Meloci.ru

Как выбрать медные шины

Характеристики и применение электротехнической медной шины

Медная шина — это проводник с низким сопротивлением. Благодаря таким качествам медь нашла применение в электротехнической промышленности. Материал стойкий к коррозии, поэтому используется в любых условиях. Внешний вид может быть в виде полосы металла прямоугольного сечения или сплетенных круглых проводов. Изготавливаются они методом горячего прессования или холодной прокатки.

Характеристика изделия

Шины медные электротехнические разделяются на виды. В зависимости от твердости:

  • твердые. Они бывают из обычной меди ШМТ и бескислородной ШМТВ;
  • мягкие. Обозначаются ШММ и изготавливаются из марок М1, М2, М3.

Теплопроводность меди составляет 401Вт/м. Она значительно выше, чем у стали или алюминия. При работе в сухих условиях шины практически не подвергаются коррозии.

Они теряют свою устойчивость при помещении их в раствор аммиака или хлористого аммония. Окисление появляется при контакте меди с алюминием или цинком.

Нормативные национальные и межгосударственные стандарты следующие:

  • ГОСТ 859–2014. Является межгосударственным стандартом;
  • ГОСТ 434–78. Технические условия для шин прямоугольного сечения;
  • ГОСТ 18690–2012. Кабеля. Упаковка, маркировка и хранение.

Требования к электротехнической продукции

Изготовленная продукция для электротехнической промышленности должна отвечать установленным показателям. Требования следующие:

  • Применяемое сырье. В соответствии с ГОСТ 859–2014 марка берется не ниже М1. Это может быть медная катанка, слитки, прессованная заготовка или сортовой прокат.
  • Размеры. Параметры с учетом допусков и радиусов закруглений регламентируются нормативами в соответствии с ГОСТ 434–78 . Длина полосы составляет величину 2- 6 м .
  • Дефекты. На поверхности не должно быть повреждений. Допускается изменение по цвету из-за наличия следов смазки. Серповидность должна находиться в пределах 2,5 мм на 2 м длины. Шины на должны иметь трещин или расслоений.

Марки и примеси в цветном металле

Марки меди в зависимости от изготовления отличаются между собой количественным составом примесей. Если это литой металл, то их количество составляет 12. Катодная медь имеет 19. Сверхчистая — 22. Их присутствие влияет на эксплуатационные характеристики.

Наличие кислорода, который присутствует в количестве 0,001−0,08%, при нормальных условиях никакого влияния не оказывает. Он начинает пагубно влиять только при высоких температурах. В связи с этим бескислородные марки стоят дороже и изготавливаются только на заказ. Присутствие кислорода, свинца, цинка или кадмия, при пайке в момент нагрева приводит к образованию в этом месте зоны хрупкости.

Положительно сказывается присутствие серебра на уровне 0,05%. Идет уменьшение ползучести меди, а на электропроводности это не отражается. Зато на такой показатель плохо влияют фосфор, железо, сурьма, олово, мышьяк. Их содержание колеблется в пределах 0,001−0,05%. Количество таких элементов больше в твердых прутках и лентах. Меньше в литых заготовках.

Изменение процентного состава примесей на 1%, приводит к потере или улучшению теплопроводности на 3%. В связи с этим такой показатель зависит от технологии изготовления и ГОСТов, по которым идет производство.

Форма поставки меди

В зависимости от требований заказчика шины могут поставляться в виде полос 2- 6 м или бухт, в которых длина изделия составляет 10 м .

При этом формы шины бывают:

  • Гибкие. Применяются для монтажа распределительных сетей.
  • Жесткие. Используются в качестве замены кабеля.
  • Плетеные. Характеризуются высокой степенью гибкости. Применяются в трансформаторных мостах.
  • Покрытые изоляцией. Устанавливаются в местах, где присутствуют агрессивные среды. Если проходит высокое напряжение, то используются двух и трехслойные шины.
  • С перфорацией. Легкие при сборке.
  • Круглого сечения. Применяются редко. Несмотря на более высокую прочность присутствуют недостатки. Кроме большого расхода материала, имеются сложности при пайке и сварке.
  • С закругленными углами. Радиуса закруглений должны присутствовать обязательно. Это регламентируется ГОСТом.

Сферы применения шин

Медные шины легко принимают необходимую форму и это создает дополнительные удобства при монтаже. Устанавливая их вместо кабелей, экономится пространство, поскольку, имея небольшое сечение, они пропускают такой же величины ток.

Широкое применение нашла мягкая медь. Без нее не обходится космическая промышленность, микроэлектроника, судостроение и авиация. Используется в ювелирном деле.

В любом распределительном устройстве требуется присутствие электротехнической шины. Она имеет высокую пропускную способность, поэтому используется при монтаже магистральных шинопроводов. Такие линии обладают большей динамической устойчивостью, чем кабель такого же сечения.

Благодаря своим показателям, медь очень востребована не только в электротехнической промышленности.

Она применяется при монтаже трубопроводов. Из нее изготавливаются фитинги в качестве уплотнителей, резьбовые изделия. При контакте с водой она не корродирует, что является решающим фактором.

Медная шина

Медная шина — это разновидность токопроводящего изделия, для которого характерна высокая электропроводимость, а также устойчивость к коррозии. Данный вид проводника используют в качестве связующего элемента в современных энергоустановках, электротехнике и системах энергоснабжения и автоматизации на различных объектах.

Внешне медная шина представляет собой полоску из металла прямоугольного сечения, хотя для различных условий эксплуатации и монтажа производятся различные виды этого проводника.

Медные проводники такого типа получили значительное распространение благодаря своим уникальным свойствам:

  • легко сгибается по длине почти до 90º без повреждений и потерь своих эксплуатационных свойств. Это позволяет делать силовые установки компактнее, экономить место. С обычными проводами такого не добиться. Благодаря эластичности материала формовка медных шин может быть довольно сложной, но при этом получается создавать компактные устройства;
  • медные шины не разрушаются под действием высокого напряжения (до 1500 В), в отличие от большинства проводников из других металлов;
  • удельная проводимость медной шины в 1,6 раз больше, чем у аналога из алюминия, что позволяет использовать проводник меньшего сечения, а также добиться меньших потерь тепля в процессе эксплуатации;
  • обладает высокой пластичностью, что упрощает электромонтаж;
  • имеет высокую теплопроводность — 401 Вт/м. Этот показатель в два раза больше, нежели у алюминия;
  • помимо всего прочего, медь является экологически чистым металлом, кроме того шины можно сдавать на переработку для повторного использования.

Применение шинных магистралей значительно экономит время при проектировании оборудования, а также позволяет сократить время на введение мощных систем в эксплуатацию. При изготовлении современного электрооборудования, его компонентов и электротехнических деталей многие производители отдают свое предпочтение именно медным шинам, а не их аналогам.
Особенности производства

В качестве основного материала для изготовления проводников такого типа применяется чистая медь 99,9%. Менее 0,5% заготовки составляют различного рода добавки. Наличие этих добавок значительно влияет на качество изготовляемой продукции, поэтому состав металла тщательно контролируют. При изготовлении продукции производители используют разные марки меди, среди которых наиболее популярными являются:

  • М0б — бескислородная электро-рафинированная медь, имеющая долю примесей 0,03%. Крайне дорогой вид сырья, который используется для изготовления термоустойчивой продукции.
  • М1 — чистая медь с долей примесей всего 0,1% материала.
  • М2 — медь из вторсырья. Ввиду того что это вторсырье доля примесей здесь довольно высока и составляет 0,3%.

Марка меди определяется выбранным для продукции ГОСТом. Наиболее распространенным сырьем является медь марок М1, так и М2, но при этом медная шина из разных марок будет иметь отличия в характеристиках. Для формирования полуфабрикатов используется технология холодной прокатки меди горячего прессования.

Типовые размеры изделий определяются выбранным ГОСТом. Для разных условий эксплуатации изготавливаются заготовки разного типа пластичности:

  • Твердые шины, в которых используется обычная медь, имеют обозначение ШМТ. Сейчас продукция такого типа применяется куда реже, нежели мягкие шины, из-за особенностей монтажа. Данный тип проводника используется в системах и аппаратуре, где требуется обеспечить неподвижный и прочный шинопровод.
  • Мягкие шины(ШММ) получили широкое распространение в различных отраслях благодаря тому, что проводник довольно гибкий и его очень просто монтировать. Используются во многих отраслях промышленности.
Читать еще:  Автомобильный компрессор для подкачки шин как работает

Отдельным видом проводника является бескислородная (ШМТВ) изготовленная из сплава меди без оксидов. Этот тип медных шин отличается более высокой прочностью при воздействии высоких температур, поэтому даже при значительном нагревании такой проводник практически не теряет своих качеств. Из-за слишком высокой цены такие изделия не пользуются популярностью.

Кроме всего прочего, медные шины могут быть различных форм, что позволяет их применять сугубо на определенных объектах. Сейчас существуют следующие типы проводников:

  • Гибкие — применяются в распределительных устройствах.
  • Жесткие — наиболее качественная замена кабелей, позволяющая освободить немного места.
  • Плетеные — отличаются хорошей гибкостью, благодаря чему их удобно использовать в трансформаторных мостах.
  • С изоляцией. Данный вид проводника применяется для систем, которые работают в условиях агрессивной среды. Если система работает с высоким напряжением могут использоваться шины с двумя и тремя слоями изоляции.
  • Перфорированные. Имеют меньший вес, благодаря чему их легче монтировать при сборке различного рода сетей и систем.
  • Шины круглого сечения. Отличаются большой прочностью, но из-за значительных трудностей при пайке сейчас практически не применяются.

Готовую продукцию могут поставлять в виде полос, или бухтами, если шины малой толщины. Изготовитель медных шин устанавливает гарантийный срок хранения продукции с момента ее производства. Таким образом, срок хранения для ШМТ, ШМТВ — 6 месяцев, ШММ — 12 месяцев. Гарантия действительна при отсутствии нарушений во время транспортировки на время хранения проводников.
Особенности медных шин

Большинство особенностей медных шин обусловлено качествами материала, из которого они изготовлены. Например, медь не подвержена коррозии в условиях минимальной влажности, но может начинаться контактная коррозия при взаимодействии с алюминием или цинком. Другим интересным свойством медной шины является то, что она может окисляться на воздухе, но при этом ее проводимость не меняется, поскольку пленка также проводит ток, хоть и несколько хуже. Медные шины устойчивы к изгибанию и кручению, что позволяет создавать магистрали необходимой формы и при этом экономить место и материалы.
Теперь стоит перейти к главным преимуществам:

  • Большая удельная проводимость меди позволяет создавать проводники меньшего сечения, нежели аналоги из других металлов, например, алюминия.
  • Медные шины нагреваются медленнее, поэтому не требуется использовать системы охлаждения вместе с ними.
  • Легко приобретают нужную форму, благодаря чему значительно упрощается их монтаж. Устанавливаются вместо кабелей, экономят пространство за счет того, что имеют небольшое сечение, при этом способны пропускать такой же ток, что и кабель большего сечения.
  • За счет высокой механической прочности с ними проще работать, поскольку они реже нуждаются в ремонте.
  • Легко стыкуются с другими медными проводниками без негативных последствий.

Примеси и их влияние на качество проводника
Марки меди и ее типы отличаются не только технологией производства, но и количеством примесей в металле. Для определения состава материала используют разные виды анализов, что позволяет выявить до 22 различных примесей в 99,9% меди. Разные примеси способны как улучшить, так и ухудшить некоторые качества проводника, поэтому требуется знать их точное количество. Определенные примеси негативно отражаются на качестве меди, например, свинец, цинк, а также ряд других легкоплавких примесей. Эти элементы усложняют процесс сварки и пайки при соединении медных шин, поскольку из-за их наличия образуются хрупкие зоны в месте стыка. Это значительно уменьшает срок эксплуатации проводника и подвергает всю систему опасности.

Негативно отражаются на электропроводности фосфор, железо, сурьма, мышьяк, олово. В общем их доля, обычно, не превышает 0,06%, поэтому эффект незначительный.

К вредным примесям относится и кислород, который в небольшом количестве содержится в металле. Его количество в заготовках не превышает 0,08% от массы изделия. При нормальных условиях эксплуатации проводника это никак не влияет на его качества. Однако, при длительном воздействии высоких температур медная шина становится более хрупкой. Если системы или оборудование будут эксплуатироваться в условии высоких температур, рекомендуется приобретать бескислородную медную шину. Бескислородная медь обходится дороже и, в основном, производится только на заказ, но при этом обеспечивает стабильную работу при воздействии высоких температур.

Из полезных примесей стоит упомянуть серебро, его доли в 0,05% достаточно, чтобы повысить ползучесть меди без негативных последствий для полезных качеств материала. При нагревании медь с добавлением серебра лучше держит форму, кроме того, повышается ее температура рекристаллизации.

Изменение количества примесей хотя бы на один процент способно привести к потере или, наоборот, к улучшению электропроводности меди на 3%. Сильно влияет на качество проводника его технология изготовления, и ГОСТ, взятый для создания продукции, из-за чего медь одной марки, но от разных производителей может иметь значительные различия в характеристиках.

Использование на современных предприятиях
Медные шины — это довольно дорогое удовольствие, многие предприятия готовы на такие затраты ради стабильной работы систем энергоснабжения и электротехнических приборов. За счет высокой пропускной способности и большой динамической устойчивости медная шина превосходит алюминиевый аналог поэтому в большинстве случаев, будет лучшим выбором.

Используя качественные медные шины можно создавать простые, надежные, долговечные, экономичные в плане расхода электроэнергии системы и устройства.

Как выбрать медные шины

Медная шина электротехническая представляет собой металлопрокатное изделие, обладающее отличной проводимостью и хорошими параметрами по эксплуатации.

По своему строению медная шина электротехническая – это полоса, изготовленная из меди высокой чистоты, либо произведенная из переплетенных проводников, имеющих круглое сечение. Две эти формы наиболее популярны.

Медные шины являются заготовками для изготовления всевозможных вспомогательных и крепежных деталей, которые используются в системах энергосбережения. При этом они также применяются во многих отраслях промышленности, радиотехнике и бытовом строительстве.

Такой металл, как медь, обладает отличной теплопроводностью и электропроводностью. При этом он имеет высокую коррозийную стойкость и привлекает многих своими технологическими качествами. Прокат из меди, включая медную полосу и ленту, характеризуется отличной пластичностью, податлив к любым видам сварки. Данный материал после утилизации можно использовать повторно.

Прекрасная пластичность, высокий температурный уровень плавления и приемлемый показатель удельного электрического сопротивления дают возможность производить отдельный вид цветного металлопроката – медную шину электротехническую. Именно она часто используется при изготовлении современных элементов для электрооборудования и многих электротехнических деталей.

Характеристики медных шин

Электротехнические медные шины производятся по ГОСТу 434-78 и ТУ 48-0814-105-2000 из медных сплавов маркировки М0б, М1 либо М2, химический состав которых регламентируется ГОСТом 859-2001.

На сегодняшний день насчитывается около 20 маркировок меди, при этом для производства проката из данного сырья используют исключительно качественные марки, характеризующиеся высоким содержанием металла в своем составе.

ГОСТ 24231-80 регламентирует процесс отбора и подготовки проб материала для определения его химического состава.

Купить электротехническую медную шину можно в бухтах либо полосами по 2 – 4 метра длиной. По форме поперечного сечения медная шина похожа на медную ленту, но имеет большую толщину.

Читать еще:  Какое давление качать в шинах зимой

Основные размеры медной шины:

• По ширине: от 15 мм до 120 мм;

• По длине: от 2 м до 6 м;

• По толщине: от 3 мм до 30 мм.

Вес медной шины зависит от ее толщины, ширины и длины. Например, вес одного погонного метра электротехнической медной шины 50х5 – 2,23 кг, 40х4 – 1,43 кг, 100х10 – 8,91 кг, 120х10 – 10,69 кг, а вес медной шины 15х3 – всего 400 грамм.

Медная шина обладает хорошей пластичностью, высокой стойкостью к процессам коррозии, тепловой и электрической проводимостью.

Марка металлопроката говорит о чистоте сплава, его легирующих элементах и указывает на особенности методов изготовления.

Медная шина М0б (бескислородная)

Медная шина маркировки М0б представляет собой полосу, изготовленную из сплава бескислородной меди, не содержащую примесей, либо содержащую, но в самых малых количествах. Данная продукция хорошо поддается обработке температурами, всевозможной сварке и пайке высокими температурами.

Медные шины М1 и М2

Шины из меди маркировок М1 либо М2 изготовляются из сырья, содержащего кислород и требующего специальных условий для обработки сваркой либо пайкой. Данные изделия податливы к деформации в горячем либо холодном состоянии и отличаются высокой износостойкостью по истечению длительного времени использования.

В соответствии с состоянием материала, можно купить медную шину электротехническую твердую – ШМТ, либо мягкую – ШММ.

Твердая медная шина

Твердые медные шины используются менее часто, нежели мягкие. Они производятся из обычного сплава меди и имеют более низкую проводимость в сравнении с мягкими шинами. Медная шина ШМТ применима в областях, требующих обеспечения прочного и недвижимого шинопровода.

Мягкая медная шина (гибкая)

Мягкая медная шина ШММ благодаря своим эксплуатационным параметрам получила широкую популярность в самых разнообразных сферах промышленности: начиная с авиастроения и металлургической отрасли и заканчивая бытовыми и космическими направлениями.

В данных областях применяются мягкие марки меди М1, М1М, М2 и др.

Медная шина из бескислородной меди

Медная шина из бескислородной меди (ШМТВ) представляет собой продукт металлопроката, изготовленный из сплава меди, который не содержит в своем составе оксидов. На сегодняшний день все передовые производители для изготовления своей продукции используют данную медь, поскольку она имеет ряд преимуществ, в сравнении с медью иных марок. Бескислородная медь не требует специальных условий для термической обработки, при нагреве не происходит испарения, менее хрупка и ломка. Но цена на медные шины бескислородные – неоправданно высока.

Металлопрокат обладает чистой поверхностью, ровными обрезанными краями без загиба боковых кромок и явных заусенцев. Обычное качество отделки и нормальная точность производства по ширине и толщине, матовая и ровная поверхность.

Электротехнические медные шины имеют ряд достоинств, благодаря которым стали популярны и применяются в качестве вспомогательного сырья для электротехники:

– они удобны и просты в монтаже и демонтаже;

– обладают конструкционной универсальностью;

– отличаются гибкостью, позволяющей сохранять изделиям из меди все положительные параметры в состоянии деформации;

– нуждаются в высоких температурных режимах для своего плавления (более 1000 градусов Цельсия). Это гарантирует определенную пожаробезопасность;

– отличаются пластичной прочностью;

– обладают антикоррозийными свойствами;

– при производстве медной шины применяют сплавы меди категории М1 (99,9% медного состава) с наличием легирующих элементов, зачастую титана, которые увеличивают пластичность готовых изделий;

– на рынке данного товара есть в наличии электротехнические шины из меди, которые абсолютно подготовлены для электромонтажных работ узкого направления. Они имеют специальные окончания с отверстиями для креплений универсального характера и заводской изоляцией, предполагающей нужный показатель безопасности тех или иных систем.

Преимущества электротехнических медных шин

В основном шины, кабеля и провода производятся из таких металлов, как медь либо алюминий. Но квалифицированные электрики отдают предпочтение исключительно медным проводникам, поскольку они, в сравнении с алюминиевыми шинами, имеют более высокий уровень механической прочности, обладают хорошей гибкостью, за счет чего облегчается работа по монтажу проводников из меди. При этом, они легко состыковываются с иными проводниками (из меди) и не подвержены окислению.

Хотя алюминиевый сплав по своим характеристикам примерно схож с медным, на воздухе он подвержен окислению, за счет чего ухудшается проводимость изделий. Также, если производить соединение проводников из алюминия с проводниками из меди либо других материалов, образуется гальваническая пара. Она ускоряет процесс развития коррозии, что приводит к разрушению проводника. Это и является главной причиной того, почему в работах следует использовать изделия из меди, а не из более дешевого алюминиевого сплава, особенно, в контакте с медным проводником.

Размеры и маркировка медных шин

Электрическая медная шина изготовляется толщиной от 4 мм до 30 мм и шириной от 16 мм до 120 мм. Длина полос, которые можно купить, находится в пределах от 2 м до 6 м. При производстве в обязательном порядке происходит скругление углов в поперечном сечении изделия.

В основе производства электротехнических медных шин лежит медь маркировки М1 и более, где примеси составляют не больше 0,05% от общей массы.

Пример расшифровки обозначений.

– две первые буквы ШМ – шина медная;

– третья буква говорит о твердости сырья: М – мягкий материал, Т – твердый;

– цифрами обозначается размерность поперечного сечения в миллиметрах.

В случае, когда изделие произведено из меди бескислородной, в обозначение добавляется четвертая буква B.

Применение медных шин

Шины из меди часто применяются для монтажных магистральных шинопроводов или же троллейных. Готовая продукция дает возможность экономить электричество, отличается легкостью, долговечностью и высокой прочностью в эксплуатации.

Они используются во всевозможных электрических установках. К примеру, в низковольтном оборудовании электротехнические медные шины применяют для состыковки с электрическими цепями.

В высоковольтном оборудовании они могут использоваться в областях, требующих наличие малого реактивного и активного цепного сопротивления.

Шины, выполненные из меди бескислородной, используются для производства космического и вакуумного оборудования. Они лежат в основе распределительных устройств, линейных ускорителей, сверхпроводников и электронных приборов. Данные изделия из меди популярны и незаменимы в области микроэлектроники, в атомной энергетике, строительной сфере и ювелирном производстве.

16.6. Выбор шин по нагреву в рабочих режимах

В рабочих режимах температура нагрева шин 9 не должна превышать (длительно) допустимого значения 9доп, т.е.

Допустимые температуры нагрева алюминиевых и медных шин, а также разъемных контактных соединений в рабочих режимах приведены в табл. 16.7. Они определяются требованиями надежности разъемных контактных соединений, а также необходимостью иметь достаточный «запас» по возможности дополнительного нагрева шин при коротком замыкании.

Для шин, не имеющих разъемных контактов, допустимая температура составляет 120 °С (табл. 16.7). Для разъемных контактных соединений (например, болтовых) медь-медь или алюминий-алюминий (а также их сплавов) допустимая температура равна 90 °С. Следует отметить, что температура шин вблизи контактных соединений (например, вблизи выводов электрических аппаратов) не должна превышать допустимой температуры контакта. При этом принято, что нормативное значение температуры окружающей среды (воздуха) равно 40 °С. Поэтому, кроме предельной допустимой температуры нормируется допустимый перепад температур между проводниками и воздухом, значения которого также указаны в табл. 16.7.

Наибольший рабочий ток, при котором выполняется неравенство (16.10), называется допустимым током /доп (или номинальным током шин /ном). Поэтому работоспособность шин по условию нагрева в рабочем режиме можно проверять по условию

Читать еще:  Какие размеры шин взаимозаменяемые

где /раб нб — наибольший рабочий ток, А.

Наибольший рабочий ток определяется: для сборных шип электростанций и подстанций, а также шип в цепи секционных и шиносоеди- иительных выключателей — при наиболее неблагоприятных эксплуа-

Таблица 16.7. Допустимые температуры нагрева шин и разъемных контактных соединений

Части токопроводов и материалы, из которых они изготовлены

Наибольшая допустимая температура нагрева, °С

Допустимый перепад температур, °С

Токоведущие неизолированные проводники (шины)

Контактные (разъемные) соединения на воздухе:

из меди, алюминия и их сплавов без покрытий;

из меди и медных сплавов с покрытием серебром;

из алюминия и его сплавов с покрытием серебром

тационных условиях (при наибольших перетоках мощности); для цепи трансформаторов — с учетом их перегрузочной способности; для параллельных или взаиморезервируемых цепей — при отключении одной из них; для цепи генератора — при работе с номинальной мощностью и снижении напряжения на 5 % номинального значения.

Допустимый (номинальный) ток шип определяется, как правило, экспериментально. Однако такие испытания обычно проводятся в закрытых помещениях. Для учета особенностей теплообмена в наружных установках выполняют контрольные расчеты.

Уравнение теплового баланса шины в рабочем режиме (при условии достаточно длительной неизменной нагрузке) в общем виде записывается так:

где /— рабочий ток; — активное сопротивление шины при температуре 9; и ?)л — тепловые потоки, обусловленные конвекцией и излучением (лучеиспусканием); 2 .

Значения удельного электрического сопротивления алюминиевых сплавов разных марок при температуре 20 °С приведены в табл. 16.8.

Рассмотрим расчет шин круглого или кольцевого сечения по нагреву в рабочем режиме. Коэффициент поверхностного эффекта таких шин приближенно можно определить по формуле

где Ь и О — собственная толщина стенки и внешний диаметр шины; 3,3 • К) 10 — постоянный коэффициент, который имеет размерность Ом 2 .

Удельное электрическое сопротивление р при температуре 20 °С, 10 6 Ом • м

Для шин РУ 110—500 кВ, как правило, коэффициент поверхностного эффекта может быть принят равным единице.

Тепловые потоки, обусловленные конвекцией и излучением, на 1 м длины (Вт/м) определяются как

где 2 ; = пО — конвергирующие и

излучающие поверхности трубчатых шин (на 1 м длины), м 2 /м. Удельная теплоотдача конвекцией определяется по формуле

где ак — коэффициент теплоотдачи при конвекции, Вт • °С/м 2 ; 0 = = 9 – Эв — перепад температур между шиной и воздухом, °С; —

коэффициент теплопроводности воздуха, Вт/(м • С°), значения которого указаны в табл. 16.9; Г4и — число Нуссельта, которое для газов является критериальной зависимостью вида 1Ми = /(вг, Яе); вг — число Грасгофа; Де — число Рейнольдса.

Температура воздуха 9В, °С

Коэффициент теплопроводности Хв • 10 2 , Вт/(м • °С)

Кинетический коэффициент вязкости ув– ЮЛ м 2 /с

Примечание. Параметры приведены при давлении воздуха 1,013- 10 5 Па, что соответствует 760 мм рт. ст.

Числа Грасгофа и Рейнольдса определяются по формулам:

где ? = 9,81 — ускорение свободного падения, м/с 2 ; Рв — температурный коэффициент объемного расширения воздуха, примерно равный 1/Гв; мв — кинетический коэффициент вязкости воздуха, м 2 /с (см. табл. 16.9); V — скорость ветра, м/с; Гв = Эв + 273 — термодинамическая температура воздуха, К.

Внутри помещения (в ЗРУ) теплоотдача 3 х (характерных для жестких трубчатых шин)

при вынужденной конвекции (без учета естественной)

Наиболее тяжелые условия для шин ОРУ возникают при штиле (скорости ветра V не более 0,6 м/с). Тем не менее, конвективная теплоотдача шин в ОРУ за счет естественного движения воздуха оказывается выше, чем в ЗРУ (при естественной конвекции).

Если свободный и вынужденный потоки имеют одно и то же направление, что характерно для штиля (при наличии восходящих воздушных потоков), в формулу (16.22) вместо Яе следует подставлять эквивалентный критерий Рейнольдса Яе*, определяемый по формуле:

Если вынужденный поток (ветер) направлен в горизонтальной плоскости, то эквивалентный критерий Рейнольдса Яе* определяется но формуле

Расчет удельного конвективного теплообмена шин ОРУ при штиле проводится при скорости ветра 0,6 м/с по формуле (16.18) с учетом (16.21) и (16.22).

Экспериментально установлено, что удельная теплоотдача конвекцией (Вт/м 2 ) при штиле приближенно может быть определена по формуле

Расчеты по этой формуле и формуле (16.18) дают весьма близкие результаты.

Конвективные тепловые потоки в ЗРУ и ОРУ (при штиле) на 1 м длины шины можно определить по формуле, удобной для расчетов

Значения параметра Ск (Вт • м -1,75 ) при температуре воздуха 40 °С и температурах нагрева шин 9, = 90 и 9, = 120 °С приведены в табл. 16.10.

Обозначение параметра и его размерность

Значение параметра при температуре воздуха

Теплоотдача излучением в соответствии с уравнением Стефана— Больцмана и Кирхгофа определяется по формуле

где е — степень черноты или коэффициент излучения поверхности шипы (см. табл. 16.11); с0 = 5,67 — излучающая способность абсолютно черного тела, Вт/(м 2 • К 4 ); Т = 9 + 273 — термодинамическая температура шины. К; Тв = Эв + 273 — термодинамическая температура воздуха, К.

Тепловой поток излучением [см. (16.17а)] удобно определять по формуле

где Сл = (Т/100) 4 – (7^/100) 4 — параметр, Вт/м 2 , значения которого при температурах шип Э| = 90 и 9, = 120 °С приведены в табл. 16.10.

Тепловой поток (2С, поглощаемый шиной от солнечной радиации, в ЗРУ, а также в ОРУ в ночное время и при облачности равен нулю. В наружных установках в солнечный день тепловой поток, поглощаемый цилиндрической поверхностью шины длиной 1 м, составляет

где ас — коэффициент поглощения солнечной радиации; 2 .

Интенсивность солнечной радиации зависит от широты местности, времени года и суток, состояния атмосферы, а также угла наклона шины к солнечным лучам. Наибольшие значения с/с па территории России получаются в летний период и достигают 900— 950 Вт/м 2 .

Значения коэффициентов ей ас для различных поверхностей указаны в табл. 16.11. В инженерных расчетах обычно принимают: для неокрашенных шин из алюминия и его сплавов г – 0,15 и ас = 0,5; для окрашенных шин е = 0,9 (при любом цвете), а ас — средним значениям, указанным в табл. 16.11 (в зависимости от цвета краски).

Как видно из данных табл. 16.11 окраска шин в ЗРУ позволяет в 4—5 раз повысить тепловой поток излучением и тем самым снизить температуру шины и соответственно увеличить рабочий ток. В ОРУ эффективность теплоотдачи в значительной мере зависит от цвета краски. Наилучшие результаты достигаются при окраске проводников белой краской. Именно поэтому так окрашивают экраны мощных генераторных токопроводов.

В соответствии с (16.14) допустимый (номинальный) рабочий ток шины определяется по формуле

в которой значения 7?а, (9К и должны соответствовать длительно допустимой температуре шины Эдоп.

Таблица 16.11. Степень черноты и коэффициент поглощения солнечной радиации при разных материалах шин и разных цветах краски

Материал шины или цвет краски

Степень черноты е

Коэффициент поглощения солнечной радиации ас

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector