руму управління.
У електронних апаратах процеси включення, відключення і регулювання параметрів здійснюються за допомогою безконтактних силових напівпровідникових елементів (тиристорів, транзисторів, діодів). Напівпровідникові елементи мають мінімальної інерційністю. Їхні характеристики стабільні протягом тривалого часу, елементи забезпечують високу надійність роботи апаратів, хоча в цьому випадку не відбувається абсолютного роз'єднання відключаються ланцюгів.
Електронні апарати є перспективними, особливо в системах, які в умовах експлуатації вимагають підвищеної надійності, високої швидкодії, великого терміну служби, коли апарати перебувають під впливом вібрацій або в атмосфері отруйних газів. Область застосування електронних апаратів обмежується, в першу чергу, зростанням перевантажень по струму і збільшенням перенапруг в комутованій ланцюга, великими втратами енергії у включеному стані, впливом температури і радіації. Суміщення позитивних якостей апаратів з електромеханічними і напівпровідниковими елементами призвело до створення апаратів принципово нового типу - комбінованих (Гібридних) з високими техніко-економічними показниками. У них висока зносостійкість, велика перевантажувальна здатність, відносно малі габарити, малі втрати під включеному стані, підвищена надійність і довговічність.
Завдяки досягненням мікроелектроніки створюється можливість використання сучасної елементної бази, наприклад, мікропроцесорів, в системах управління електронними апаратами.
Електродинамічні сили в електричних апаратах
Відомо, що на елемент dl 1 провідника довжиною l 1 з струмом i 1 , розташованого в однорідному магнітному полі з індукцією, діє механічна сила (сила Ампера).
, (1)
де - кут між напрямком струму і вектором індукції.
Цю механічну силу називають електродинамічної. Електродинамічні сили виникають не тільки в контурі з струмом, розташованим в зовнішньому магнітному полі, а й у разі, коли цей контур усамітнитися, і поле, його навколишнє, визначається струмом в самому контурі.
При проходженні струму КЗ., що перевищує номінальний в 10-20 разів, на токоведущей контур електричного апарату впливають значні електродинамічні сили, які прагнуть деформувати цей контур. При проходженні струму по сусідніх струмоведучих контурам також виникають сили, якими контури взаємодіють між собою. У сільноточних електричних апаратах електродинамічні сили можуть досягати десятків тисяч ньютон. Здатність електричного апарату протистояти механічним навантаженням, виникають у струмоведучих частинах і підтримуючих їх елементах в режимі КЗ., називається електродинамічної стійкістю.
Електродинамічні сили залежать від найбільшого значення струму, від довжини, конфігурації і взаємного розташування деталей, що утворюють струмоведучий контур, а також від магнітних властивостей навколишнього середовища. Струмопровідні частини можуть розташовуватися як у середовищі з постійною магнітною проникністю, що не залежить від напруженості магнітного поля (повітря, рідкі тверді ізоляційні матеріали), так і в середовищі, магнітна проникність якої залежить від напруженості магнітного поля.
Електродинамічні сили визначаються або за допомогою закону Ампера (Формула 3), або щодо зміни запасу магнітної енергії струмоведучого контуру. Перший метод рекомендується застосовувати тоді, коли можна аналітично знайти індукцію в будь-якій точці провідника, для якого необхідно визначити силу. Індукцію визначають, використовуючи закон Біо-Савара-Лапласа, згідно якого елементарна індукція dB від елемента dl 2 провідника l 2 з струмом i 2 в довільній точці М, в нашому випадку належить елементу dl 1 провідника l 1 , дорівнює (рис. 1):
, (2)
де-магнітна проникність вакууму рівна 4p 10 -7 Гн/м; a-кут між струмом i 2 і променем r.
Індукція в точці М, створювана струмом, що проходить по всьому провіднику l 2 :
(3)
В
Силу, діючу на весь провідник l 1 , визначимо, підставивши (3) в (1)
, (4)
де k k - коефіцієнт контуру, величина інтеграла, залежна тільки від геометричних розмірів провідників і їх взаємного розташування.
Отримані формули справедливі, коли можна вважати, що струми протікають по осях провідників, а форма і розміри перерізівпровідників не впливають на електродинамічні сили.
За формулою (4) визначається сумарна величина електродинамічної сили взаємодії даних провідників або контурів з струмами, тобто рівнодіюча електродинамічні сил. Точки...
