|
| |
  |
Теория строительства Книги и журналы Если сила, выводящая механическую систему из равновесия, будет меняться с частотой, равной частоте собственных колебаний системы, то на деформацию одного периода будет накладываться деформация следующего периода и система будет раскачиваться со все возрастающей амплитудой, теоретически до бесконечности. Естественно, что никакая конструкция не может противостоять такой все возрастающей деформации и разрушается. Совпадение частоты собственных колебаний с частотой изменения электродинамической силы называется механическим резонансом. Полный резонанс наблюдается при точном совпадении частоты колебаний силы с частотой собственных колебаний конструкции и равных положительных и отрицательных амплитудах, частичный - при неполном совпадении частот и неравных амплитудах. Для избежания механического резонанса необходимо, чтобы частота собственных колебаний конструкции отличалась от частоты изменения электродинамической силы. Лучше, когда частота собственных колебаний лежит ниже частоты изменения силы. Подбор требуемой частоты собственных колебаний можно производить различными способами. Для шин, например, этого можно добиться путем изменения длины свободного пролета. Для подсчета собственной частоты колебаний шин рекомендуется формула /=12 , (2-64) где / - пролет между изоляторами, см; £ - модуль упругости. Па; j - момент инерции относительно оси, перпендикулярной направлению изгиба, см*; g - вес единицы длины шины, Н/см; к - коэффициент, зависящий от характера крепления шин: /с =112 при жестком креплении шин и изоляторов; /с = 78 при свободном креплении на одной опоре и жестком - на другой, к = 49 при шинах, свободно лежащих на опорах. ГЛАВА 3 Основы тепловых расчетов 3-1. ПОТЕРИ В ДЕТАЛЯХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ АППАРАТОВ Потери в проводниках. Мощность Р, теряемая в проводнике при прохождении по нему электрического тока, будет Р = PR, (3-1) где / - действующий ток; R - сопротивление проводника. При постоянном токе R соответствует электрическому сопротивлению: R-, (3-2) где р - удельное сопротивление; / и s - соответственно длина и поперечное сечение проводника. При переменном токе потери получаются больщими, чем при постоянном токе. Это возрастание потерь происходит за счет поверхностного эффекта и эффекта близости и учитывается коэффициентом дополнительных потерь /Сд, равным сумме коэффициентов поверхностного эффекта к„ и эффекта близости /сб. Коэффициент дополнительных потерь всегда больще единицы, т. е. к„ = К+к5> 1. (3-3) Сопротивление при переменном токе Я = М = «акт (3-4) называется активным сопротивлением. Активное сопротивление - это некоторое фиктивное сопротивление проводника, которое, будучи помноженным на квадрат действующего тока, дает потери мощности, действительно имеющиеся при переменном токе. Поверхностный эффект. Переменное магнитное поле, охватывающее проводник (рис. 3-1, а), обтекаемый переменным током, индуцирует в этом про-водни1е электродвижущую силу (ЭДС), направленную навстречу приложенному напряжению. Центральные слои проводника пересекаются большим магнитным потоком, чем наружные. Наводимая в центральных слоях противо-ЭДС будет большей, чем в наружных слоях. Это приведет к уменьшению плотности тока j в центральных слоях по сравнению с плотностью тока в наружных (рис. 3-1,6). Указанное физическое явление носит название поверхностного эффекта. Влияние этого явления воспринимается нами как увеличение сопротивления проводника, так как при одном и том же значении приложенного напряжения протекающий по проводнику переменный ток будет меньше, чем постоянный. Коэффициент поверхностного эффекта /с„ растет с ростом частоты тока и удельной проводимости материала проводника, а также зависит от отношения периметра проводника к его сечению. При нагревании удельная проводимость падает, следовательно, снижается и влияние поверхностного эффекта. При большем диаметре проводника магнитный поток, пересекающий центральные слои, будет большим, следовательно, ббльши-ми будут неравномерность распределения тока и коэффициент поверхностного эффекта. Так как при переменном токе, а особенно при повышенной частоте, средняя часть сечения проводника плохо используется, то в этих случаях выгодно брать не сплошной круглый проводник, а полую трубу и применять проводники с возможно большим отношением периметра к сечению. Эффект близости. Возьмем два параллельных проводника, обтекаемых переменным током. В том случае, когда проводники обтекаются токами разных направлений (рис. 3-2, а), ближние слои (а, Ui) проводников охватываются меньшим магнитным потоком (Ф < Ф2), чем удаленные слои (Ь, bi). Индуктивность слоев, охваченных меньшим потоком, меньше: их сопротивление меньше сопротивления параллельных, более удаленных слоев. Плотность тока в ближних слоях будет большей (рис. 3-2, в). При токах одного направления (рис 3-2,6) меньшим магнитным потоком охватывайзся более удаленные слои проводников (Ф2 < Ф1). Плотность тока будет большей в удаленных слоях (рис. 3-2, г).  Рис 3-1 К пояснению явления поверхностного эффекта 
 Рис 3-2 К пояснению явления эффзкта близости / - распределение тока при бесконечно бопьшом расстоянии между шинами, 2 - то же, при близком расположении шин 0 1 2 3 4 5 [ 6 ] 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 |