Активные потери энергии в аппаратах

а) Потери в токоведущих частях. В аппаратах постоянного тока нагрев происходит только за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи.

Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из-за поверхностного эффекта и эффекта близости.

При переменном токе R = R_- k _доб

где R_- - сопротивление при постоянном токе; k _доб - коэф. добавочных потерь_, вызванных поверхностным эффектом и эффектом близости.

Поверхностный эффект. Переменный ток, текущий по проводнику, создаёт переменное магнитное поле, которое, наводит в нём ЭДС. Эта ЭДС вытесняет ток к поверхности проводника, в результате наибольшая плотность тока наблюдается на поверхности проводника. Внутренняя часть проводника большого сечения не используется. Чем больше частота тока и меньше удельное сопротивление проводника, тем больше коэффициент добавочных потерь, обусловленных поверхностным эффектом. Влияние этого явления: увеличение сопротивления проводника.

Из-за поверхностного эффекта внутренняя часть проводников боль­шого сечения не обтекается током и фактически не используется. По этой причине применяются проводники трубчатого или коробчатого сечения. Коробчатое сечение предпочтительнее трубчатого, так как при нем уве­личивается поверхность охлаждения и возрастает механическая прочность. Шина с коробчатым сечением выполняется из двух половин, за­зор между которыми обеспечивает охлаждение внутренней поверхности

Эффект близости. Магнитное поле соседнего проводника пересекает данный проводник и наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС создает ток в теле проводника, который геометрически складывается с основным током. В результате ток по сечению распределяется неравномерно, плотность тока будет также неравномерной.

Что ведёт к увеличению потерь мощности. K_доб =Ки· Кδ

Эффект близости усиливается с частотой тока, эл. проводимостью материала.

Коэффициент зависит от формы, взаимного расположения проводников и направления токов в них. В проводниках их ферромагнитного материала (стали) поверхностный эффект резко увеличивается, т к магнитная проницаемость стали намного порядков выше, чем у меди или алюминия, из-за чего увеличиваются магнитный поток, пронизывающий проводник, и наведенная им ЭД С. В результате увеличивается и ток, вызванный этой ЭДС. Поэтому такие материалы редко применяются для изготовления токоведущих элементов

Чем ближе расположены проводники друг к другу, тем сильнее магнитное поле от соседнего проводника и тем больше эффект близости.

.

Рис. 2.3. Зависимость коэффициента близости от расположения

В отличие от k _п коэф.-т k_б может быть и меньше единицы, т.к. за счёт магнитного поля соседних проводников возможно выравнивание плотности тока по сечению. При расположении параллельных шин в одной плоскости k _б значительно больше, чем в случае, когда плоскости шин параллельны

Для трехфазной системы проводников картина значительно усложняется.

k _доб = R~ / R ₌ = k п / k б