичким силама... Као што знате, такве силе делују на било који струјни проводник који се налази у магнетно поље.
Величине ових сила за елементе расклопног уређаја и уређаје једноставне конфигурације могу се одредити на основу Биот-Савардовог закона:
где је (Х, л) угао формиран смером струје и смером магнетног поља; са паралелним жицама је 90 °.
Ако се два паралелна проводника крећу у струји, а проводник са струјом и1 је у магнетном пољу са струјом и2 интензитета Х = 0,2 • и2 / а, тада ће величина силе која делује између њих бити једнака
где су и1 и и2 струје прве и друге жице, и; а је растојање између оса жица, цм; л — дужина жице, види
Сила која делује између жица их привлачи једну на другу са истим смером струје у њима и одбија их у различитим правцима.
Највећа вредност ових електродинамичких сила одређена је максималном могућом струјом кратког споја, односно струјом кратког споја ии. Стога је почетни тренутак кратког споја (т = 0,01 сек) најопаснији по величини динамичких сила.
Када струја кратког споја протиче кроз прекидач или када је повезан на постојећу мрежу кратак спој њени поједини делови — чауре, проводне шипке, прагови, шипке итд., као и одговарајуће гуме и сабирнице — подлежу наглом механичком оптерећењу, које има карактер удара.
У савременим електричним системима велике снаге на напонима од 6-20 кВ струје кратког споја могу достићи вредности до 200-300 ка и више, док електродинамичке силе достижу неколико тона по аутобусу (или аутобусу) дужине 1-1,5 м. ...
У таквим условима, недовољна механичка чврстоћа једног или другог елемента електричне опреме може изазвати даљи развој удеса и изазвати озбиљна оштећења расклопног уређаја. Дакле, за поуздан рад било које електричне инсталације, сви њени елементи морају имати електродинамичку стабилност (одговарајућу механичку чврстоћу), односно издржати ефекте кратког споја.
Приликом одређивања електродинамичких сила према горњој формули, претпоставља се да струја тече дуж осе округлих жица чији пречник не утиче на величину сила. Треба напоменути да величина и облик попречног пресека жица на великим растојањима између њих немају приметан утицај на величину електродинамичких сила.
Ако су жице у облику правоугаоних трака и налазе се на малој удаљености једна од друге, када је растојање у светлости мање од обима траке, онда димензије њиховог попречног пресека могу имати значајан утицај на електродинамичке силе. Овај утицај димензија попречног пресека проводника узима се у обзир у прорачунима помоћу фактора форме.
Ако жице под напоном припадају истом колу и и1 = и2 = ии тада ће највећа сила интеракције бити једнака
Код разних других једноставних и сложених облика жица погодније је користити принцип повећања електромагнетне енергије и насталих зависности.
Овакве једноставне зависности се могу добити разматрањем два кола Л1 и Л2 у интеракцији ношена струјама и1 и и2. Снабдевање електромагнетном енергијом за ова кола ће бити следеће:
Ако се, као резултат интеракције струја и1 и и2, петља система деформише под дејством електродинамичких сила у било ком правцу за износ дк, тада ће рад јачине поља Фк бити једнак повећању у снабдевању система електромагнетном енергијом количином дВ:
где:
У случајевима када је у пракси потребно одредити електродинамичку силу између делова или страна истог кола са индуктивношћу Л1-Л, сила интеракције ће бити:
Користећи овај израз, одређујемо електродинамичке силе за неколико једноставних, али практично важних случајева:
1. Паралелне жице са краткоспојником.
У уљним прекидачима и растављачима, коло се формира са овом конфигурацијом.
Индуктивност петље ће бити
дакле сила која делује на преграду је
где је а растојање између оса жица; р је полупречник жице.
Овај израз даје електродинамичке силе које делују на греду прекидача или лопатицу прекидача. Они олакшавају кретање уљног прекидача када је струја искључена и одбијају је када је укључена.
Да бисмо имали представу о величини резултујућих сила, довољно је рећи да, на пример, у прекидачу ВМБ-10 са струјом кратког споја од 50 кА, сила која делује на померање је око 200 кг.
2. Проводник савијен под правим углом.
Такав распоред проводника се обично користи у расклопним апаратима за уређење сабирница прилаза и после апарата, налази се и код чаура растављача.
Индуктивност проводника који формира такво коло биће:
Према томе, напор на локацији ће бити одређен као у претходном случају:
где је а дужина покретног елемента, на пример лопатице растављача.
Под дејством струје, жица савијена под углом тежи да се исправи, а ако је једна њена страна покретна, на пример, оштрица растављача, тада се морају предузети мере против могућег спонтаног окидања током кратког споја.