2015-02-18
747
Электродинамическая стойкость определяется механическими напряжениями в материале проводников и изоляторов, которые не должны быть выше допускаемых напряжений, но последние нормируются по-разному, а именно:
для токоведущих шин
;
опорных изоляторов
;
аппаратов
,
где s max, расч — максимальное расчетное напряжение в материале шин, МПа; sдоп — допускаемое напряжение в материале шин (для алюминия марки AT sдоп = 70 МПа, стали sдоп = 160 МПа); F расч — расчетная электродинамическая сила, приложенная в головке изолятора, Н; F разр — минимальная разрушающая сила (нагрузка) на изгиб, Н (задается заводом-изготовителем); I дин, max — номинальный ток электродинамической стойкости аппарата, кА; I уд, max — ударный ток КЗ при повреждении в расчетной точке, кА.
Обычно для аппаратов I дин, max задают заводы, а у петлевых и стержневых трансформаторов тока нормируется кратность электродинамической стойкости 
. Для выключателей по ГОСТ 687–70 нормируется сквозной предельный ток, определяемый начальным действующим значением его периодической составляющей I п0.
Для расчета электродинамической стойкости шин необходимо, прежде всего, найти величины и выяснить характер действующих сил.
Если два параллельных тонких и прямолинейных проводника 1 и 2 расположены в одной плоскости на расстоянии а и обтекаются токами 
, то результирующая сила, действующая на участке проводника 1 длиной l (например между опорными изоляторами), будет равна:
,
где плюс берётся при одинаковом направлении токов i 1, i 2 (сила стремится сблизить проводники), минус — при разном (сила стремится удалить проводники).
Соответственно этому при двухфазном КЗ (
) получаем
.
Наибольшие электродинамические силы действуют на среднюю фазу (расположение шин в одной плоскости) при трёхфазном КЗ и поэтому принимаются за расчётные:
.
В последнем выражении множитель 
обусловлен фазовым сдвигом между взаимодействующими токами, а коэффициент формы k ф учитывает геометрию проводников и их взаимное расположение. Его величина может быть больше или меньше единицы в зависимости от формы поперечного сечения шин и их взаимного расположения.
Если считать шину многопролетной балкой, лежащей на жёстких опорах и подвергающейся воздействию равномерно распределенной статической нагрузки, то в этих условиях наибольший изгибающий момент, Н×м действущий на шину, определяют по формуле
Напряжение в материале шин, МПа,
,
где W — момент сопротивления шины относительно оси, перпендикулярной направлению действия силы, м3.
Сила, действующая на шины от начала КЗ до его отключения, переменна. Вместе с тем конструкция шин является механически упругой системой, обладающей собственной частотой колебаний. Если частота вынуждающей силы и собственная частота колебаний упругой системы будут близки или совпадут, то возникнут условия для механического резонанса, в результате которого напряжения в материале шин увеличатся и возможно разрушение конструкции.
