|
| |
|
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 и 5-10~ Гн значения энергии отличаются в 2-3 раза, причем большим абсолютным значением индуктивности соответствуют большие значения энергии. Формализованный метод анализа режима коммутации в цепи переменного тока. Описанный выше формализованный метод анализа и оценки влияния отдельных факторов на энергию дуги и процесс коммутации в целом несколько ограничены принятыми допущениями о прямоугольности Таблица 7.1
напряжения на дуге и об адиабатичности нагрева. Тем не менее этот метод позволяет выявить ряд принципиальных закономерностей и с учетом экспериментальных данных сделать соответствующие выводы для практики. Исходные данные и расчет этим методом описаны в гл. 4. Здесь ограничимся лишь анализом результатов расчета, приведенных в табл. 7.1, где угол -ф соответствует моменту времени, при котором начинает протекать ток КЗ. Зависимость компоненты энергии, поставляемой в дугу питающей сетью, от тока контура неоднозначна и значительно подвержена влиянию угла я];. Это связано с тем, что при различных я)? различны и значения среднеинтегрально-го напряжения сети за время действия дуги, которое для различных углов может и увеличиваться, и уменьшаться с ростом тока контура. В общем случае для каждого из расчетных углов рост тока контура приводит к снижению как компоненты энергии, поставляемой в дугу питающей сетью, так и всей энергии дуги. Как уже отмечалось, влияние угла г]; проявляется через изменение напряжения сети как в преддуговой период, так и во время действия дуги. В табл. 7.1 представлены результаты расчета применительно к /ном-400 А (5=0,5 мм), f/HOM=660 в (ид=1500 В). Время плавления при изменении угла г]; от нуля до 90° снижается примерно втрое, и эта тенденция не зависит от тока контура и номинального тока предохранителя. Наиболее сильное изменение времени плавления имеет место в диапазоне 113=0-30°, в котором оно снижается вдвое. В диапазоне 113=45-90° время плавления уменьшается лишь на 15-20 %. Ток плавления при изменении %р от нуля до 90° возрастает на 30-60 %, причем и в этом случае основное изменение тока относится к диапазону О-30°. Отсюда следует, что при одном и том же токе контура изменение г]; от О до 90° вызывает рост индуктивной компоненты энергии дуги, вдвое превышающий рост тока плавления. Особенно чувствительна компонента энергии, поставляемой в дугу питающей сетью, к изменениям среднеинтегрального напряжения «си.д сети в период дугогашения IcH. д= -t<cii)dt. Например, при ij)=0 величина Нси.д раииа 570 В при /к=50 кА, а при i!)=90° в том же контуре Ыси,д=973 В. Рост напряжения составил около 70%, однако компонента энергии, поставляемая сетью, возросла с 916 до 6210 Дж, т. е. почти в 7 раз, хотя здесь нельзя не учитывать и роли роста тока. Этим обусловлен и рост энергии дуги в целом. При малых углах ф и, значит, малых Нси.д индуктивная компонента составляет 60-65 % энергии дуги. Однако при ifi=90° и, значит, большем UcK.a индуктивная составляющая уже не превышает 30)-35% энергии дуги. Теория отдает приоритет в степени влияния иа энергию дуги углу ф по сравнению с током контура. При снижении /к энергия дуги должна была бы монотонно возрастать, однако наличие естественного перехода тока и напряжения сети через нулевое значение принципиально изменяет характер процесса при малых /„ и становится причиной появления точки перегиба на зависимости энергии дуги от тока h; такой перегиб в цепи постоянного тока, вообще говоря, должен отсутствовать. При больших напряжениях на дуге влияние угла ijj и тока /к на энергию дуги резко снижается. Увеличение сечения перешейков в п раз, т. е. увеличение номинального тока, вызывает приблизительно одинаковое уиеличение в j/праз преддугового времени и тока плавления независимо от тока контура и угла ф. При этом компонента энерига, поставляемой сетью, растет сильнее, чем по параболическому закону, а индуктивная составляющая- несколько слабее, так что в целом энергия дуги растет примерно пропорционально квадрату тока контура. Поскольку ток контура изменяется практически обратно пропорционально индуктивности, индуктивная составляющая энергии дуги уменьшается примерно пропорционально корню квадратному из тока контура во всем диапазоне изменения углов 7.3. Экспериментальные исследования процессов , коммутации в предохранителях Влияние геометрии плавкого элемента на напряжение дуги. Реальная стадия скачка напряжения на дуге, вызванная разрушением перешейков, весьма близка к теоретической модели этого процесса. Как только произошло испарение перешейков и напряжение на дуге в течение нескольких десятков микросекунд достигло уровня напряжения сети, полярность напряжения на индуктивности мгновенно изменяется на противоположную, а сама индуктивность из потребителя энергии (обычной нагрузки) превращается в источник напряжения. На рис. 7.4 отмечено время скачка напряжения на дуге из-за разрушения перешейков. Точка to математически является точкой разрыва функции, в которой производные нарастающей ветви тока im и спадающей ветви ггд различны как по значению, так и по знаку, т. е. =0. (7.58) Кроме того, математический анализ показывает, а эксперимент подтверждает, что величины Ад и di\Jdt особой роли не играют. В любом случае скачок Ыд в этой точке обеспечен с помощью индуктивности в такой мере, чтобы произошло спадание тока от значения h- Физически скачок напряжения, вызванный расплавлением перешейков, означает мгновенное преобразование электрического контура с предохранителем из цепи с доминирующей индуктивностью в цепь с чисто активной нагрузкой. Как правило, первичный скачок напряжения несколько превышает напряжение сети независимо от параметров контура. Однако после расплавления перешейков, когда начинается выгорание широких частей плавкого элемента, характер изменения напряжения на дуге может быть самым различным в зависимости от параметров контура и конструкции предохранителя, в частности от геометрии плавкого элемента. 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 |