Основы теории электрических аппаратов - Нагревание неразмыкаемых контактных соединении при коротких замыканиях

Расчет нагревания неразмыкаемых контактных соединений при номинальном режиме легко производить по заданному току и известному полному сопротивлению. Но расчет контактных соединений при коротких замыканиях требует особого рассмотрения. Возьмем простейший тип контактного соединения (см. рис. IV.20). При коротком замыкании в частях контактного соединения возникают большие механические напряжения вследствие неодинакового теплового расширения болтов и шин, особенно если они сделаны из разных материалов. При этом в болтах могут появиться остаточные деформации, которые при остывании контакта вызовут ослабление давления в нем. Это приводит к повышению переходного сопротивления и нагревания контакта. Неодинаковое нагревание болтов и соединяемых шин вызывается тем, что между ними всегда имеется зазор, препятствующий прямому прохождению тока через болты. Зазор имеет неопределенную величину, так что учесть долю тока, проходящего через болты, невозможно. По опытным данным принято считать, что превышение температуры болтов над температурой окружающей среды составляет около 20 % от превышения температуры шин. Положим, что шины при коротком замыкании нагрелись до ϑ, а болты — до Увеличение толщины шин вследствие нагрева
где а — температурный коэффициент расширения шин. Увеличение длины болтов
и увеличение толщины шайб

Дополнительные усилия в болтах не возникнут, если увеличение толщины шин и шайб будет в точности равно удлинению болтов, т. е.

Но обычно применяются стальные болты, у которых a1< а. Температурное увеличение толщины шин и шайб всегда больше увеличения длины болтов. Отсюда появляются дополнительные механические напряжения в болтах.