Метод Расчета Нагрева Замкнутых Сильноточных Электрических Контактов Импульсными Токами

Abstract

Предложен оригинальный метод численного расчета нагрева сильноточных электрических контактов, находящихся в замкнутом состоянии, импульсными токами, длительность которых сравнима с периодом тока промышленной частоты. Такие режимы характерны для токоведущих систем высоковольтных электрических аппаратов при коммутации нагрузок большой мощности, при возникновении аварий в линиях электропередач, при испытаниях аппаратов на стойкость к токам короткого замыкания. При построении решения считаются известными зависимости от времени протекающего тока и напряжения на контактах. Разработана итерационная процедура решения серии термоэлектрических задач, которая путем подбора на каждом временном интервале размера контактных пятен позволяет рассчитать распределение температуры в контактах и проследить за его изменением. Проведено тестирование данного метода путем сопоставления результатов расчета с экспериментальными данными, полученными для цилиндрических медных контактов при их нагреве до плавления импульсным током в широком диапазоне сил контактного нажатия. Токовые воздействия выбраны такими, что плавление происходит за максимально короткое время --- в течение первой четверти периода. Ключевые слова: электрический контакт, импульсный нагрев, численный расчет, расплывание контактного пятна.

Метод Оценки Тока Начального Сваривания Замкнутых Сильноточных Контактов При Импульсном Нагреве

“…Расчеты нагрева будем выполнять, основываясь на результатах проведенных экспериментов для цилиндрических медных контактов, соединенных одним контактным пятном круглой формы (рис. Проведем расчет нагрева контактов по упомянутой выше методике [1] Максимальное отклонение величины V r от среднего значения составляет 23%. Эту величину можно существенно уменьшить (более чем на 30%), если сгруппировать реализации по величине силы контактного нажатия (рис.…”

“…На рис. 6, a приведены кривые изменения максимальной температуры, рассчитанные по методике, основанной на использовании экспериментальных данных [1], и предложенным выше способом. Отличие в значении температуры в момент времени t = 6 ms составляет 10 K.…”

“…Аналогичные вычисления были проведены и для других реализаций протекания ударного тока КЗ в диапазоне максимальных температур нагрева от 600 до 1000 K и в диапазоне сил контактного нажатия от 300 до 2500 N. Отличия в нагреве контактной области, полученные по данной методике, и методике, основанной на экспериментальных данных [1], не превышают 10%, что достаточно для проведения практических расчетов.…”

“…Рекристаллизация вызывает изменение размера пятен довольно быстро, в течение единиц миллисекунд [1], поэтому этот эффект необходимо учитывать даже при таких кратковременных токовых воздействиях, как ударные токи короткого замыкания (КЗ), протекание которых вызывает максимальный нагрев контактных пятен за время порядка 10 ms.…”

“…В [1] описан метод расчета нагрева контактов импульсными токами, позволяющий получить данные о том, как изменяются размеры контактного пятна в процессе его размягчения, и рассчитать изменение распределения температуры в контактах во времени. Этот метод предполагает наличие экспериментально измеренных осциллограмм тока и напряжения на контактах и в этом смысле не является автономным.…”