|
| |
|
Слаботочка Книги 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
гать использования плоского участка. Увеличение коэффициента р, определяющего отношение высоты изгиба к длине его основания, как за счет повышения высоты, так и за счет уменьшения длины приводит к резкому снижению жесткости (табл. 5.1). Большое значение имеет отношение толщины элемента к высоте изгиба (зависимость более сильная, чем квадратичная). 4. Жесткость элемента снижается приблизительно пропорционально количеству п последовательно соединенных изгибов. С ростом п роль формы отдельного изгиба снижается и определяющим становится их количество. Например, отношение жесткостей систем из равного числа п прямо,-угольных и треугольных изгибов равно 2Нп -Ь 3/ lira? = 1. Отношение жесткости raiocKoro элемента к жесткости изогнутого Форма изгиба элемента при Л=Я=г=«=5 mms Л=0,1 1Ш Полукольцевая.......•...... I500& Кольцевая................ 45 000 Прямоугольная.............. 20000 Треугольная............... 9000 3. Определяющим параметром изгиба является его высота (амплитуда). Например, увеличение амплитуды треугольного изгиба вдвое снижает жесткость в 7,5 раза. Самое слабое влияние имеет длина изгиба (меньше чем при линейной зависимости). Во всяком случае следует избе- Таблица 5.1. Однако при сравнительно небольшом П Sto различие за-JweTHO. Так, при 1/Н=1 принимает соотношения: и........1 2 3 4 5 ........ 2,24 1,7 1,48 1,37 1.3 •5. Из анализа сложного изгиба и его главного количественного параметра а следует, что изгибы второго поряд-жагойеспечивают податливость элемента значительно боль-.шую,чем один «плавный», в данном случае параболический ;изгиб,-однако все же существенно меньшую по сравнению С «частыми», в данном случае синусоидальными изгибами. Рост а от нуля до 100 вызывает увеличение податливости почти на семь порядков, поэтому с точки зрения повышения циклической стойкости предохранителя желательно максимально возможное число «частых» синусоидальных •изгибов. Все представленные выше соотношения выведены для расположения плавкого элемента предохранителя в воздухе. Естественно, что при наличии наполнителя как окружающей среды, значительно более плотной по сравнению «с воздухом, существенно осложнится преобразование энер-тии температурных напряжений в энергию упругой деформации, являющееся физической основой использований шзгибов. Следствием этого должно стать количественное снижение эффекта использования изгибов. Тем не менее вполне обоснованной представляется гипотеза о том, что применение оптимальных по форме и количеству изгибов должно позволить резко улучшить циклическую стойкость предохранителей. Проведенные на многочисленных образ-.цах плавких предохранителей эксперименты, подтвердившие основные теоретические выводы и результаты расчетов и выявившие некоторые особенности физической картины исследованных процессов, описаны ниже. Методика экспериментальных исследований цикличес-жой стойкости предохранителей. В качестве циклической стойкости предохранителя можно принять время в часах до полного расплавления перешейков, которое фиксируется по разрыву защищаемой цепи. Для анализа экспериментальных данных можно использовать также время до частичного подплавления перешейков, выраженного в увеличении сопротивления предохранителя, и время, в течение ясоторого сопротивление предохранителя неизменно; кроме токо, использовали сравнение двух образцов исходя из различий s :значениях токов /о, протекающих через них и обес- лечивающих одну и ту же циклическую стойкость. Наиболее наглядными параметрами, по которым можно контролировать состояние образцов в процессе циклических испытаний, являются падение напряжения на предохранителе и температура на его выводах и корпусе. На стадии предварительных исследований целесообразно проводить три вида испытательных циклов, длительность которых: 1) существенно больше тепловой постоянной времени плавких •элементов Тэ=1-г-2 с и составляет десятки - сотни секунд; 2) одного порядка с Тэ (единицы секунд) и 3) существенно меньше Тэ (доли секунды). Изменения длительности протекания тока перегрузки и длительности бестоко-Бой паузы при первом виде испытаний практически не изменяют циклической стойкости предохранителя, так как плавкие элементы и предохранитель в целом успевают и прогреться до максимальной температуры, и существенно охладиться. Изменения длительности перегрузки и паузы при втором виде испытаний приводят к повышению циклической стойкости предохранителя на 5-7 % и снижению температуры на его выводах на 8-13 °С. Это объясняется тем, что плавкие элементы не всегда успевают прогреваться до максимальной температуры, и корпус предохранителя при постоянной времени Тп=3--4 ч нагревается значительно меньше. Аналогичные изменения при третьем виде испытаний повышают циклическую стойкость почти пропорционально уменьшению длительности цикла. Большой объем исследований проведен авторами при использовании наиболее характерного первого вида испытаний и одного из самых распространенных на практике циклического режима двойной перегрузки длительностью 15 с с бестоковой паузой 45 с. Кроме того исследовано влияние рекомендуемого МЭК режима 100 циклов под номинальным током (для /„ом=400 А длительность нагрузки 18 мин и бестоковая пауза 18 мин) и режима старения под номинальным током (длительность нагрузки 8-9 ч и бестоковая пауза 15-16 ч). При испытаниях обнаружено, что внешним признаком завершения первой стадии усталостного разрушения плавкого элемента в зоне перешейков, сопровождающегося снижением механических свойств элемента при высокой температуре, является скачок стрелки вольтметра, измеряющего падение напряжения на предохранителе. Этот скачок происходит в начале цикла до значения, превышающего установившуюся величину, в конце цикла следует возврат к установившейся величине. 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 |