Файл: Туровский Я. Техническая электродинамика.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 232

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Т2о°с = 7-106 См/м, £ = 830-н1 180 1/м; для меди /fe = 100

1/м. Следовательно, при kd<}\, т. е. при толщине сталь­ ных листов, меньших d = 1/(0,83-=-1,18) ~ 1 м, имеем:

для меди

" т с и д о П <

4 5 3 . 1 0 ^ ;

 

для стали

|

(9-10)

Я т д о п . с т < ( 1 6 2 - 1 9 4 ) - 1 0 5 ^ ,

где d — толщина листа в метрах.

Например, при d = 0,5 мм Я ш д о п С и < 453-10' ^ 5 - 1 0 ~ 4 = = 101 -102 А/м, Я т д о п . с т < ( 3 6 - 5 - 43).102 А/м.

К односторонним проницаемым (прозрачным) экра­ нам можно отнести приближенно стенки баков транс­ форматоров.

(В случае проницаемых экранов с двусторонним охлаждением, на которые с обеих сторон падает плоская волна (электростатические экраны, тонкие крышки трансформаторов и т. п.), единичные потери выражают­ ся (4-45). Следовательно, как и в предыдущем случае, наибольшая допустимая напряженность магнитного по­ ля на поверхности металла составит:

 

Для М>2,3

(рис. 4-10) £ « 1 и

(9-11) становится

идентичной (9-8). Для толщины

листов, меньших 2,3 мм

для

стали и 2,3 см для меди, т. е. при <М<2,3,

коэффи­

циент £ можно

приближенно аппроксимировать

парабо­

лой 0,2 <k2d2, откуда

получим:

 

 

 

для

меди

 

 

 

 

 

 

Я и д

о а С и <

4 5 3 - 1 0 ' / ( 0 , 4 5 «

10»/d;

(9-12)

для

стали

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нт доИ .с,<56,5/(0,45Ы)==15ч-

 

 

Например,

для

а?=0,5 мм

Нтдопси<

103 /(5-10~4 =

=20 000-102 А/м и Я т Д о п . с т < ( 1 5 ч - 1 1 ) / ( 5 - 1 0 - 4 ) = (300— 200) • 102 А/м.

Как можно видеть из сравнения обоих последних примеров, последний тип экрана значительно меньше подвергнут вероятности местного опасного превышения

425


температуры, чем экран, на который действует поле только с одной стороны. Это имеет подтверждение на практике, так как в таких именно условиях работает лист трансформаторной стали, расположенный в равно­

мерном

поле, окружающем его с обеих сторон.

 

Стальная плита, экранированная

медью

со

стороны

падения

плоской волны (экраны бака

и т.

п.).

При ана­

лизе (4-39) было установлено, что даже при малых тол­

щинах

экранов потери

мощности в системе экран —

сталь

будут практически

равны потерям в самом экра­

не. Отсюда потери активной мощности в этой системе выражаются приближенно (4-32). При двустороннем охлаждении системы Я т д о п , А/м, можно определить, сле­ довательно, из (9-9), получая для соответствующих тол­ щин:

Я т д о п < 4 5 3 - 1 0 2 при

dSsO.Ol

м;

 

(9-13)

Я т д о п < 4 5 3 - 1 0 5 1 / " 5 '

при d<0,01

м.

 

Перпендикулярное

проникновение

линий поля в

сталь­

ную поверхность.

Э Т О Т

случай

часто

имеет

место

на практике. Все определенные выше допустимые зна­ чения напряженности магнитного поля имеют здесь пол­ ное применение. Следует, однако, помнить, что они от­

носятся к тангенциальной

составляющей

напряженно­

сти магнитного поля на

поверхности металла. В этом

случае наиболее удобно будет пользоваться

приближен­

ным методом

зеркальных

изображений (гл. 5), помня,

однако, что

этот метод дает более точные

результаты

для нормальной составляющей, чем для тангенциальной (при переменных токах).

Если, например, шина с током расположена в углуб­ лении стального элемента в виде паза (рис. 5-20), наи­ большее значение тангенциальной составляющей маг­ нитного поля и наибольшая вероятность опасного пре­ вышения температуры будут на дне паза. Поток, прони­

кающий в

стенки паза

Ф т = 0У2ЦЬ) (/г/2) (5-10),

замыкается

вдоль дна

и равен (4-8):

 

Фт

=

т/У2к.

Из сравнения обеих этих величин находим наиболь­ шее значение напряженности магнитного поля на по­ верхности дна паза

426


Это значение не должно превышать Нтлоп. В против­ ном случае следует применить экранирование, другой материал, охлаждение и тому подобные средства, умень­ шающие возможность местного перегрева.

В случае, когда шины проходят вблизи металличе­ ской плиты, с целью проверки возможности ее перегре­ ва можно использовать метод, приведенный в § 7-4.

В табл. 9-1 дано сопоставление допустимых магнит­ ных нагрузок конструктивных элементов с точки зрения возможности их местных опасных превышений темпера­ туры. Все значения следует рассматривать как ориенти­ ровочные. В соответствующих формулах толщину d сле­ дует подставить в метрах. Таблица 9-1 может служить также для экспериментальной проверки возможных местных опасных превышений температуры на основа­ нии термометрического метода измерения единичных

потерь мощности

(гл.

10). Этот

метод

позволяет изме­

рить

напряженность

магнитного

поля

па поверхности

тела

без нагрева

объекта.

 

 

9-2. МЕТОДЫ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ МЕСТНЫХ ОПАСНЫХ ПРЕВЫШЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ

Местные опасные превышения температуры можно ис­ ключить или уменьшить двумя способами. К первой группе принадлежат обсужденные выше методы, на­ правленные на ослабление поля на поверхности тел с по­ мощью магнитных или электромагнитных экранов (гл.4), прорезей (§ 6-4) и т. п., а также уменьшение потерь мощности путем применения немагнитных металлов. Тепловые эффекты в связи с местной концентрацией по­ терь мощности можно уменьшить путем соответствующе­

го отвода тепла к местам, менее

подверженным нагре­

ву. 'Количественно

эффект можно

учесть с помощью ко­

эффициента неравномерности распределения

тепла /е.

Коэффициент

неравномерности

распределения

тепла

[Л. 1-28]. Если амплитуда тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности иссле­ дуемого элемента превысит допустимые значения, при­

веденные в табл. 9-1, следует

считаться с возможностью

недопустимого превышения

температуры

элемента.

В мощных трансформаторных

и электрических

машинах

значения эти могут быть легко превышены в

отдельных

местах, однако неравномерное распределение

единичных

потерь мощности смягчает в общем случае

эту опас-

427


Т а б л и ц а 9-1

Допустимые (критические) значения тангенциальной составляющей напряженности магнитного поля на поверхности металлических плит с точки зрения местного превышения температуры [Л. 1-28]

Виды в о з б у ж д а ю щ е г о поля

Способ охлаждения

Материал элемента

" « д о и - 1 0 2 А/И

Номер

формулы

Плоская волна, падающая симметрично с обеих сто­ рон

То же

То же

То же

То же

То же

Плоская

волна, падающая

с одной

стороны

Воздух

с обеих сторон,

Медь

(d > 23

мм)

320

(9-За)

9доп =

75°С,

либо мас­

 

 

 

 

 

 

ло, броп = 15 °С

 

 

 

 

 

 

То

же

 

 

Алюминий (d >

30 мм)

280

То

же

 

 

Немагнитная

сталь

200

То

же

 

 

(>65 мм)

 

 

 

 

 

Конструкционная сталь

40

(9-6а)

 

 

 

 

(>3

мм)

 

 

 

 

Одностороннее

охлаждение

То же

 

 

 

28

(9-7)

То

же

 

 

Медь

(>23

мм)

226

(9-7)

Двустороннее

охлаждение

Медь

(>10

мм)

453

(9-8)


Продолжение табл. 9-f

Виды в о з б у ж д а ю щ е г о поля

Способ охлаждения

Материал элемента

Номер

формулы

 

 

 

Плоская волна, падающая с одной стороны

То же

 

 

То же

 

 

То же

 

 

Плоская

волна,

падающая

с обеих

сторон

 

То же

 

 

Плоская

волна,

падающая

со стороны экрана

Двустороннее охлаждение

Сталь

(:з=1 мм)

56,5

(9-6)

То же

Медь

« Ю

мм)

4 530 VI*

(9-10)

То же

Сталь

« 1

мм)

1 800 Vd*

(9-10)

То

же

Трансформаторная сталь го­

17

 

 

рячекатаная 0,35 мм

 

 

То же

Медь

« 2 3 мм)

10/d*

(9-12)

То

же

Сталь

« 3

мм)

0,i3/at*

(9-12)

То

же

Сталь, экранируемая медью,

 

(9-13)

 

 

толщиной:

 

 

 

453

 

 

 

d >

10 мм

 

 

 

d <

10 мм

4 530 Vd*

 

* d — в метрах.