Физические процессы в электрических аппаратах

Купить бумажную книгу и читать

Название: Физические процессы в электрических аппаратах

Автор: Варфоломеева А.С., Никитин К.И.

Издательство: Омск: Изд-во ОмГТУ

Год: 2007

Страниц: 196

Формат: PDF

Размер: 10.6 Мб

Язык: русский

В учебном пособии рассмотрены вопросы нагрева электрических проводников, аппаратов и контактных соединении и вопросы электродинамических усилии, возникающих в электрических проводниках и аппаратах при различных видах короткого замыкания. Рассмотрены так же вопросы отключения цепей постоянного и переменного тока и вопросы восстановления напряжения на контактах выключателя с иллюстрацией конкретных примеров.

Учебное пособие предназначено для студентов электротехнических специальностей и может быть использовано магистрантами и аспирантами.

Для студентов дистанционной, очной, вечерней и заочной форм обучения специальности 140211 «Электроснабжение». Учебное пособие также может быть использовано для пополнения своих знаний инженеров и техников, занимающимися эксплуатацией, монтажом, а также проектированием электрических аппаратов.

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................................7

1 НАГРЕВАНИЕ ПРОВОДНИКОВ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ............8

1.1 Допустимые максимальные температуры электрических аппаратов и проводников в нормальном режиме и при коротком замыкании.............................8

1.1.1 Общие сведения......................................................................................................8

1.1.2 Изолированные проводники электрического тока в нормальном режиме.....8

1.1.3 Неизолированные токоведущие части аппаратов в нормальном режиме.....10

1.1.4 Изолированные и неизолированные токоведущие части аппаратов при коротких замыканиях......................10

1.1.5 Нетоковедущие части аппаратов.......................................................................11

1.2 Нагрев проводников и аппаратов.........................................................................11

1.2.1 Общие сведения...................................................................................................11

1.2.2 Активные потери энергии в проводниках и электрических аппаратах.........12

1.2.2.1 Потери в токоведущих частях.........................................................................12

1.2.2.2 Потери в нетоковедущих ферромагнитных деталях аппаратов..................14

1.2.2.3 Потери в диэлектриках....................................................................................15

1.3 Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности.................15

1.4 Установившийся режим нагрева проводников и аппаратов..............................19

1.4.1 Общие сведения...................................................................................................19

1.4.2 Тепловой расчёт неизолированных проводников в установившемся режиме ..................20

1.4.3 Тепловой расчёт изолированных проводников и кабелей..............................21

1.4.4 Нагревание аппаратов в установившимся режиме..........................................23

1.4.5 Выбор проводников и аппаратов по условиям продолжительного режима.23

1.5 Нагрев проводников и аппаратов в переходных режимах.................................24

1.6 Примеры теплового расчета..................................................................................26

ЗАДАНИЕ № 1...............................................................................................................30

2 ТЕРМИЧЕСКАЯ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ И АППАРАТОВ.........................................35

2.1 Нагрев проводников и аппаратов при коротком замыкании.............................35

2.2 Термическая стойкость проводников и аппаратов.............................................35

2.2.1 Термическая стойкость неизолированных проводников................................35

2.2.2 Термическая стойкость кабелей........................................................................40

2.2.3 Термическая стойкость электрических аппаратов..........................................40

2.3 Определение импульса квадратичного тока короткого замыкания..................42

2.4 Электродинамические усилия в электрических проводниках и аппаратах.....47

2.4.1 Общие сведения...................................................................................................47

2.4.2 Методы расчёта электродинамических усилий...............................................47

2.4.3 Усилия между параллельными проводниками................................................48

2.4.4 Усилия и моменты, действующие на взаимно перпендикулярные проводники.......................49

2.5 Электродинамические силы в трёхфазной шинной линии при различных видах короткого замыкания...............52

2.5.1 Общие сведения...................................................................................................52

2.5.2 Электродинамические силы в трёхфазной шинной линии при трёхфазном коротком замыкании.......52

2.5.3 Электродинамические силы в трёхфазной шинной линии при двухфазном коротком замыкании...................53

2.6 Электродинамическая стойкость проводников и электрических аппаратов...54

2.6.1 Электродинамическая стойкость проводников................................................54

2.6.2 Электродинамическая стойкость аппаратов.....................................................63

2.7 Примеры расчета термической и электродинамической стойкости проводников и аппаратов............64

ЗАДАНИЕ №2...............................................................................................................72

3 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ КОНТАКТЫ............................................................................81

3.1 Назначения и требования к электрическим контактам......................................81

3.2 Сопротивление электрического контакта............................................................81

3.3 Нагрев контактных соединений............................................................................85

3.3.1 Нагрев контактных соединений при номинальном токе................................85

3.3.2 Нагрев контактных соединений при токах короткого замыкания.................86

3.4 Конструкция контактных соединений и контактов............................................88

3.5 Пример расчета нагрева контактных соединений..............................................94

ЗАДАНИЕ №3.............................................................................................................103

4 ОТКЛЮЧЕНИЕ ЦЕПЕЙ ПОСТОЯННОГО И ПЕРЕМЕННОГО ТОКА..........107

4.1 Общие сведения....................................................................................................107

4.2 Электрическая дуга..............................................................................................107

4.3 Возбуждение атома..............................................................................................108

4.4 Ионизация.............................................................................................................109

4.4.1 Термоэлектронная эмиссия..............................................................................109

4.4.2 Автоэлектронная (электростатическая) эмиссия...........................................100

4.4.3 Ионизация столкновением...............................................................................110

4.5 Ударная ионизация...............................................................................................111

4.6 Термическая диссоциация и ионизация.............................................................111

4.7 Деионизация дугового промежутка осуществляется путем рекомбинации и диффузии..............................113

4.7.1 Рекомбинация (воссоединение).......................................................................113

4.8. Диффузия..............................................................................................................114

4.9. Подвижностью ионов (электронов)...................................................................115

4.10 Радиационный захват электрона.......................................................................115

4.11 Классификация дуг.............................................................................................116

4.11.1 Область катодного падения напряжения......................................................116

4.11.2 Область анодного падения напряжения........................................................117

4.11.3 Ствол дуги.............................................................................118

4.11.4 Турбулентная конвекция................................................................................119

4.11.5 Баланс энергии в стволе дуги.........................................................................120

4.12 Потоки плазмы в дуге........................................................................................120

4.13 Воздействие внешнего магнитного поля.........................................................122

4.14 Дуга постоянного тока и ее характеристики...................................................123

4.15 Отключение электрических цепей постоянного тока.....................................125

4.15.1 Условия стабильного горения и гашения дуги............................................125

4.15.2 Открытый разрыв............................................................................................127

4.15.3 Дугогасительные устройства с узкой щелью...............................................127

4.15.4 Дугогасительные решетки..............................................................................128

4.15.5 Гашение дуги под воздействием магнитного поля......................................129

4.16 Электрическая дуга переменного тока и ее характеристики.........................130

4.17 Отключение электрических цепей переменного тока....................................131

4.17.1 Отключение активной цепи переменного тока............................................131

4.17.2.0тключение индуктивной цепи переменного тока.....................................132

4.18 Гашение электрической дуги в выключателях переменного тока................134

4.18.1 Гашение электрической дуги в потоке сжатого воздуха............................134

4.18.2 Гашение электрической дуги в элегазе.........................................................136

4.18.3 Гашение электрической дуги в трансформаторном масле.........................138

4.18.4 Гашение электрической дуги в вакууме.......................................................140

4.18.5 Гашение электрической дуги с помощью электромагнитного поля.........141

4.19 Примеры расчета отключения цепей постоянного и переменного тока......142

ЗАДАНИЕ №4...........................................................................143

5 ВОССТАНАВЛИВАЮЩЕЕСЯ НАПРЯЖЕНИЕ НА КОНТАКТАХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ.......................147

5.1 Параметры восстанавливающегося напряжения..............................................147

5.2 Расчет параметров восстанавливающегося напряжения в однофазной системе ...............147

5.3 Расчет параметров восстанавливающегося напряжения в трехфазных эффективно-заземленных сетях............151

5.4 Вторая стадия переходного процесса.................................................................153

5.5 Номинальные характеристики ПВН...................................................................155

5.6 Пример расчета параметров ПВН на полюсах выключателя..........................157

6 ЭЛЕКТРОМАГНИТЫ............................................................................................166

6.1 Электромагниты постоянного тока.....................................................................166

6.2 Поляризованные электромагниты и постоянные магниты..............................170

6.3 Электромагниты переменного тока....................................................................174

6.4 Примеры расчета электромагнитов....................................................................181

ЗАДАНИЕ №5.............................................................................................................184

ЛИТЕРАТУРА............................................................................................................191

ПРИЛОЖЕНИЕ..........................................................................................................192