Задача проектирования токоведущих частей ЭА включает в себя проведение теплового расчета в различных режимах работы. Часто имеет место так называемая обратная тепловая задача: зная допустимую температуру нагрева, нагрузку и способ охлаждения, необходимо определить величину требуемой охлаждающей поверхности, т.е. геометрические размеры токоведущих деталей. Эти размеры находят на основе формулы Ньютона-Рихмана:
контактный соединение коммутирующий токоведущий
(2.1)
где - номинальный ток длительного режима, А;- сопротивление токоведущих частей, Ом;
КТ - коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2·°С)Б - боковая поверхность токоведущих частей, м2;
qДОП - допустимая температура нагрева, °С;
q0 - температура окружающей среды, нагрева, °С;
Материал токоведущего контура выбираем - медь твердотянутую марки М1ТВ ГОСТ 859-66. Подставим в выражение 2.1 выражения для сопротивления и площадей, получаем:
(2.2)
где а - толщина проводника, м;- ширина проводника, м;
r0 - удельное сопротивление меди, Ом•м;
α - температурный коэффициент сопротивления, 1/°С;
Параметры материала токоведущего контура /1/:
удельное сопротивление меди - ;
температурный коэффициент сопротивления - ;
коэффициент теплоотдачи для горизонтальных шин находится в пределах
КТ = (6 .9)10 - 4 (Вт/см2 °С). Примем КТ = 9•10 - 4 (Вт/см2°С);
температура окружающей среды - 40°С.
Для выбора размеров прямоугольного сечения детали принято задаваться соотношением: b=(3 6)a. Принимаем b=6a.
Подставив все известные значения в 2.2 получим:
Отсюда: . Тогда
.
Температура нагрева токоведущих частей в номинальном режиме определяется по формуле:
(2.3)
где S и P - соответственно площадь и периметр поперечника токоведущего контура;
Периметр поперечника токоведущего контура
;
Площадь поперечника токоведущего контура
.
По формуле (2.3) находим температуру нагрева токоведущих частей в номинальном режиме:
Условие выполняется.
Проведя тепловой расчёт применительно к продолжительному режиму, необходимо оценить термическую стойкость аппарата, т. е. его способность выдерживать нагрев токоведущих частей без их термического разрушения протекающим по ним током короткого замыкания (КЗ) в течение времени, называемого временем термической стойкости. Обычно время термической стойкости принимается равным 1, 3, 5 и 10 с. Ток КЗ, который в течение этого времени нагревает аппарат до допустимой в режиме КЗ температуры, называется током термической стойкости.
Иногда термическую стойкость аппарата характеризуют параметром , называемым тепловым импульсом. Его можно рассчитать по формуле:
Где γ - плотность материала;
С - удельная теплоемкость;
θН - температура нагрева проводника до момента КЗ, °С;
θКЗ - температура нагрева в режиме КЗ, °С;
Для неизолированных частей из меди θКЗ=300°С. Согласно табличным данным /1/, ,
.
Ату==3,35·104 А2·с;
Определим ток термической Iту=. Время tту примем равным 1, 3, 5 и 10 с.
Для tту=1 с: Iту=183,032 А.
Для tту=3 с: Iту=105,674 А.
Для tту=5 с: Iту=81,854 А.
Для tту=10 с: Iту=57,88 А. [
.2 Проектирование контактных соединений
Другое по теме:
Фильтр верхних частот
Целью курсовой работы является разработка фильтра верхних частот на
операционном усилителе. В начале разработки требуется определить тип
проектируемого фильтра. Каждый полюс вносит в переходный участок частотной
характеристик ...
Цифровая система передачи информации с импульсно-кодовой модуляцией
На
сегодняшний день в России наиболее интенсивно развиваются сети связи. В
условиях современного общества для успешного ведения бизнеса своевременный
быстрый и качественный обмен различного рода информацией занимает доминирую ...