3.2. Расчет прочности конструкции

Расчет прочности конструкции ведется исходя из максимального значения э.д.у., хотя воздействие усилия кратковременно. В однофазных электрических установках расчет э.д.у. ведется по ударному току к.з. Для трехфазных аппаратов за расчетное значение берется амплитуда ударного тока

i_уд = k_уд I_m3,

где I_m3 – амплитуда апериодической составляющей трехфазного тока к.з.; k_уд – ударный коэффициент, зависящий от мощности (Р) установки, вида сети, обычно k_уд = 1,8.

Расчет устойчивости проводят для средней фазы, дающей наибольшее значение силы э.д.у. Следует учитывать, что механическое напряжение не должно превышать: для меди марки МТ – 140 МПа, для алюминия марки АТ –70 МПа.

При расчете электродинамической стойкости электрического аппарата необходимо учитывать также возможность возникновения резонанса между гармонически меняющимися э.д.у. (для переменного тока) и собственными механическими колебаниями токоведущих деталей. Когда частота переменной составляющей э.д.у близка к собственной частоте механических колебаний, возможно разрушение аппарата из-за резонанса. Шины при этом совершают вынужденные колебания (в виде стоячих волн). Для проводных шин прямоугольного и круглого сечения частота их свободных колебаний определяется по приближенной формуле

где k – коэффициент, зависящий от характера крепления шины; l – пролет между изоляторами, м; E – модуль упругости материала шины, Па; J – момент инерции сечения шины относительно оси изгиба, м⁴; m – масса единицы длины шины, кг/м.

При жестком креплении токоведущих шин изоляторов k = 11,2 (рис.2).

На шину действует равномерно распределенное э.д.у. Усилие, приходящееся на единицу длины шины, определяется из выражения f = F/l. Если по каким-нибудь причинам не удается получить собственную частоту колебаний шин ниже основной частоты э.д.у., то собственную частоту выбирают выше двойной частоты э.д.у.

4. Нагрев и охлаждение в электрических аппаратах

При работе электрического аппарата в его токоведущих частях, а также в изоляции и в деталях конструкции возникают потери электрической энергии, которая превращается в тепло. Тепловая электрическая энергия частично расходуется на повышение температуры аппарата и частично выделяется в окружающую среду. Нагрев в значительной части отражает надежность аппарата. Во всех возможных режимах работы температура частей аппарата не должна превосходить таких значений, при которых возможна его работа в длительном режиме.

Различают три вида теплообмена: теплопроводность; конвекцию; тепловое излучение.

4.1. Установившийся процесс нагрева

Процесс нагрева считается установившимся, если с течением времени температура аппарата и его частей не изменяется, при этом все выделяющееся тепло отдается в окружающее пространство. Медленный нагрев всегда существует, если аппарат работает в нормальном режиме, т.е. с нагрузкой от нулевого значения до номинальной величины. Особенность медленного нагрева состоит в том, что температура аппарата достигает установившегося значения или установившегося значения превышения температуры, и в таком состоянии прибор работает длительное время (это продолжительный режим работы).