ТЕПЛОВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ И ТЕМПЕРАТУРА НАГРЕВА КОНТАКТНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
В электроустановках часто встречаются контакты, в которых соприкасающиеся проводники имеют разную температуру. Тепловая несимметрия может быть следствием различного тепловыделения в контактирующих элементах (соединение разнородных шин) или результатом неодинаковых условий их охлаждения (присоединение токопровода к водоохлаждаемому выводу аппарата). В этих случаях тепловой поток, направленный от более нагретого элемента к менее нагретому, должен преодолевать тепловое сопротивление, которое по аналогии с переходным определяется физико-механическими свойствами и микроструктурой контактирующих элементов.
где h — средняя толщина зазора; Ав — площадь воздушных прослоек, равная разности, номинальной Аа и фактической Аr площадей касания; λв — теплопроводность воздуха или материала, заполняющего пустоты между микровыступами.
Сказанное относится к несимметричным в тепловом отношении контактам. Более типичным случаем является симметричный контакт, когда контактный стык является наиболее нагретой зоной и тепловой поток распространяется в обе стороны от контакта.
Наиболее полно стационарный и токами короткого замыкания нагрев контактов исследован в работах [5, 10, 12, 23].
На основе общих принципов термодинамики в работе [10] выводится уравнение теплопроводности для модели контакта, изображенной на рис. 25.
В этом случае температура вдоль проводников распределяется согласно уравнению
Рис. 25. Модель контактного соединения шин (контактирование в торце цилиндров)
соответственно; kт.ш и kт— коэффициенты теплоотдачи шины и контакт-деталей; Fш — площадь поперечного сечения шины; Sm и Sк — боковые поверхности единицы длины шины и контактного соединения; λ — коэффициент теплопроводности контакт-деталей; Rк — электрическое сопротивление контактного соединения.
В выражении (33) трудности вызывает определение коэффициентов теплоотдачи kт и kт.ш. Методика их расчета и типичные значения для разных металлов приведены в работах [10, 23]. Для конкретного контактного соединения эти коэффициенты могут быть определены экспериментальным путем.
