4.6 Расчёт контактов аппаратов

Пример 1. Контакты образованы двумя торцами медных цилиндров с диаметром d=0,03 м. Определить контактное нажатие при длительном токе 1000 А и токе КЗ 30 кА. Температура окружающей среды ₀=40°С.

Необходимое контактное нажатие, Н, если исходить из длительного режима работы, по (3.10)

,

где = 1000 А; теплопроводность медиλ = Вт/();В=2,42х10^-8 (В/°С)²; HV — число твердости по Виккерсу, равное Па [18.2];к_т = 12Вт/() (табл. 2.1).

Температура тела контакта

Т₀ = + 273 + ;

;

p = d = 0,03 = 9,45;

Согласно 3.2. Т_К - Т₀ = 5 – 10 К;

,

Необходимое контактное нажатие с учетом тока КЗ согласно (3.12) ;Торцевой контакт, образуемый касанием торцов двух стержней, может рассматриваться как пальцевый несамоустанавливающийся контакт. Согласно табл. 3.2к₂=1300, следовательно,

;

Таким образом, данная система при контактном нажатии 382<3340 Н неустойчива при КЗ. Если во конструктивным соображениям контактное нажатие нельзя увеличить до 3440 Н, то надо либо переходить на розеточную или многопальцевую контактную систему, либо заменить медь на металлокерамику. Так, при использовании металлоке­рамики КМК-Б21 усилие 510 Н достаточно при ударном токе 76,6 кА.

Пример 2. Определить необходимое давление серебряных одното­чечных контактов. Длительный ток 10 А. Ток КЗ 100 А,

Для надежной работы контактов согласно (3.8)

R_К 0,5U_К1

< 0, 5£/ _м.

Для серебра при U_К1 =0,09 В (табл. 3.1), U_{К ДОП} =0,045 В; R_К =0,045/10=0,0045 Ом.

Для одноточечного контакта при R_K=k₁/^1/2 [формула (3.3)], k₁ = 0,006 (§ 3.1) = (k₁/ R_K=(0,006/0,045)=1,68 Н.

Для ориентировочного расчета можно принять, что условия неприваривания для серебряных контактов такие, же, как и для медных, так как физические параметры материалов достаточно близки:

= 255 A; k₂ = 1300 (табл. 3.2); = 255²/(169-10⁴*) = 0,0378 Н.

Поскольку контактное нажатие по номинальному току =1,68 Н больше контактного нажатия, определяемого по току КЗ = 0,0378 Н, то выбираем нажатие =1,68 Н.

Лекция № 5 электродинамические усилия в электрических аппаратах

План:

1. Общие сведения

2. Методы расчёта электродинамических усилий.

3. Усилия между параллельными проводниками.

4. Усилия и моменты, действующие на взаимно перпендикулярные проводники.

5. Усилия в витке, катушке и между катушками.

5.1 Общие сведения

При КЗ в сети через токоведущую часть аппарата могут проходить токи, в десятки раз превышающие номинальный ток. Эти токи, взаимодействуя с магнитным полем, создают электродинамические силы, которые стремятся деформировать как сами проводники, так и изоляторы, на которых они крепятся.

Электродинамической стойкостью аппарата называется его способность противостоять силам, возникающим при прохождении токов КЗ.

Эта величина может выражаться либо непосредственно амплитудным значением тока , при котором механические напряжения в деталях аппарата не выходят за пределы допустимых значений, либо краткостью этого тока относительно амплитуды номинального тока.

.

Иногда динамическая стойкость оценивается действующим значением ударного тока за период после начала КЗ.