Yapıların ve cihazların canlı bölümlerindeki elektrodinamik kuvvetler

Elektrikli ekipmanın ve dağıtım cihazlarının gerilim altındaki parçaları, içlerinden akım geçerken maruz kalır elektrodinamik kuvvetler... Bildiğiniz gibi, bu tür kuvvetler içinde bulunan akım taşıyan herhangi bir iletken üzerinde hareket eder. manyetik alan.

Şalt elemanları ve basit konfigürasyona sahip cihazlar için bu kuvvetlerin büyüklükleri, Biot-Savard yasasına göre belirlenebilir:

(H, l) akımın yönü ile manyetik alanın yönünün oluşturduğu açıdır; paralel teller ile 90 ° 'dir.

İki paralel iletken bir akım içinde hareket ederse ve i1 akımına sahip bir iletken, i2 akımının yoğunluğu H = 0,2 • i2 / a olan bir manyetik alandaysa, aralarında etkili olan kuvvetin büyüklüğü şuna eşit olacaktır:

burada i1 ve i2, birinci ve ikinci tellerin akımlarıdır ve; a, tellerin eksenleri arasındaki mesafedir, cm; l — tel uzunluğu, bkz.

Teller arasında etki eden kuvvet, onları aynı yöndeki akımla birbirlerine çeker ve farklı yönlerde iter.

Bu elektrodinamik kuvvetlerin en büyük değeri mümkün olan maksimum kısa devre akımı, yani Kısa devre akımı iy tarafından belirlenir. Bu nedenle kısa devrenin başlangıç ​​anı (t=0.01 sn) dinamik kuvvetlerin büyüklüğü açısından en tehlikeli olanıdır.

Devre kesiciden kısa devre akımı geçtiğinde veya mevcut bir ağa bağlı olduğunda kısa devre münferit parçaları - burçlar, iletken çubuklar, traversler, çubuklar, vb. ile ilgili lastikler ve baralar - bir darbe karakterine sahip ani bir mekanik yüke maruz kalır.

6-20 kV gerilimlerdeki modern yüksek güçlü elektrik sistemlerinde, kısa devre akımları 200-300 ka ve daha fazla değerlere ulaşabilirken, elektrodinamik kuvvetler 1 -1,5 m uzunluğundaki otobüs (veya otobüsler) başına birkaç tona ulaşabilir. ...

Bu tür koşullar altında, elektrikli ekipmanın bir veya diğer elemanının yetersiz mekanik mukavemeti, kazanın daha da gelişmesine neden olabilir ve şalt cihazında ciddi hasara neden olabilir. Bu nedenle, herhangi bir elektrik tesisatının güvenilir çalışması için, tüm elemanlarının elektrodinamik kararlılığa (yeterli mekanik dayanım) sahip olması, yani kısa devrenin etkilerine dayanması gerekir.

Yukarıdaki formüle göre elektrodinamik kuvvetleri belirlerken, akımın çapı kuvvetlerin büyüklüğünü etkilemeyen yuvarlak tellerin ekseni boyunca aktığı varsayılır. Aralarındaki büyük mesafelerde tellerin enine kesitinin boyutunun ve şeklinin elektrodinamik kuvvetlerin büyüklüğü üzerinde gözle görülür bir etkisinin olmadığı belirtilmelidir.

Teller dikdörtgen şeritler şeklindeyse ve birbirinden küçük bir mesafede bulunuyorsa, ışıktaki mesafe şeridin çevresinden daha az olduğunda, kesitlerinin boyutları önemli bir etkiye sahip olabilir. elektrodinamik kuvvetler. İletkenin enine kesit boyutlarının bu etkisi, form faktörü kullanılarak yapılan hesaplamalarda dikkate alınır.

Eğer canlı teller aynı devreye ait ve i1 = i2 = iy o zaman en büyük etkileşim kuvveti şuna eşit olacaktır:

Diğer çeşitli basit ve karmaşık tel biçimleriyle, elektromanyetik enerjinin artması ilkesini ve bunun sonucunda ortaya çıkan bağımlılıkları kullanmak daha uygundur.

Bu tür basit bağımlılıklar, i1 ve i2 akımları tarafından taşınan etkileşen iki L1 ve L2 devresi dikkate alınarak elde edilebilir. Bu devreler için elektromanyetik enerji kaynağı aşağıdaki gibi olacaktır:

i1 ve i2 akımlarının etkileşiminin bir sonucu olarak, sistemin döngüsü elektrodinamik kuvvetlerin etkisi altında herhangi bir yönde dx miktarı kadar deforme olursa, alan kuvveti Fx tarafından yapılan iş artışa eşit olacaktır. dW miktarına göre sisteme elektromanyetik enerji sağlanmasında:

Neresi:

Uygulamada L1-L endüktanslı aynı devrenin parçaları veya yanları arasındaki elektrodinamik kuvveti belirlemenin gerekli olduğu durumlarda, etkileşim kuvveti şu şekilde olacaktır:

Bu ifadeyi kullanarak, birkaç basit ama pratik olarak önemli durum için elektrodinamik kuvvetleri belirleriz:

1. Jumperlı paralel teller.

Yağlı devre kesicilerde ve ayırıcılarda bu konfigürasyon ile bir devre oluşturulur.

Döngünün endüktansı

bu nedenle bölmeye etki eden kuvvet

a, tellerin eksenleri arasındaki mesafedir; r, telin yarıçapıdır.

Bu ifade, anahtar ışını veya anahtar kanadı üzerine etki eden elektrodinamik kuvvetleri verir. Akım kesildiğinde yağlı devre kesici strokunun hareketini kolaylaştırır ve açıkken iterler.

Ortaya çıkan kuvvetlerin büyüklüğü hakkında bir fikir sahibi olmak için, örneğin 50 kA kısa devre akımına sahip VMB-10 güç devre kesicide travers üzerine etki eden kuvvetin olduğunu söylemek yeterlidir. yaklaşık 200 kg'dır.

2. Dik açılarda bükülmüş bir iletken.

Bu tür bir iletken düzenlemesi genellikle şalt cihazlarında aparata yaklaşımların baralarını düzenlemek için kullanılır ve burçlu ayırıcılarda da bulunur.

Böyle bir devre oluşturan iletkenin endüktansı şöyle olacaktır:

Bu nedenle, site eforu önceki durumda olduğu gibi belirlenecektir:

burada a, hareketli bir elemanın, örneğin bir ayırıcı kanadın uzunluğudur.

Akımın etkisi altında, bir açıyla bükülen tel düzleşme eğilimindedir ve bir tarafı, örneğin ayırıcının bıçağı hareket edebiliyorsa, kısa devre sırasında olası kendiliğinden açmaya karşı önlemler alınmalıdır.