|
| |
|
Слаботочка Книги тельно невелики, электродинамическая сила взаимодействия между ними, стремящаяся их развести, мала. В аварийном режиме при большой крутизне нарастания тока электродинамическая сила отталкивания между траверсами, возрастающая пропорционально квадрату тока, начинает значительно превосходить силу пружины 5; при этом траверса / приходит в движение, и контакты разрывают защищаемую цепь, после чего траверса / фиксируется защелкой 4. Рис. 2.14. Использование .электродинамических сил для ускорения размыкания контактов
о 0,4 о,в 1,2 (b-cj/fhic) Рис. 2.15. К расчету электродинамических сил В общем случае усилие F, вызывающее перемещение одного или нескольких элементов контура в результате их электродинамического взаимодействия, может быть найдено из закона сохранения энергии, связывающего механическую работу Р перемещения с электрическими параметрами контура. UL dx • (2.1) где dx - элементарное перемещение вдоль координаты х; dL/dx-изменение индуктивности контура при перемещении его элементов. Для контактов в виде узкой и длинной петли (рис. 2.14) электродинамическая сила, Н, определяется выражением Рзд = 2.10- -д, (2.2) где L, b - размеры контактной петли; d=0--1,4 - коэффициент Двайта, зависящий от размеров поперечного сечения участков петли (рис. 2.15). Помимо электродинамической силы по (2.2) действует усилие, обусловленное стягиванием линий тока из-за существования контактных пятен, и силой взрывного характера, возникающей непосредственно перед расхождением контактов при распаде жидкого металлического мостика. Влияние первого из этих усилий подробно рассматривается ниже; силы взрывного характера здесь не рассматриваются. Использование электродинамического взаимодействия при простейшем конструктивном выполнении системы в виде двух шин (см. рис. 2.13, 2.14) затрудняет обеспечение требуемого быстродейсгвия. Это обусловлено тем, что длина контактных шин обычно ограничена по конструктивным соображениям и к тому же этот способ неэффективен из-за увеличения массы шин, а расстояние между ними лимитируется требуемым провалом контактов. В связи с этим основными путями повышения быстродействия электродинамического привода такого рода являются использование так называемых многопетлевых устройств, замена отдельных шин катушками с токами различного направления, использование катушек с магнитными системами и искусственное увеличение тока во взаимодействующих элементах. В качестве примера на рис. 2.16 показана многопетлевая система, разработанная во ВНИИэлектроаппарате [2.7]. Неподвижный участок / системы выполнен в виде U-образного токопровода. Контактная пружина 2 связана с неподвижным контактом 5, имеющим возможность некоторого перемещения (так называемый малоподвижный контакт). Неподвижный контакт 3 жестко связан с U-образ-ным токопроводом, одно плечо которого закреплено с помощью шарнира на неподвижном участке /. Подвижный контакт 4 имеет свободу перемещения под воздействием электродинамических сил и расцепителей. При протекании через контактную систему тока КЗ (направления указаны на рисунке стрелками) на подвижный контакт 4 действует усилие размыкания, обусловленное взаимодействием токов в контактах 3 и 4. Очевидно, что такое же усилие размыкания действует и на малоподвижный контакт 3 (первая петля).  Особенность этой системы заключается в том, что на малоподвижный контакт 3 действуют и другие силы, созданные отдельными петлями. На правое вертикальное (по рисунку) плечо подвижного U-образного участка, на котором жестко закреплен контакт 3, действует усилие притяжения от тока, текущего в том же направлении по правому вертикальному плечу неподвижного участка /. Это усилие направлено на перемещение то-копровода с контактом 3 влево (вторая петля). Взаимодействие токов противоположного направления в правом вертикальном плече неподвижного участка / и левом вертикальном плече подвижного участка с контактом 3 также создает усилие отрыва контакта (третья петля). Наконец, взаимодействие (притяжение) токов одного направления в левом вертикальном плече неподвижного участка 1 и левом вертикальном плече подвижного участка с контактом 3 приводит к возникновению усилия отрыва контакта 3 (четвертая петля). Таким образом, благодаря значительным усилиям, действующим на контакт 3 и превышающим усилия пружины 2, его размыкание происходит еще до размыкания подвижного контакта 4. При этом образуется дуга, обеспечивающая ограничение тока КЗ через 1-2 мс после прохождения тока через контактную систему. В [2.9] предложена методика оценки электродинамических сил в многопетлевой контактной системе, подобной показанной на рис. 2.16. Проводники системы разбиваются па элементарные прямолинейные отрезки, расположенные параллельно, перпендикулярно или под углом друг к другу. При этом приняты следующие допущения: 1) ток распределен равномерно по сечению и длине проводника; 2) электродинамические силы равномерно распределены по длине проводника; 3) влияние поперечного сечения параллельных проводников учитывается коэффициентом Двайта. Расчетные значения электродинамических сил оказались равными 70, 140 и 180 Н при токах через выключатель со- Рис. 2.16. Электродинамические силы в многопетлевой контактной системе: 0 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 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 |