Уравнение процесса нагрева при отдаче тепла в окружающую среду по закону Ньютона имеет следующий вид
(6.56)
Теоретически время достижения установившегося превышения температуры бесконечно, но если задаться точностью 2%, то при этом можно считать, что для достижения установившегося превышения температуры время нагрева должно быть больше, чем AT,так как
Если время нагрева t<4T, то, очевидно, температура аппарата не достигнет установившегося значения.
Аналогично при охлаждении аппарата, если время охлаждения аппарата (ток через аппарат не протекает) больше 4T, то можно считать, что за такой промежуток времени температура аппарата станет равной температуре окружающей среды.
Часто встречаются такие режимы работы аппаратуры, когда время, в течение которого аппарат включен (время нагрева) меньше, чем время, необходимое для нагрева до установившейся температуры, т. е. , а время паузы t- (когда ток через аппарат не протекает) много больше, т. е.
Подобный режим работы аппарата называется кратковременным.
Очевидно, что при кратковременном режиме работы допустимая величина тока может быть принята большей, чем при длительном режиме.
Пусть известны допустимое превышение температуры аппарата ТДОП, длительно допустимый ток Iдл.доп или длительно допустимая мощность потерь PДЛ.ДОП и постоянная времени нагрева аппарата Т. Пусть через аппарат в кратковременном режиме за время Ткр протекает некоторый ток Iкр. Току Iкр соответствует мощность потерь Ркр. Если бы ток Iкр протекал достаточно долго, то в соответствии с уравнением (6.56) превышение температуры аппарата установилось бы равным (рис.6.8):
(6.57)
При времени протекания tкр максимальное превышение температуры окажется равным
(6.58)
В качестве условия мы примем, что это максимальное превышение температуры в кратковременном режиме не должно превзойти установившегося значения в длительном режиме, т. е.
(6.59)
то, подставляя , получим
(6.60)
Откуда коэффициент допустимой перегрузки по мощности в кратковременном режиме
Если принять в простейшем случае, что мощность потерь пропорциональна квадрату тока, то коэффициент перегрузки по току в кратковременном режиме
Рис.6.8. Кратковременный процесс нагрева
При конструировании аппаратов, специально предназначенных для кратковременного режима работы, надо стремиться к увеличению его постоянной времени нагрева Т, так как при этом растет коэффициент перегрузки по току и по мощности. Увеличение постоянной времени Т, как правило, достигается увеличением теплоемкости аппарата.
Если время бестоковой паузы недостаточно для полного остывания аппарата, т.е. если то при последующем включении аппарата его нагрев начнется при некотором значении температуры, отличающимся от температуры окружающей среды
Рис.6.9.Повторно-кратковременный процесс нагрева
Существует ряд аппаратов, предназначенных для работы в повторно-кратковременном режиме. В этом режиме циклы нагрева и охлаждения аппарата строго чередуются. Обозначим время работы аппарата в одном цикле (время протекания тока) tр, а время бестоковой паузы tп. Пусть графически зависимость тока от времени в повторно-кратковременном режиме представлена на рис.6.9. Сумму назовем временем цикла tц.
В течение первого цикла за время tр1 аппарат нагревается до некоторого превышения температуры , а за время первой паузы tп1 произойдет его охлаждение до . Во втором цикле нагрев аппарата начнется при= и за время tр2 будет достигнуто превышение температуры , но так как то >. За время второй паузы tn2 аппарат охладится и в конце второго цикла опять будет иметь место превышение температуры, которое будет больше, чем . Если такие циклы будут периодически повторяться достаточно долго, то в конце концов установится процесс колебания температуры аппарата, так называемый квазиустановившийся режим.
Если в повторно-кратковременном режиме мощность потерь в аппарате в промежутки tр равна Рп.кр, то, очевидно, максимальное превышение температуры в квазиустановившемся режиме будет ниже, чем если бы мощность Рп.кр выделялась бесконечно долго, т.е.
Для полного использования материалов в аппарате и для обеспечения надежности его работы должно соблюдаться условие
(6.61)
Рассмотрим п-й цикл при достаточно большом значении числа п квазиустановившегося режима. Для этого цикла справедливы равенства
Подставив, будем иметь
(6.62)
Установившееся превышение температуры при длительном процессе выделения мощности
(6.63)
получим
(6.64)
тогда коэффициент перегрузки по мощности в повторно-кратковременном режиме
(6.65)
а коэффициент перегрузки по току
(6.66)
При расчетах аппаратов, предназначенных для повторно-кратковременного режима работы, часто используется величина относительной продолжительности включения ПВ%. Она является выраженным в процентах отношением времени работы ко времени всего цикла, т. е.
(6.67)
Для аппаратов, предназначенных к работе в повторно-кратковременном режиме, обычно задается частота включения в час п. Тогда время цикла и время работы аппарата могут быть записаны в виде
(6.68)
где п — заданная частота включений в час.
получим выражение коэффициента перегрузки по току
(6.69)
Процесс нагрева при коротком замыкании. Понятие 0 термической устойчивости
Режим короткого замыкания в цепи большей частью является аварийным и его обычно ликвидируют за малые промежутки времени — секунды и доли секунды, однако, как ни мала длительность протекания токов короткого замыкания, их воздействие может оказаться катастрофическим.
Обычно время воздействия токов к. з. tK 3 значительно меньше постоянной времени нагрева токоведущих частей. Легко показать, что при
процесс нагрева происходит так, что тепло не отдается в окружающую среду. Такой процесс нагрева называют адиабатическим.
Действительно, если функцию разложить в ряд Маклорена, то выражение примет вид
(6.70)
Так как температуры проводников в конце процесса короткого замыкания строго ограничены, каждый аппарат может быть охарактеризован допустимой величиной произведения Обычно задается не сама величина а величина тока неизменной силы, тепловое действие которого аппарат может выдержать в течение заданного времени так, что это не препятствует его дальнейшей нормальной работе. Эта величина тока называется током термической устойчивости. Чаще всего задается ток десяти-, пяти- или односекундиой термической устойчивости. Если необходимо найти ток термической устойчивости при времени действия t, отличающемся от 10 сек (или 5 сек соответственно), то это может быть легко сделано из условия
Лекция №7
Тема лекции:
Электроконтакты, понятия и теория. Конструкция и выбор коммутирующих контактов
Назначение и классификация электрических контактов
Любая электротехническая установка состоит из элементов, так или иначе связанных между собой. Соединение проводящих звеньев электрической цепи, обеспечивающее протекание электрического тока при наличии источника э. д. с, осуществляется с помощью электрических контактов.
Слово контакт от латинского слова contactus — прикосновение. Под электрическим контактом весьма часто понимается совокупность двух или нескольких проводников электрического тока, соединенных между собой и сжатых с определенной силой.
ГОСТ 2774—44 определяет электрический контакт, как «место перехода тока из одной токоведущей части в другую».
По своему назначению электрические контакты можно разделить на две группы.
1. Соединительные контакты, которые служат только для соединения различных звеньев электрической цепи, т. е. для обеспечения протекания тока от одного звена к другому. Соединительные контакты всегда замкнуты.
2. Коммутирующие контакты, предназначенные для включения, отключения и переключения электрических цепей.
Соединительные контакты, применяемые в токопроводах электрических аппаратов, весьма разнообразны. Некоторые типичные конструкции их изображены на рис. 3.1.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46
