Глава вторая. Нагрев электрических аппаратов

2.1. Общие сведения

При работе электрических аппаратов имеют место потери электроэнергии в виде тепла, которое расходуется на нагрев электрических аппаратов и рассеивается в окружающей среде.

В результате нагрева электрических аппаратов происходит их старение. При недопустимых значениях нагрева происходит преждевременный выход из строя не только отдельных элементов, но и аппаратов в целом.

Например, при возрастании допустимой температуры лишь на 8ºС, срок службы изоляции сокращается в 2 раза. При увеличении прочность меди снижается на 40%.

Поэтому для того, чтобы электрический аппарат свои нормативные часы, необходимо обеспечить его допустимый тепловой режим работы.

2.2. Активные потери энергии в аппаратах

В аппаратах постоянного тока нагрев происходит в основном за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи.

Энергия, выделяющаяся в проводнике

, Дж

Где I – ток, А;

R ‑ сопротивление проводника, Ом;

T – длительность протекания тока, с.

Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости.

При переменном токе

Где R- сопротивление при постоянном токе;

- коэффициент добавочных потерь из-за вышеотмеченных эффектов.

ПОВЕРХНОСТНЫЙ ЭФФЕКТ

Результатом поверхностного эффекта является неравномерность плотности тока по сечению проводника. Переменный ток, протекая по проводнику создает переменное магнитное поле, которое пронизывает проводник, наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает вихревые токи, которые геометрически складываются с основным магнитным потоком. В результате наибольшая плотность будет на поверхности проводника.

ЭФФЕКТ БЛИЗОСТИ

Эффект близости заключается во взаимном влиянии магнитных полей проводников на ток, протекающий по этим проводникам.

В результате ток по сечению проводников распределяется неравномерно.

Отношение активного сопротивления проводника, находящегося в магнитном поле других проводников, к сопротивлению уединенного проводника называется коэффициентом близости.

Как и в случае с поверхностным эффектом коэффициент близости усиливается с частотой тока, электрической проводимостью материала.

зависит как от формы, так и взаимного расположения, и направления токов в них.

Коэффициент близости может быть и меньше единицы.

В трехфазных системах влияние соседних фаз значительно сложнее, чем в однофазных. Однако здесь имеет место минимальное расстояние между фазами, при котором эффект близости практически можно не учитывать. Так, при цилиндрических проводах , если расстояние между фазамиD≥6d, где d – диаметр провода. Для прямоугольных шин в трехфазной системе , если D≥3h, где h – наибольший размер поперечного сечения шины.

Как следует из вышесказанного поверхностный эффект и эффект близости существенно влияют на сопротивление проводников, а следовательно и величину потерь в этих проводниках.