R = 0,1575 м; a

= 2.R.Cos30( = 0,2728 м; l = 0,175 м.

Удельное сопротивление меди при 0(С (0 =

1,62.10-8 Ом.м. Температурный

коэффициент сопротивления меди (cu =

4,3.10-3 К-1. Максимально допустимая

температура медных ТЭ в элегазе

(номинальный режим) (доп = 105(С.

Расчёту подлежат:

Рис. 3.4

1. Площадь поперечного сечения ТЭ S = (.r2 = (.0,01252 = 4,909.10-4 м2.

2. Сопротивление постоянному току R= = (0.(1 + (cu.(доп).l/S = 1,62.10-8.(1

+ 4,3 ( ( 10-3.105).0,175/4,909.10-4 =8,401.10-6

Ом.

3. Параметр ( = 0,5.r.((((0/R0) = 0,5.0,0125.((2.(.50.4.(.10-7/8,401.10-6)

= 0,809.

4. Параметр g(() = 0,167 {6, стр. 369, таблица П-3}.

5. Параметр h1(() = 0,00327 {6, стр. 369, таблица П-3}.

6. Параметр h2(() = - 0,00008 {6, стр. 369, таблица П-3}.

7. Параметр h3(() = 0,00007 {6, стр. 369, таблица П-3}.

8. Параметр h4(() = 0,00003 {6, стр. 369, таблица П-3}.

9. Параметр T = (2.g(() = 0,0922.0,167 = 1,403.10-3 {6, стр. 118}.

10. Параметр B = 0,5.(1 - T) = 0,5.(1 - 1,403.10-3) = 0,499 {6, стр. 115}.

11. Параметр E = (4.h1(() - (4.(1 - (2).h2(() + (8.h3(() + (10.h4(()/(2.B)

= 0,0924.0,00327 - - 0,0924.(1 - 0,0922).(- 0,00008)

+ 0,0928.0,00007+0,09210.0,00003/(2.0,499) = 2,362.10-7.

12. Параметр F = (B + (B2 + E =(0,499 + (0,4992 + 2,362.10-7 = 0,9993.

13. Параметр Q = 1 + 0,25.T - (5/24).T 2 - 0,375.T 8 = 1 + 0,25.1,403.10-3

- (5/24) ( ( (1,403.10-3 )2 - 0,375.(

1,403.10-3)8 = 1,00035 {6, стр. 118}.

14. Коэффициент эффекта близости kб = Q/F = 1,00035/0,9993 = 1,001052.

15. Коэффициент поверхностного эффекта kп.э(() = 1,033 {6, стр. 369,

таблица П-3}.

16. Коэффициент добавочных потерь kд.п = kп.э.kт.и = 1,033.1,001052 =

1,034.

17. Активное сопротивление ТЭ R( = R=.kд.п = 8,401.10-6.1,034 = 8,687.10-6

Ом.

18. Потери мощности в одном ТЭ P1 = Iном2R( = 6302.8,687.10-6 = 3,448 Вт.

19. Потери мощности в одном ТЭ при откл. P2 =

Iном.о2.R(=125002.8,687.10-6 = 1357 Вт.

20. Потери мощности в трёх ТЭ P3 = 3.Iном2R( = 3.6302.8,687.10-6 = 10,343

Вт.

21. Потери мощности в трёх ТЭ при откл. P4 =

3.Iном.о2.R(=3.125002.8,687.10-6=4071 Вт.

3.5. РАСЧЁТ НАГРЕВА ТОКОВЕДУЩИХ

ЭЛЕМЕНТОВ В ЭЛЕГАЗЕ

Для определения температуры поверхности системы подвижных контактов 4,

расположенных на траверсе 8 (см. рис. 1.8.2, а; б), выполняем следующее:

1. Задаёмся начальной температурой ТЭ (ном = 57(С при токе Iном = 630 А.

2. Определяющая температура элегаза (опр = 0,5.((ном+(0) = 0,5.(57+40) =

48,5(С.

3. Критерий Прандтля при (опр = 48,5(С Pr = 0,75185 {6, стр. 138, таблица

4-2}.

4. Определяющий размер ТЭ x = 2.r = 2.0,0125 = 0,025 м (см. п. 3.4.).

5. Коэффициент объёмного расширения элегаза ( = 1/((опр + 273) = 0,00311.

6. Превышение температуры ТЭ над температурой элегаза ( = 57 - 40 = 17(С.

7. Кинематическая вязкость элегаза при (опр = 48,5(С составляет ( =

25,18.10-7 м2/с.

8. Критерий Грасгофа

Gr = 9,81.(.(.x3/(2 = 9,81.0,00311.0,0253.17/(25,18-7)2=1,278.106.

9. Произведение критериев Грасгофа и Прандтля

Gr.Pr = 1,278.106.0,75185 = 9,608.105.

10. Режим теплообмена при Gr.Pr = 9,608.105 отвечает расчётной формуле :

kт.к = A2.((/x)1/4 = 2,069.(17/0,025)1/4 = 10,565 Вт/(м2.К) {6, стр. 146,

таблица 4-5}.

11. Постоянная излучения ( = 0,25 {6, стр. 155, таблица 4-7}.

12. Коэффициент теплообмена излучением

kт.и = 5,673.10-8.(.((ном4-(04)/( = 5,673.10-8.0,25.(3304-3134)/17 = 1,887

Вт/(м2.К).

13. Суммарный коэффициент теплообмена

kт.с = kт.к + kт.и = 10,565 + 1,887 = 12,452 Вт/(м2.К).

(Значение используется в программном расчёте токоведущего контура для Г2).

14. Площадь поверхности подвижных контактов, общей длиной S( = 3.l.2.(.r =

= 3.0,175.2.(.0,0125 = 0,04123 м2 (см.

данные из п. 3.4.).

15. Активное сопротивление ТЭ при (ном = 57(С (см. данные из п. 3.4.)

R(=kд.п.(0.(1+(cu.(ном).l/S=1,034.1,62.10-8.(1+4,33.10-

3.57).0,175/4,909.10-4=7,446.10-6 Ом.

16. Суммарный тепловой поток, выделяющийся в трёх подвижных контактах при

номинальном токе Ф = 3.Iном2.R( = 3.6302.7,446.10-6 = 8,866 Вт (см. п.

3.4.).

17. Температура поверхности ТЭ

(ном = Ф/(kт.с.S() + (0 = 8,886/(12,452.0,04123) + 40 = 57,3 (С.

Кроме нагрева подвижных контактов имеет место нагрев в контактных узлах

(самый значительный по сути!), неподвижных контактах, алюм. шинах,

соединяющих выводы проходных изоляторов с неподвижными контактами. Всё это

рассматривается и учитывается в программном расчёте токоведущей системы

высоковольтных выключателей {5}.

3.6. ПОРЯДОК ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА ТОКОВЕДУЩИХ СИСТЕМ

МЕТОДОМ ТЕПЛОВЫХ СХЕМ

1. Разработка тепловой модели токоведущих систем (ТС) аппарата в виде

стержневой системы, в которой выделяются участки однородности.

2. По тепловой модели строится тепловая схема. Несовершенство теплового и

электрического контакта на стыке стержней учитывается в тепловой схеме

источниками теплового потока и теплового сопротивления.

3. Расчёт всех сопротивлений и источников, входящих в тепловую схему.

4. Тепловая схема рассчитывается по методам, применяем в электротехнике,

и находятся температуры на границах каждого участка.

5. По уравнениям связи для каждого участка определяются параметры,

необходимые в дальнейшем для построения графика распределения теплового

потока вдоль токоведущей системы.

3.7. ПОСТРОЕНИЕ ТЕПЛОВОЙ МОДЕЛИ ТОКОВЕДУЩЕЙ СИСТЕМЫ

Для теплового расчёта ТС ВГБ-35 программой {5}, необходимо упростить

исходную токоведущую систему до системы коаксиальных цилиндров, что в

принципе возможно, при замене корпуса бака выключателя эквивалентным

цилиндром того же объёма, имеющим ось симметрии, совпадающую с осью

симметрии одного из шести проходных изоляторов выключателя. (Рассматриваем

только одну фазу и в силу вертикальной симметрии конструкции бака с

проходными изоляторами, ограничиваемся следующей цепочкой: ввод проходного

изолятора ( токопровод изолятора ( алюминиевая шина, соединяющая вывод

изолятора с неподвижным контактом ( контактный узел ( подвижный контакт

половинной длины ( элегаз). Алюминиевая шина прямоугольного сечения

заменяется эквивалентным стержнем, имеющим такое же сечение и длину.

График распределения теплового потока данной модели (см. приложение)

необходимо зеркально отразить по горизонтали из-за причин, обрисованных

выше. Схема тепловой модели показана на рис. 3.7.

Где 1 - токопровод проходного изолятора; 2 - воздушный промежуток; 3 -

фарфор; 4 - винипол; 5 - стеклоэпоксид; 6 - сталь колпака

трансформатора тока; 7 - изоляция трансформатора тока; 8 -

подвижный контакт половиной длины; 9 - алюминиевая шина; 10 -

элегаз под давлением 0,45 МПа; 11 - стальной корпус бака; I..VIII -

участки однородности токоведущей системы; КУ -контактный узел.

3.8. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ МАШИННОГО РАСЧЁТА

Исходные данные для расчёта токоведущего контура пр-мой {5} приведены в

таблице 3.3.

Таблица 3.3

| |Параметры |I |II |III |IV |V |VI |VII |VIII |

| |L, м |0,075 |0,425 |0,010 |0,180 |0,040 |0,180 |0,190 |0,090 |

| |S, м*10-6 |78,540|78,540|78,540|78,540|78,540|78,540|58,786|78,540|

| |F, м. |490,87|490,87|490,87|490,87|490,87|490,87|275,0 |490,87|

| |кв.*10-6 |4 |4 |4 |4 |4 |4 | |4 |

| |?0, |1,62 |1,62 |1,62 |1,62 |1,62 |1,62 |3,30 |1,62 |

| |Ом?м*10-8 | | | | | | | | |

| |?, |390 |390 |390 |390 |390 |390 |160 |390 |

| |Вт/(м?°С) | | | | | | | | |

| |?, |4,33 |4,33 |4,33 |4,33 |4,33 |4,33 |4,2 |4,33 |

| |1/°С*10-3 | | | | | | | | |

|1|r2/r1 |0,050/|0,030/|0,040/|0,040/|0,100/|0,040/|0,230/|0,230/|

| | | | | | | | | | |

| | |0,0125|0,0125|0,0125|0,0125|0,0125|0,0125|0,009 |0,025 |

| |P, МПа |0,1 |0,1 |0,1 |0,1 |0,1 |0,1 |0,45 |0,45 |

|2|r3/r2 |0,070/|0,050/|0,115/|0,080/|0,115/|0,230/|0,250/|0,250/|

| | | | | | | | | | |

| | |0,050 |0,030 |0,040 |0,040 |0,100 |0,040 |0,230 |0,230 |

| |P, МПа | |0,1 | |0,1 |0,1 |0,45 | | |

|3|r4/r3 | |0,090/| |0,100/|0,125/|0,250/| | |

| | | | | | | | | | |

| | | |0,050 | |0,080 |0,115 |0,230 | | |

| |P, МПа | | | |0,1 | | | | |

|4|r5/r4 | | | |0,110/| | | | |

| | | | | | | | | | |

| | | | | |0,100 | | | | |

| |P, МПа | | | | | | | | |

Где L - длина участка с однородной изоляцией, м; S - периметр

токоведущего стержня на участке однородности, 10-6 м, F - сечение

токопровода на участке однородности, 10-6 м2; (0 - удельное

сопротивление материала токопровода при 0(С, Ом.м.10-8; ( - коэффициент

теплопроводности материала токопровода на участке при 0(С, Вт/(м.(С); ( -

температурный коэффициент сопротивления материала токопровода, 10-3 К-1; P

-абсолютное давление слоёв изоляции, МПа; 1..4 - слой однородной изоляции

на участке; r2/r1..r5/r4 - внешний/внутренний диаметры слоёв изоляции.

I..VIII - участки однородности токоведущей системы.

3.9. РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕПЛОВОГО РАСЧЁТА

Результаты расчёта приведены в приложении.

ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯ

РАСЧЁТ КОНТАКТНОГО УЗЛА

Расчёт параметров контактной системы при номинальном токе сводится к

определению необходимого контактного нажатия при заданном значении тока и

максимальной температуре площадки контактирования применительно к

разрабатываемой конструкции коммутационного аппарата.

4.1. ТИП КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ ВГБ-35

Контакты ВГБ-35 относятся к ламельным (пальцевым) контактам без гибких

связей (см. рис. 4.1, а; 4.1, б), в которых подвижная контакт-деталь (ПК),

выполненная в виде стержня входит в неподвижную контакт-деталь (НК).

Контактное нажатие создаётся двумя пружинами (П). Общее количество ламелей

(Л), расположенных на НК - четыре (две сверху, две снизу), причём одна пара

(верхняя и нижняя Л) имеет больший горизонтальный размер, чем другая. Эта

же пара снабжена дугостойкими металлокерамическими напайками. ПК

соответственно тоже снабжены наконечниками из дугостоикой металлокерамики.

Контактный узел ВГБ-35

Рис. 4.1, а Рис. 4.1, б

ПК-подвижный контакт; НК-неподвижный контакт; П-пружина; Л-ламель.

4.2. РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ КОНТАКТНОЙ СИСТЕМЫ

ПРИ НОМИНАЛЬНОМ ТОКЕ

4.2.1. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЁТА

КОНТАКТНОГО НАЖАТИЯ

( Номинальный ток выключателя Iном = 630 А;

( Максимальная температура контактов из меди и

медных сплавов с покрытием серебром в элегазе {6} (доп = 105(C;

( Превышение температуры контакта над температурой

удалённых точек (( = 5 К;

( Количество ламелей m = 4;

( Количество точек касания для линейного контакта n = 2;

( Удельное сопротивление меди при 0(C {6} (0=1,62.10-8 Ом.м;

( Температурный коэффициент электрического

сопротивления меди при 0(C {6} (=0,00433 K-1;

( Теплопроводность меди при 0(C {6} (0=388 Вт/(м.К);

( Микротвёрдость меди при 0(C {6} H=730 МПа;

( Температура плавления меди {6} (0 = 1083 (С;

( Температурный коэффициент электрического

сопротивления меди при 0(C {6} ( = 0,00433 K-1;

( Коэффициент шероховатости поверхности (м =1;

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8