1.4 Основні позначення апаратів та елементів в електричних системах

- обмотка трансформатора

- реактор (апарат для обмеження струмів короткого

замикання)

- котушка з виводом

- котушка з магніто-діелектричним магніто проводом

- котушка індуктивності з магнітопроводом (реактор або дроссель

- трансформатор струму

- трансформатор струму в каскадному з’єднанні

- елемент пам’яті

- електричний розрядник (трубчастий)

- електричний розрядник (кульовий)

- розімкнутий контакт (ключ)

- контакт автоматичного вимикача

- контакт із механічним зв’язком (замикаючий)

- контакт із механічним зв’язком (розмикаючий)

- кнопочний нажимочний замикаючий контакт

- термоконтакт (нормально розмикаючий) (замикаючий)

- кнопочний розмикаючий контакт (вимикач)

- вимикач-запобіжник

- реле електричне із замикаючим і розмикаючим контактами

- теплове реле з повертанням шляхом натискання кнопки

- діод

оптронна пара (діод – діод)

- оптронна пара (діод – резистор)

2. Електродинамічні зусилля в електричних апаратах та їх методи розрахунку

2.1 Загальні відомості про електродинамічну стійкість

Електродинамічна стійкість апарату – це його здатність протистояти електродинамічним зусиллям, що виникають при проходженні струмів короткого замикання (КЗ). Ця величина може вимірюватись або амплітудним значення струму КЗ () – струмом динамічним, або коефіцієнтом:

де – динамічний коефіцієнт;

– номінальний струм.

При взаємодії струмів короткого замикання з магнітним полем інших струмоведучих частин апарату виникають електродинамічні зусилля, які намагаються деформувати як провідники струмоведучих частин, так і ізолятори, на яких вони кріпляться. Тому при оцінці електродинамічної стійкості аналізують стійкість не тільки електричних, але й ізоляційних матеріалів. Властивості їх вивчені ще не до кінця. Тому розрахунки міцності конструкції апаратів проводять на максимальне значення електродинамічних зусиль, хоч вони і діють тільки деякий час.

2.2 Основні фізичні поняття, формули, закони, необхідні для розрахунку електродинамічних зусиль електричних апаратів

Нагадаємо деякі фізичні поняття, формули, закони, що зустрічаються при розрахунку електричних апаратів.

Магнітний потік через довільну поверхню S визначається формулою:

(2.1)

Для площини s (рис.2.1):

Для елементарних площадок ds, які перетинають силові лінії магнітної індукції потік магнітної індукції.

де – нормальна складова вектора

п – нормаль до площини в даній точці.

[Ф] = 1 Вб; [В] = 1 Тл.

Магнітна індукція поля провідника із струмом визначається законом Біо-Савара-Лапласа:

→ (2.2)

де І – сила струму;

dl – довжина елемента провідника; dl

μ₀ – магнітна стала;

r – радіус-вектор, проведений від елемента dl даного провідника до точки простору, в якій розглядається поле (рис. 2.2).

Вектор магнітної індукції направлений по дотичній до силової лінії, його напрямок визначається правилом правого свердлика (рис. 2.3).

Для нескінченно довгого провідника із струмом:

(2.3)

Для кругового витка, в його центрі:

(2.3.а)

або поскільки – магнітний момент,

(2.3.б)

де S – площа поперечного перерізу контуру (витка).

Напруженість магнітного поля Н – це характеристика магнітного поля, яка визначається макрострумами і не залежить від середовища, в якому струм проходить. На відміну від напруженості магнітна індукція залежить від середовища, і вона визачається не тільки макро-, але і мікро струмами.

де – відносна магнітна проникність;

– магнітна стала, =4 ·10^-7 Гн/м.;

Н – напруженість магнітного поля, А/м;

В – магнітна індукція, Тл.

Закон повного струму через поверхню, натягнуту на контур l можна записати так:

Або, коли для кожної ділянки магнітного кола B=const і H=const, його зручно виразити у вигляді:

де – кількість витків, по яких проходить струм , що створює в колі заданий робочий магнітний потік;

– магніторушійна сила, А.

Поскільки закон Біо-Савара-Лапласа записується у вигляді:

;

де, (повітря),

то часто користуються формулою:

Закон Ампера для елемента провідника dl, що знаходиться в магнітному полі з індукцією В у векторній формі виражається так:

Звідси модуль сили:

де dF – сила, що діє на провідник в магнітному полі. Часто ми говоримо про провідник, що створює поле в якому знаходиться інший провідник із струмом. При цьому виникають електродинамічні сили.