構造およびデバイスの通電部分における電気力学的力
電圧がかかっている電気機器や配電装置の部品に電流が流れると、電気力学的な力にさらされます...ご存知のとおり、そのような力は、電流が流れる導体に作用します。 磁場.
単純な構成の開閉装置要素および装置に対するこれらの力の大きさは、ビオ・サバールの法則に基づいて決定できます。
ここで、(H, l) は電流の方向と磁場の方向によって形成される角度です。平行線の場合は90°です。
2 本の平行な導体が電流内を移動し、電流 i1 の導体が強度 H = 0.2 · i2 / a の電流 i2 の磁界中にある場合、それらの間に作用する力の大きさは次のようになります。
ここで、i1 と i2 は 1 番目と 2 番目のワイヤの電流です。 a はワイヤの軸間の距離、cm です。 l — ワイヤの長さ、参照
ワイヤ間に作用する力は、同じ方向の電流でワイヤを互いに引き付け、異なる方向に反発します。
これらの電気力学的力の最大値は、可能な最大短絡電流、つまり短絡電流 iy によって決まります。したがって、短絡の最初の瞬間 (t = 0.01 秒) が、動的力の大きさの観点から最も危険です。
サーキットブレーカーに短絡電流が流れた場合、または既存のネットワークに接続されている場合 短絡 その個々の部品 (ブッシング、導電性ロッド、枕木、ロッドなど)、および対応するタイヤやバスバーは、衝撃の性質を持つ突然の機械的負荷にさらされます。
電圧が 6 ～ 20 kV の最新の高出力電気システムでは、短絡電流は最大 200 ～ 300 ka 以上の値に達する可能性があり、電気力学的力は長さ 1 ～ 1.5 m のバスあたり数トンに達します。 ...
このような状況下では、電気機器のいずれかの要素の機械的強度が不十分であると、事故がさらに進展し、開閉装置に重大な損傷を引き起こす可能性があります。したがって、電気設備の信頼性の高い動作のためには、そのすべての要素が電気力学的安定性 (適切な機械的強度)、つまり短絡の影響に耐える必要があります。
上式に従って電気力学的な力を決定するとき、電流は丸いワイヤの軸に沿って流れ、その直径は力の大きさに影響を及ぼさないと仮定されます。ワイヤー間の距離が遠い場合、ワイヤーの断面のサイズと形状は、電気力学的力の大きさに顕著な影響を及ぼさないことに注意してください。
ワイヤが長方形のストリップの形状で、相互に短い距離に配置されている場合、光の中の距離がストリップの周囲よりも短い場合、ワイヤの断面の寸法が大きな影響を与える可能性があります。電気力学的な力。導体の断面寸法のこの影響は、フォームファクターを使用した計算で考慮されます。
もしも 活線 同じ回路に属し、i1 = i2 = iy の場合、最大の相互作用力は次のようになります。
他のさまざまな単純および複雑な形状のワイヤでは、電磁エネルギーの増加とその結果として生じる依存関係の原理を使用する方が便利です。
このような単純な依存関係は、電流 i1 および i2 によって運ばれる 2 つの相互作用回路 L1 および L2 を考慮することによって取得できます。これらの回路への電磁エネルギーの供給は次のようになります。
電流 i1 と i2 の相互作用の結果、システムのループが任意の方向の電気力学的力の作用により量 dx だけ変形すると、場の強さ Fx によって行われる仕事は増加に等しくなります。システムへの電磁エネルギーの量 dW の供給:
どこ：
実際に、インダクタンス L1-L を持つ同じ回路の部品または側面間の電気力学的力を決定する必要がある場合、相互作用力は次のようになります。
この式を使用して、いくつかの単純だが実際的に重要な場合の電気力学的な力を決定します。
1. ジャンパー付きの平行線。
油遮断器や断路器ではこの構造で回路が構成されています。
ループのインダクタンスは次のようになります。
したがって、隔壁に作用する力は次のようになります。
ここで、a はワイヤの軸間の距離です。 r はワイヤの半径です。
この式は、スイッチ ビームまたはスイッチ ブレードに作用する電気力学的力を示します。電流がオフのときはオイルサーキットブレーカーのストロークの移動を促進し、オンのときは反発します。
結果として生じる力の大きさを理解するには、たとえば、短絡電流が50 kAのVMB-10電源回路ブレーカーでは、トラバースに作用する力が発生すると言うだけで十分です。約200kgです。
2. 直角に曲がった導体。
このような導体の配置は、通常、開閉装置で装置の前後にアプローチの母線を配置するために使用され、ブッシング断路器でも見られます。
このような回路を形成する導体のインダクタンスは次のようになります。
したがって、サイトの作業量は前のケースと同様に決定されます。
ここで、a は可動要素 (断路器ブレードなど) の長さです。
電流の作用により、斜めに曲がったワイヤは真っ直ぐになろうとする傾向があり、その片側が可動である場合、たとえば断路器のブレードの場合は、短絡中に起こり得る自然トリップに対する対策を講じる必要があります。