Конфигурация ШС определяется конструкцией элемента разрядника и в значительной степени сложившейся практикой. В отечественных разрядниках, выпускавшихся в послевоенные годы, ШС имеют форму дужек. Сопротивления выпускаются двух габаритов: меньшего сечения (7X14 мм2) и большего сечения (14X14 мм2) при активной длине дужки 60—70 мм (см. рис. 2-4). Выбор сечения ШС сопротивлений определяется назначением разрядника и его номинальным напряжением. Шунтирующие сопротивления в разрядниках должны удовлетворять двум требованиям. Наибольшее напряжение, которое может оказаться приложенным к сопротивлению, должно быть ниже его напряжения перекрытия (см. § 2-4). Мощность, рассеиваемая в единичном сопротивлении при рабочем напряжении, не должна превышать допустимую для него величину. Эта величина определяется температурой перегрева ШС. Температура, которая устанавливается на шунтирующих сопротивлениях, зависит от мощности, выделяемой в элементе разрядника, от его теплового сопротивления, и, наконец, от расстояния между отдельными ШС.
Рис. 4-28. Зависимости температуры Т перегрева ШС сечением 14Х 14 мм2 от мощности Р при различной высоте блока искровых промежутков: 1—высота блока 360 мм; 2 — 600 мм
Следует отметить, что разные шунтирующие сопротивления в элементе нагреваются до различной температуры. Естественно, что наибольшей величины температура достигает на дужках максимального сопротивления (разброс в сопротивлениях доходит до ±25%), расположенных в верхней части элемента.
На рис. 4-28 приведена зависимость наибольшей температуры перегрева ШС большего габарита в элементе разрядников РВМГ и РВМК от мощности, рассеиваемой в единичном сопротивлении. Кривая 1 относится к случаю, когда вся цепь из 15 сопротивлений размещена на одном фарфоровом блоке высотой 360 мм; кривая 2—к случаю, когда такая же цепь размещена на пяти отдельных фарфоровых блоках общей высотой 600 мм.
При более плотном расположении шунтирующих сопротивлений их температура заметно выше. Наибольшая допустимая температура ШС ограничивается термостойкостью материалов, принятых в конструкции разрядников. С учетом возможной температуры наружной среды (40—50° С) предельно допустимой температурой перегрева ШС следует считать 70—80° С. Этой температуре перегрева, по рис. 4-28, соответствует рассеиваемая мощность 4—5 вт. При предварительном расчете разрядника допустимо принять мощность, рассеиваемую в одном сопротивлении большего сечения, равной 4—5 вт, а в сопротивлении меньшего сечения — равной 3—4 вт, в зависимости от расстояния между сопротивлениями.
Если синусоидальное напряжение приложено к нелинейному сопротивлению, мощность Р, рассеиваемая в сопротивлении, может быть рассчитана по формуле:
(4-26)
где Um и Iт —амплитудные значения напряжения и тока; f (а) — коэффициент мощности (см. § 2-2).
Естественно, что при расчете мощности, выделяемой в шунтирующем сопротивлении, следует принимать амплитуду тока через ШС после достижения в рабочем элементе установившегося теплового режима. Амплитуда тока Iт(Т2) при температуре Т2
связана с амплитудой тока Iт (Т1) при температуре Τ1 зависимостью:
При разработке новых конструкций разрядников, в частности
(4-27)
конструкций с зигзагообразным расположением активных элементов, может оказаться целесообразным применить ШС иной конфигурации, например в форме стержней или колец. Как было указано ранее, тот и другой тип сопротивлений применяется в ряде конструкций разрядников, выпускаемых различными фирмами. Следует также отметить, что чем меньше число последовательно включенных искровых промежутков в комплекте, который шунтируется сопротивлением, тем лучше используется дугогасящая способность искровых промежутков (уменьшается коэффициент k4). Поэтому конфигурацию ШС и схему их включения следует выбирать также на основании технико-экономического сопоставления различных конструкций разрядников, в которых применены разные по форме ШС и разное число единичных промежутков в комплекте.
