载流导体短路电动力效应

载流导体短路电动力效应第一页，共十六页，编辑于2023年，星期三第二页，共十六页，编辑于2023年，星期三

6.2

载流导体短路的电动力效应

载流导体处在磁场中将受到电磁作用力。在配电装置中，许多地方都存在着电磁作用力。短路电流产生的电磁力称为电动力效应。短路电流数值很大，产生的电动力也非常大，足以使电气设备和载流导体产生变形或破坏。

第三页，共十六页，编辑于2023年，星期三6.2.1平行载流导体的电动力

两根平行载流导体1和2，分别流过电流il和i2。若导体长度L远大于两导体轴线间距离a，而轴线间距离a又比导体直径大得多，则可以把导体当作无限长来处理。

第四页，共十六页，编辑于2023年，星期三6.2.1平行载流导体的电动力电流i2在导体1轴线位置产生的磁感应强度为：

其中a——两导体轴线间距(m)；μ0——真空中的磁导率（H/m）,μ0=4π×10-7（H/m）。

第五页，共十六页，编辑于2023年，星期三6.2.1平行载流导体的电动力在导体1轴线上每一点B的方向处处与导体1轴线垂直。因此导体1受力的大小为：

其中L为导体长度(m)。导体2受力与导体1受力相等。力F的方向：电流il和i2在两平行导体中流向相同时，产生相互吸引的力。电流il和i2的流向相反时，产生互相排斥的力。

第六页，共十六页，编辑于2023年，星期三

6.2.1平行载流导体的电动力电动力F在导体上实际是均匀分布的。单位长度载流导体上的受力为：

受邻近效应的影响，实际电流il

和i2并非在轴线而是向导体截面外侧排挤，电流在导体截面上分布不均匀。所以在公式中应引入一个形状系数。

第七页，共十六页，编辑于2023年，星期三6.2.2短路电流的电动力

1.两相短路时电动力的计算在三相交流电路中发生两相短路时，设短路电流周期分量不衰减，短路电流大小可表示为

其中I“(2)——两相短路次暂态电流(A)；

Ta

——非周期分量衰减时间常数(s)。

第八页，共十六页，编辑于2023年，星期三1.两相短路时电动力的计算两相短路电流在平行导体中产生的电动力大小为最大电动力出现在短路开始后0.01秒。这时的短路电流最大，等于冲击电流iim(2)，所以第九页，共十六页，编辑于2023年，星期三2.三相短路时电动力的计算三相平行载流导体流过三相短路电流：其中φA——刚短路时A相电流的初相位。A相导体受B相和C相电流作用力；B相导体受A相和C相电流作用力。

第十页，共十六页，编辑于2023年，星期三2.三相短路时电动力的计算第十一页，共十六页，编辑于2023年，星期三2.三相短路时电动力的计算A相或C相(旁边相)所受最大电动力为B相(所谓中间相)所受最大电动力为三相短路时中间相(B相)所受电动力最大。今后在设计水平布置的三相平行载流导体时，以B相所受最大电动力作为验算机械强度的依据。第十二页，共十六页，编辑于2023年，星期三3.母线共振时三相短路电动力的计算母线作为一个弹性振动系统，也具有固有振动频率。如果短路电动力中的工频分量和二倍工频分量的频率与母线固有频率相等或接近，母线将产生共振(强迫振动)。

振动时的位移在两支点中间就是挠度，挠度越大，母线材料所受弯曲应力越大，超过容许极限应力时母线将变形损坏。

第十三页，共十六页，编辑于2023年，星期三3.母线共振时三相短路电动力的计算在弹性限度范围内，母线材料的应力σ和母线挠度y成正比，挠度最大时，应力也最大。所以有下列关系：其中σc——

母线在静态电动力作用下的应力(Pa)。

βmax——振动系数。

第十四页，共十六页，编辑于2023年，星期三3.母线共振时三相短路电动力的计算把母线材料在共振时所受应力的额外增大部分考虑进来时，即有：βmax——振动系数。说明共振时的动态应力大于静态应力。对于