Distribuția curentă de-a lungul secțiunii anvelopelor din metale neferoase

DISTRIBUȚIA ACTUALĂ PRIVIND METALUL

a) Efectul suprafeței

Esența efectului de suprafață constă în faptul că, sub influența mai multor factori, curentul alternativ de-a lungul secțiunii transversale a conductorului este distribuit neuniform, trecând pe straturile de suprafață. Curentul constant, dacă nu se iau în considerare temperaturile diferite ale straturilor individuale ale conductorului, este distribuit uniform pe secțiunea transversală. Distribuția neuniformă a curentului alternativ de-a lungul secțiunii conductorului provoacă o utilizare incompletă a acestei secțiuni transversale, ceea ce face ca rezistența să pară să crească în comparație cu rezistența aceluiași conductor la un curent direct. Dacă luăm rezistența conductorului unei anumite forme la un curent constant pe unitate, atunci rezistența aceluiași conductor la curentul alternativ va fi ceva mai mare:







În practică, valoarea se numește rezistența ohmică, iar valoarea se numește rezistența activă a conductorului.
Să analizăm în detaliu problema esenței fizice a efectului de suprafață prin exemplul celui mai simplu (circular) conductor (Fig.10-1). În jurul conductorului și în interior, în apropierea axei geometrice descrise în Fig. 10-1 cu o cruce, atât secțiunea transversală a conductorului cât și spațiul din afara acestuia pot fi împărțite într-o serie de straturi cilindrice paralele cu axa conductorului. Cu cât stratul este mai apropiat de axa conductorului, cu atât este mai mare numărul de linii de inducție la care este conectat. Când curentul care trece prin conductor se schimbă, câmpul magnetic se schimbă și el. În straturile conductorului, acest câmp induce e. etc, care contracarează schimbarea curentului. Această contracție este cu atât mai mult cu atît mai indusă e. etc, adică, mai multe linii de inducție au aderența la stratul luat în considerare și, în consecință, cu cât este mai mare, cu atât stratul este mai apropiat de axa conductorului. Astfel, straturile de suprafață ale conductorului sunt mai mici. etc, care se opun unui curent în schimbare, iar straturile în formă de inimă situate în apropierea axei conductorului au o mare e. etc, contracarând curentul conductorului, ca urmare a faptului că curentul este deplasat la periferia conductorului. Acesta este efectul de suprafață.

Fig. 10-1. Modelul câmpului magnetic în planul secțiunii transversale a unui conductor solitar cu curent.

Distribuția curentă de-a lungul secțiunii anvelopelor din metale neferoase

Fig. 10-2. Distribuția densității de curent de suprafață de-a lungul perimetrului unei magistrale rectangulare. a - la o frecvență f = 50 Hz; b - la o frecvență înaltă.

Distribuția curentă de-a lungul secțiunii anvelopelor din metale neferoase

Efectul suprafeței crește odată cu creșterea frecvenței. În Fig. 10-2, a prezintă distribuția suprafețelor de densitate de curent de-a lungul perimetrului unei magistrale rectangulare la o frecvență de 50 Hz, iar Fig. 10-2, b - la o frecvență de 300-400 Hz. Efectul suprafeței este influențat de dimensiunile geometrice ale canalului de bare, de permeabilitatea magnetică a materialului din canalul mediu și de canalul de bare și de conductivitatea materialului canalului de bare. Permeabilitatea magnetică afectează câmpul magnetic al canalului de bare. Schimbarea dimensiunilor geometrice, de exemplu, creșterea lor, implică o creștere a diferenței de cuplare a liniilor de inducție ale straturilor interioare și superficiale și îmbunătățește efectul suprafeței. Creșterea frecvenței, a permeabilității magnetice și a conductivității crește valoarea emisă în straturi. etc., opunându-se curentului care trece prin ele. În cazul limitării, când. întregul curent ar fi concentrat într-un strat de suprafață infinit subțire al canalului de bare, adică ar fi amplasat de-a lungul perimetrului său. O situație similară se întâmplă în sistemele de canale din bare de oțel, atunci când alegerea dimensiunilor anvelopelor se face în funcție de densitatea liniară de curent (de-a lungul perimetrului secțiunii anvelopei). Efectul suprafeței este estimat prin coeficientul:







Pentru a determina existența formulelor, ele sunt complexe și le folosesc pentru a calcula este inexpedient.
În practică, pentru a simplifica calculele, coeficientul efectului de suprafață se găsește din nomograme. De exemplu, pentru anvelopele rotunde și tubulare, nomogramele sunt prezentate în Fig. 10-3 și 10-4.

Fig. 10-3. Curbele de dependență pentru anvelopele tubulare pe raport
(f este frecvența rețelei, Hz;
- Rezistența unei anvelope tubulare de 1 m lungime la un curent direct, Ohm)

Fig. 10-4 Curba dependenței valorii pentru barele rotunde de parametrul
(f - frecvența curentului, Hz, - rezistența 1 m a magistralei la un curent direct, Ohm).

În Fig. Figurile 10-3 prezintă curbele de dependență pentru anvelopele tubulare pe raport. unde d este diametrul exterior al țevii, mm; - grosimea pereților conductei, mm; f este frecvența curentului, Hz; - rezistența unei magistrale lungi de 1 m la un curent direct, Ohm / m.
Pentru anvelopele cu secțiune transversală circulară se determină curba din fig. 10-4 în funcție de parametru

Pentru valoarea poate fi luată egală cu 1,1 pentru ambele pneuri rotunde și dreptunghiulare.
Pentru utilizarea mai completă a secțiunii conductorului cu curent alternativ, îmbunătățirea condițiilor de răcire și, de asemenea, din motive de proiectare, barele de aluminiu și cupru de toate formele și dimensiunile sunt de obicei produse cu o grosime de maximum 10-12 mm. La curenții care depășesc limita permisă pentru o singură magistrală, se folosește un pachet de mai multe autobuze.

b) Efectul de proximitate
Cu câțiva conductori apropiați unul de altul, câmpurile lor magnetice se influențează reciproc și curentul este redistribuit pe secțiunea transversală. Dacă curenții conductorilor sunt direcționați în același mod (fig.10-5, a), cea mai mare densitate de curent va fi la părțile secțiunilor cele mai îndepărtate una de cealaltă; pentru diferite direcții de curenți (Figurile 10-5, b), cea mai mare densitate de curent este obținută în părțile secțiunilor conductorilor care se află cel mai aproape unul de celălalt.

Fig. 10-5. Modelul câmpului magnetic în planul secțiunii transversale a doi conductoare paralele.
a - curenții conductorilor au aceeași direcție: cele 6 curenți din conductoare au o direcție diferită.

Regiunile cu cea mai mare densitate de curent sunt prezentate în Fig. 10-5 linii groase. Acest fenomen al redistribuirii curente într-un conductor, când au existat alți conductori cu un curent aproape de el, se numea efectul de proximitate. Redistribuirea curentului pe secțiunea transversală a conductorului cauzată de acest efect poate mări sau micșora pierderile de energie din ele, caracterizată prin coeficientul de efect de proximitate. Dacă coeficientul efectului de suprafață este întotdeauna mai mare decât unitatea, coeficientul efectului de proximitate poate fi mai mare sau mai mic decât unitatea; cu alte cuvinte, efectul de proximitate poate crește și reduce atât inegalitatea generală a distribuției de curent pe secțiunea transversală, astfel încât rezistența activă a conductorului crește sau descrește în comparație cu rezistența AC a unui conductor solitar. Pentru secțiunile rotunde, coeficientul efectului de proximitate este întotdeauna mai mare decât unul. Pentru secțiunile transversale rectangulare ale conductorilor, valoarea depinde de aranjamentul relativ al conductorilor. Optimal pentru a reduce rezistența activă sunt distanțele dintre anvelope, care sunt aproximativ egale cu grosimea anvelopei. Dacă distanța dintre faze este mai mare de 8-10 ori mărimea pneurilor, influența efectului de proximitate asupra distribuției curente de-a lungul secțiunii conductorului este nesemnificativă și poate fi ignorată.

Distribuția curentă de-a lungul secțiunii anvelopelor din metale neferoase

În practica calculelor, fenomenul efectului de suprafață și al efectului de proximitate este luat în considerare împreună de coeficientul de pierderi suplimentare:

Pentru evaluare, puteți utiliza tabelul de mai jos. În acesta, pentru unele dimensiuni ale pneurilor, numărul și locația lor sunt date cu coeficienții de pierderi suplimentare. În plus, pentru anvelopele cu o secțiune tubulară se poate determina din curbele din Fig. 10-6 în funcție de parametru. și pentru un pachet de anvelope cu secțiune transversală - de-a lungul curbelor din Fig. 10-7.

Fig. 10-6. Curbele de dependență pentru conductorii din secțiunea tubulară la o frecvență de f-50 Hz pe parametrul (- rezistență de 1 m de conductă la curent direct, Ohm).

Fig. 10-7. Curbele de dependență pentru anvelopele cu canal de profil la o frecvență de f-50 Hz față de parametru (- rezistență de 1 m a magistralei la un curent direct, Ohm).







Trimiteți-le prietenilor: