Допустимая нагрузка для неизолированных шин

Проверка шин на динамическую стойкость при КЗ сводится к проверке их механической прочности. При этом применяются следующие допущения: шина рассматривается как многопролетная балка (рис. 80),равномерно нагруженная силами F₂ – F₄ жестко на одной, обычно средней, опоре (2 или 3) и свободно лежащая на других опорах (1 и 4).

Если общее число опор две, то задача определения изгибающего момента может быть решена методами теоретической механики. Наибольший изгибающий момент в этом случае

Мизг = ,

(93)

где f – удельная линейная плотность нагрузки от взаимодействия токов в шинах, Н/м;

l – длина пролета между опорами, м.

	Рис. 80. Схема для расчета шин

Если число опор больше двух, то задача решается только методами, изложенными в курсе «Сопротивление материалов». В первом приближении при трех опорах можно использовать предыдущие выражения, а при большем их числе наибольший изгибающий момент

Мизг = .

(94)

Ниже приводятся выражения для определения удельной плотности нагрузки в РУ постоянного и переменного токов:

– при постоянном токе

,

(95)

где k_ф – коэффициент формы, учитывающий размеры шин;

а – расстояние между центрами шин;

i_кз – максимальное значение тока при КЗ;

– при переменном токе (для шины фазы В)

,

(96)

где i_{у кз} – ударный ток при трехфазном КЗ.

Коэффициент формы зависит от размеров шин и их взаимного расположения. Обычно он определяется по кривым, приведенным на рис. 81, на котором по оси ординат откладывается значение коэффициента kф, а по оси абсцисс – выражение а – b/b + h, где b – толщина шины, h – ее высота. Максимальное напряжение в материале шины   , (97)   где ωx – момент сопротивления шины относительно оси х. При расположении прямоугольных шин (см. рис. 81)

Рис. 81. Кривые для расчета коэффициента формы kф

.

(98)

Полученное расчетом значение напряжения не должно превышать допускаемое, то есть s_расч ≤ s_доп. Обычно s_доп для меди 140 МПа, для алюминия – 70 МПа, для стали – 160 МПа.

Для проверки шин на возможность возникновения механического резонанса надо определить частоту их собственных механических колебаний. Для параллельно расположенных шин эта частота может быть определена как

,

(99)

где k – коэффициент, зависящий от характера крепления шин;

l – расстояние (пролет) между опорами изоляторов;

E – модуль упругости материала шин;

j – момент инерции площади сечения шины;

δ – плотность материала шины;

s – площадь поперечного сечения шины.

При этом при частоте судовой сети 50 Гц частота собственных колебаний шин не должна находиться в диапазоне 40–60 и 90–110 Гц.