Технические науки 3

Соборницкий В.И., Павлюс С.Г., Папанова И.И., Замурников В.М.

Украинский государственный химико-технологический университет

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ОЦЕНКА ИНДУКТИВНОСТЕЙ

ШИН И ПРОВОДОВ

Индуктивность, а также индуктивное сопротивление, проводов и шин в системах электроснабжения является важным параметром, влияющим на перенос электроэнергии и передачу сигналов по проводам линии. Величина индуктивности зависит от многих факторов, в частности, от геометрии проводов (шин) и частоты переменного тока [1].

На рис. 1 представлены зависимости индуктивности сплошных токопроводов круглого и квадратного сечения от частоты и площади поперечного сечения.

Рис. 1. Зависимости индуктивности (L) от частоты (f) и площади поперечного сечения (S) в относительных единицах: 1, 2 – провода квадратного сечения; 3, 4 - провода круглого сечения

Индуктивность проводов круглого сечения меньше чем квадратного примерно на 20%. При значительном возрастании частоты ( кривые 2 и 4) величина L уменьшается приблизительно на 10%.

При закалке изделий в индукционных печах, а также в печах диэлектрического нагрева, применяются частоты порядка сотен килогерц. В радиотехнике для передачи сигналов используются сверхвысокие частоты. Поскольку при этом существенное влияние оказывает поверхностный эффект, токопроводы выполняются полыми.

Речь о том, что при больших частотах толщина поверхностного слоя в проводнике (t) обратно пропорциональна частоте:

t = 503 ,

здесь ρ_э – удельное электрическое сопротивление провода, Ом·м; μ – относительная магнитная проницаемость материала.

В данном случае наружная площадь поперечного сечения остается постоянной, увеличивается площадь внутренней полости и уменьшается товщина стенок t. Площадь токопроводящей поверхности при t → 0 уменьшается до нуля.

Индуктивность провода при переходе от сплошного провода к полому при уменьшении толщины стенки до t → 0 снижается примерно на 28%.

Рис. 2. Зависимость индуктивности шин от расположения в пространстве

При условии постоянства токопроводящей поверхности увеличиваются наружная площадь поперечного сечения и внутренняя площадь полого сечения, а t уменьшается. В этом случае снижение индуктивности станет более существенным.

Индуктивность шин прямоугольного сечения не зависит от вертикального или горизонтального расположения шины (рис. 2), однако, по сравнению с квадратной шиной (ln b/с = 0), она примерно на 30% меньше.

Отмеченное уменьшение индуктивности токопроводов при различных конфигурациях их поперечного сечения приводит к снижению индуктивного реактивного сопротивления и реактивной мощности. Как следствие, возрастает коэффициент мощности и возрастает эффективность всей системы электропотребления.

Литература

1. Варьирование геометрическими параметрами шин с целью уменьшения их индуктивности. В.И. Соборницкий, С.Г. Павлюс, И.И. Папанова, В.М. Замурников. «Оралдык гылым жаршысы» № 29 160), Казахстан, 2016, с. 77-81.