|
| |
|
Слаботочка Книги чета процесса коммутации [2.29], исследования и расчеты процесса коммутации цепи токоограничивающими автоматическими выключателями [2.30], [2.32], исследования математических моделей дуги отключения [2.31] и др. 2.7. Тепловые процессы и давление в корпусе автоматических выключателей Уменьшение массы подвижных элементов выключателя с целью повышения быстродействия, уменьшение габаритных размеров, снижение материалоемкости, повышение надежности в длительном режиме работы, повышение отключающей способности без увеличения габаритов и снижения надежности, изменение материала элементов конструкции и их формы при модернизации, сокращение сроков и стоимости разработки и отказа от трудоемких испытаний - далеко не полный перечень проблем, для решения которых необходим анализ теплового режима работы аппарата. В [2.20] предлагается метод тепловых цепей, при котором все детали конструкции с учетом подсоединяемых проводников разбиваются на отдельные части - блоки (рис. 2.20,а). При анализе блок представляется типичной точкой, которая называется узлом. Предполагается, что в этой точке концентрируется вся тепловая мощность блрка. Пространства между узлами принимаются как тепловые сопротивления. Поскольку конструкция выключателя симметрична, анализ проводится только для одной его части (рис. 2.20,6). Таким образом, получают сеть тепловых сопротивлений и узлов, причем для узлов рассчитывают температуры, а для тепловых сопротивлений - тепловые потоки. Для каждого узла твердого тела записывается уравнение теплового баланса: /=1 Для каждого узла, находящегося в газообразной среде, также записывается уравнение теплового баланса (2.8)  12 К ri Рис. 2.20. К описанию метода тепловых цепей (п -номер узла) где Т - температура узла, °С; m - масса блока, кг; R - тепловое сопротивление, "С/Вт; Q - теплотворная способность источников, Вт; Vu - объемный расход, м/ч; с - удельная теплоемкость, Вт-ч/(кг-°С); р - плотность, кг/м; - число узлов; Ыа - число узлов в твердом теле; Ль - число узлов в газообразной среде; i, ] - номер узла в твердом теле; /г/т-номер узла в газообразной среде. Для стационарного режима, при котором температура узлов считается постоянной {dT/dt=0), основные уравне- ния теплового баланса имеют вид /=1 /=1 i=t 1=1, Граничные условия при постоянной температуре Тт=Та, (2.11) где Та - температура источника тепла; т - номер узла с источником тепла. Для решения системы N уравнений вида (2.9), (2.10) при граничных условиях (2.11) можно использовать численный метод, позволяющий определить значения температуры в каждом узле с помощью ЭВМ. Пример составления схемы тепловых сопротивлений, определяемых теплопроводностью, излучением и конвекцией, показан на рис. 2.20,6. Результаты расчета представлены на рис. 2.20,г, где показано распределение температуры в двух полюсах выключателя (точками отмечены результаты измерений). Из учета сложности конструкции использовано 159 узлов, сформированных в отдельные группы. Анализ, проведенный на основе описанного расчета на ЭВМ, позволил установить причины повышения температуры и получить точные зависимости температуры от изменений формы и размеров конструктивных элементов выключателя, а также от их взаимного расположения. Все это в конечном счете обеспечило оптимизацию конструкции выключателя в целом. Для учета токораспределения в проводниках и контактных элементах выключателя, испытывающих влияние эффекта близости, поверхностного и других специфических эффектов, необходимо совместное использование описанного метода тепловых цепей и метода конечных элементов или конечных разностей. Другим фактором, определяющим многие характеристики автоматического выключателя, является давление 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 |