Файл: Данцис Я.Б. Методы электротехнических расчетов руднотермических печей.pdf

ленные влиянием на проводники результирующего магнитного поля всего токопровода. Чем больше число проводников в фазе, тем менее существенны отличия коэффициентов k u k2, • • • , kn друг от друга и

Рис. 4-4. Токораспределение по отдельным проводникам трубча­ того пакета короткой сети

определяющую роль в величине потерь играет неравномерность токо­ распределения по проводникам, которая определяется в основном не­ равенством их реактивных сопротивлений. Поэтому в расчетах актив­ ных сопротивлений приемлемо допущение равенства этих коэффици­

120

+In-

Коэффициент добавочных потерь,

Этот коэффициент, определенный на основании картины токорас­ пределения по отдельным трубкам, в литературе назван коэффициен­ том внешнего поверхностного эффекта [57] очевидно на основании того, что картина распределения тока по отдельным трубкам напоми­ нает картину распределения тока в сплошном проводнике — вытес­

Коэффициенты внешнего поверхностного эффекта можно опреде­ лить экспериментально (на моделях коротких сетей и на действующих печных установках) и вычислить теоретически на ЭВМ.

Активные сопротивления фазы электропечной установки склады­ ваются из сопротивления трансформатора, короткой сети (включая контактные соединения), электрода, переходного сопротивления (со­ противления контактные щеки—электрод) и сопротивления, эквива­ лентного потерям в железе. Следует помнить, что при расчете актив­ ных сопротивлений проводников коротких сетей трехфазных электро­ печей необходимо учитывать добавочные сопротивления, вызванные переносом энергии из одной фазы в другую (см. гл. 2).

4-2. Короткая с е т ь

Трубчатые и шинные пакеты. На рис. 4-5 представлены значения коэффициентов неравномерности kH в зависимости от числа трубок п для каждой фазы трубчатого пакета короткой сети мощной руднотермической печи с прямоугольной ванной, принципиальная схема ко­ торой изображена на рис. 1-2, а (сечение пакета на рис. 1-3, а). Эти коэффициенты рассчитаны на основании картины токораспределения, полученной на физических моделях коротких сетей и с помощью вы­ числений на ЭВМ. Из данных кривых видно, что с увеличением коли­ чества трубок коэффициенты неравномерности возрастают, так как

121

возрастает неравномерность токораспределения. Несколько меньшее

что приводит к более равномерному токораспределению в ней. Следует отметить, что неравномерность токораспределения, а следовательно, и значение коэффициента неравномерности уменьшается, если трубки токопровода включены последовательно с другими элементами печной установки (со вторичными обмотками трансформатора, кабелями или лентами гибких пакетов и др.). Н а том ж е рис. 4-5 представлены за­ висимости изменения плотности тока } в наиболее нагруженном про-

Рис. 4-5. Значения коэффициента неравномерности провод­ ников шинного пакета

воднике трубчатого пакета, из которых видно, что с увеличением числа трубок величина / сначала падает довольно заметно, а затем, когда число трубок в полуфазе достигает 14—16, максимальная плотность тока уменьшается незначительно. Аналогичный характер, как пока­ зано выше, имеет зависимость реактивного сопротивления трубчатого пакета от числа трубок (см. рис. 3-6).

ное по данным, снятым на действующей печной установке. По токо­ распределению можно определить значение коэффициента неравно­ мерности. Из рисунка видно, что коэффициенты неравномерности в этих токопроводах значительно ниже (токораспределение более рав­ номерное), так как на токораспределение в пакете выравнивающее влияние оказывают последовательно включенные витки печного транс­ форматора. На это обстоятельство следует обращать особое внимание, так как в противном случае могут быть получены искаженные р е з у л ь -

122

таты по токораспределению и по коэффициентам добавочных потерь. Так, например, в [31 ] указывается, что в шинных пакетах токопроводов наиболее часто встречающиеся коэффициенты неравномер­ ности имеют весьма малые значения. В действительности такие низкие

№Щ

Рис. 4-6. Токораспределение по шинам пакета короткой сети фос­

форной печи мощностью 33 Мв-а

значения этих коэффициентов близости имели место не в шинном па­ кете, а в системе токопроводов, отдельные шины которых соединялись последовательно с обмотками трансформатора, что оказало выравни­ вающее влияние на картину токораспределения.

Рис. 4-7. Эпюра токораспределения по кабелям гибкой части печи 60 Мв-а со схемой соединения «звезда на трансформаторе»

Пакеты гибких кабелей. Неравномерное токораспределение имеет место и в пакетах гибких кабелей и в лентах подвижной части руднотермических печей. На рис. 4-7 представлены эпюры токораспределе­ ния (в процентах от фазного тока) по кабелям пакета гибкой части руднотермической печи 60 Мв-а со схемой соединения «звезда на транс­ форматоре» [68] .

123

Токораспределение по кабелям пакета может быть получено, если пакет кабелей представить в виде шины прямоугольного сечения, расщепленной на элементарные нити, представляющие собой отдель­ ные кабели. Изучение поверхностного эффекта в одиночной шине прямоугольного сечения проводилось В . М. Алехиным [59], С Д . Купаляном [60], Ю. Л . Мукосеевым [39] и др . В этих работах было тео­ ретически показано, что наибольшая плотность тока имеет место в уг­ лах прямоугольного сечения шины, убывая к середине. В трехфазной системе проводников неравномерность токораспределения объяс­ няется не только явлением поверхностного эффекта, но также эффек­

значительно зависят от схемы соединения короткой сети и от типа кабелей в пакете.

Контактные соединения. Электрическим контактом называется место соприкосновения двух проводников, через которое ток прохо­ дит из одного в другой.

Сопротивление в месте перехода тока из одной контактной поверх­ ности в другую называется переходным сопротивлением контакта. Оно обусловлено сужением сечения контакта в элементарных бугор­ ках материала, через которые проходит ток, а также сопротивлением пыли и различного рода пленок, образующихся на поверхности кон­ тактирующих тел.

Величина переходного сопротивления для любого вида контакт­ ного соединения может быть найдена по следующей формуле [62]:

124

где е — коэффициент, зависящий от материала и состояния поверх­ ности контакта; m — коэффициент, зависящий главным образом от числа точек соприкосновения и типа контактов; р — давление на кон­ тактную поверхность.

В табл. 4-1 приведены значения коэффициента е для различных контактных пар при поверхностях, очищенных от окислов.

Таблица 4-1

Значения коэффициента е для различных контактных пар

Следует иметь в виду, что величина е очень сильно зависит от со­ стояния контактной поверхности. Так, например, вследствие окисле­ ния меди контактное сопротивление может возрасти в тысячи раз .

Значения коэффициента т, полученные опытным путем [62 ] для различных типов контактов, приведены ниже:

Влияние размеров контактной поверхности на переходное сопро­ тивление обусловлено лишь тем, что от размеров в некоторой мере зависит число точек соприкосновения, а от числа последних — пока­ затель m в формуле (4-7). Величина контактной поверхности влияет так­ ж е и на условия работы данного контактного соединения, так как чем больше поверхность, тем выше теплоотдача с нее и тем ниже темпера­ тура контактного соединения. С повышением температуры контакта увеличивается его переходное сопротивление, что объясняется увели­ чением удельного электрического сопротивления материала контакта. Вместе с тем с повышением температуры контакта уменьшается со­ противляемость смятию, т. е. увеличивается общая поверхность кон­ тактных площадок.

Переходное сопротивление при температуре т> выражается фор­ мулой [56]:

125