载流导体短路电动力效应幻灯片.ppt

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1、载流导体短路电动力效应第1页，共16页，编辑于2022年，星期三第2页，共16页，编辑于2022年，星期三 6.2 载流导体短路的电动力效应载流导体短路的电动力效应l载流导体处在磁场中将受到电磁作用力。载流导体处在磁场中将受到电磁作用力。l在配电装置中，许多地方都存在着电磁作用力。在配电装置中，许多地方都存在着电磁作用力。l短路电流产生的电磁力称为电动力效应。短路电流产生的电磁力称为电动力效应。l短短路路电电流流数数值值很很大大，产产生生的的电电动动力力也也非非常常大大，足足以使电气设备和载流导体产生变形或破坏。以使电气设备和载流导体产生变形或破坏。第3页，共16页，编辑于2022年，星期三6

2、.2.1 6.2.1 平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力 两根平行载流导体两根平行载流导体1 1和和2 2，分别流过电流，分别流过电流i il l和和i i2 2。若导体长度。若导体长度L L远大远大于两导体轴线间距离于两导体轴线间距离a a，而轴线间距离，而轴线间距离a a又比又比导体直径大得多，则导体直径大得多，则可以把导体当作无限可以把导体当作无限长来处理。长来处理。第4页，共16页，编辑于2022年，星期三6.2.16.2.1平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力l电流电流i i2 2在导体在导体1 1轴线位置产生的磁感应强度为：轴线位置产生的磁感应强度为：l其中其中a a两导

3、体轴线间距两导体轴线间距(m)(m)；l0 0真空中的磁导率（真空中的磁导率（H/mH/m）,0 0=410=410-7-7（H/mH/m）。）。第5页，共16页，编辑于2022年，星期三6.2.16.2.1平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力l在在导导体体1 1轴线轴线上每一点上每一点B B的方向的方向处处处处与与导导体体1 1轴线轴线垂直。因此垂直。因此导导体体1 1受力的大小受力的大小为为：l其中其中L L为导体长度为导体长度(m)(m)。导体。导体2 2受力与导体受力与导体1 1受力相等。受力相等。l力力F F的方向：的方向：电电流流i il l和和i i2 2在两平行在两平行导导

4、体中流向相同体中流向相同时时，产产生相互生相互吸引的力。吸引的力。电电流流i il l和和i i2 2的流向相反的流向相反时时，产产生互相排斥的力。生互相排斥的力。第6页，共16页，编辑于2022年，星期三 6.2.16.2.1平行载流导体的电动力平行载流导体的电动力l电动力电动力F F在导体上实际是均匀分布的。单位长度在导体上实际是均匀分布的。单位长度载流导体上的受力为：载流导体上的受力为：l受邻近效应的影响，实际电流受邻近效应的影响，实际电流i il l 和和i i2 2并非在轴并非在轴线而是向导体截面外侧排挤，电流在导体截面上线而是向导体截面外侧排挤，电流在导体截面上分布不均匀。分布不均

5、匀。所以在公式中所以在公式中应应引入一个形状系数引入一个形状系数。第7页，共16页，编辑于2022年，星期三6.2.2 6.2.2 短路电流的电动力短路电流的电动力l1.1.两相短路时电动力的计算两相短路时电动力的计算 在三相交流电路中发生两相短路时，在三相交流电路中发生两相短路时，设设短路短路电电流周期分量不衰减，流周期分量不衰减，短路短路电电流大小可表示流大小可表示为为 其中其中I I“(2)(2)两相短路次暂态电流两相短路次暂态电流(A)(A)；T Ta a 非周期分量衰减非周期分量衰减时间时间常数常数(s)(s)。第8页，共16页，编辑于2022年，星期三1.两相短路时电动力的计算两相

6、短路时电动力的计算l两相短路电流在平行导体中产生的电动力大小为两相短路电流在平行导体中产生的电动力大小为l最大电动力出现在短路开始后最大电动力出现在短路开始后0.010.01秒。这时的短路电流最大，等秒。这时的短路电流最大，等于冲击电流于冲击电流i iimim(2)(2)，所以，所以第9页，共16页，编辑于2022年，星期三2.2.三相短路时电动力的计算三相短路时电动力的计算l三相平行载流导体流过三相短路电流：三相平行载流导体流过三相短路电流：l其中其中A A刚短路时刚短路时A A相电流的初相位。相电流的初相位。lA A相相导导体体受受B B相相和和C C相相电电流流作作用用力力；B B相相导

7、导体体受受A A相相和和C C相相电电流流作作用用力。力。第10页，共16页，编辑于2022年，星期三2.2.三相短路时电动力的计算三相短路时电动力的计算第11页，共16页，编辑于2022年，星期三2.2.三相短路时电动力的计算三相短路时电动力的计算lA A相或相或C C相相(旁边相旁边相)所受最大电动力为所受最大电动力为lB B相相(所谓中间相所谓中间相)所受最大电动力为所受最大电动力为l三相短路时中间相三相短路时中间相(B B相相)所受电动力最大。所受电动力最大。l今后在设计水平布置的三相平行载流导体时，以今后在设计水平布置的三相平行载流导体时，以B B相所受最大电动相所受最大电动力作为验

8、算机械强度的依据力作为验算机械强度的依据。第12页，共16页，编辑于2022年，星期三3.3.母线共振时三相短路电动力的计算母线共振时三相短路电动力的计算l母线作为一个弹性振动系统，也具有固有振动频母线作为一个弹性振动系统，也具有固有振动频率。率。l如果短路如果短路电动电动力中的工力中的工频频分量和二倍工分量和二倍工频频分量的分量的频频率与母率与母线线固有固有频频率相等或接近，母率相等或接近，母线线将将产产生共生共振振(强强迫振迫振动动)。l振振动时动时的位移在两支点中的位移在两支点中间间就是就是挠挠度，度，挠挠度越大，度越大，母母线线材料所受弯曲材料所受弯曲应应力越大，超力越大，超过过容容许

9、许极限极限应应力力时时母母线线将将变变形形损损坏。坏。第13页，共16页，编辑于2022年，星期三3.3.母线共振时三相短路电动力的计算母线共振时三相短路电动力的计算l在在弹弹性性限限度度范范围围内内，母母线线材材料料的的应应力力和和母母线线挠挠度度y y成成正正比比，挠挠度度最最大大时时，应应力力也也最最大大。所所以以有有下列关系：下列关系：其中其中c c 母母线线在静在静态电动态电动力作用下的力作用下的应应力力(Pa)(Pa)。maxmax振振动动系数系数。第14页，共16页，编辑于2022年，星期三3.3.母线共振时三相短路电动力的计算母线共振时三相短路电动力的计算l把母线材料在共振时所受应力的额外增大部分考虑进来时，把母线材料在共振时所受应力的额外增大部分考虑进来时，即有：即有：lmaxmax振振动动系数系数。l说说明共振明共振时时的的动态应动态应力大于静力大于静态应态应力。力。l对对于于单单自由度振自由度振动动系数，系数，maxmax值值可由可由图图6.2.66.2.6所示曲所示曲线查线查得。得。第15页，共16页，编辑于2022年，星期三下课喽下课喽！第16页，共16页，编辑于2022年，星期三