|
| |
|
Слаботочка Книги ных характеристик в режиме отключения аварийного тока. Некоторые результаты экспериментов на моделях плавких элементов, выполненных из серебряной и алюминиевой фольги, приведены в табл. 6.1. Таблица 6.1
Из табл. 6.1 видно, что измеренное значение преддугового интеграла при круглой форме перешейка более чем вдвое выше, чем при прямоугольной, хотя сечение центральной части обоих перешейков одно и то же, а расчетные значения отличаются примерно в 1,5 раза. Дополнительное увеличение экспериментального значения интеграла связано с другими факторами, описанными ниже. 6.5. Пинч-эффект Особенность плавких элементов быстродействующих предохранителей- наличие узкого короткого перешейка между широкими частями- предопределяет возможность его преддугового разрушения под влиянием электромагнитных сил, создающих пинч-эффект в результате взаимодействия тока, протекающего через перешеек, с собственным магнитным полем. В этом случае формируется отталкивающая сила Двайта, направленная в сторону широкой части элемента: (6.7) f,m = /2 1n 10-. Где h\ - размер широкого участка плавкого элемента; hz - ширина перешейка. Расчет по (6,7) показывает, что при токах КЗ в перешейках быстродействующих предохранителей возникают механические напряжения, которые примерно на два порядка меньше предела прочности На разрыв материала плавкого элемента при нормальной температуре. Однако под влиянием нагрева током КЗ температура перешейка повышается, что приводит к резкому ухудшению прочностных характеристик материала плавкого элемента. На рис, 6,4 приведены зависимости временного сопротивления разрыву Ов и модуля продольной Упругости Е (модуля Юнга) серебра от температуры. Очевидно, что при достаточно высокой температуре прочность материала плавкого элемента может снизиться до такой степени, при которой усилия пинч-эффекта окажутся достаточными для разрушения перешейка до стадии его расплавления и испарения. Для анализа влияния пинч-эффекта целесообразно рассмотреть зависимость Cm=/i(7) (рис. 6.5) на основе уравнения Мейера и сопоставить ее с кривой ав=МТ) по рис. 6.4. 40 .J0 20 10 Е, ЮПа 120 100 ВО 40 20 о 200 Ш 600 во о 1000 Г,К 100 200 400 600 7", К Рис. 6.4. Зависимость механических свойств серебра от температуры Уравнение Мейера запишем в виде t (6.8) где с -удельная теплоемкость на единицу объема (для серебра 2,6 Вт/(°С-см5); рц - удельное электрическое сопротивление (для серебра 1,6-10-б Ом-см); а - температурный коэффициент сопротивления, равный (4,05-J-4,48)-10-; для расчета принято среднее значение 0=4,25-10-; Г -температура перешейка плавкого элемента. К; /к (t) - плотность тока КЗ, А/мм; t - время, с. Из кривой ав=12{Т) видно, что существенное снижение прочности серебра (на 1-2 порядка) достигается в зоне точки плавления. Однако из кривой CM.=fi(T) видно, что при достижении зоны, непосредственно прилегающей к точке плавления, окажется израсходованной при-.угерно 75% энергии, определяемой константой Мейера (преддуговым 100 JO0 -500 700 300 960 интегралом). Поэтому независимо от Л "С того, произойдет ли механиче- Рис. 6.5. Зависимость констан- "" разрушение перешейка в этот ты Мейера от температуры момент или будет достигнуто его  полное расплавление и испарение, значение преддугового интеграла мало уменьшится. По результатам осциллографирования на рис. 6.5 построена зона, соответствующая измеренным значениям константы Мейера См (заштрихованный участок). При значениях См= =2,5-10* с/мм* температура перешейков не должна превышать 200 "С. При такой температуре временное сопротивление разрыву серебра составляет (20i-i-22) • 10? Па. Расчет по (6.7) показывает, что токи КЗ 2001-500 А на перешеек могут создавать напряжения порядка (7-5-45)-105 Па, т. е. примерно на два порядка меньше. Таким образом, для механического разрушения перешейка под воздействием силы пинч-эффекта необходимо существенное уменьшение ов, что возможно лишь при температурах, близких к точке плавления. Вблизи же точки плавления значительная (около 75%) доля энергии, определяемой преддуговым интегралом, будет исчерпана. В связи с этим пинч-эффект не может быть причиной резкого уменьшения преддугового интеграла. Усилие пинч-эффекта, возникающее при протекании тока /о/п через перешеек. где /о - ток плавления предохранителя; п - число параллельно соединенных перешейков. Временное сопротивление разрыву одного перешейка где Si-сечение перешейка; 5 -суммарное сечение параллельных перешейков. Ток плавления /о предохранителя может быть задан или найден по известным соотношениям при соблюдении условий адиабатического нагрева. Для серебра при температуре плавления предельное значение ов,пр=(3-н10) •10 Па. Пинч-эффект электродинамических сил может быть сведен к минимуму (т. е. снижение преддугового интеграла не превысит 20-25%), если ав1<авпр(310)-10б Па. (6.11) Из (6.10) видно, что увеличением количества параллельно соединенных перешейков можно практически избежать влияния пинч-эффекта, 6.6. Скин-эффект и эффект близости При быстром нарастании тока КЗ может иметь место неравномерное распределение тока по поперечному сечению перешейка с вытеснением тока на периферию плавкого 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 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||