Elektrodinaminės jėgos veikiančiose konstrukcijų ir prietaisų dalyse

Elektros įrenginių ir skirstomųjų įrenginių dalys, veikiančios įtampa, jais tekant srovei, yra veikiamos elektrodinaminių jėgų... Kaip žinia, tokios jėgos veikia bet kurį srovę nešantį laidininką, esantį magnetinis laukas.

Šių jėgų dydžius skirstomųjų įrenginių elementams ir paprastos konfigūracijos įtaisams galima nustatyti remiantis Biot-Savard dėsniu:

čia (H, l) – kampas, sudarytas pagal srovės kryptį ir magnetinio lauko kryptį; su lygiagrečiais laidais yra 90 °.

Jeigu srovėje juda du lygiagretūs laidininkai, o laidininkas, kurio srovė i1 yra magnetiniame lauke, kurio srovė i2 stipris H = 0,2 • i2 / a, tai tarp jų veikiančios jėgos dydis bus lygus

kur i1 ir i2 yra pirmojo ir antrojo laidų srovės ir; a – atstumas tarp laidų ašių, cm; l - vielos ilgis, žr

Jėga, veikianti tarp laidų, traukia juos vieną prie kito ta pačia srovės kryptimi juose ir atstumia skirtingomis kryptimis.

Didžiausią šių elektrodinaminių jėgų vertę lemia didžiausia galima trumpojo jungimo srovė, t.y. Trumpojo jungimo srovė iy. Todėl pradinis trumpojo jungimo momentas (t = 0,01 sek) yra pavojingiausias pagal dinaminių jėgų dydį.

Kai per grandinės pertraukiklį teka trumpojo jungimo srovė arba kai jis prijungtas prie esamo tinklo trumpas sujungimas atskiros jo dalys – įvorės, laidūs strypai, pabėgiai, strypai ir kt., taip pat atitinkamos padangos ir šynos – patiria staigią mechaninę apkrovą, kuri turi smūgio pobūdį.

Šiuolaikinėse didelės galios elektros sistemose esant 6-20 kV įtampai trumpojo jungimo srovės gali siekti iki 200-300 ka ir daugiau, o elektrodinaminės jėgos siekia kelias tonas 1-1,5 m ilgio magistrale (arba autobuse). ...

Esant tokioms sąlygoms, nepakankamas vieno ar kito elektros įrangos elemento mechaninis stiprumas gali sukelti tolesnį avarijos vystymąsi ir rimtai sugadinti skirstomąją įrangą. Todėl, kad bet kuri elektros instaliacija veiktų patikimai, visi jos elementai turi turėti elektrodinaminį stabilumą (atitinkamą mechaninį stiprumą), tai yra, atlaikyti trumpojo jungimo poveikį.

Nustatant elektrodinamines jėgas pagal aukščiau pateiktą formulę, daroma prielaida, kad srovė teka išilgai apvalių laidų ašies, kurių skersmuo neturi įtakos jėgų dydžiui. Reikėtų pažymėti, kad laidų skerspjūvio dydis ir forma dideliais atstumais tarp jų neturi pastebimos įtakos elektrodinaminių jėgų dydžiui.

Jei laidai yra stačiakampių juostelių pavidalo ir yra nedideliu atstumu vienas nuo kito, kai atstumas šviesoje yra mažesnis už juostos perimetrą, tada jų skerspjūvio matmenys gali turėti didelės įtakos elektrodinamines jėgas. Į šią laidininko skerspjūvio matmenų įtaką atsižvelgiama atliekant skaičiavimus naudojant formos koeficientą.

Jeigu įtampos laidai priklauso tai pačiai grandinei ir i1 = i2 = iy tada didžiausia sąveikos jėga bus lygi

Naudojant įvairias kitas paprastas ir sudėtingas laidų formas, patogiau naudoti elektromagnetinės energijos didėjimo ir iš to kylančių priklausomybių principą.

Tokias paprastas priklausomybes galima gauti įvertinus dvi sąveikaujančias grandines L1 ir L2, kurias perneša srovės i1 ir i2. Elektromagnetinės energijos tiekimas šioms grandinėms bus toks:

Jei dėl srovių i1 ir i2 sąveikos sistemos kilpa, veikiant elektrodinaminėms jėgoms bet kuria kryptimi, deformuojasi dydžiu dx, tada lauko stiprumo Fx atliktas darbas bus lygus padidėjimui. tiekiant sistemai elektromagnetinę energiją kiekiu dW:

kur:

Tais atvejais, kai praktiškai reikia nustatyti elektrodinaminę jėgą tarp tos pačios grandinės dalių ar kraštų, kurių induktyvumas L1-L, sąveikos jėga bus tokia:

Naudodami šią išraišką nustatome elektrodinamines jėgas keletui paprastų, bet praktiškai svarbių atvejų:

1. Lygiagretūs laidai su trumpikliu.

Alyvos grandinės pertraukikliuose ir skyrikliuose tokia konfigūracija sudaroma grandinė.

Kilpos induktyvumas bus

todėl pertvarą veikianti jėga yra

kur a yra atstumas tarp laidų ašių; r yra laido spindulys.

Ši išraiška suteikia elektrodinamines jėgas, veikiančias jungiklio spindulį arba jungiklio mentę. Jie palengvina alyvos grandinės pertraukiklio eigos judėjimą, kai srovė yra išjungta, ir atstumia ją, kai ji įjungta.

Norint susidaryti supratimą apie susidariusių jėgų dydį, pakanka pasakyti, kad, pavyzdžiui, VMB-10 maitinimo grandinės pertraukiklyje, kurio trumpojo jungimo srove yra 50 kA, jėga, veikianti traversą yra apie 200 kg.

2. Stačiu kampu sulenktas laidininkas.

Toks laidininkų išdėstymas dažniausiai naudojamas skirstomuosiuose įrenginiuose priėjimų prie aparato ir už jo šynoms išdėstyti, taip pat yra įvoriniuose skyrikliuose.

Laidininko, sudarančio tokią grandinę, induktyvumas bus:

Todėl svetainės pastangos bus nustatytos kaip ir ankstesniu atveju:

kur a yra kilnojamojo elemento, pavyzdžiui, atjungiklio mentės, ilgis.

Veikiant srovei, kampu sulenktas laidas linkęs tiesėti, o jei viena jo pusė yra judama, pavyzdžiui, skyriklio mentė, reikia imtis priemonių, kad būtų išvengta galimo savaiminio išjungimo trumpojo jungimo metu.