แรงอิเล็กโทรไดนามิกในส่วนที่มีไฟฟ้าของโครงสร้างและอุปกรณ์

ชิ้นส่วนของอุปกรณ์ไฟฟ้าและอุปกรณ์จ่ายไฟภายใต้แรงดันไฟฟ้า เมื่อมีกระแสไหลผ่าน ชิ้นส่วนเหล่านั้นจะสัมผัสกับแรงอิเล็กโทรไดนามิก... อย่างที่คุณทราบ แรงดังกล่าวกระทำกับตัวนำที่มีกระแสไฟฟ้าอยู่ใน สนามแม่เหล็ก.

ขนาดของแรงเหล่านี้สำหรับองค์ประกอบสวิตช์และอุปกรณ์ที่มีการกำหนดค่าอย่างง่ายสามารถกำหนดได้ตามกฎของ Biot-Savard:

โดยที่ (H, l) คือมุมที่เกิดจากทิศทางของกระแสและทิศทางของสนามแม่เหล็ก ด้วยสายขนานคือ 90 °

ถ้าตัวนำขนานสองตัวเคลื่อนที่ในกระแสและตัวนำที่มีกระแส i1 อยู่ในสนามแม่เหล็กที่มีกระแส i2 ของความเข้ม H = 0.2 • i2 / a ขนาดของแรงที่กระทำระหว่างพวกมันจะเท่ากับ

โดยที่ i1 และ i2 คือกระแสของสายที่หนึ่งและสอง และ; a คือระยะห่างระหว่างแกนของสายไฟ cm; ล. — ความยาวสายไฟ ดู

แรงที่กระทำระหว่างเส้นลวดจะดึงดูดให้พวกมันเข้าหากันโดยมีกระแสในทิศทางเดียวกันและผลักพวกมันไปในทิศทางที่ต่างกัน

ค่าที่ใหญ่ที่สุดของแรงอิเล็กโทรไดนามิกเหล่านี้ถูกกำหนดโดยกระแสลัดวงจรสูงสุดที่เป็นไปได้ เช่น กระแสลัดวงจร iy ดังนั้นช่วงเวลาเริ่มต้นของการลัดวงจร (t = 0.01 วินาที) จึงเป็นอันตรายที่สุดในแง่ของขนาดของแรงไดนามิก

เมื่อกระแสลัดวงจรไหลผ่านเบรกเกอร์หรือเมื่อเชื่อมต่อกับเครือข่ายที่มีอยู่ ไฟฟ้าลัดวงจร ชิ้นส่วนแต่ละส่วน เช่น บูช แท่งนำไฟฟ้า หมอนรอง แท่ง ฯลฯ ตลอดจนยางและบัสบาร์ที่เกี่ยวข้อง จะต้องรับภาระทางกลอย่างกะทันหัน ซึ่งมีลักษณะของการกระแทก

ในระบบไฟฟ้ากำลังสูงสมัยใหม่ที่แรงดันไฟฟ้า 6-20 kV กระแสลัดวงจรสามารถเข้าถึงค่าได้สูงถึง 200-300 ka และมากกว่านั้น ในขณะที่แรงอิเล็กโทรไดนามิกส์สูงถึงหลายตันต่อบัส (หรือบัส) ยาว 1 -1.5 ม. ...

ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว ความแข็งแรงเชิงกลที่ไม่เพียงพอขององค์ประกอบอุปกรณ์ไฟฟ้าอย่างใดอย่างหนึ่งอาจทำให้เกิดการพัฒนาต่อไปของอุบัติเหตุและทำให้เกิดความเสียหายอย่างร้ายแรงต่อสวิตช์เกียร์ ดังนั้นสำหรับการทำงานที่เชื่อถือได้ของการติดตั้งระบบไฟฟ้าใด ๆ องค์ประกอบทั้งหมดจะต้องมีความเสถียรทางไฟฟ้า (ความแข็งแรงทางกลที่เพียงพอ) นั่นคือทนต่อผลกระทบของไฟฟ้าลัดวงจร

เมื่อพิจารณาแรงอิเล็กโทรไดนามิกตามสูตรข้างต้น จะถือว่ากระแสไหลไปตามแกนของเส้นลวดกลม ซึ่งเส้นผ่านศูนย์กลางไม่ส่งผลต่อขนาดของแรง ควรสังเกตว่าขนาดและรูปร่างของส่วนตัดขวางของสายไฟที่มีระยะห่างระหว่างกันมากไม่มีผลต่อขนาดของแรงอิเล็กโทรไดนามิก

หากสายไฟอยู่ในรูปของแถบสี่เหลี่ยมและอยู่ห่างจากกันเล็กน้อยเมื่อระยะทางในแสงน้อยกว่าเส้นรอบวงของแถบขนาดของส่วนตัดขวางอาจมีอิทธิพลอย่างมากต่อ แรงอิเล็กโทรไดนามิก อิทธิพลของขนาดหน้าตัดของตัวนำนี้นำมาพิจารณาในการคำนวณโดยใช้ฟอร์มแฟกเตอร์

ถ้า สายไฟสด อยู่ในวงจรเดียวกันและ i1 = i2 = iy ดังนั้นแรงปฏิสัมพันธ์ที่ใหญ่ที่สุดจะเท่ากับ

ด้วยรูปแบบสายที่เรียบง่ายและซับซ้อนอื่น ๆ จะสะดวกกว่าในการใช้หลักการของการเพิ่มขึ้นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าและการพึ่งพาที่เกิดขึ้น

การพึ่งพาอย่างง่ายดังกล่าวสามารถหาได้จากการพิจารณาวงจรโต้ตอบสองวงจร L1 และ L2 ที่ดำเนินการโดยกระแส i1 และ i2 การจ่ายพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าสำหรับวงจรเหล่านี้จะเป็นดังนี้:

หากเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของกระแส i1 และ i2 การวนซ้ำของระบบจะเปลี่ยนรูปภายใต้การกระทำของแรงอิเล็กโทรไดนามิกในทิศทางใด ๆ ตามจำนวน dx ดังนั้นงานที่ทำโดยความแรงของสนาม Fx จะเท่ากับการเพิ่มขึ้น ในการจ่ายพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าให้กับระบบตามปริมาณ dW:

ที่ไหน:

ในกรณีที่ในทางปฏิบัติจำเป็นต้องกำหนดแรงอิเล็กโทรไดนามิกระหว่างชิ้นส่วนหรือด้านข้างของวงจรเดียวกันด้วยตัวเหนี่ยวนำ L1-L แรงอันตรกิริยาจะเป็น:

เมื่อใช้นิพจน์นี้ เราจะกำหนดแรงอิเล็กโทรไดนามิกสำหรับกรณีง่ายๆ แต่มีความสำคัญจริงหลายกรณี:

1. สายขนานกับจัมเปอร์

ในเบรกเกอร์วงจรน้ำมันและตัวตัดการเชื่อมต่อวงจรจะถูกสร้างขึ้นด้วยการกำหนดค่านี้

ความเหนี่ยวนำของลูปจะเป็น

ดังนั้นแรงที่กระทำต่อพาร์ติชันคือ

โดยที่ a คือระยะห่างระหว่างแกนของสายไฟ r คือรัศมีของเส้นลวด

นิพจน์นี้แสดงแรงอิเล็กโทรไดนามิกที่กระทำต่อลำแสงสวิตช์หรือใบมีดสวิตช์ ช่วยให้การเคลื่อนที่ของเบรกเกอร์ตัดวงจรน้ำมันสะดวกขึ้นเมื่อกระแสไฟดับ และขับออกเมื่อเปิดเครื่อง

เพื่อให้ทราบขนาดของแรงที่เกิดขึ้นก็เพียงพอที่จะกล่าวได้ว่าตัวอย่างเช่นในเบรกเกอร์ไฟฟ้า VMB-10 ที่มีกระแสลัดวงจร 50 kA แรงที่กระทำต่อการเคลื่อนที่ คือประมาณ 200 กก.

2. ตัวนำงอเป็นมุมฉาก

การจัดเรียงตัวนำดังกล่าวมักใช้ในสวิตช์เกียร์เพื่อจัดเรียงบัสบาร์ของทางเข้าและหลังอุปกรณ์ นอกจากนี้ยังพบในตัวตัดการเชื่อมต่อบูช

ความเหนี่ยวนำของตัวนำที่สร้างวงจรดังกล่าวจะเป็น:

ดังนั้น ความพยายามของไซต์จะถูกพิจารณาในกรณีก่อนหน้านี้:

โดยที่ a คือความยาวขององค์ประกอบที่เคลื่อนที่ได้ ตัวอย่างเช่น ใบมีดตัดการเชื่อมต่อ

ภายใต้การกระทำของกระแส ลวดที่งอเป็นมุมมีแนวโน้มที่จะยืดให้ตรง และหากด้านใดด้านหนึ่งสามารถเคลื่อนย้ายได้ เช่น ใบมีดของตัวตัดการเชื่อมต่อ จะต้องมีมาตรการป้องกันการสะดุดที่เกิดขึ้นเองระหว่างการลัดวงจร