القوى الكهروديناميكية في الأجزاء الحية من الهياكل والأجهزة

أجزاء من المعدات الكهربائية وأجهزة التوزيع تحت الجهد ، عندما يتدفق التيار من خلالها ، تتعرض لقوى كهروديناميكية ... كما تعلم ، تعمل هذه القوى على أي موصل ناقل للتيار موجود في حقل مغناطيسي.

يمكن تحديد أحجام هذه القوى لعناصر المفاتيح والأجهزة ذات التكوين البسيط بناءً على قانون Biot-Savard:

حيث (H ، l) هي الزاوية التي شكلها اتجاه التيار واتجاه المجال المغناطيسي ؛ مع الأسلاك المتوازية 90 درجة.

إذا تحرك موصلا متوازيان في تيار وكان الموصل بتيار i1 في مجال مغناطيسي مع تيار شدة i2 شدة H = 0.2 • i2 / a ، فإن مقدار القوة المؤثرة بينهما سيكون مساويًا لـ

حيث i1 و i2 هما تيارات الأسلاك الأولى والثانية ، و ؛ أ هي المسافة بين محاور الأسلاك ، سم ؛ ل - طول السلك ، انظر

القوة المؤثرة بين الأسلاك تجذبهم لبعضهم البعض بنفس اتجاه التيار داخلهم وتصدهم في اتجاهات مختلفة.

يتم تحديد أكبر قيمة لهذه القوى الديناميكية الكهربية بواسطة أقصى تيار دائرة قصر ممكن ، أي تيار ماس كهربائى iy. لذلك ، فإن اللحظة الأولية للدائرة القصيرة (t = 0.01 ثانية) هي الأخطر من حيث حجم القوى الديناميكية.

عندما يتدفق تيار ماس كهربائى عبر قاطع الدائرة أو عندما يكون متصلاً بشبكة موجودة دائرة مقصورة تخضع أجزائه الفردية - البطانات ، والقضبان الموصلة ، والعوارض ، والقضبان ، وما إلى ذلك ، بالإضافة إلى الإطارات والقضبان المقابلة - لحمل ميكانيكي مفاجئ ، له طابع الصدمة.

في الأنظمة الكهربائية الحديثة عالية الطاقة بجهد 6-20 كيلو فولت ، يمكن أن تصل تيارات الدائرة القصيرة إلى قيم تصل إلى 200-300 كيلو أمبير وأكثر ، بينما تصل القوى الكهروديناميكية إلى عدة أطنان لكل حافلة (أو حافلات) بطول 1-1.5 متر ...

في ظل هذه الظروف ، يمكن للقوة الميكانيكية غير الكافية لعنصر أو آخر من المعدات الكهربائية أن تتسبب في مزيد من التطوير للحادث وتتسبب في أضرار جسيمة للمفاتيح الكهربائية. لذلك ، من أجل التشغيل الموثوق به لأي تركيبات كهربائية ، يجب أن تتمتع جميع عناصرها بالاستقرار الكهروديناميكي (قوة ميكانيكية كافية) ، أي أنها تتحمل تأثيرات ماس ​​كهربائى.

عند تحديد القوى الكهروديناميكية وفقًا للصيغة أعلاه ، يُفترض أن التيار يتدفق على طول محور الأسلاك المستديرة ، والتي لا يؤثر قطرها على حجم القوى. وتجدر الإشارة إلى أن حجم وشكل المقطع العرضي للأسلاك على مسافات كبيرة بينهما ليس لهما تأثير ملحوظ على حجم القوى الكهروديناميكية.

إذا كانت الأسلاك في شكل شرائح مستطيلة وتقع على مسافة صغيرة من بعضها البعض ، عندما تكون المسافة في الضوء أقل من محيط الشريط ، فإن أبعاد المقطع العرضي لها يمكن أن يكون لها تأثير كبير على القوى الكهروديناميكية. يؤخذ هذا التأثير لأبعاد المقطع العرضي للموصل في الاعتبار في الحسابات باستخدام عامل الشكل.

لو الأسلاك الحية تنتمي إلى نفس الدائرة و i1 = i2 = iy ، فستكون أكبر قوة تفاعل مساوية لها

مع العديد من الأشكال البسيطة والمعقدة من الأسلاك ، يكون من الأنسب استخدام مبدأ زيادة الطاقة الكهرومغناطيسية والتبعيات الناتجة.

يمكن الحصول على مثل هذه التبعيات البسيطة من خلال النظر في دائرتين متفاعلتين L1 و L2 تحملهما التيارات i1 و i2. سيكون توريد الطاقة الكهرومغناطيسية لهذه الدوائر على النحو التالي:

إذا ، نتيجة لتفاعل التيارين i1 و i2 ، فإن حلقة النظام مشوهة بفعل تأثير القوى الكهروديناميكية في أي اتجاه بمقدار dx ، فإن العمل الذي تقوم به شدة المجال Fx سيكون مساويًا للزيادة في إمداد الطاقة الكهرومغناطيسية للنظام بالكمية dW:

أين:

في الحالات التي يكون فيها من الضروري من الناحية العملية تحديد القوة الكهروديناميكية بين أجزاء أو جوانب نفس الدائرة باستخدام الحث L1-L ، ستكون قوة التفاعل:

باستخدام هذا التعبير ، نحدد القوى الكهروديناميكية لعدة حالات بسيطة ولكنها مهمة عمليًا:

1. أسلاك متوازية مع وصلة.

في قواطع ومفصلات دارة الزيت ، يتم تشكيل دائرة بهذا التكوين.

سيكون محاثة الحلقة

وبالتالي فإن القوة المؤثرة على التقسيم هي

حيث a هي المسافة بين محاور الأسلاك ؛ r هو نصف قطر السلك.

يعطي هذا التعبير القوى الكهروديناميكية التي تعمل على شعاع التبديل أو شفرة المفتاح. إنها تسهل حركة ضربة قاطع دارة الزيت عندما يكون التيار متوقفًا وتصده عندما يكون قيد التشغيل.

من أجل الحصول على فكرة عن حجم القوى الناتجة ، يكفي أن نقول ، على سبيل المثال ، في قاطع دارة الطاقة VMB-10 بتيار دائرة قصر قدره 50 كيلو أمبير ، القوة المؤثرة على العبور حوالي 200 كجم.

2. موصل عازمة بزاوية قائمة.

عادة ما يتم استخدام مثل هذا الترتيب من الموصلات في المفاتيح الكهربائية لترتيب قضبان التوصيل الخاصة بالجهاز وبعده ، كما يوجد أيضًا في فواصل البطانات.

سيكون محاثة الموصل الذي يشكل مثل هذه الدائرة:

لذلك ، سيتم تحديد جهد الموقع كما في الحالة السابقة:

حيث a هو طول العنصر المتحرك ، على سبيل المثال شفرة الفاصل.

تحت تأثير التيار ، يميل السلك المنحني بزاوية إلى الاستقامة ، وإذا كان جانب واحد منه متحركًا ، على سبيل المثال ، شفرة الفاصل ، فيجب اتخاذ الإجراءات ضد التعثر التلقائي المحتمل أثناء دائرة كهربائية قصيرة.