Gaya elektrodinamik di bagian aktif dari struktur dan perangkat

Bagian dari peralatan listrik dan perangkat distribusi di bawah tegangan, ketika arus mengalir melaluinya, terkena gaya elektrodinamik... Seperti yang Anda ketahui, gaya tersebut bekerja pada konduktor pembawa arus yang terletak di Medan gaya.

Besarnya gaya ini untuk elemen switchgear dan perangkat dengan konfigurasi sederhana dapat ditentukan berdasarkan hukum Biot-Savard:

dimana (H, l) adalah sudut yang dibentuk oleh arah arus dan arah medan magnet; dengan kabel paralel adalah 90 °.

Jika dua konduktor sejajar bergerak dalam arus dan konduktor dengan arus i1 berada dalam medan magnet dengan arus i2 intensitas H = 0,2 • i2 / a, maka besarnya gaya yang bekerja di antara mereka akan sama dengan

di mana i1 dan i2 adalah arus kabel pertama dan kedua, dan; a adalah jarak antara sumbu kabel, cm; l — panjang kawat, lihat

Gaya yang bekerja di antara kabel menarik mereka satu sama lain dengan arah arus yang sama di dalamnya dan menolaknya ke arah yang berbeda.

Nilai terbesar dari gaya elektrodinamik ini ditentukan oleh arus hubung singkat maksimum yang mungkin, yaitu arus hubung singkat iy. Oleh karena itu, momen awal hubung singkat (t = 0,01 detik) adalah yang paling berbahaya dalam hal besarnya gaya dinamis.

Saat arus hubung singkat mengalir melalui pemutus sirkuit atau saat terhubung ke jaringan yang ada arus pendek bagian individualnya - busing, batang konduktor, bantalan, batang, dll., serta ban dan busbar yang sesuai - mengalami beban mekanis mendadak, yang bersifat benturan.

Dalam sistem kelistrikan berdaya tinggi modern pada tegangan 6-20 kV, arus hubung singkat dapat mencapai nilai hingga 200-300 ka dan lebih, sementara gaya elektrodinamik mencapai beberapa ton per bus (atau bus) sepanjang 1 -1,5 m ...

Dalam kondisi seperti itu, kekuatan mekanik yang tidak mencukupi dari satu atau beberapa elemen peralatan listrik dapat menyebabkan perkembangan kecelakaan lebih lanjut dan menyebabkan kerusakan serius pada switchgear. Oleh karena itu, untuk pengoperasian instalasi listrik yang andal, semua elemennya harus memiliki stabilitas elektrodinamik (kekuatan mekanik yang memadai), yaitu tahan terhadap efek korsleting.

Saat menentukan gaya elektrodinamik sesuai dengan rumus di atas, diasumsikan bahwa arus mengalir di sepanjang sumbu kabel bundar, yang diameternya tidak mempengaruhi besarnya gaya. Perlu dicatat bahwa ukuran dan bentuk penampang kabel pada jarak yang jauh di antara keduanya tidak memiliki efek nyata pada besarnya gaya elektrodinamik.

Jika kabel berbentuk strip persegi panjang dan terletak pada jarak kecil satu sama lain, bila jarak dalam cahaya kurang dari keliling strip, maka dimensi penampangnya dapat memiliki pengaruh yang signifikan terhadap gaya elektrodinamik. Pengaruh dimensi penampang konduktor ini diperhitungkan dalam perhitungan menggunakan faktor bentuk.

Jika kabel hidup milik sirkuit yang sama dan i1 = i2 = iy maka gaya interaksi terbesar akan sama dengan

Dengan berbagai bentuk kabel sederhana dan kompleks lainnya, akan lebih mudah menggunakan prinsip peningkatan energi elektromagnetik dan ketergantungan yang dihasilkan.

Ketergantungan sederhana tersebut dapat diperoleh dengan mempertimbangkan dua sirkuit yang berinteraksi L1 dan L2 yang dibawa oleh arus i1 dan i2. Pasokan energi elektromagnetik untuk rangkaian ini adalah sebagai berikut:

Jika, sebagai akibat dari interaksi arus i1 dan i2, loop sistem berubah bentuk di bawah aksi gaya elektrodinamik ke segala arah sebesar dx, maka pekerjaan yang dilakukan oleh kekuatan medan Fx akan sama dengan peningkatan dalam suplai energi elektromagnetik ke sistem dengan kuantitas dW:

Di mana:

Dalam kasus di mana dalam praktiknya perlu untuk menentukan gaya elektrodinamik antara bagian atau sisi dari rangkaian yang sama dengan induktansi L1-L, gaya interaksinya adalah:

Dengan menggunakan ungkapan ini, kami menentukan gaya elektrodinamik untuk beberapa kasus sederhana namun penting secara praktis:

1. Kabel paralel dengan jumper.

Dalam pemutus dan pemisah sirkuit oli, sirkuit dibentuk dengan konfigurasi ini.

Induktansi loop akan menjadi

oleh karena itu gaya yang bekerja pada partisi adalah

di mana a adalah jarak antara sumbu kabel; r adalah jari-jari kawat.

Ungkapan ini memberikan gaya elektrodinamik yang bekerja pada balok sakelar atau bilah sakelar. Mereka memfasilitasi pergerakan langkah pemutus sirkuit oli saat arus mati dan menolaknya saat hidup.

Untuk mengetahui besarnya gaya yang dihasilkan, cukup dikatakan bahwa, misalnya, pada pemutus sirkuit daya VMB-10 dengan arus hubung singkat 50 kA, gaya yang bekerja pada lintasan adalah sekitar 200 kg.

2. Sebuah konduktor bengkok dengan sudut siku-siku.

Susunan konduktor seperti itu biasanya digunakan pada switchgear untuk mengatur busbar pendekatan ke dan setelah peralatan, juga ditemukan pada busing pemisah.

Induktansi konduktor yang membentuk rangkaian seperti itu adalah:

Oleh karena itu, upaya lokasi akan ditentukan seperti pada kasus sebelumnya:

di mana a adalah panjang elemen bergerak, misalnya sudu pemisah.

Di bawah aksi arus, kawat yang ditekuk pada suatu sudut cenderung lurus, dan jika satu sisi dapat digerakkan, misalnya bilah pemisah, maka tindakan harus diambil terhadap kemungkinan tersandung spontan selama korsleting.