Теплового равновесия

номинальный ток расцепителя не должен быть меньше номинального тока электроприемника; уставка теплового расцепителя должна быть проверена по времятоковой характеристике на время срабатывания в зоне перегрузки;

Номинальный ток теплового расцепителя, защищающего от перегрузки, выбирается только по длительному расчетному току линии /,^/дл-

электроэнергии. Ряд серий автоматов вместо теплового расцепителя максимального тока содержит полупроводниковый (может быть также и электромагнитный рас-цепитель), что дает возможность в более широких пределах регулировать номинальный, ток автоматов и их уставки в зоне КЗ. При этом следует отметить, что электромагнитные расцепители максимального тока реагируют на апериодическую составляющую пусковых токов электродвигателей, а полупроводниковые — не реагируют. Полупроводниковыми .разделителями комплектуются, например, автоматы серий А 3700, ВА62 и др.

По расчетному току /р = 143 А из условия (4.17) выбираем автомат QFI типа А3716Ф УЗ с номинальными токами электромагнитного и теплового расцепителя, равными 160 А.

Автомат имеет тепловой расцепитель. с регулируемой от тока характеристикой. Поэтому при проверке согласования теплового расцепителя с сечением кабеля для сетей, требующих защиты от перегрузки, из табл. 4.4 принимаем ?3=1,0. Поскольку /3=160 А, то условие (4.25) 1 60- 1,0 < 170 выполняется.

Автоматы с тепловым расцепителем служат для за-щиты электроустановок от перегрузок. Схема теплового расцепителя показана на 121. Тепловой расцепитель имеет биметаллическую пластину /, нагревательный элемент 2, включенный в защищаемую цепь. При перегрузке цепи биметаллическая пластина нагревается, изгибается вверх и освобождает защелку 3, которая под действием пружины 4 поворачивается вокруг оси 5 по часовой стрелке и изолированной тягой 6 размыкает контакты 7 в цепи управления. Если тепловой расцепитель установлен, например, в схеме магнитного пускателя, то это соответствует нажатию кнопки «стоп». Автоматы с тепловым расцепителем осуществляют защиту электроустановок от перегрузок с обратнозависимой от тока выдержкой времени. Тепловой расцепитель после срабатывания повторно немедленно включать нельзя.

Исходя из расчётных данных, выбираем автоматический выключатель типа А 3163. Номинальный ток автомата /Но«а= 50 А, номинальный ток теплового расцепителя /Н0м Р = 20 А. Так как выбранный автомат типа А 3163 имеет только тепловой расцепи-тель и не обеспечивает защиту от токов короткого замыкания, при этом предусматривается дополнительно установка предохранителей. Выбираем предохранители типа ПР-2 на ток 60 А; ток плавкой вставки /„вот = 45 А. Расчеты для других электродвигателей производятся аналогично. Типы автоматических выключателей и сечения выбранных проводов для всех электродвигателей приведены в табл. 15.2.

На 13.14 изображен трехполюсный автомат АП-25, применяемый для управления небольшими двигателями. В нем применен тепловой расцепитель в виде биметаллической пластинки 3 и электромагнитный расцепитель / в виде небольшой катушки 6 с подвижным сердечником 5, который удерживается пружиной 7. Биметаллическая пластинка и катушка включены последовательно с главными контактами 8. При перегрузках автомат отключается от действия теплового расцепителя, при коротких замыканиях — от электромагнитного расцепителя. Оба они действуют на рычаг 4 механизма свободного расцепления. Автомат имеет также дугогасительные камеры 9 и кнопки ручного управления 2.

10.16. Схема измерения токов срабатывания устройств защит: а — теплового реле контактора пускателя; б — электромагнитного или теплового расцепителя автоматического выключателя; TUV, TL — трансформаторы регулировочный и нагрузочный; П — «пробник»

Номинальный ток плавкой вставки или теплового расцепителя выбирается по (10.4) и (10.5) либо (10.6) и (10.7):

Пример исполнения комбинированного (токового максимального и теплового) расцепителя приведен на 16-6. При перегрузках срабатывает тепловой расцепитель: биметаллическая пластинка 2 вследствие нагрева изгибается и винтом 3 поворачивает отключающий валик 4. При коротком замыкании сработает токовый максимальный

При сравнительно небольших температурах, с которыми работают токоведущие части многих элементов электрических цепей (провода электрических сетей, обмотки электрических машин, аппаратов и др.), можно считать, что количество отдаваемой теплоты пропорционально разности температур токоведущей части и окружающей среды. В этом случае на основании уравнения теплового равновесия можно получить следующее выражение для установившейся температуры токоведущей части:

Оценка по температурному перепаду является одним из самых перспективных методов для объективного контроля паяных соединений. Предварительный нагрев платы может быть различным, но чаще всего используют нагрев электрическим током. Контролируемую плату подключают к источнику питания и после установления теплового равновесия ее со стороны соединений сканируют инфракрасным датчиком специального устройства для визуализации и сравнения с температурой аналогичной точки эталонной платы. Дефектные соединения имеют температуру на 1 ... 5° выше номинальной. Контрольная операция легко автоматизируется при применении микропроцессорных систем управления.

В § 3.1 подробно рассмотрены физические процессы, связанные с образованием объемных зарядов в области р — «-перехода. Рассмотрим количественные соотношения для объемных зарядов, образующихся в р — «-областях. Для этого проанализируем распределение плотности объемного заряда и поля в области резкого р — «-перехода. Рассмотрим график распределения концентрации примесей для этого перехода ( 4.2), принимая за начало отсчета (х=0) середину перехода. Для упрощения будем считать, что концентрации примесей (доноров и. акцепторов) равны между собой, причем при л: ^ 0 концентрация равна Nd, а при х ^ 0 равна 'Na. В этом случае значения х в р-области будут положительными (х> > 0), а в п-области — отрицательными (х < 0). При отсутствии внешнего электрического поля и в условиях теплового равновесия во всем объеме, кроме слоя объемного заряда, сохраняется электрическая нейтральность.

Тепловой пробой обусловлен нарушением теплового равновесия диэлектрика вследствие диэлектрических потерь.

Условие теплового равновесия определяется равенством мощностей, поглощаемой и рассеиваемой: Р„=РР. Так как tgS обычно растет с повышением температуры, то, начиная с некоторой критической температуры Т„р, значение Р„>РР (4.25 точка А; другая точка равенства Р„кРр В соответствует устойчивому равновесию). В результате повышения тепловыделения над теплоотдачей4 диэлектрик лавинообразно разогревается, что приводит к его

Согласно условию теплового равновесия

Тепловой режим силового трансформатора. Энергия, теряемая в обмотке и сердечнике (Р„ и Рс), рассеивается внутри трансформатора в виде теплоты, что вызывает нагрев. Одновремещ о тепловая энергия, распространяясь по объему трансформатора, дох дат до поверхности и отдается в окружающее пространство. При длительной работе трансформатора наступает состояние теплового равновесия, при котором количество тепловой энергии, выделяемой внутри трансформатора и отдаваемой в окружающее пространство, равно. При этом температура нагрева для каждой точки объема трансформатора становится величиной постоянной. Температура нагрева обмоток, как указывалось, является важнейшим фактором, определяющим надежность работы трансформатора. Она зависит от свойств трансформатора и от внешних условий, например от температуры окружающей среды. Поэтому тепловой режим трансформатора оценивают температурой перегрева катушки:

ние теплового равновесия — температура нагрева в каждой точке аппарата стабилизируется. Установившееся значение температуры определяется количеством теплоты, выделяемой внутри аппарата, и интенсивностью процесса отдачи теплоты в окружающее пространство, а также температурой окружающей среды.

ях теплового равновесия прохождение носителей заряда через р—«-переход в обоих направлениях становится одинаковым.

Тепловой пробой чаще всего наблюдается в мощных выпрямительных диодах и связан с нарушением теплового равновесия, при котором выделяемое в p-n-переходе количество теплоты превышает отдаваемое окружающей среде. В результате температура диода начинает самопроизвольно повышаться вплоть до выхода прибора из строя. Такие условия возникают, если увеличение обратного тока /обр, вызванное некоторым повышением температуры АГь приводит к дополнительному нагреву р-я-пере-хода на A72>A7V Вследствие экспоненциальной зависимости обратного тока от температуры одинаковые значения ATi вызывают возрастающие с повышением температуры приращения обратного тока и разности температур ATV Поэтому при некоторой достаточно высокой температуре может выполняться услови"е ЛГ2>А7'1, и наступает тепловой пробой. Величина ДГ2 пропорциональна приращению мощности, рассеиваемой в р-п-переходе за счет обратного тока, следовательно, она возрастает при повышении напряжения обратного смещения. Отсюда можно заключить, что более высокому обратному напряжению соответствует более низкая температура, при которой также развивается тепловой пробой.

Если тепловой преобразователь, нагреваемый электрическим током, поместить в газообразную или жидкую среду, то его температура будет определяться из условия теплового равновесия между количеством теплоты, подводимым к нему QBH = I2R и отдаваемым в окружающую среду. Так как при этом преобладает теплообмен посредством конвекции, то уравнение теплового баланса может быть записано в виде