Elektrodynamika aparatów elektrycznych

Elektrodynamika aparatów elektrycznych

rok wydania: 2007
ISBN: 978-83-7283-239-9
ilość stron: 307
format: B5
oprawa: miękka

Opis

Z materiału przedstawionego w monografii wynika, że analiza sił elektrodynamicznych towarzyszyła naukowcom i konstruktorom aparatów elektrycznych od bardzo dawna. Została wykorzystana przy konstruowaniu konkretnych aparatów, np. w przypadku obliczeń dotyczących rozłączników mechanizmowych, kontraktowych przekaźników zmiennozwarciowych czy przekaźników samochodowych. W monografii przedstawiono wiedzę z zakresu sił elektrodynamicznych występujących w aparatach elektrycznych oraz zobrazowano możliwości zastosowania obliczeń i pomiarów wspomaganych komputerowo, zaprezentowano również przykłady praktyczne.

Spis treści

Wykaz waż
niejszych oznaczeń / 9

1. Wprowadzenie / 13

2. Siły elektrodynamiczne pochodzące od doprowadzeń prądu do styków / 20
2.1. Wstęp / 20
2.2. Obliczenia sił elektrodynamicznych w układach torów prądowych modelowanych odcinkami nieskończenie cienkimi / 21
2.2.1. Obliczenia sił elektrodynamicznych dla szczególnych przypadków torów prądowych / 25
2.2.2. Obliczenia sił elektrodynamicznych dla torów prądowych wybranych łączników / 33
2.3. Obliczenia sił elektrodynamicznych przy uwzględnieniu profili torów prądowych / 39
2.3.1. Przypadek torów prądowych nieskończenie długich / 39
2.3.2. Przypadek torów prądowych o skończonej długości / 42
2.3.3. Obliczenia sił elektrodynamicznych dla wybranych torów prądowych o określonym profilu / 47

3. Siły elektrodynamiczne w zestyku / 59
3.1. Siły odrzutu elektrodynamicznego w zestyku zamkniętym / 59
3.2. Siły elektrodynamiczne w zestyku otwartym / 65
3.2.1. Siły działające na łuk, pochodzące od styków i doprowadzeń prądu do styków / 65
3.2.1.1. Siły elektrodynamiczne działające na stopę łuku, znajdującą się na elektrodzie o przekroju prostokątnym / 65
3.2.1.2. Siły elektrodynamiczne działające na łuk palący się między dwiema równoległymi elektrodami o przekroju prostokątnym / 74
3.2.2. Siły elektrodynamiczne wynikające z istnienia własnego pola magnetycznego łuku / 83
3.2.2.1. Siły elektrodynamiczne wynikające z istnienia zjawiska „pincz-efektu” / 83
3.2.2.2. Siły elektrodynamiczne wynikające z krzywizny kolumny łuku / 102

4. Siły elektrodynamiczne wywołujące ruch łuku na rożkach gaszeniowych / 116
4.1. Wstęp / 116
4.2. Symulacja ruchu łuku na ro
kach gaszeniowych / 116
4.2.1. Modele łuku / 116
4.2.2. Matematyczny opis ruchu łuku / 119
4.2.3. Komputerowa symulacja ruchu łuku na elektrodach walcowych / 122
4.2.4. Komputerowa symulacja ruchu łuku na elektrodach prostokątnych / 126
4.3. Eksperymenty weryfikacyjne / 130

5. Analiza pól magnetycznych, sił elektrodynamicznych i trajektorii ruchu łuku w płytkowych komorach gaszeniowych / 139
5.1. Wstęp / 139
5.2. Obliczenia sił elektrodynamicznych i trajektorii ruchu łuku oparte o metodę odbić zwierciadlanych / 140
5.2.1. Siły elektrodynamiczne przy zbliżaniu się łuku do ferromagnetycznych płytek komory gaszeniowej / 140
5.2.1.1. Płytki prostokątne bez wyci
ęć / 140
5.2.1.2. Płytki prostokątne z wycię
ciem w kształcie klina / 142
5.2.1.3. Wyniki pomiarów sił dla płytek prostokątnych bez wycięć i z wycięciami w kształcie klina / 147
5.2.1.4. Trajektoria ruchu łuku w kierunku płytki z wycięciem w kształcie klina / 161
5.2.1.5. Obliczenia dla płytek prostokątnych z wycięciem w kształcie prostokąta / 164
5.2.1.6. Wyniki pomiarów sił dla płytek prostokątnych bez wycięć i z wycięciami w kształcie prostokąta / 168
5.2.1.7. Trajektoria ruchu łuku w kierunku płytki z wycięciem w kształcie prostokąta / 174
5.2.2. Siły elektrodynamiczne i trajektorie ruchu łuku palącego się między ferromagnetycznymi płytkami komory gaszeniowej / 176
5.2.2.1. Obliczenia dla płytek w kształcie klina / 176
5.2.2.2. Obliczenia dla płytek prostokątnych / 178
5.3. Obliczanie sił elektrodynamicznych i trajektorii ruchu łuku oparte o metody elementów skończonych i brzegowych / 183
5.3.1. Model obliczeniowy / 183
5.3.2. Obliczanie sił działających na łuk oraz wyznaczanie trajektorii ruchu łuku metodą elementów skończonych / 185
5.3.3. Obliczenia sił działających na łuk oraz wyznaczenie trajektorii ruchu łuku metodą elementów brzegowych / 187
5.3.4. Trajektorie ruchu łuku na ferromagnetycznych płytkach gaszeniowych z wycięciami o wybranych kształtach / 190

6. Zastosowanie analizy sił elektrodynamicznych do obliczeń układu stykowo-gaszeniowego łącznika mechanizmowego / 198
6.1. Wprowadzenie / 198
6.2. Obliczenia początkowego i granicznego prądu sczepienia / 199
6.3. Siły występujęce w torze prądowym łącznika / 200
6.4. Analiza sił elektrodynamicznych działających na łuk / 205
6.5. Podsumowanie / 207

7. Elektromagnesy / 209
7.1. Wprowadzenie / 209
7.2. Obliczanie sił napędowych elektromagnesów / 210
7.2.1. Obliczanie elektromagnesów prądu stałego / 213
7.2.1.1. Wstęp / 213
7.2.1.2. Wyznaczenie punktów statycznej charakterystyki napędowej elektromagnesu / 218
7.2.1.3. Wyznaczanie niezbędnej wartoci siły magnetomotorycznej / 222
7.2.1.4. Konstruktorskie metody wyznaczania sił napędowych / 223
7.2.2. Obliczanie elektromagnesów prądu przemiennego / 232
7.2.2.1. Wprowadzenie / 232
7.2.2.2. Metoda schematu zastępczego elektromagnesu / 235
7.2.2.3. Metoda charakterystyk eksperymentalnych / 242
7.2.2.4. Obliczenia statycznych charakterystyk napędowych elektromagnesów za pomocą pakietu Maxwell / 245
7.2.3. Obliczanie dynamicznych sił napędowych elektromagnesów prądu przemiennego / 254
7.2.3.1. Symulacja procesu załączania stycznika za pomocą pakietów Maxwell i MathCad / 254
7.2.3.2. Symulacja procesu załączania stycznika za pomocą pakietu Flux / 258
7.2.4. Komputerowy system pomiarowy do weryfikacji wyników obliczeń parametrów dynamicznych styczników / 269
7.2.4.1. Układ pomiarowy i metodyka badań / 269
7.2.4.2. Program komputerowy do wykonywania pomiarów i sterowania nimi / 272
7.2.4.3. Wyniki pomiarów / 272
7.2.5. Porównanie wyników obliczeń i pomiarów parametrów dynamicznych styczników / 275
7.3. Nowe prace związane z modelowaniem elektromagnesów napędowych łączników / 282

8. Wybrane nowe konstrukcje aparatów, w których wykorzystano działanie sił elektrodynamicznych / 284
8.1. Ograniczniki prądu z ciekłym metalem / 284
8.1.1. Wstęp / 284
8.1.2. Budowa i zasada działania ogranicznika z ciekłym metalem poruszającym się między równoległymi elektrodami / 285
8.1.3. Ograniczenie prądu oparte o wykorzystanie zjawiska „pincz-efektu” / 287
8.2. Ultraszybkie wyłączniki ograniczające / 290

Literatura / 294
Summary / 306