Проектирование токоведущих частей конструкции

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:

Технологические процессы изготовления микросхем
Использование специальной технологии изготовления тонких слоев различной проводимости на изоляционной подложке или целенаправленное изменение проводимости в определенных зонах полупроводникового материала позволило реализоват ...

Расчет волноводной фазированной антенной решетки с вращающейся поляризацией
Одной из наиболее быстро развивающихся областей радиоэлектроники является техника антенн и устройств СВЧ. Уровень ее развития во многом определяет состояние телекоммуникационных систем, радиолокации, навигации, ...