Для эффективного гашения дуги (при коммутации мощности больше 0,5 кВт) используется система магнитного дутья и дугогасительная камера. В результате броска тока в силовой цепи при размыкании в катушке 4 создается магнитный поток, который взаимодействует с дугой, представляющей проводник с током, перемещает (заталкивает) ее в дугогасительную камеру. Дуга растягивается дугогасительной решеткой, увеличивается ее сопротивление, и она гаснет, так как нет притока энергии для поддержания ее горения.
1.2. ТЕРМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ
Нежелательными явлениями в АУ являются нагрев главных контактов и катушки электромагнита под действием протекающего тока и возникновение дуги при размыкании. Рассмотрим нагрев проводников.

Выделяемая в проводнике с током энергия расходуется на излучение, конвекцию, нагрев проводника и теплоотдачу во внешнюю среду.

На излучение и конвекцию приходится незначительная часть выделяемой энергии, поэтому при расчетах она не учитывается. Рассмотрим соотношение выделяемой и отводимой энергии в проводнике с током I и сопротивлением R, диаметром d и длиной l:

, ,

где - коэффициент теплоотдачи, Вт/м² );

- перегрев; и - соответственно температура нагрева проводника и окружающей среды , ;

- боковая поверхность охлаждения, м².

Перейдем к плотности тока J и выразим R через параметры проводника

---

, , , [Омсм].

В результате подстановки получим

. (1.1)

Мощность, отводимая с боковой поверхности проводника, будет:
. (1.2)

Как следует из выражений (1.1) и (1.2) выделяемая мощность растет пропорционально квадрату диаметра, а отводимая - пропорционально диаметру.

Чтобы не превышать температуру нагрева, необходимо снизить величину плотности тока J , т.е. в меньшей степени нагружать проводник тока. Взаимосвязь между J и d определяется из равенства

; .

Обычные токоведущие части - это сплошные медные или латунные проводники с сечением двух видов : прямоугольное и круглое.

Однако, как следует из формул (1.1), (1.2), при увеличении протекающего тока становится нецелесообразным применять сплошные токоведущие части, так как это приводит к снижению плотности тока и излишнему расходу меди. В этом случае применяют составные или разрезные проводники (рис.1.2), у которых при той же площади боковая поверхность охлаждения больше.

Расчет проводников токоведущих частей АУ ( как системы контактов, так и катушек тяговых электромагнитов) состоит в определении параметров проводника. Для заданных I и при выбранном его материале (, ) и режиме работы требуется определить d.

Рассмотрим нагрев токоведущих частей проводников в длительном режиме при следующих допущениях:

---

а) температура проводника одинакова во всех точках;

б) отвод тепла с торцов проводника не учитывается;

в) не учитываем энергию, идущую на излучение и конвекцию.

Общее уравнение нагрева токоведущих частей проводника с проходящим по нему током I имеет вид

dt, (1.3)

где - время; - перегрев; с [Дж/кг ] - удельная теплоемкость среды материала проводника;  - [кг/м³] - плотность проводника; V - объем;

S - боковая поверхность охлаждения.

Выделяемая энергия - ; энергия, идущая на нагрев проводника -

c Vd ; энергия, отводимая во внешнюю среду, - .

Выразим V, S через параметры проводника

, , ,

где p - периметр; l - длина; S - сечение ;

---

-удельное сопротивление . Тогда выражение (1.3) можно записать

.

Разделим обе части этого уравнения на Sldt , тогда

.

Разделим на и приведем его к виду

. (1.4)

Уравнение (1.4) - дифференциальное уравнение 1-ого порядка, решением которого будет
(1.5)

или

,

где , .

Постоянная интегрирования определяется из выражения (1.5) при , , при этом

.

Тогда уравнение (1.5) запишется
. (1.6)

Решение уравнения (1.6) представляет экспоненту. Если в начальный момент , то и уравнение (1.6) принимает вид

.
Отметим, что , т.е. температура нагрева проводника с током определяется

---

, а при = 0 .

Следует иметь в виду, что корректируется с учетом температуры и рода тока, а именно:

а) для : ;

б) для : ,

где: =1,1 - 1,3 - коэффициент поверхностного эффекта;

=1,05 - 1,1 - коэффициент близости.

Если заданы и размеры проводника, то



и допустимый ток определяется
. (1.7)

Если задан ток нагрузки, то размеры проводника определяются из (1.7)

по соотношению

.

Для круглого проводника диаметром : ; /4, тогда

.

Для проводника с прямоугольным сечением и со сторонами

---

Смотрите также файлы

• рекррапр.doc

• Решение треугольников (тема урока) Раздел фио педагога.docx

• Метапредметные понимают учебную задачу урока, отвечают на вопросы, ведут диалог Личностные ответственное отношение к процессу обучения.docx

• Отчет по учебной практике уп. 03 по профессиональному модулю.docx

• Протокол от 2022г Согласовано Заместитель директора по ур калинина Т. В. Утверждено.doc