Расчёт термической стойкости токоведущих шин

Режим короткого замыкания рассматривается как кратковременный режим работы, при котором температура частей электрического аппарата можетдостигать значений, превосходящих предельно допустимую температуру в продолжительном режиме. Продолжительность короткого замыкания небольшая,поэтому не происходит существенного изменения физико-химических свойствизоляции и других элементов аппарата.

Тем не менее, и в этом случае существуют ограничения, которые диктуются температурой рекристаллизации (размягчения) материала токоведущихчастей. В электрических аппаратах приняты следующие значения максимальной температуры при кратковременном режиме работы:

- неизолированные токоведущие части из меди и её сплавов – 300 °С;

- алюминиевые токоведущие части – 200 °С;

- токоведущие части (кроме алюминиевых), соприкасающиеся с органическойизоляцией или маслом – 250 °С.

В том случае, если токоведущий контур выполнен из разнородных материалов, значение максимальной температуры принимается равным наименьшему значению, характерному для используемых материалов.

Проведя тепловой расчёт применительно к продолжительному режиму,необходимо оценить термическую стойкость аппарата, т.е. его способность выдерживать нагрев токоведущих частей без их термического разрушения протекающим по ним током короткого замыкания в течение времени, называемоговременем термической стойкости. Обычно время термической стойкости принимается равным 1, 5 и 10 с. Ток короткого замыкания, который в течение этоговремени нагревает аппарат до допустимой в этом режиме температуры, называется током термической стойкости.

Рассчитаем термическую стойкость токоведущей шины для режима короткого замыкания, определив величину теплового импульса :

                      (4.1.7)

Допустимая температура нагрева  в режиме короткого замыкания принимается равной для Cu - 200÷300 ̊С.

Выполним вычисления теплового импульса  с учётом температуры в номинальном режиме работы (  принимаем равным 250̊ С).

           (4.1.8)

где  – плотность материала шины;

 – теплоёмкость материала шины;

 – допустимая температура нагрева болтового соединения шин;

 

Определим величину тока термической стойкости в зависимости от величины расчётного времени короткого замыкания 1, 5 или 10 секунд:

                                    (4.1.9)

Вычислим значения плотности тока для тока термической стойкости в зависимости от величины расчётного времени короткого замыкания 1, 5 или 10 секунд и с учётом температуры :

                          (4.1.10)

 

 

Значения  должны быть меньше допустимых значений, привидёённых в приложениях (Таблица 7).

Таблица 7

Расчётное время короткого замыкания	1 секунда	5 секунд	10 секунд
Материал проводника - Медь	152	68	48

 

Выполним аналогичные вычисления теплового импульса , только с учётом температуры в номинальном режиме работы

                        (4.1.11)

где  – плотность материала шины;

 – теплоёмкость материала шины;

 – температура шин в номинальном режиме работы.

Определим величину тока термической стойкости в зависимости от величины расчётного времени короткого замыкания 1, 5 или 10 секунд:

                                (4.1.12)

Вычислим значения плотности тока для тока термической стойкости в зависимости от величины расчётного времени короткого замыкания 1, 5 или 10 секунд и с учётом температуры :

                               (4.1.13)

Значения  не должны превышать допустимых значений, указанных в приложениях (Таблица 7).

Таблица 7

Расчётное время короткого замыкания	1 секунда	5 секунд	10 секунд
Материал проводника - Медь	152	68	48

 

Расчёт технических параметров гибкого соединения

Толщину гибкого соединения  можно определить по формуле:

                      (4.1.14)

где  – площадь поперечного сечения гибкого соединения-«косички»;

 – ширина гибкого соединения;

– коэффициент заполнения, т. е. отношение площадипоперечного сечения (по меди) многопроволочнойтокопроводящей жилы к площади, ограниченнойописанным около неё контуром.

Используя справочные данные из Приложений (Таблица 8), выбираемразмер плоского медного провода, ближайший к расчётному по сечению и допустимому длительному току. В том случае, если необходим плоский проводбольшего сечения, применяются 2, 3 или 4 плоских провода меньшего сечения,соединённых параллельно.

Принимаем следующие фактические размеры гибкого соединения:

– толщина гибкого соединения – «косички»;

– ширина гибкого соединения – «косички»;

 – количество параллельных «косичек»;

 – допустимый длительный ток одного гибкого соединения.