Выбор проводниковых и диэлектрических материалов для работы в изделиях РАВ.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 2

Необходимо решить совместную задачу определения сечения проводников и электроизоляции, их массы и стоимости по исходным конструктивным данным (номинальный ток, длина проводника, рабочее и максимальное напряжение, максимальная и минимальная рабочая температура). При этом преподаватель приводит расчетные формулы, справочные данные и методику расчета и решает одну задачу как пример на доске.

Данный вопрос можно проводить на фоне тактической обстановки. Например, в ходе боевых действий в Чечне и на Грузино-Российской границе ряд САУ (2С19) были выведены из строя. Техника доставлена на ремонтный завод ГРАУ (РАВ). После дефектации обнаружено, что в результате пожара внутри САУ сгорели наружные кабели управления и электроснабжения, которые необходимо заменить на новые. Однако, на заводе есть не все образцы кабельной продукции. Необходимо провести расчеты и выбор электроизоляционных и электропроводных материалов, используя таблицы.

После объяснения преподавателем второго вопроса курсанты приступают к решению задач по вариантам самостоятельно.

При выборе проводникового изделия для образцов РАВ можно либо воспользоваться промышленно изготавливаемыми проводниковыми изделиями (их характеристики указаны в таблице), либо рассчитать проводник и электроизоляционное покрытие проводника.

5.1. Выбор проводниковых материалов для работы в изделиях РАВ

Проводниковые материалы, используемые в артиллерийских системах, применяют, как известно, в самых сложных условиях низких и высоких температур (от –50^оС до 150^оС), давлений, ионизированных сред, влажности, вибрации и т.д.

Проводниковые материалы, применяемые в РАВ, подразделяются на материалы высокой проводимости, высокого сопротивления, контактные и специальные.

Рассмотрим для примера выбор проводниковых материалов высокой проводимости.

Исходя из условий работы проводниковых материалов в изделиях РАВ, к ним предъявляются следующие требования по строгому нормированию пределов изменения следующих основных параметров:

электрическая проводимость;

теплопроводность;

стойкость против коррозии;

механические свойства;

контактная разность потенциалов;

способность соединяться сваркой и пайкой и др.

Эти параметры приводятся в различной справочной литературе.

Расчет (выбор) проводниковых материалов для электрической цепи проводится в следующем порядке.

Рассмотрим вариант, когда необходимо рассчитать электрическую цепь с учетом потери напряжения. Согласно ПУЭ-1-2-57 (Правила устройств электроустановок) отклонение напряжения на потребителе от номинала не должно превышать 2,5-5%.

ΔU = , В,

где Р – расчетная мощность, Вт;

l- длина проводника, м;

U-напряжение, В;

-удельная электрическая проводимость материала проводника, 1/ом·м;

S – площадь поперечного сечения проводника, м².

Как правило, длина проводника известна, и необходимо выбрать материал проводника и площадь его поперечного сечения.

Расчетная мощность определяется по формуле:

Р_р = К_с×Р_у, Вт;

Р_у – установленная мощность, т.е. суммарная мощность всех электроприемников, Вт;

К_с – коэффициент спроса, т.е. величина, показывающая, какая часть установленной мощности практически расходуется (1,0¸0,6).

Используя формулу

S = , м²

определяем сечение проводника, изготовленного из материала высокой проводимости (для сравнения необходимо взять несколько материалов высокой проводимости).

Далее определяем массу проводника (m_пр), изготовленного из различных материалов высокой проводимости, прочность проводника на разрыв (р_пр) и его стоимость (руб.). Полученные результаты, заносятся в таблицу.

Таблица

№ п/п	Материал	r, ом×м 10^-7	S, м²	Удельный вес, n, Н/м³, 10⁴	Вес проводника, Н	s_в,МН/м²	F, Н	Цена одного кг, руб/кг	Стоимость, руб.	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1.	Cu	0,17		8,94		220		70-80
2.	Al	0,28		2,7		80		30-40
3.	Fe	1,00		7,86		280		10-15
4.	Au	0,22		19,3		140		200000
5.	Ag	0,16		10,5		180		100

Проанализировав результаты расчета, исходя из стоимости, прочности и веса проводникого материала, выбирается материал для проводника.

5.2. Выбор диэлектрических (электроизоляционных) материалов для работы в изделиях РАВ

Электроизоляционные материалы, применяемые в артиллерийских системах, работают в жестких условиях:

- высокой и низкой температуры (-50 ¸ +250^оС);

- больших механических нагрузок;

- высокой влажности;

- солнечной радиации;

- воздействия агрессивных сред (бензин, масло, растворы солей, кислот и щелочей).

Они должны защищать материалы проводника от коррозии, иметь высокое удельное электрическое сопротивление.

Поэтому при выборе электроизоляционных материалов необходимо принимать во внимание условия, при которых они будут работать.

Целью выбора электроизоляционных материалов является определение:

- класса нагревостойкости материала;

- толщины материала (по электрической прочности);

- веса материала;

- прочности и твердости материала;

- при работе в переменных электрических полях - tgd и e:

- стоимость.

Исходными данными для выбора электроизоляционных материалов являются максимальная и минимальная рабочая температура, рабочее напряжение и др.

В качестве диэлектрических материалов в изделиях РАВ используются: воздух, газы, органические и неорганические материалы, характеристики которых приведены в таблице.

Таблица

№ п/п	Наименование	Е_пр, кВ/мм	s_в,	НВ,	tgd	e	r_v, ом×м	Теплостойкость по Мартенсу,^оС	Удельный вес, Н/м³, 10⁴	Цена,	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1.	Воздух					1,00037			1,25× 10^-4
2.	Полистирол		40		(2-3)·10^-4	2,2-2,8	10¹⁴-10¹⁸	70-80	1,5
3.	Гетинакс	15-23	70-100	250	0,03-0,06	6-8	10⁸-10¹⁰	150	1,25-1,4	0,6-1,3
4.	Асботекстолит	0,5-0,9	80	350		7-8	10⁶-10⁷	155	1,5-1,7
5.	Полиэтилен		12		(3-5)·10^-4	2,1-2,2	10¹³-10¹⁵	80-90	0,95
6.	Резина СКН-18		6						1,2
7.	Фторопласт-4, марки Б									11,3

Стоимость некоторых неметаллических материалов и полуфабрикатов

Полуфабрикаты Бумага кроющая с рисунком Бумага – основа для декоративного пластика Бязь Тальк молотый Стекложгут марки ЖС-04 Пигмент зеленый Стеклоткань марки Т Бакелитовый лак резольный ТУЩХК № П-121-64 Смолы лаковые феноло-формальдегидные резольного типа Смола ТПМ-3 Смолы эпоксидные (эпоксидиановые) Смола полиэфирная Пластмассы Фторопласт-4, марка Б Фторопласт, армированный стеклотканью Фторопласт листовой фольгированный (медной фольгой) Гетинакс обыкновенный Гетинакс фольгированный (медной фольгой) Текстовинит Текстолит листовой СВАМ (стекловолокнистый анизотропный материал) обычный СВАМ фольгированный (медной фольгой) Пленка В-118

1057 руб. за 1 т 270 руб. за 1 т 0,87 руб. за 1 т 20 руб. за 1 т 1000 руб. за 1 т 10700 руб. за 1 т 0,95 руб. за 1 т 615 руб. за 1 т 630 руб. за 1 т 2100 руб. за 1 т 7400-7650 руб. за 1 т 1,22 руб. за 1 кг 11300 руб. за 1 т 205 руб. за 1 кг 60 руб. за 1 кг 600-1300 руб. за 1 т 2400-5099 руб. за 1 т 1600-17—руб. за 1000 м² 3940-5730 руб. за 1 т 14-20 руб. за 1 кг 15 руб. за 1 кг 260 руб. за 1000 м²

Расчетные формулы для постоянного тока:

1.Электрическая прочность диэлектрика

U_пр = U×m,

где U_пр – электрическая прочность;

U – рабочее напряжение;

m » 3 – коэффициент.

2. Толщина диэлектрика

h = ,

где h – толщина диэлектрика, мм;

Е_пр – электрическая прочность, кВ/мм.

П Р И М Е Р:

Выбрать материал для проводника и для электроизоляции. Длина проводника 10 метров, рабочее напряжение 24 В, мощность потребляемая 1500 Вт, рабочая температура –50- +110^оС, падение напряжения-3%.

Оптимизировать выбираемый материал по соотношению масса/стоимость.

1. Выбор проводникового материала.

Площадь поперечного сечения проводника определяется из формулы (для меди)

S= ,

где P=1500вт,

l=10 м,

U=24в,

U=24 · 0,03=0,72в,

γ=1/ρ= 1/0,17 ·10^-7=5,88 ·10⁷1/ом м,

тогда

S=295 10^-7 м²=29,5 мм².

Для примера рассмотрим еще следующие проводниковые материалы: Al, Fe. Определенную площадь поперечного сечения заносим в таблицу.

№ п/п	Материал	r, ом×м 10^-7	S, м², 10^-7	Удельный вес, n, Н/м³, 10⁴	Вес проводника, Н	s_в,МН/м³	F, Н	Цена одного кг, руб/кг	Стоимость, руб.	Примечание
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1.	Cu	0,17	295	8,94	26.373	220		70-80
2.	Al	0,28	486	2,7	13.12	80		30-40
3.	Fe	1,00	1736	7,86	136.45	280		10-15
4.	Au	0,22	382	19,3	73.726	140		200000
5.	Ag	0,16	278	10,5	29.19	180		100

Вес проводника определяется по формуле

P=V×n,

где

V = S×l.

Полученный результат заносим в таблицу.

В зависимости от поставленной задачи выбирается тот или иной материал для проводника и диэлектрика.

5. 3. Самостоятельная работа курсантов по выбору проводниковых и диэлектрических материалов.

Курсанты самостоятельно решают предложенные задачи у себя в конспектах, а последнюю задачу (за 10 минут до конца занятия) на отдельном листочке, который сдают преподавателю для контроля и выставления оценки.

Примеры для самостоятельного решения:

1. Выбрать проводниковый и диэлектрический материал наименьшей массы для линии электропередач напряжением 12 В, длиной 35 м и нагрузкой 2500 Вт для рабочей температуры +50^оС.

2.Выбрать проводниковый и диэлектрический материал наименьшей стоимости для линии электропередач напряжением 48 В, длиной 50 м и нагрузкой 5000 Вт для рабочей температуры 200^оС.

3. Выбрать проводниковый и диэлектрический материал с наименьшей площадью поперечного сечения для линии электропередач напряжением 24 В, длиной 10 м, нагрузкой 1000 Вт и рабочей температурой 120^оС.

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 131; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 12

Мы поможем в написании ваших работ!