Електричні апарати (стр. 6 из 31)
де
– мах. питомого електродинамічного навантаженні від сусідньої фази; 
– мах. згинаючий момент; 
– момент опору; 
– довжина вільного прольоту шини, м. 
де
– висота ізолятора, м; 
– відстань від основи ізолятора до центра тяжіння поперечного перерізу шини, м.Розподіл моментів та поперечної сили показано на рис. 3.11.
Нехай,
кА, стала часу аперіодичної складової 0,05 с, відстань 
м, а між фазами – 0,6 м. Шини алюмінієві, трубчасті. Опорні ізолятори із мінімальним руйнуючим навантаження 3675 Н, висотою 
=0,372 м. 
=35 кВ.Вважаємо, що шини мають жорстке кріплення в ізоляторах.
ΙΙ) Для даної задачі максимальний згинаючий момент,
де
– навантаження на одиницю довжини.ΙΙΙ) Максимальне напруження в матеріалі шини
– момент опору згину.ΙV) Навантаження, що діє на ізолятори
V) Умова максимальної. міцності шин та ізоляторів
VI) Для алюмінію марки АО
=117·106 Па.VII) Для ізоляторів
VIII)
кА. 
тому 
(для 
довгого провідника).Для круглих провідників
IX) Звідси: р=1.02·10-7·2(50.8·103)2/0.6=880 Н/м;
X) р=р·l=880·1.3=1142 H<0.6·3675·0.372/0.407=2010 H, (див. формулу IV, VII).
Таким чином, конструкція шин виконана із запасом механічної міцності.
4. Основи теплових розрахунків
4.1 Втрати в електричних апаратах
Потужність та кількість теплоти, що виділяється при проходженні через провідник електричного струму визначається за законом Джоуля – Ленца:
→ 
Електричний опір провідника що ввімкнений в коло змінного і такого самого постійного струму, відрізняються між собою.
При постійному струмі опір легко знайти за відомою формулою:
(4.2)де ρ – питомий опір;
l – довжина провідника;
S – площа поперечного перерізу.
При змінному струмі на активний опір провідника впливають поверхневий ефект і ефект близькості.
Тому вводиться коефіцієнт, що додатково враховує ці два ефекти –
– коефіцієнт додаткових втрат.Активним опором називають деякий фіктивний опір провідника, який будучи помноженим на квадрат діючого струму дає втрати потужності, що дійсно мають місце при даному змінному струмі.
Поверхневий ефект зумовлений тим, що змінний струм збуджує в провіднику неоднорідне по його перерізу магнітне поле, що викликає різну величину вихрового струму, напрямленого проти основного струму. Це призводить до того, що опір провідника збільшується, оскільки струм виштовхується до поверхні. З підвищенням температури провідність матеріалу зменшується, значить, поверхневий ефект спадає.
Ефект близькості полягає в тому, що магнітне поле одного провідника впливає на магнітне поле іншого провідника, розташованого поруч. Взаємовплив полів струмів цих провідників теж призводить до змін електричного опору провідника. Тому при змінному струмі:
(4.3) 
де
– коефіцієнт додаткових втрат; 
– поверхневого ефекту (росте із ростом частоти і провідності); 
– коефіцієнт близькості (росте в провідниках із феромагнетика).4.2 Втрати в феромагнетиках, які не несуть струм
В струмоведучих елементах феромагнетик приводить до значних величин
і великих енерговтрат. Так, наприклад, втрати зростають в 4 – 6 раз, якщо провідник робити із сталі.В неструмонесучих феромагнітних деталях апаратів значну величину дістають втрати, викликані вихровими струмами, що індукуються при перетині змінним магнітним полем феромагнетика, із якого зроблені деталі апарату.
Струми, що при цьому виникають, сильно розігрівають феромагнетик. Втрати в неструмонесучому феромагнетику зумовлені як вихровими струмами, так і втратами, що зв’язані з процесами перемагнічування.
Площа петлі відповідає втратам на гістерезис (рис.4.2.).
Повні втрати магнітопроводу із сталі визначаються за формулою:
де
– втрати на вихрові струми; 
– втрати потужності на гістерезис; 
– частота, Гц; 
– магнітна індукція, Тл; 
, 
– коефіцієнти втрат, що залежать від конструкції;Для зменшення втрат в магніто проводах їх роблять у вигляді тонких листів, ізольованих між собою.
4.3 Способи передачі тепла в середині та з поверхні нагрітих тіл. Коефіцієнт тепловіддачі
В загальному, теплова енергія витрачається на збільшення температури електричного апарату та частково передається оточуючому середовищу.
Розрізняють три види передачі теплоти:
1) теплопровідність;
2) конвекція;
3) теплове випромінювання, м2/с.
Явище теплопровідності описується за формулою:
(4.4)де
– коефіцієнт теплопровідності; 
– кількість теплоти, що проходить за час 
крізь площадку 
в напрямку x.Важливою характеристикою процесу теплопровідності є температуропровідність, що характеризує здатність речовини вирівнювати температуру (позначається буквою а, має розмірність м2/c):
де
– густина; 
– питома теплоємність; 
– температуропроводність.Конвекція – це спосіб передачі теплоти при контакті нагрітого твердого тіла з газом або рідиною. При цьому молекулярний шар газу або рідини отримує енергію від твердого тіла шляхом теплопровідності, а далі перенос теплоти здійснюється більш нагрітими шарами газу або рідини (їх рухом і переміщуванням внаслідок їх меншої густини, ніж у холодних). Розрізняють вільну або природну конвекцію та вимушену (штучну). При штучній конвекції охолоджуюче середовище рухається за допомогою насосів або вентиляторів. Кількість теплоти, що віддається тілом за рахунок конвекції описується законом Ньютона-Ріхмана: