Често срещани видове твърди гуми

В затворени разпределителни уредби 6-10 kV, шините и шините са изработени от твърди алуминиеви шини. Поради високата си цена медните пръти не се използват дори при големи токови натоварвания. За токове до 3000 A се използват едно- и двулентови гуми. За големи токове се препоръчват шини с кутия. Най-често срещаните форми на напречното сечение на гумата са показани на фиг. 1.2.

Най-простата форма на напречното сечение на гумата е правоъгълна с аспектно съотношениеb/hот 1/8 до 1/12 (фиг. 1.2,a). Това са така наречените спукани гуми. Те осигуряват добро разсейване на топлината в околната среда, тъй като съотношението на охлаждащата повърхност към обема е по-голямо тук, отколкото в гумите с всяка друга форма. Моментът на съпротивление на огъване около остаxе многократно по-голям отколкото около остаy. Следователно, когато проводниците на трите фази са разположени в равнинатаy - y, спуканите гуми могат да издържат на значителни електрически сили по време на късо съединение.

Спуканите гуми се изработват със сечение до 120´10=1200 mm 2 . Допустимият продължителен ток на такива алуминиеви гуми при нормализирана температура на въздуха от 25 ° C е 2070 A. При по-висок работен ток могат да се използват композитни проводници от две ленти с празнини между тях (фиг. 1.2,b). В този случай допустимият ток ще се увеличи съответно до 3200 A, т.е. далеч непропорционално на броя на лентите. Това се дължи на повърхностния ефект - изместването на променливия ток върху повърхността на композитния проводник.

Недостатъкът на композитните проводници също е сложността на монтажа и недостатъчната механична якост. Последното се обяснява с взаимодействието на лентите по време на късо съединение. Тъй като токовете в лентите са насочени в една и съща посока, те са склонни да се приближават един към друг. За да се изключизатваряне на ленти при късо съединение, между тях са необходими дистанционни елементи с подходящо закрепване. Проводниците от три и четири ленти със сигурност са неподходящи за променлив ток. Два лентови проводника са с ограничена употреба.

При големи работни токове се използват композитни гуми от два жлебопровода (фиг. 1.2,c). Освен това изисква дистанционни елементи между коритата.

Най-съвършената форма на напречното сечение на шината при работен ток над 2000 A е кръгла пръстеновидна (фиг. 1.2,g). При правилно подбрано съотношение дебелина на стената към диаметър на тръбата се осигурява добро топлоотдаване, както и механична якост. Моментът на съпротивление на огъване е еднакъв във всяка посока. Използвани са тръби с външен диаметър до 250 mm и дебелина на стената до 12 mm.

Ефект на кожата

Активното съпротивление на проводника с променлив ток е:

къдетоKp - коефициент на скин ефект;

Kb - коефициент на ефект на близост;

Kdp - коефициент на допълнителни загуби;

R- омично съпротивление, т.е. съпротивлението на проводника при постоянен ток.

Коефициентът на скин-ефекта е равен на отношението на активното съпротивление на отделен проводник към омичното съпротивление:

Коефициентът на ефекта на близост е равен на съотношението на активното съпротивление на проводника при наличие на други проводници с ток в близост до него към активното съпротивление на отделен проводник:

В електрическите инсталации разстоянията между проводниците обикновено са много по-големи от техните геометрични размери. В този случайKb=1.

Коефициентът на скин-ефекта е обратно пропорционален на дълбочината на проникванеZ0 на електромагнитното поле в проводника:

НадълбочинаZ0, напрегнатостта на електрическото и магнитното поле, както и плътността на токаeпъти по-малко, отколкото на повърхността на проводника.

Дълбочината на проникване се определя от израза

къдетоw= 2pf- ъглова честота;

m- относителна магнитна проницаемост на проводника;

m0 - магнитна константа (вакуумна магнитна проницаемост);

g- специфична проводимост на материала на проводника при постоянен ток;

ЗависимоститеKp от този параметър за гуми са показани на фиг. 1.3.

Ориз. 1.3. Криви за определяне на коефициента на скин ефект на правоъгълни и тръбни гуми

В електрическите инсталации с промишлена честота като проводникови материали обикновено се използват мед и алуминий, чиито основни средни характеристики са дадени в таблица. 1.1

Формата и геометричните размери на проводниците за големи токове се избират, като се вземе предвид фактът, че увеличаването на дебелината на плътен проводник или дебелината на стената на кух проводник над така наречената критична дебелина (tcr »l,5Z0) е технически и икономически неразумно, тъй като е свързано с увеличаване на потреблението на материала на проводника, но не води до значително намаляване на активно съпротивление на проводника.

Таблица 1.1

Материал	Параметри на проводими материали при 20 ° C
r, Ohm mm 2 /m	g, m/(0m×mm 2 )	dg/cm3	Z0,мм
Мед	0,0175	8,93	9.5
Алуминий	0,029	34.5	2.7	12.2

Ориз. 1.4. Зависимостта на активното съпротивление на алуминиевите тръби от дебелината на стената

Зависимостта на активното съпротивление на алуминиеви тръби с диаметър от 50 до 500 mm от дебелината на стената е показано на фиг. 1.4. С увеличаване на дебелината на стената, започвайки от много малка стойност, напречното сечение на тръбата се увеличава и нейното съпротивление бързо намалява, докато достигне определен минимум. С по-нататъшно увеличаване на дебелината на стената напречното сечение на тръбата продължава да се увеличава, но нейното активно съпротивление не само не намалява, но дори леко се увеличава поради бързото увеличаване на коефициента на повърхностния ефект. Критичната дебелина на стената на тръбата, съответстваща на минималното активно съпротивление, не зависи от диаметъра, а само от съпротивлението на материала и честотата. За кръгли алуминиеви тръби с честота 50 Hz критичната дебелина на стената е около 20 mm, а за медни тръби около 14 mm.

Пример 1.1.Сравнете AC електрическото съпротивление на алуминиеви шини.

ТръбенD= 80 mm;d= 72 mm

---