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        三相配電線路共面布置中間相導(dǎo)線所受安培力的變化規(guī)律

        2013-06-06 04:33:50朱學(xué)林
        機(jī)電工程技術(shù) 2013年6期
        關(guān)鍵詞:載流交流電安培力

        朱學(xué)林

        (廣東松山職業(yè)技術(shù)學(xué)院,廣東韶關(guān) 512126)

        0 前言

        在低壓配電系統(tǒng)中,三相交流電配電線路經(jīng)常采用水平布置的形式[1],各相導(dǎo)線的距離和檔距都有相關(guān)的規(guī)定,其解釋重點(diǎn)在于安全方面,電磁學(xué)原理解釋很少,在維修三相電路更換保險(xiǎn)等操作中,出于同樣原因經(jīng)常注重中間相,認(rèn)為中間相導(dǎo)體受力特別,載流導(dǎo)線周圍都有磁場,而三根導(dǎo)線的距離不遠(yuǎn),這就出現(xiàn)通電導(dǎo)線置于其他通電導(dǎo)線的磁場中,要受安培力作用,低壓回路中通常電流強(qiáng)度比較大,特別是短路時(shí)電流突然增大若干倍,安培力產(chǎn)生的破壞作用很明顯,為此,將中間相導(dǎo)線所受的安培力作一次計(jì)算,找出其變化的具體規(guī)律。

        1 載流導(dǎo)線周圍的磁場

        圖1 載流直導(dǎo)線的磁場

        2 三相正弦交流電中間相導(dǎo)線所受安培力規(guī)律

        在低壓配電網(wǎng)中,三相交流電源的導(dǎo)線多為平行地排列在同一平面內(nèi),通常電流較大,距離較近,這與高壓輸電網(wǎng)不同,三根通電導(dǎo)線的通過對稱的三相正弦交流電流,iA、iB、iC解析表示如下:

        圖2 三相正弦交流電流

        三相交流電流變化規(guī)律如圖2 所示。設(shè)B 相上有一段長為L 的導(dǎo)線,它受到左右兩根導(dǎo)線的安培力作用,因三根導(dǎo)線共面,所以安培力也是共面力,根據(jù)右手螺旋法則和左手定則可知,同向電流相互吸引,反向電流相互排斥,并設(shè)定向左的力為負(fù),向右為正,如圖所示。取任一相位ωt,此時(shí)安培力如圖3所示。

        圖3 任一相位ωt 的安培力方向

        此時(shí)iC>iA,合力向左,應(yīng)為負(fù)值。數(shù)值上FC>FA,合力為:

        將正弦交流電的表達(dá)示式(1)代入合力表達(dá)式后:

        3 關(guān)于安培力推導(dǎo)公式的驗(yàn)證

        4 結(jié)束語

        (1)三相正弦交流電中間相導(dǎo)線所受安培力仍然按正弦規(guī)律變化,頻率是交流電頻率的2倍。

        表1 安培力驗(yàn)證數(shù)值表

        (3)此安培力在單位長度上不大,如果各相電流100 A,相距10 cm,B相導(dǎo)線上每1 m長度受安培力最大值是2×10-2N,只有在距離近電流大時(shí)影響嚴(yán)重,如電路短路瞬間,電流突然增大N倍,安培力就增大N平方倍,造成設(shè)備損壞。

        圖4 B相導(dǎo)體所受安培力的規(guī)律

        (4)由于安培力是周期性的外力,如果供電設(shè)備的某個(gè)部分的固有頻率與2 倍交流電頻率相近時(shí),會發(fā)生共振,可能對儀表或傳感器產(chǎn)生不良影響,應(yīng)設(shè)法避免之。

        [1]戴紹基.建筑供配電技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

        [2]李迺伯.物理學(xué)[M].北京:高等教育出版社,2002.

        [3]闞仲元.電動力學(xué)教程[M].北京:高等教育出版社,1988.

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