Многоамперные электрические аппараты и токоведущие системы постоянного тока. Разработка основ теории и проектирования тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.01, доктор технических наук Беляев, Владимир Львович

• Беляев, Владимир Львович
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Беляев, Владимир Львович

ВВЕДЕНИЕ.

В.1. Актуальность проблемы.

В.2. Общая характеристика работы.

Глава 1. Жидкометаллические композиционные контакты и их использование в многоамперных электрических аппаратах.

1.1. Постановка задачи.

1.2. Исследование основных характеристик композиционных жидкометаллических контактов многоамперных электрических аппаратов.

1.2.1. Понятие о композиционном жидкометаллическом контакте.

1.2.2. Исследование и выбор материалов твердых электродов и основы композиционных жидкометаллических контактов.

1.2.3. Исследование сопротивления композиционных жидкометаллических контактов.

1.2.4. Анализ возможности замены серебряных контактов в многоамперных электрических аппаратах на композиционные жидкометаллические контакты.

1.3. Исследование микроструктуры контактной поверхности композиционных жидкометаллических контактов.

1.3.1. Микрофотоанализ контактной поверхности композиционного жидкометаллического контакта.

1.3.2. Расчет действительной площади контактной поверхности композиционного жидкометаллического контакта с помощью статистических методов.

1.3.3. Качественный фазовый рентгеноструктурный анализ поверхности твердометаллического электрода композиционного жидкометаллического контакта.

1.4. Выводы к главе 1.

Глава 2. Токораспределение в многоамперных электрических аппаратах и контактных системах.

2.1. Постановка задачи.

2.2. Влияние формы токоподводов на распределение тока между параллельными контактами в многоамперных электрических аппаратах

2.3. Влияние величины контактного сопротивления на распределение тока между параллельно включенными контактными мостиками.

2.4. Распределение тока между параллельными токоподводами в многоамперных токоведущих системах.

2.5. Выводы к главе 2.

Глава 3. Анализ тепловых процессов в многоамперных электрических аппаратах.

3.1. Постановка задачи.

3.2. Тепловые процессы в многоамперных аппаратах с естественным охлаждением.

3.2.1. Основные соотношения.

3.2.2. Сопоставление результатов расчета и опыта при эксплуатации многоамперных выключателей с естественным охлаждением.

3.3. Тепловые процессы в многоамперных аппаратах с искусственным жидкостным охлаждением.

3.3.1. Основные соотношения.

3.3.2. Сопоставление результатов расчета и опыта при эксплуатации многоамперных выключателей с принудительным жидкостным охлаждением.

3.4. Тепловые процессы в многоамперных аппаратах с автономным жидкостным охлаждением.

3.4.1. Основные соотношения.

3.4.2. Сопоставление результатов расчета и опыта при эксплуатации многоамперного разъединителя с автономным жидкостным охлаждением

3.5. Проводимость и тепловые потери композиционных жидкометаллических контактов.

3.5.1. Проводимость композиционного жидкометаллического контакта.

3.5.2. Распределение тепловых потерь в композиционных жидкометаллических контактах.

3.5.3. Пример расчета проводимости и распределения тепловых потерь в композиционных жидкометаллических контактах.

3.5.4. Экспериментальная проверка методики расчета проводимости и тепловых потерь композиционного жидкометаллического контакта и анализ полученных результатов.

3.6. Выводы к главе 3.

Глава 4. Электродинамическая стойкость и коммутационные процессы в многоамперных электрических аппаратах низкого напряжения.

4.1. Постановка задачи.

4.2. Электродинамическая стойкость многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем с учетом их объемных геометрических параметров.

4.3. Пример расчета электродинамической стойкости многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем.

4.4. Исследование электродинамической стойкости композиционных жидкометаллических контактов.

4.5. Электрический износ контактов многоамперных электрических аппаратов низкого напряжения.

4.6. Выводы к главе 4.

Глава 5. Анализ и систематизация конструкций многоамперных электрических аппаратов.

5.1. Общие положения.

5.2. Многоамперные электрические аппараты с естественным охлаждением.

5.2.1. Выключатель шунтирующий с током нагрузки 40 кА типа ВШ

5.2.2. Выключатель шунтирующий с током нагрузки 20 кА типа

Р-101.

5.2.3. Выключатель шунтирующий с током нагрузки 150 кА типа БШРС

5.3. Многоамперные электрические аппараты с принудительным жидкостным охлаждением.

5.3.1. Выключатель на ток нагрузки 63 кА типа В-61 М.

5.3.2. Выключатель на ток нагрузки 30 кА (В-30 М), 100 кА (В-100М) и 125 кА (В-125 М).

5.3.3. Выключатели модульной конструкции на токи нагрузки 100 кА (ВВМ1Д-1000) и 150 кА (ВВМИ1-1500).

5.3.4. Малогабаритные короткозамыкатели на токи нагрузки 25 кА,

50 кА, 65 кА типа КМ.

5.3.5. Выключатели с композиционными ЖМК на токи нагрузки

75 кА (В-61 КЖМК) и 100 кА (В-100 КЖМК).

5.3.6. Выключатели для наружной установки.

5.4. Многоамперные электрические аппараты с автономным жидкостным охлаждением.

5.4.1. Принцип действия системы автономного охлаждения.

5.4.2. Разъединитель типа РВП (3) с автономным охлаждением на ток нагрузки 24 кА.

5.4.3. Результаты исследований и опытной эксплуатации разъединителя РВП (3) с автономным охлаждением.

5.5. Выводы к главе 5.

Глава 6. Анализ состояния и результаты разработки экономичных многоамперных токоведущих систем электрических установок.

6.1. Постановка задачи.

6.2. Анализ состояния многоамперных токоведущих систем электролизных установок химических предприятий.

6.3. Результаты разработок экономичных многоамперных токоведущих систем электролизных установок.

6.4. Разработка методики расчета оптимизации геометрических характеристик электролизной ванны.

6.5. Выводы к главе 6.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многоамперные электрические аппараты и токоведущие системы постоянного тока. Разработка основ теории и проектирования»

В.1. Актуальность проблемы

Низковольтные аппараты являются важнейшим звеном всего современного энергоснабжения. Развитие автоматизации производственных процессов в значительной мере определяется прогрессом в области аппаратостроения. Электрические аппараты составляют 90% всех элементов автоматизации, а на установки с низковольтной аппаратурой приходится 70% всей потребляемой в стране электроэнергии.

Появление электрических аппаратов низкого напряжения относится ко второй половине XIX в. и связано с именами выдающихся электромехаников Э.Х. Ленца, П.Н.Яблочкова, М.О.Доливо-Добровольского, В.Н.Чиколева, И.А.Вышнеградского и др. Однако промышленное производство электрических аппаратов долгое время было развито слабо, носило полукустарный характер и находилось в руках иностранных фирм.

Намеченной планом ГОЭЛРО в 1920 г. развитие электрификации потребовало большого количества аппаратов. Была поставлена задача -возродить разрушенные войной заводы, расширить их производство, воспитать кадры инженеров аппаратостроителей и этим создать самостоятельную отрасль промышленности - отечественное электроаппаратостроение. Это была нелегкая задача, потребовавшая много труда и времени. Лишь к 1927-1930 гг. Российское электроаппаратостроение вступило в фазу создания собственных конструкций и систем.

С тех пор расширилось производство, появилось большое количество принципиально новых конструкций, сформировался многочисленный отряд работников низковольтного аппаратостроения, из испытательных станций выросли большие, богато оснащенные научно-исследовательские институты. Отечественное аппаратостроение вышло на мировую арену.

Основными заводами, производившими в то время электрическую аппаратуру, были: завод «Электросила», Харьковский электромеханический завод (ХЭМЗ), завод «Динамо» в Москве, завод «Электрик» в Ленинграде. На этих заводах имелись электроаппаратные цехи, а на ХЭМЗ было организовано электроаппаратное производство.

В 1925 г. началась специализация электроаппаратных заводов. Завод «Электросила», например, стал выпускать электрические аппараты для ртутных выпрямителей и некоторые вспомогательные аппараты для собственного производства.

К 1927 г. объем продукции электрических аппаратов в стране увеличился почти в четыре раза по сравнению с 1913 г. Однако в это время электротехническая промышленность не могла еще полностью удовлетворить потребностей народного хозяйства и часть аппаратов приходилось ввозить из-за границы.

Период довоенных пятилеток (1928-1941 гг.) характеризуется строительством новых и реконструкцией старых аппаратных заводов. В этот период конструкторы перешли от копирования иностранных образцов к созданию оригинальных отечественных конструкций.

1930 г. следует считать началом внедрения автоматизации в область промышленного электропривода, потребовавшей большого количества аппаратов, которые прежде вовсе не производились или изготовлялись в весьма ограниченном объеме.

В 1934 г. был сделан новый важный шаг в развитии отечественного аппаратостроения - переход от производства отдельных аппаратов к изготовлению единых общесоюзных серий.

В период Великой Отечественной войны общий прогресс в области аппаратостроения был заторможен, а выпуск аппаратов значительно сократился. Однако уже к исходу войны и в первые послевоенные годы электроаппаратостроение стало развиваться ускоренными темпами, опережающими довоенные.

К 1958 г. объем производства электрических аппаратов был увеличен почти в 5 раз по сравнению с довоенным уровнем. Были восстановлены и значительно расширены электроаппаратные лаборатории и конструкторские отделы на заводах, в НИИ и высших учебных заведениях.

В Чебоксарах, Ульяновске, Уфе, Прокопьевске, Медногорске, Курске, Тирасполе, Орджоникидзе, Тбилиси, Ереване и многих других городах были организованы заводы, изготовлявшие только низковольтную аппаратуру. Все это в значительной мере подвигло вперед конструкторскую и исследовательскую мысль.

Появились новые оригинальные конструкции. Отечественными низковольтными аппаратами стали снабжаться и ряд зарубежных предприятий. Были разработаны и освоены в производстве специальные конструкции, в частности приспособленные для работы в тропическом климате. Были организованы: Всесоюзный научно-исследовательский институт низковольтного аппаратостроения (ВНИИ «Электроаппарат»), специальное проектно-конструкторское бюро по электрооборудованию для станков (СКБ «Электростанок») в Харькове, Всесоюзный научно-исследовательский институт релестроения (ВНИИР) в Чебоксарах, построена лаборатория разрывных мощностей на заводе «Контактор» в Ульяновске, расширены и модернизированы аппаратные лаборатории завода «Электросила» в Ленинграде, созданы большие аппаратные отделы во Всесоюзном научно-исследовательском институте взрывозащитного и рудничного электрооборудования в Донецке (ВНИИВЭ).

В 70-е и 80-е годы расширение исследовательской базы и проведение больших конструкторских работ позволило в относительно короткий срок значительно обновить и расширить номенклатуру электрических аппаратов, приблизив их характеристики к современным требованиям. Одновременно с этим шло совершенствование технологии производства.

В конце 20-го столетия номенклатура отечественных низковольтных аппаратов насчитывала более 400 серий, содержащих 70000 основных типоразмеров. Среди них: рубильники и переключатели на большой диапазон номинальных токов; пакетные выключатели, позволяющие собирать малогабаритные коммутационные схемы; плавкие предохранители всех видов (обыкновенные, селективные, токоограничивающие, быстродействующие и т.д.); автоматические выключатели (универсальные с полупроводниковыми расцепителями, установочные, быстродействующие с большой отключающей способностью, селективные и т.д.); автоматы гашения поля на номинальные токи до 10000 А, защищающие все генераторы, вплоть до самых крупных, от разрушительного действия внутренних коротких замыканий; универсальные контакторы, предназначенные для управления электроприводами как в обычных условиях, так и при тяжелых режимах работы; высоковольтные контакторы для токов до 20000 А; реле управления и автоматики; командоаппараты и контроллеры; электрические аппараты для металлообрабатывающих станков; аппараты для взрывоопасных установок; аппараты защиты и автоматики энергосистем; комплексные устройства управления электроприводами; бесконтактные электрические аппараты и т.д.

В 80-е годы объем производства электрических аппаратов составлял 12% от объема выпуска электротехнической промышленности.

В 60-е годы резкий рост мощности промышленных установок вызвал значительное повышение номинальных токов электротехнических устройств. Все убыстряющийся рост мощности электрических установок приводит к необходимости использовать не только высокое напряжение, но и очень большие токи. На крупных электростанциях это связано с ростом мощности турбо-гидрогенераторов. За последние несколько десятилетий мощность этих электрических машин возросла более чем в 30 раз (от 30 МВт в предвоенные годы до 1000 МВт и более в настоящее время), а их номинальные токи увеличились более чем в 20 раз. Если ранее они не превосходили одной-двух тысяч ампер, то теперь токи измеряются десятками тысяч ампер и имеют тенденцию к дальнейшему росту. Например, у генераторов 600 МВт они составляют 24 к А. Агрегаты на 1000 МВт - 1200 МВт имеют номинальные токи порядка 40 кА. У машин мощностью 2000 МВт и более токи измеряются уже сотнями тысяч ампер.

Однако большие токи применяются не только при генерировании электроэнергии, но и еще в большей мере при ее использовании для технологических целей. Так, в металлургических установках при выплавке металлов и в электролизных производствах химической промышленности уже существуют установки с номинальными токами 150 кА - 200 кА. Таким образом, наряду с техникой высоких напряжений в последние десятилетия быстро развивалась и техника очень больших токов. Многоамперное аппаратостроение является одной из ветвей этого направления.

В задачу настоящей работы входит рассмотрение ряда вопросов, возникающих при разработке и изготовлении электрических аппаратов с очень большими номинальными токами.

Многоамперные аппараты - это аппараты, номинальный ток которых превышает 10000 А. В основном такие аппараты применяются в технологических процессах производства таких металлов, как алюминий, магний, натрий, химических веществ таких, как хлор, каустическая сода и др., электролизным способом.

Известно, что производительность электролизных установок зависит от значения их номинального тока. Чем больше этот ток, тем выше производительность получения того или иного продукта. Поэтому за последние несколько десятилетий номинальные токи отечественных электролизных установок возросли от 10 кА до 200 кА.

В электролизных цехах предприятий металлургической и химической промышленностей постоянный ток, равный десяткам и даже сотням тысяч ампер, при напряжении 450 В и выше протекает через последовательно включенные электролизеры (см.рисунок). В одном таком цеху может быть установлено более ста электролизных установок.

Схема подключения шунтирующего выключателя: 1 .100 - электролизеры; В - шунтирующий выключатель

Перезарядку и ремонт любого электролизера нужно производить, не нарушая работы всех остальных. В противном случае нарушается технология производства и резко падает производительность промышленных предприятий. С этой целью и используются шунтирующие многоамперные выключатели. Шунтирующий выключатель присоединяется параллельно электролизеру. Если контакты такого выключателя замкнуты, то весь ток протекает через него, а электролизер можно отключить. После перезарядки или ремонта электролизера контакты выключателя размыкаются и ток начинает идти по нормальному пути.

Шунтирующие выключатели должны не только длительно пропускать большой ток нагрузки, но и коммутировать этот ток большое количество раз. Поэтому шунтирующие многоамперные аппараты, вследствие специфики своей работы, отличаются по своей конструкции от других видов коммутационной аппаратуры.

Пионером и инициатором разработок и проектирования многоамперных электрических аппаратов на токи нагрузки 10 кА - 60 кА с жидкостным охлаждением для предприятий химической и металлургической промышленностей стал патриарх отечественного аппаратостроения Заслуженный деятель науки и техники РСФСР, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой теоретических основ электротехники Северо-Западного заочного политехнического института О.Б.Брон.

Разработанный О.Б.Броном со своими учениками шунтирующий многоамперный выключатель на номинальный ток 63 кА был запатентован рядом зарубежных стран (Францией, Италией, Германией, США). Лицензии на его изготовление были проданы в Румынию, Болгарию, Турцию. Этот же аппарат В-61 серийно производился Ульяновским заводом «Контактор» с 1975 г. по 1990 г. и успешно применялся на ряде химических предприятий бывшего СССР.

С 1987 г. совместным приказом № 906/130 от 17.12/11.12 1987 г. Министерства химической промышленности и Министерства среднего и высшего специального образования РСФСР в Северо-Западном заочном политехническом институте была организована Отраслевая научно-исследовательская лаборатория «Сильноточных контактных систем» (ОНИЛ СКС). Научным руководителем этой лаборатории был назначен ученик О.Б.Брона, автор настоящей работы.

Задачами научных разработок лаборатории явились:

- исследование и разработка сильноточных контактных систем без применения серебра;

- разработка, создание и внедрение новых перспективных сильноточных выключателей, в том числе и с контактами без серебра;

- модернизация существующих многоамперных выключателей с целью увеличения их срока работы и надежности;

- работа по повышению экономичности и надежности токоведущих систем электролизных установок;

- осуществление технического надзора за работой выключателей и контактных соединений на предприятиях Минхимпрома;

- исследование тепловых и электромагнитных процессов в сильноточных выключателях и электролизерах и оптимизация их контактных систем.

ОНИЛ СКС являлась ведущим в РФ и странах СНГ разработчиком и изготовителем различных модификаций многоамперных выключателей на токи нагрузки 25 кА - 200 кА.

При проектировании и создании многоамперных электрических аппаратов необходимо было решить ряд характерных проблем, связанных с применением таких огромных по величине токов.

1. Осуществление многоамперных аппаратов в приемлемых габаритах вызывает необходимость повысить токовые нагрузки их частей и, в частности, контактных соединений. Номинальные токи в значительной мере определяются температурой, допустимой для контактных соединений. Превышение этой температуры ведет к прогрессирующему увеличению сопротивления контактов вследствие их окисления и к аварии аппарата. Однако существуют контактные материалы, свойства которых отступают от указанного правила. Такими материалами оказались серебро и некоторые серебросодержащие композиционные контакты. При повышенных температурах сопротивление таких контактов не растет, а наоборот, падает. Это происходит потому, что окислы серебра разрушаются при повышенных температурах, а размеры контактной площадки растут в результате пластической деформации [1].

Указанное обстоятельство послужило основанием для значительного повышения допустимых температур, а стало быть, и токовых нагрузок для серебряных и некоторых композиционных контактов.

Эта температура была доведена до 200°С вместо ранее существовавшей 125°С, что имело большое значение для многоамперного аппаратостроения [2].

2. Известно, что мировые запасы серебра очень ограничены и быстро истощаются. Поэтому важнейшей задачей аппаратостроения становится изыскание путей экономии расходования серебра для контактов. Это особенно актуально для многоамперных электрических аппаратов, в которых используется большое количество серебра для контактных соединений.

В связи с этим возрос интерес к жидкометаллическим контактам (ЖМК), которые обладают рядом достоинств: они имеют малое переходное сопротивление, требуют незначительного контактного нажатия, в них отсутствуют явления сваривания, залипания, вибрации контактов и т.д.

Важным обстоятельством, побуждающим обращаться к ЖМК является то, что они в ряде случаев могут заменить серебро.

Однако наряду с достоинствами ЖМК имеют и недостатки, которые являются препятствием для их широкого применения. Это необходимость закрытого объема контактного узла, так как. в противном случае, ввиду большой подвижности жидкого металла, электродинамические силы способны выбросить его из зоны электрического контакта, а также зависимость работоспособности ЖМК от положения в пространстве. Этих существенных недостатков ЖМК не имеют жидкометаллические композиционные контакты (КЖМК), состоящие из пористых, слоистых, сетчатых материалов, пропитанных или смоченных жидким металлом и помещенных между двумя твердометаллическими электродами. Достоинствами КЖМК является также то, что они могут легко сочетаться с конструкциями существующих сильноточных электрических аппаратов с контактами мостикового типа и используют незначительное количество жидкого металла.

Одной из целей настоящей работы является исследование свойств и возможностей КЖМК, а также создание многоамперных электрических аппаратов с КЖМК.

3. Повышение токовых нагрузок в электрических аппаратах может быть достигнуто в результате применения в них искусственного охлаждения токоведущих частей [3].

Обдувание аппарата воздухом позволяет уменьшить вес и габариты аппарата. Однако подвод охлаждающего воздуха к токоведущим элементам не всегда возможен. Внезапный перерыв в подаче воздуха приведет к перегреву аппарата и к аварии.

Более эффективным является водяное охлаждение. В токоведущих частях аппарата делаются каналы, по которым пропускается охлаждающая вода. Водяное охлаждение позволяет создавать аппараты с номинальными токами 30 кА-200 кА в небольших габаритах.

В конструкциях, где подвод воды к контактам и токоведущим частям аппарата затруднен, эффективной оказалась комбинированная система охлаждения. Так, например, в некоторых высоковольтных генераторных выключателях, где контактная система располагается внутри немагнитного заземленного резервуара, наполненного воздухом или элегазом (SF6) при повышенном давлении, тепловой поток от токоведущих частей передается газовой среде, а от нее стенкам резервуара, которые охлаждаются водой. Газ выполняет две функции: обеспечивает гашение дуги и служит теплопроводящей средой, переносящей тепловой поток к стенкам резервуара. Такая система позволяет избежать подвода воды к токоведущим частям, находящимся под высоким напряжением [4,5].

Аналогичное решение может быть использовано в многоамперных масляных выключателях с большими номинальными токами. В этих аппаратах все токоведущие части погружены в бак с трансформаторным маслом. Водой охлаждаются только неподвижные токоведущие элементы. Подвижные контакты имеют масляное охлаждение. Тепловой поток от этих контактов передается маслу, а от него охлаждаемым водой неподвижным деталям.

В многоамперных аппаратах возможно также применение автономного жидкостного охлаждения, которое основано на переносе тепла от аппарата к расположенному над ним радиатору. В результате тепловой конвекции жидкость циркулирует по замкнутому контуру. При этом способе не нужно ни насосов, ни фильтров, ни контрольно-измерительной аппаратуры. Не возможны аварии из-за перерыва в подаче воды. Возможно применение незамерзающих жидкостей при низких температурах. Таким образом, автономная система охлаждения в ряде случаев конкурентоспособна с системой принудительного жидкостного охлаждения, хотя по интенсивности теплоотвода она ей уступает.

Одной из задач настоящей работы явилось проектирование многоамперных аппаратов с искусственными системами охлаждения и разработка методик тепловых расчетов таких аппаратов с применением ЭВМ.

4. В многоамперных электрических аппаратах приходится применять большое число параллельно включенных контактов с целью увеличения контактных площадок и снижения контактного сопротивления.

Поэтому важное значение приобретает вопрос о равномерности распределения токов между контактными мостиками.

Этому вопросу посвящено ряд работ, в которых авторы рассматривают неравномерность токораспределения между параллельными контактами [6-8].

Одной из задач настоящей работы явилось рассмотрение вопроса токораспределения в параллельных мостиковых контактах многоамперных выключателей постоянного тока в зависимости от форм и геометрии токоподводов аппарата и от значения переходного контактного сопротивления.

5. Известно, что при протекании в токоведущих контурах больших токов, в них возникают значительные электродинамические усилия. Эти усилия стремятся деформировать проводники, влияют на отброс контактов и на время срабатывания электрических аппаратов.

В большей степени это относится к многоамперным электрическим аппаратам с номинальными токами, которые превышают даже токи коротких замыканий в промышленных электроустановках. Поэтому расчет электродинамической устойчивости при разработке многоамперных выключателей приобретает особую актуальность.

В [9-22] определены выражения для электродинамических сил в варианте, который не дает возможности точного анализа зависимости этих сил от объемных геометрических параметров токоподводов.

Одной из задач настоящей работы явилось рассмотрение вопроса определения электродинамических сил, которые возникают между токоподводами в зависимости от их сечения, взаимного расположения в пространстве и временного фактора.

6. Как указано выше, многоамперные электрические аппараты должны не только длительно пропускать большой ток нагрузки, но и коммутировать этот ток. Поэтому повышение числа коммутационных операций, которое характеризует электрическую износостойкость аппарата, является одной из важнейших задач в электроаппаратостроении.

Известно, что дуговой разряд на размыкаемых контактах возникает, если значения тока и напряжения превосходят некоторые критические значения. Из [9] критический ток должен быть не менее 0,5 А, а напряжение - не менее 10- 12В.

Шунтирующие многоамперные выключатели коммутируют электрические цепи постоянного тока при напряжении не более 6 В.

Однако при отключении больших токов в десятки килоампер в режиме расшунтирования электролизной ванны возникают перенапряжения в несколько десятков вольт, которые приводят к появлению между контактами в начальный момент их расхождения объемного мостика жидкого металла и его разрушение будет сопровождаться сильным дуговым разрядом. Это приводит к выбросу значительной массы контактного материала, что является главной причиной износа контактов.

Поэтому одной из задач настоящей работы явилось определение условий уменьшения электрической эрозии контактов в многоамперных аппаратах при низком напряжении в зависимости от правильного выбора конструкции контактной системы и создание аппаратов с повышенным ресурсом работы.

7. В связи с ростом стоимости энергоносителей с особой актуальностью встает вопрос экономии электроэнергии на предприятиях химической и металлургической промышленностей с энергоемким производством.

Например, в одном цеху электролиза могут быть установлены более 100 электролизеров, которые соединяются последовательно с помощью большого числа шинопроводов.

Особое внимание следует уделять состоянию токоведущих систем электролизных ванн с целью снижения потерь электроэнергии в них.

Контроль состояния контактных соединений межванных ошиновок осуществляется на основании ОСТ 6.01.39.83 «Соединения контактные электрических ошиновок электролизеров».

Одной из задач настоящей работы явилось проведение исследований сильноточных токоведущих систем межванных ошиновок электролизеров крупнейших химических предприятий и разработка экономичных конструкций и мероприятий по уменьшению их контактного сопротивления.

Кроме этого, наряду с разработкой экономичных сильноточных токоведущих систем электролизеров стала задача проведения исследования токораспределения внутри самого электролизера с целью изыскания путей повышения эффективности его работы.

Огромный вклад в развитие теории проектирования сильноточных электрических аппаратов, в том числе и аппаратов с жидкометаллическими контактами, внесли ученые: Александров Г.Н., Алиевский Б.Л., Бертинов А.И., Белкин Г.С., Богуславский В.А., Брон О.Б., Будкевич Г.В., Вячкис В.В., Годжелло А.Г., Горенышев В.П., Гусев В.И., Дегтярь В.Г., Дзекцер Н.Н., Егоров Е.Г., Залесский А.Н., Кукеков Г.А., Кулаков П.А., Коковихин Н.В., Кузнецов Р.С., Молчанов В.Д., Мясникова Н.Г., Нестеров Г.Г., Намитоков К.К., Новиков О.Я., Омельченко В.Т., Приходченко В.И., Розанов Ю.К., Сахаров П.В., Таев И.С., Тонаев В.В., Филиппов Ю.А., Фрыгин В.М., Харин С.Н., Холявский Г.В., Чунихин А.А. и многие другие.

Однако большинство работ, упомянутых выше авторов, касается аспектов теории и проектирования электрических аппаратов управления и автоматики, номинальные токи которых не превышают значений сотен, нескольких тысяч ампер. Поэтому разработка основ теории, проектирования и синтеза новых перспективных модификаций многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем с токами нагрузки десятки, сотни тысяч ампер с применением эффективных алгоритмов расчета их конструктивных параметров является актуальной.

Таким образом, из вышесказанного можно сделать вывод об актуальности проблемы и необходимости дальнейших научных исследований и практических разработок в области создания многоамперных электрических аппаратов и сильноточных токоведущих систем.

Настоящая диссертационная работа посвящена решению указанных проблем, причем некоторые исследования, разработки и публикации были сделаны в соавторстве с профессорами О.Б.Броном, С.М.Аполлонским, В.Н.Острейко; доцентами В.Д.Молчановым, М.Е.Евсеевым, В.М.Петровым, Е.А.Савиновым, А.М.Сегалем, Л.К.Сушковым, Ю.В.Куклевым; научными сотрудниками Н.Н.Дзекцером, И.Г.Мясниковой, И.П.Мирошниковым, Л.А.Лядовой, Б.А.Лярским, В.П.Горенышевым, В.И.Гусевым, Л.А.Шифриным; инженерами И.С.Мисайловским, М.П.Румако, П.Д.Ряполо-вым, А.Г.Виллером, А.Н.Шуб, А.А.Шалагиновым, без сотрудничества с которыми было бы невозможно создание многоамперных электрических аппаратов и сильноточных токоведущих систем.

Таким образом, конечной целью настоящей работы явилось создание различных модификаций надежных, экономичных многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем с достаточно большим ресурсом работы, методик расчета для их проектирования, разработки и изготовления.

Представленная диссертационная работа является научно-квалификационной работой, в которой на основании выполненных автором исследований разработаны теоретические положения и изложены научно-обоснованные технические решения, внедрение которых вносит значительный вклад в развитие экономики страны.

В.2. Общая характеристика работы

В.2.1. Цель работы

Настоящая работа посвящена созданию низковольтных многоамперных электрических аппаратов постоянного тока, разработке основ теории их проектирования, построению математических и физических моделей, адекватно описывающих процессы и специфические особенности физических процессов, которые происходят в сильноточных токоведущих системах аппаратов и электролизных установках при коммутации и протекании по ним очень больших токов в десятки и сотни килоампер, а также поиску путей совершенствования существующих и разработке новых конструкций и принципов построения электрических аппаратов с сильноточными токоведущими системами.

В.2.2. Задачи исследования

Для достижения поставленной цели в диссертации решались следующие задачи:

1. Разработка основ теории и практики создания многоамперных электрических аппаратов и сильноточных токоведущих систем электролизных установок.

2. Построение физических и математических моделей сильноточных токоведущих систем для проектирования многоамперных аппаратов с улучшенными массогабаритными параметрами.

3. Исследование и изучение новых композиционных материалов с целью замены ими дефицитных серебряных контактов в многоамперных выключателях.

4. Разработка методик и алгоритмов расчетов, необходимых при проектировании многоамперных аппаратов: тепловь1х расчетов при естественном и искусственном охлаждениях;

- расчет проводимости и распределения тепловых потерь в композиционных ЖМК;

- расчет электродинамической стойкости сильноточной токоведущей системы в зависимости от ее объемных, геометрических параметров и временного фактора;

- расчет и моделирование электрических процессов, протекающих в токоведущей системе электролизной ванны для повышения эффективности ее работы.

5. Изучение токораспределения между параллельными контактами в многоамперных аппаратах и токоведущих системах с целью исключения возможности недопустимого перегрева контактных площадок.

6. Анализ коммутационных процессов в низковольтных многоамперных аппаратах с целью увеличения их электрической износостойкости и коммутационной способности.

7. Анализ состояния сильноточных токоведущих систем электролизных установок на химических предприятиях с целью определения соответствия их Отраслевому стандарту, выявление причин повышенного у них переходного контактного сопротивления и разработка рекомендаций для снижения и стабилизации контактного сопротивления токоподводов электролизных ванн.

8. Анализ и систематизация конструкций многоамперных электрических аппаратов и разработка модификаций аппаратов для конкретных типов электролизных установок предприятий химической и металлургической промышленностей.

В.2.3. Методы исследования

При проектировании и создании многоамперных электрических аппаратов и сильноточных токоведущих систем при их исследованиях и разработках применялись как теоретические, так и экспериментальные методы.

Для математического моделирования процессов, происходящих при протекании электрического тока в токоведущей системе многоамперных аппаратов, использовались методы теории функций действительных переменных, уравнения движения жидкости в каналах, методы теории тепла и массообмена, уравнения математической физики, теории электромагнитного поля и гидродинамики, а также теории подобия и числовые методы расчетов.

Критерием истинности оценок, полученных с помощью теоретических методов, служат многочисленные экспериментальные исследования, включающие в себя разработку физических моделей исследуемых объектов, постановку и проведение физических экспериментов, в том числе моделирование токораспределения в мостиковых контактах многоамперных выключателей и внутри электролизной ванны исследования переходного сопротивления, дугостойкости и электродинамической стойкости композиционных жидкометаллических контактов и сильноточной токоведущей системы аппарата, а также экспериментальное исследование макетных и натурных образцов токоведущих систем и аппаратов.

Достоверность теоретических исследований подтверждена совпадением результатов расчетов и экспериментов, обработка данных которых произведена методами математической статистики.

В.2.4. Научные результаты и новизна

Научные результаты диссертационной работы заключаются в том, что: 1. Разработаны и исследованы математические модели контактных соединений многоамперных электрических аппаратов как с твердометаллическими, так и с композиционными жидкометаллическими контактами. Установлено, что замена дефицитных серебряных контактов в существующих многоамперных аппаратах композиционными ЖМК допустима и не приводит к существенным изменениям их конструкции и номинальных параметров, а в ряде случаев дает возможность увеличить ток нагрузки на 15 -20%. N

Определена действительная площадь контактной поверхности композиционных ЖМК с помощью микрофотоанализа, которая по величине приближается к кажущейся площади контактной поверхности и составляет от нее 90-95%.

Разработаны методики расчета проводимости и распределения тепловых потерь в композиционных ЖМК, которые позволяют выбрать такую структуру и размеры этого контакта, чтобы получать наименьшее значение контактного сопротивления. Установлено отсутствие вибраций, сваривания, а также электродинамического отброса в композиционных ЖМК.

2. Проведен анализ влияния на распределение тока между параллельно включенными контактными мостиками в многоамперных аппаратах значения переходного контактного сопротивления и конструкции токоподводов.

Определены экспериментальные зависимости, теоретические выражения и критерии оценки различных систем токоподводов, с помощью которых возможно определение контактных сопротивлений мостиковых контактов и токораспределение между ними.

3. Предложена методика расчета распределения тока в токоведущей системе электролизных установок между параллельными токоподводами, которая позволяет оценить степень токовой нагрузки по ним и сделать выводы о качестве контактного сопротивления в месте их соединения с выводами электролизеров.

4. Рассмотрены особенности и дан сравнительный анализ возможных режимов работы многоамперных аппаратов с различными системами охлаждения токоведущих элементов. Приведены методики расчетов тепловых режимов для определения температур нагрева токоведущих элементов применительно к многоамперным аппаратам как с естественной, так и с искусственными системами охлаждения. Показано на основе опытных данных, полученных в результате производственных испытаний и эксплуатации многоамперных аппаратов, достаточное для практических целей совпадение расчетных и опытных значений температур нагрева токоведущих элементов и сделан вывод о возможности применения предложенных методик расчета тепловых режимов для проектирования и разработок различных модификаций этих аппаратов. Разработаны программы для ЭВМ тепловых расчетов многоамперных аппаратов с различными системами охлаждения и режимами работы.

5. Разработана математическая модель токопроводящих элементов многоамперных аппаратов для определения электродинамических сил, возникающих между токоподводами в зависимости от их сечения, длины и временного фактора. Предложена методика расчета электродинамической стойкости многоамперных аппаратов, на основе которой разработана программа для ЭВМ.

6. Проведен анализ физических явлений, возникающих при коммутации электрического тока в многоамперных аппаратах постоянного тока низкого напряжения. Разработана экспериментальная модель контактной системы многоамперного аппарата, позволяющая производить исследования влияния ее конструктивной формы на электрический износ контактов. Установлено, что меньший электрический износ контактов имеет прямоходовая мостиковая контактная система. Предложена методика расчета электрического износа контактов многоамперных аппаратов низкого напряжения, позволяющая ориентировочно определить количество циклов «включения-отключения» в зависимости от номинального тока аппарата и заданного объемного износа контактов.

7. Разработана математическая модель и предложена методика расчета токоведущей системы электролизной ванны диафрагменного типа, дающие возможность оценить влияние параметров внутренней структуры электролизера на значение его сопротивления и выбрать рациональную геометрию электродов, чтобы снизить электрические потери в электролизной установке.

8. Предложены, разработаны и внедрены конструкции экономичных сильноточных токоведущих систем межванных ошиновок электролизеров, которые снижают температуру их нагрева, способствуют более равномерному токораспределению между параллельными токоподводами, обеспечивают надежный контакт и стабилизацию контактного сопротивления в межванных ошиновках электролизеров, повышают срок их службы.

9. На основе проведенных исследований разработаны основные принципы проектирования и разработки различных модификаций многоамперных аппаратов. 15 модификаций таких аппаратов на ток нагрузки 20-150 кА доведены до внедрения в промышленность.

В.2.5. Практическая ценность

1. На основе проведения теоретических и экспериментальных исследований, а также конструкторских и технологических разработок изготовлены и внедрены в производство на предприятиях химической промышленности ряд модификаций многоамперных электрических аппаратов на токи нагрузки 30 кА, 40 кА, 60 кА, 75 кА. 100 кА, 125 кА, 150 кА, по своим техническим показателям во много раз превосходящих зарубежные аналоги.

2. На основе анализа теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в диссертации, разработаны, изготовлены и внедрены в производство экономичные многоамперные выключатели с контактами без дефицитного серебра на токи нагрузки 40 кА, 75 кА и 100 кА как с естественным, так и с искусственным охлаждениями, а также экономичные и стабильные сильноточные токоведущие системы электролизных установок.

3. Разработаны многоамперные выключатели с повышенным ресурсом 4 работы, срок службы которых превышает в 5 раз срок службы ранее выпускавшихся серийных промышленных образцов.

4. Показана возможность создания более мощных выключателей с небольшими габаритами и массой, надежных в работе, с повышенной коммутационной способностью на токи нагрузки 200 кА, 300 кА и более.

5. Научные положения работы легли в основу теории разработок и проектирования многоамперных электрических аппаратов, сильноточных токоведущих систем, в том числе и без использования дефицитного серебра, причем большинство разработок выполнены на уровне изобретений, защищенных авторскими свидетельствами и патентами России.

В.2.6. Основные положения, которые выносятся на защиту

На защиту выносится комплексное решение проблемы проектирования и разработки различных модификаций многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем постоянного тока, которое состоит в развитии и обосновании теоретических и прикладных основ теории электрических аппаратов, включающих в себя:

1. Единый системный подход к построению конструктивных схем многоамперных электрических аппаратов с номинальными токами 20 кА - 150 кА, заключающийся в создании параллельных модульных конструкций с разными типами контактных систем и способами охлаждения токоведущих элементов.

2. Математические модели токоведущих и контактных систем многоамперных электрических аппаратов как с твердометаллическими, так и с композиционными жидкометаллическими контактами с различными видами охлаждения, адаптированные для решения задач их проектирования.

3. Методики расчета, необходимые для решения задач проектирования многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем, на основе которых можно определить: расчетные температуры нагрева токоведущих элементов многоамперных электрических аппаратов как с естественной, так и искусственными (принудительной жидкостной и автономной жидкостной) системами охлаждения для оценки их массогабаритных параметров; проводимость и тепловые потери композиционных жидкометаллических контактов для выбора их структуры и размеров с целью получения наименьшего контактного сопротивления; токораспределение в параллельных мостиковых контактах многоамперных электрических аппаратов и в токоподводах токоведущих систем электрических установок для оценки степени токовой нагрузки по ним и качества контактного соединения;

- электродинамическую стойкость токоведущих систем многоамперных электрических аппаратов для оценки ее зависимости от геометрических параметров и временного фактора;

- электрический износ контактов многоамперных электрических аппаратов низкого напряжения для оценки его зависимости от номинального тока;

- электрическое сопротивление токоведущих систем многоамперных электрических установок для оценки зависимости его от внутренней структуры и геометрии токоподводов.

4. Производственные и опытные образцы, физические модели многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем постоянного тока, защищенные авторскими свидетельствами и патентами РФ и по роду показателей превышающих мировой уровень.

В.2.7. Внедрение результатов работы

Диссертация связана с приоритетными научно-исследовательскими работами, которые выполнялись по постановлению Госкомитета по науке и технике и Госплана СССР от 29 декабря 1981 г. № 515/271 и по плану научно-технического центра координации НИР по химии по проблеме увеличения и совершенствования процесса производства хлора 0.10.03 (задание 02.02.01). Кроме того, вопросы диссертационной работы решались при выполнении хоздоговоров с заводом «Синтез» г.Москва, заводом «Контактор» г.Ульяновск, ПО «Хлорвинил» г.Калуш, ПО «Химпром» и ПО «Каустик» г.Волгоград, ПО «Химпром» г.Дзержинск, ПО «Сода» г.Березники, ПО «Химпром» г.Сумгаит, а также при выполнениии договоров о творческом содружестве НПО «Электросила» г.Ленинград.

При выполнении этих работ автор диссертации выступал в роли ответственного исполнителя и научного руководителя. При этом были разработаны многоамперные выключатели с повышенным ресурсом работы на ток нагрузки 30 кА для ПО «Сода г.Березники» и ПО «Химпром» г.Волгоград; на ток нагрузки 65 кА для завода «Синтез» г.Москва, ПО «Химпром» г.Дзержинск, ПО «Химпром» г.Сумгаит; на ток 75 кА для завода «Синтез» г.Москва; на ток 100 кА для ПО «Хлорвинил» г.Калуш и завода «Синтез» г.Москва; на токи 125 кА и 150 кА для завода «Синтез» г.Москва.

Многоамперные выключатели с контактами без серебра (с композиционными ЖМК) были изготовлены на ток 40 кА для ПО «Химпром» г.Дзержинск, на ток 75 кА и 100 кА для завода «Синтез» г.Москва.

Экономичные сильноточные токоведущие системы электролизеров были внедрены на ПО «Хлорвинил» г.Калуш, заводе «Синтез г.Москва, ПО «Химпром» г.Волгоград, ПО «Сода» г.Березники.

В.2.8. Апробация работы

Основные положения и отдельные вопросы диссертационной работы докладывались и обсуждались на XIV научно-технической конференции Северо-Западного заочного политехнического института (СЗПИ) в г.Ленинграде в 1976 г.; на Всесоюзном научно-техническом совещании «Пути повышения качества и надежности электрических контактов» в г.Ленинграде в 1978 г.; на II Всесоюзной школе-семинаре «Тепло- и массообмен в электрических контактах» в г.Алма-Ате в 1979 г.; на ХУ юбилейной научно-технической конференции СЗПИ в г.Ленинграде в 1980 г.; на Всесоюзном семинаре «Разработка и применение жидкометаллических контактов» в г.Каунассе в 1982 г.; на V Всесоюзной научно-технической конференции «Состояние перспектива развития производства аппаратов низкого напряжения» в г.Ульновске в 1985 г.; на Всесоюзном научно-техническом совещании «Пути повышения качества и надежности электрических контактов» в г.Ленинграде в 1986 г.; на Всесоюзном семинаре «Пути повышения качества и надежности жидкометаллических контактов» в г.Каунассе в 1987 г.; на IV Всесоюзной научно-технической конференции «Состояние и перспективы развития производства аппаратов низкого напряжения» в г.Харькове в 1990 г.; на Всесоюзном научно-техническом совещании «Перспективы развития высоковольтных аппаратов» в г.Ленинграде в 1990 г.; на Международной конференции «Электрические контакты» в г.Санкт-Петербурге в 1996 г.; на III Международной конференции «Электромеханика и электротехнология» в г.Клязьме в 1998 г.; на Юбилейной научно-технической конференции СЗПИ «Электротехника, электроэнергетика и электроника» и «Теплоэнергетика» в г.Санкт-Петербурге в 2000 г.; на IV Международной конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» в г.Клязьме в 2000 г.; на Международной конференции «Электрические контакты ЭК-2002» в г.Санкт-Петербурге в 2002 г.

По теме диссертации опубликовано 50 работ, получено 6 авторских свидетельств и патентов РФ.

Заключение диссертации по теме «Электромеханика и электрические аппараты», Беляев, Владимир Львович

6.5. Выводы к главе 6

6.5.1. В результате обследования многоамперных токоведущих систем в ряде химических электролизных предприятий в г.Дзержинске, Калуше, Волгограде установлено, что большинство их не удовлетворяет требованиям ОСТ 6-01-39-83 "Соединения контактные электрические ошиновок электролизеров химической промышленности".

В большинстве обследованных токоведущих систем падение напряжения на них в 5 и более раз превышает требуемое, что ведет к повышенному перерасходу электроэнергии в них. Это объясняется несовершенством их конструкции, неудовлетворительным состоянием контактных переходов, неудачно выбранными материалами для их изготовления, окислением контактных поверхностей и нестабильностью контактного сопротивления.

6.5.2. Для уменьшения и стабилизации контактного сопротивления многоамперных токоведущих систем электролизеров предложено использование в них электропроводящей пасты, которая представляет собой композицию из ряда смазочных материалов с порошкообразным электропроводящим наполнителем.

Такая электропроводящая паста имеет достаточно низкое удельное электросопротивление, является термостабильной, выдерживает длительный нагрев при температуре 100°С, заполняет и закупоривает микровпадины соприкасающихся контактных поверхностей, разрушает окисные пленки и препятствует их образованию, обеспечивает герметизацию и надежный контакт в межванных ошиновках электролизеров, повышает срок их службы, имеет несложную технологию применения и проста в изготовлении.

6.5.3. Предложено применение экономичных многоамперных токоведущих систем электролизеров, в которых используются специальные сплавы из алюминия марки АД31Т и АД31Т1, а также металлические покрытия, в частности припой А. Они стабилизируют и уменьшают сопротивления вследствие незначительной окисляемости. Предложены, разработаны и испытаны конструкции многоамперных токоведущих систем с токоподводами из шин увеличенного сечения, которые не только снижают температуру их нагрева, но способствуют более равномерному токораспределению между параллельными токоподводами. 1

6.5.4. Разработана и предложена методика расчета сопротивления перфорированного катодного листа диафрагменного электролизера и сопротивления электролита в зависимости от конфигурации структуры внутренних электродов в нем. Методика дает возможность оценить влияние параметров внутренней структуры электролизера на величину падения напряжения на нем и выбрать рациональную геометрию электродов, чтобы снизить электрические потери в электролизной установке.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации разработаны научно-технические основы теории, анализа и практики проектирования многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем постоянного тока, заключающиеся в том, что:

1. Разработаны основы теории и практики проектирования многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем постоянного тока и на основе проведенных теоретических и экспериментальных исследований, а также конструкторских и технологических разработок предложены и доведены до промышленного изготовления и внедрения в производство химических и металлургических предприятий 18 модификаций многоамперных электрических аппаратов и различных экономичных токоведущих систем электрических установок на токи нагрузки 30 кА - 150 кА, которые не имеют отечественных и зарубежных аналогов, а их использование позволяет получить существенный технико-экономический эффект.

2. Показана возможность замены в ряде случаев дефицитных серебряных контактов в многоамперных электрических аппаратах на композиционные жидкометаллические контакты, которые обладают достоинствами твердометаллических и жидкометаллических контактов. Определены основные свойства и возможности композиционных жидкометаллических контактов, исследованы зависимости контактного сопротивления их от различных факторов (материала и структуры сеточных основ, площади контактной поверхности, силы нажатия, температуры, времени, угла наклона к горизонту, тока, числа включений).

Определена величина действительной площади контактной поверхности композиционных жидкометаллических контактов с помощью микрофотоанализа и установлено, что с течением небольшого промежутка времени (несколько суток) происходит увеличение этой площади до 95% от кажущейся площади контактной поверхности, а это объясняет отсутствие электродинамического отброса при протекании по ним больших токов нагрузки.

Определен с помощью рентгеноструктурного анализа химический состав поверхностных пленок на медных электродах и основы из латунной сетки композиционных жидкометаллических контактов, находящихся длительное время в контакте со сплавом Ga-In-Sn. Установлено, что химическое взаимодействие галлия с медными электродами и основой из латунной сетки приводит, с одной стороны, к улучшению смачивания их и тем самым к увеличению действительной площади контактной поверхности и уменьшению контактного сопротивления. С другой стороны, происходит накопление интерметаллических соединений и сплавов, которые приводят к последующему росту контактного сопротивления, однако значение этого сопротивления композиционного жидкометаллического контакта в несколько раз меньше, чем значение сопротивления серебряных контактов, находившихся в тех же условиях. Установлено отсутствие явлений вибрации и сваривания в композиционных жидкометаллических контактах как при их включении, так и при протекании по ним токов больших значений.

3. Проведен анализ влияния на распределение тока между параллельными контактными мостиками и токоподводами в многоамперных электрических аппаратах и токоведущих системах переходного контактного сопротивления. Показано, что равномерное распределение токов между параллельными контактными мостиками в многоамперных электрических аппаратах дают выводы, которые осуществляют равномерный токоподвод к неподвижным контактам и имеют с ними одинаковую ширину, что имеет место в реальных конструкциях этих аппаратов.

4. Рассмотрены особенности и дан сравнительный анализ возможных режимов работы многоамперных электрических аппаратов с различными системами охлаждения токоведущих систем (с естественным, принудительным жидкостным и автономным жидкостным охлаждениями).

Показано на основе опытных данных, полученных в результате производственных испытаний и эксплуатации многоамперных электрических аппаратов, достаточное для практических целей совпадение расчетных и опытных значений температур нагрева их токоведущих элементов и числа коммутационных операций в зависимости от значения тока нагрузки.

5. Разработаны математические модели и алгоритмы расчетов, используемые при проектировании многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем электрических установок, с помощью которых возможно рассчитать и оценить:

- тепловые режимы при различных системах охлаждения токоведущих систем;

- токораспределение между паралельными контактами и токоподводами в зависимости от их конфигурации и контактного сопротивления; проводимость и тепловые потери композиционных жидкометаллических контактов, а также распределение тепловых потерь между областями, занятыми жидким металлом и материалом волокон их сетчатой основы, в зависимости от диаметра волокон и удельной проводимости их материала;

- электродинамическую стойкость с учетом практически всех геометрических объемных параметров токоведущих систем;

- электрическую износостойкость дугогасительных контактов с целью определения ориентировочного числа коммутационных операций, которые они способны осуществить в межремонтный период в зависимости от тока нагрузки;

- проводимость электролизной ванны с учетом влияния параметров ее внутренней структуры с целью снижения электрических потерь.

Показано, что результаты, полученные по предложенным методикам и алгоритмам расчетов, имеют удовлетворительные совпадения с опытными данными, полученными при эксплуатации многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем.

6. На основе анализа состояния и работы многоамперных токоведущих систем электрических установок химических предприятий разработаны и предложены экономичные конструкции этих систем, в которых для снижения электрических потерь и стабилизации контактного сопротивления предложено использование специальных электропроводящей пасты, сплавов из алюминия, металлических покрытий контактных поверхностей и новые конструкции токоподводов.

7. Впервые разработаны и внедрены в производственный процесс электролиза хлора и каустической соды многоамперные выключатели типов: а) ВШ-400 с естественным охлаждением на ток нагрузки 40 кА; б) В-30 М, В-61 М, В-100 М, В-125 М с принудительным охлаждением главных контактов, усиленными дугогасительными контактами, ускоренным приводным механизмом отключения контактов на токи нагрузки 30 кА, 63 кА, 100 кА, 125 кА соответственно; в) ВВМШ-1000, ВВМШ-1500 с принудительным водяным охлаждением, модульной конструкции с общим приводным пневматическим механизмом на ток нагрузки 100 кА и 150 кА соответственно; г) КМ-250; КМ-500; КМ-650 (малогабаритные) - короткозамыкатели упрощенной конструкции с принудительным водяным охлаждением как неподвижных, так и подвижных главных контактов на токи нагрузки 25 кА, 50 кА, 65 кА - соответственно; д) В-61 КЖМК, В-100 КЖМК с композиционными жидкометаллическими главными контактами вместо серебряных, с принудительным водяным охлаждением на токи нагрузки 75 кА и 100 кА соответственно, с уменьшенными массогабаритными характеристиками по сравнению с аппаратами с серебряными главными контактами на те же номинальные токи; е) ВШ-400 КЖМК - с композиционными жидкометаллическими главными контактами вместо серебряных с естественным охлаждением на ток нагрузки 40 кА с облегченным приводным механизмом по сравнению с v 418 аналогичным аппаратом ВШ-400 на тот же ток нагрузки 40 кА, но с серебряными главными контактами; ж) В-61 МН с принудительным жидкостным охлаждением для наружной установки на ток нагрузки 63 кА. Проведены исследования и выбраны для применения в этом типе аппарата специальные "незамерзающие" жидкости в качестве охлаждающей среды, негорючие синтетические масла с низкой вязкостью и высокими диэлектрическими свойствами; з) РВП(З) - разъединитель с автономным жидкостным охлаждением на ток нагрузки 24 кА с уменьшенными массогабаритными и экономическими характеристиками по сравнению с разъединителем такого же типа, но с естественным охлаждением на ток нагрузки 12,5 кА.

8. Впервые разработаны и доведены до макетных опытных образцов многоамперные аппараты типов: а) Р-101 КЖМК с естественным охлаждением, композиционными жидкометаллическими главными контактами вместо серебряных, с облегченным приводным механизмом на ток нагрузки 20 кА; б) БШРС-1500 с естественным охлаждением модульной конструкции на ток нагрузки 150 кА для технологического процесса производства алюминия; в) РВП(3) КЖМК - разъединитель с композиционными жидкометаллическими контактами вместо серебряных, с автономным охлаждением подвижных контактов ножей на ток нагрузки 24 кА с уменьшенными массогабаритными характеристиками по сравнению с разъединителем такого же типа, но с естественным охлаждением на ток нагрузки 12,5 кА.

9. Разработаны основные принципы конструирования и теории многоамперных электрических аппаратов и токоведущих систем постоянного тока с улучшенными технико-экономическими показателями. Основные разработки выполнены на уровне изобретений.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Беляев, Владимир Львович, 2003 год

1. Хольм Р. Электрические контакты. - М.: Иностр.литература, 1961. - 464 с.

2. Брон О.Б. Электрические аппараты с водяным охлаждением. Л.: Энергия, 1967.-483 с.

3. Брон О.Б. Проблемы контактов в сильноточном аппаратостроении //Электричество. 1979. - №: 10. - С. 39 - 44.

4. Paukert J. Zweiprobleme bei Kontinnirlichem Bandverrinnungs an laden. -E.I.Kontakte VDE. Berlin Verlag GMBH, 1970.

5. Butterworth R. The Caesefor generator eircuitbreakers. E.I.Tims, N:8.,1970.

6. Брон О.Б., Молчанов В.Д. Распределение тока между параллельными контактами в многоамперных выключателях// Изв.вузов. Электромеханика. 1979. № 5. - С.464 - 469.

7. Иосиака О.И. Расчет распределения тока в контактах сильного тока с большим числом параллельных пальчиковых контактов. Париж: Доклады международного симпозиума по явлениям в электрическом контакте, 1974. - С.383 - 387.

8. Рарр G. Investigation of current distribution in parallel contacts. Budapest: Relais and contaktelemente. 1975, p.353 - 370.

9. Основы теории электрических аппаратов/Под ред. Г.В.Будкевича. М.: Высшая школа, 1970. - 600 с.

10. Залесский A.M., Кукеков Г.А. Тепловые процессы в электрических аппаратах. М.: Энергия, 1967. - 380 с.

11. Холявский Г.В. Расчет электродинамических усилий в электрических аппаратах. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 230 с.

12. Таев И.С. Электрические аппараты. Общая теория. М.: Энергия, 1977. -272 с.

13. Основы теории электрических аппаратов/ Под ред. И.С.Таева. М.: Высшая школа, 1987.-352 с.

14. Родштейн JI.А. Электрические аппараты. Л.: Энергоатомиздат, 1989. -303 с.

15. Чунихин А. А. Электрические аппараты. Общий курс. М.: Энергоатомиздат, 1988. - 719 с.

16. Сахаров П.В. Проектирование электрических аппаратов. М.: Энергия, 1971.-560 с.

17. Теория электрических аппаратов/ Под ред. Г.Н.Александрова. М.: Высшая школа, 1985.-312 с.

18. Проектирование электрических аппаратов/ Под ред. Г.Н.Александрова. Л.: Энергоатомиздат, 1985.-447 с.

19. Будкевич Г.В., Дегтярь В.Г., Сливинская А.Г. Задачник по электрическим аппаратам. М.: Высшая школа, 1987. - 232 с.

20. Электрические и электронные аппараты/ Под ред. Ю.К.Розанова. М.: Энергоатомиздат, 1998. - 750 с.

21. Кузнецов Р.С. Аппараты распределения электрической энергии на напряжение до 1000 В. М.: Энергия, 1970. - 543 с.

22. Электрические и электронные аппараты/ Под.ред. Ю.К.Розанова. М.: Информэлектро, 2001. - 417 с.

23. Брон О.Б., Сушков Л.К. Потоки плазмы в электрической дуге включающих аппаратов. Л.: Энергия, 1975. - 216 с.

24. Таев И.С. Электрические контакты и дугогасительные устройства аппаратов низкого напряжения. М.: Энергия, 1973. - 423 с.

25. Брон О.Б. Электрическая дуга в аппаратах управления. М. - Л.: Гостехиздат, 1954. - 532 с.

26. Новиков О.Я. Устойчивость электрической дуги. Л.: Энергия, 1978. -160 с.

27. Буткевич Г.В., Белкин Г.С., Ведешенков Н.А., Жаворонков М.А. Электрическая эрозия сильноточных контактов и электродов. М.: Энергия, 1978.-256 с.

28. Бертинов А.И., Алиевский Б.Л. Троицкий С.Р. Униполярные электрические машины с жидкометаллическим токосъемом. М. - Л.: Энергия, 1966. - 312 с.

29. Мерл В. Электрический контакт. М. - Л.: Госэнергоиздат, 1962. - 82 с.

30. Зарецкас В-С.С., Рагульскене В.Л. Ртутные коммутирующие элементы для устройств автоматики. М.: Энергия, 1971.-107 с.

31. Баринберг А.Д. Магнитогидродинамические аппараты защиты, контроля и управления. -М.: Энергия, 1978. -129 с.

32. Жидкометаллический коммутационный аппарат: А.С. 543029 СССР. МКИ Н01Н 29/00/ Фрыгин В.М. №: 2180504; Заявл. 3.10.75; Опубл. В Б.И. 1977. №6.

33. Жидкометаллический контактный узел: А.С. 589636 СССР. МКИ Н01Н 29/00/ Дегтярь В.Г., Иванов А.В., Троицкий С.Р. № 2392547; Заявл. 02.08.76; Опубл. в Б.И. 1978. № 3.

34. Контакт сильноточного коммутационного аппарата: А.С. 625264 СССР. МКИ Н01Н 29/00/ Дегтярь В.Г., Иванов А.В. №: 2462269; Заявл. 12.12.77; Опубл. в Б.И. 1978. №35.

35. Яценко С.П. Галлий. Взаимодействие с металлами. М.: Наука, 1974. -220 с.

36. Шпильрайн Э.Э., Якимович К.А., Тоцкий Е.Е. и др. Теплофизические свойства щелочных металлов. М.: Стандарт, 1970. - 487 с.

37. Каландадзе A.M. Исследование электрического сопротивления соединений проводников посредством жидкой металлической среды. Тбилиси, 1957. -63 с.1

38. Годжелло А.Г. Вопросы устойчивости и стабильности жидкометаллического токосъемного устройства: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1965.-29 с.

39. Дегтярь В.Г. Разработка и исследование жидкометаллических нагрузочных сопротивлений: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1969. - 27 с.

40. Перелыцтейн Г.Н. Экспериментальное исследование и расчет потерь в жидкометаллических скользящих контактах униполярных машин: Автореферат канд.дисс. Свердловск: Уральский политехн.ин-т, 1968. - 25 с.

41. Климович А.С., Локтин Д.Б., Перелыытейн Г.Н. Электрические потери в жидкометаллических скользящих контактах униполярных машин // Электротехника. 1969. - № 4. - С. 23 - 26.

42. Лысов Н.Е., Годжелло А.Г., Мейксон В.Г., Дегтярь В.Г. Сопротивление жидкометаллического контакта// Электротехника. 1969. - № 1. - С. 29 -31.

43. Дукуре Р.К., Упит Г.П. Некоторые вопросы контактных свойств металлических поверхностей // Прикладная электродинамика: Труды института физики АН Латвийской ССР. Рига, 1961. Вып. 12. - С.237 - 249.

44. Бертинов А.И., Алиевский Б.Л. Современное состояние и перспективыразвития униполярных машин//Униполярные электрические машины: Докл.1

45. Всесоюз. научно-техн. конф. М., 1969. - С.З - 29.

46. Дегтярь В.Г. Модель жидкометаллического контакта и некоторые исследования, проведенные на ней// Электромагнитные расходомеры и электротехника жидких проводников: Сборник материалов к IV Таллинскому совещанию. Таллин, 1973, - С. 145 - 155.

47. Вячкис В.В. Исследование и разработка жидкометаллических контактных соединений: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1978. - 19 с.

48. Дегтярь В.Г., Нестеров Г.Г. Контактные коммутирующие устройства электрических аппаратов низкого напряжения. М.: Всесоюзный институт научной и технической информации. Итоги науки и техники. Серия «Электрические аппараты», 1980. - С.З - 47.

49. Дегтярь В.Г., Вячкис В.В. Жидкометаллические контакты. Всесоюзный научно-исследовательский институт информации. Аппараты низкого напряжения. -М.: Информэлектро, 1980. 63 с.

50. Сумм Б.Д., Горюнов Ю.В. Физико-химические основы смачивания и растекания. М.: Наука, 1976. - 231 с.

51. Способ электрохимической подготовки к эмальгамированию электроконтактронов: А.С. 465665 СССР. МКИ Н01Н 11/02/ Ванагайтите М.Г., Петрошевичюте О.С., Зарецкас В. С.С. и др. - № 1686071; заявл. 26.07.71; Опубл. в Б.И. 1975. № 12.

52. Способ подготовки поверхности перед эмальгамированием металлов, несмачивающихся ртутью: А.С. 326235 СССР. МКИ С22С7/00/ Петрошевичюте О.С., Шюша Э.В., Зарецкас В. С.С. и др. № 1331723; Заявл. 15.05.69; Опубл. в Б.И. 1972. №4.

53. Способ изготовления жидкометаллического контакта: А.С. 635530 СССР. МКИ Н01Н 29/04/ Дегтярь В.Г., Вячкис В.В. № 2502028; Заявл.01.07.77; Опубл. в Б.И., 1978. 1978. № 44.

54. Жидкометаллический контакт и способ его изготовления: А.С.756502 СССР. МКИ Н01Н 1/08/ Дегтярь В.Г., Вячкис В.В., Зарецкас В. С.С; Гордеев

55. Д.В. № 2639420; Заявл. 07.07.78; Опубл. в Б.И. 1980. № 30.1

56. Закурдаев А.В. Управляемые ртутные микроконтакты. М.: Наука,1972. -С. 484-487.

57. Приходченко В.И. Исследование режимов сильноточных коммутационных элементов с жидкометаллическим рабочим телом: Автореферат канд.дисс. -Куйбышев: Куйбышевский политехнич. ин т.: 1974, - 25 с.

58. Жидкометаллический композиционный контакт: А.С. 966775 СССР. МКИ Н01Н 29/00// Дегтярь В.Г., Иванов А.В. и др. № 3269674; Заявл. 01.04.81; Опубл. в Б.И. 1982. №38.

59. Кулаков П.А., Лисина Л.С. и др. Жидкометаллическое токосъемное устройство как элемент электрической цепи // Сборник «Сложные электромагнитные поля и электрические цепи», № 2, УФА, 1974. С. 197 - 204.

60. Жидкометаллический контактный узел: А.С. 546953 СССР. МКИ Н01Н 29/00/ Фрыгин В.М. № 2180166; Заявл 13.10.75; Опубл. в Б.И. 1977. № 6.

61. Сильноточный коммутационный узел: А.С. 546953 СССР. МКИ Н01Н 29/00/ Фрыгин В.М. № 2465360; Заявл. 21.03.77; Опубл. в Б.И. 1979, № 16.

62. Сильноточный жидкометаллический аппарат: А.С. 547859 СССР. МКИ Н01Н 29/28/Фрыгин В.М. № 2312523; Заявл. 06.01.76; Опубл. в Б.И. 1977. №7.

63. Коммутационный аппарат с жидкометаллическим контактным узлом: А.С. 427471 СССР. МКИ Н01Н 29/28/ Васильченко Н.А., Глазков Н.И., Игнатьев И.А. и др. № 1747487; Заявл. 14.02.72; Опубл. в Б.И. 1974. № 18.

64. Коммутационный аппарат с жидкометаллическими контактами: А.С. 559295 СССР. МКИ Н01Н 29/10/ Кулаков П.А., Лисина Л.С., Николаева Л.Т. и др. № 2112700; Заявл. 14.03.75; Опубл. в Б.И., 1977, № 19.

65. Жидкометаллический контактный узел сильноточного коммутационного аппарата: А.С. 681470 СССР. МКИ Н01Н 29/04/ Дегтярь В.Г., Иванов А.В. № 2478566; Заявл. 25.04.77; Опубл. в Б.И., 1979, № 31.

66. Liquid contact switch having plural compartments and electrical heater:

67. Пат.4076972 США. МКИ H01H 29/00/ Efther Jean, Denisselle Jean. № 68097; Заявл. 10.05.76; 0публ.28.02.78.

68. Kovalczuk M.R., Sinclair D.C. Developments in liquid metal switches for electrolytic cell shorting. IEEE 26 th annu Petrol and Chem. Int. Conf. - San Diego, 1979, p.138- 143.

69. Брон О.Б., Беляев В.Л., Мясникова Н.Г. Композиционные контакты на основе галлия// Электротехническая промышленность. Серия «Аппараты низкого напряжения». 1977. - Вып. 8(66). - С.5 - 7.

70. Многоамперная контактная система мостикового типа: А.С. 609138 СССР. МКИ Н01Н 29/16/ Брон О.Б., Беляев В.Л., Мясникова Н.Г. № 2421400; Заявл.06.06.77; Опубл. в Б.И. 1978. № 20.

71. ГОСТ 9098-70 Выключатели автоматические воздушные на номинальный ток до 2500 А.

72. Нейман Г.Р., Демирчан К.Ю. Теоретические основы электротехники. М. -Л.: Энергия, Т. 1,2,1967.

73. Острейко В.Н. Координатно-структурный метод определения проводимостей// Изв.вузов. Электромеханика. 1980. - № 12. - С. 1269 - 1274.

74. Смайт В. Электростатика и электродинамика. М.: 1954. - 604 с.

75. Полиа Г., Сече Г. Изопериметрические неравенства в математической физике. М.: Госиздат, физ.-мат. лит.; 1962. -336 с.

76. Двайт Г.Б. Таблицы интегралов и другие математические формулы. М.: Наука, 1977. -224 с.

77. Брон О.Б., Беляев В.Л., Мясникова Н.Г. Композиционные контакты на основе галлия// Пути повышения качества и надежности электрических контактов: Тез.докл. Всесоюзн. научно-техн. совещания. Л., 1978. - С.94 - 95.

78. Брон О.Б., Беляев В.Л., Острейко В.Н. Проводимость слоистых жидкометаллических композиционных контактов. М.: Сборник «Электромеханические преобразователи и устройства». Депонированные рукописи ВИНИТИ ИНФОРМЭЛЕКТРО, № 6(116), М.: 1981.-С. 147.

79. Брон О.Б., Беляев B.J1., Острейко В.Н. Исследование проводимости слоистых жидкометаллических контактов// Изв.вузов. Электромеханика. -1983. № 8. - С.44 - 48.

80. Салтыков С.А. Стереометрическая металлография. М.: Металлургия, 1970. -С. 121-130.

81. Горелик С.С. Расторгуев J1.E., Скаков Ю.А.Рентгенографический и электроннооптический анализ. М.: Металлургия, 1970. - С. 106 - 111.

82. Русаков А.А. Рентгенография металлов. М.: Атомиздат,1977. -384 с.

83. Автоматический выключатель: А.С. 691943 СССР. МКИ Н01Н 71/46/ Брон О.Б., Беляев В.Л. и др. № 2508011; Заявл. 20.07.77; Опубл. в Б.И. 1979. № 38.

84. Индукционно динамический выключатель постоянного тока: А.С. 905913 СССР. МКИ Н01Н 77/0/ Брон О.Б., Беляев В.Л. и др. № 2714737; Заявл. 18.01.79; Опубл. в Б.И. 1981. № 6.

85. Брон О.Б., Гусев В.И., Мессерман Н.Г., Мясникова Н.Г. Включение токов короткого замыкания, достигающих сотен килоампер// Изв.вузов. Электромеханика. 1981. - № 10. - С.1082 - 1087.

86. Dwinht Н.В. Electrial coils and conductors. London: Mac Graw Hill Booc Co., 1945.

87. Брон О.Б. К вопросу об электродинамических силах в контактах //Электротехника. 1965. № 1. -С.21 -23.

88. Haque В. Electromagnetic problems in electrical engineering. Oxford university press, London: Humphrey milford, 1929. 306 p.

89. Тимошенко С.П. Курс сопротивления материалов. М.: Госиздат, 1928.

90. Молчанов В.Д. Многоамперные низковольтные выключатели постоянного тока: Диссертация канд.техн. наук. Л., СЗПИ, 1972. - 188 с.

91. Многоамперный выключатель: А.С. 428710 СССР. МКИ Н01Н 37/15/ Брон О.Б. и др. № 1753678; Заявл. 29.02.72; Опубл. в Б.И. 1974, № 54.

92. Брон О.Б., Беляев В.Л., Молчанов В.Д. Многоамперные низковольтные выключатели типа BBIII 100// Электротехника. - 1978. - № 1. - С.56-58.

93. Брон О.Б., Беляев B.JT. Многоамперные электрические аппараты с жидкометаллическими композиционными контактами. Вильнюс, 1983. -Сборник депонир. рукописей ЛИТ НИИНТИ, № 3 (19). - С.32.

94. Merl W., Diirrwachter Е. Zur Frage des Edelmetallsbedarfs der Elektroindustrie und Schalten. Karlsruhe Т.Н., 1975.95. «Metallhandbuch» der Metallgesellshaft Frankfurt, M., 1975.

95. Schenc H. Theories of engineering experimentation. Mc GRAW-HILL BOOK COMPANY, NEY YORK, 1972. 381 p.

96. Изыскание способов усовершенствования разработанных многоамперных шунтирующих выключателей: Отчет о НИР (закпючит.)/СЗПИ; Руковод.работы Брон О.Б. ЭА - 47; № 77035459; Инв.№ Б658473. - Л., 1977. - С.8 - 62. -Отв.исполн. Беляев В.Л.

97. Разработка и усовершенствование многоамперных шунтирующих выключателей: Отчет о НИР (заключит.)/СЗПИ; Руковод. работы Брон О.Б. -ЭА 121; № 78032254; Инв.№ Б860007. - Л, 1980. - С.7 - 82. - Отв.исполн. Беляев В.Л.

98. Калантаров П. Л., Цейтлин Л. А. Расчет индуктивностей. Л.: Энергоатомиздат, 1986. - 488 с.

99. Способ изготовления жидкометаллического композиционного контакта: А.С. 1325590 СССР. МКИ Н01Н 29/00/Дегтярь В.Г., Иванов А.В. и др. № 3975813/24-07; Заявл. 18.11.85; Опубл в Б.И. 1987.№27.

100. Усовершенствование существующих систем и разработка конструкций выключателей на новых принципах и без применения серебра: Отчет о НИР (заключит.)/ СЗПИ; Руковод. работы Брон О.Б. ЭА - 227; № 80045491. - Л., 1985. - С.8 - 103. - Отв.исполн. Беляев В.Л.

101. Беляев В.Л. Жидкометаллические композиционные контакты и их использование в многоамперных электрических аппаратах: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1984. - 19 с.

102. Беляев В.Л., Куклев Ю.В. К вопросу о распределении тока между параллельными контактами в многоамперных выключателях//Электротехника,электромеханика, электротехнологии: Труды IV Международной конф. -Клязьма, 2000. С.389 - 390.

103. Борздыка A.M., Гецов Л.Б. Релаксация напряжений в металлах и сплавах. М.: Металлургия, 1978. - 256 с.

104. Рахштадт А.Г. Пружинные стали и сплавы. М.: Металлургия, 1982. -400 с.

105. Дегтярь В.Г., Костенецкая Л.И., Чураков М.М. Композиционные жидкометаллические контакты для вакуумных выключателей//Пути повышения качества и надежности электрических контактов; ИПМ АН УССР. Киев, 1985. -С.49-57.

106. Годжелло А.Г., Дегтярь В.Г. Контакты электрических аппаратов. Конспект лекций по курсу «Основы теории электрических аппаратов». М.: МЭИ, 1980. -50с.

107. Дегтярь В.Г., Вячкис В.В. Жидкометаллические контакты. Обзорная1информация. М.: Информэлектро. ТС - 7. Аппараты низкого напряжения, 1980.-64 с.

108. Ким Е.И., Омельченко В.Т., Харин С.Н. Математические модели тепловых процессов в электрических контактах. Алма-Ата: Наука, 1977. - 236 с.

109. Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. М.: Энергия, 1978. - 456 с.

110. Иванов А.В. Исследование и разработка высокотемпературных жидкометаллических контактных узлов для аппаратов защиты многоэлементных источников постоянного тока: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1987.- 19 с.

111. Попов Н.Н. Жидкометаллические контактные устройства электрических машин: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1986. - 18 с.

112. Кулаков П.А., Новиков О.Я., Приходченко В.И., Танаев В.В.1

113. Сильноточные коммутационные аппараты с жидкометаллическими контактами. Обзорная информация. Серия ТС 7. Аппараты низкого напряжения. - М.: Информэлектро, 1982. - 52 с.

114. Кулаков П. А. Исследование устойчивости динамической стабилизированной дуги в коммутационных аппаратах с жидким металлом: Автореферат канд.дисс. М.: МЭИ, 1978. - 18 с.

115. Зарецкас В.-С.С. Развитие жидкостных коммутационных элементов и устройств широкого применения: Автореферат докт.дисс. М.: МЭИ, 1980. -34 с.

116. Дегтярь В.Г., Иванов А.В. Сильноточные жидкометаллические коммутационные аппараты// Электротехническая промышленность. Аппараты низкого напряжения. 1981. - Вып. 1. - С. 18-19.

117. Вердинговас В.А., Вячкис В.В., Дегтярь В.Г. Конструктивное исполнение контактных элементов композиционных жидкометаллических контактов //Электротехника: Тез.республик.научн.-технич.конф. Каунасе, 1988. - С. 17.

118. Дегтярь В.Г. Разработка основ теории и синтеза жидкометаллических контактов и контактных устройств: Автореферат докт.дисс. М.: МЭИ, 1990. -40 с.

119. Теоретические основы планирования экспериментальных исследований / Под ред. Г.К.Круга. М.: МЭИ, 1973. - 180 с.

120. Абезгаус Г.Г. и др. Справочник по вероятностным расчетам. М.: Воениздат, 1970. - 536 с.

121. Румшинский J1.3. Математическая обработка результатов эксперимента. -М.: Наука, 1971.-192 с.

122. Лаврентьев М.А., Шабат Б.В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: ГИФМЛ, 1958. - 678 с.

123. Касандрова О.Н., Лебедев В.В. Обработка результатов наблюдений. М.: Наука, 1971.-104 с.

124. Омельченко В.Т. Теория процессов на контактах. Харьков: Высш. школа, 1979.-126 с.

125. Бахвалов Н.С. Численные методы. М.: Наука, 1975. - 631 с.

126. Каплянский А.Е., Лысенко А.П., Полотовский Л.С. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1972. - 447 с.

127. Якименко Л.П. Производство хлора, каустической соды и неорганических хлорпродуктов. М.: Химия, 1974. - 438 с.

128. Файнштейн С.Я. Производство хлора методом диафрагменного электролиза. М.: Химия, 1964. - 386 с.

129. Брон О.Б. Электрические аппараты для очень больших номинальных токов// Изв.вузов. Электромеханика. 1972. № 12. - С. 1346 - 1354.

130. Михеев П.А. Основы теплопередачи. М.: Госэнергоиздат, 1956.

131. Брон О.Б., Молчанов В.Д. Тепловые процессы в электрических контактах мостикового типа// Электротехника. -1972. № 8. - С. 14-17.

132. Молчанов В.Д. Многоамперные низковольтные выключатели постоянного тока: Автореферат канд.дисс. Л.: СЗПИ, 1972. - 21 с.

133. Брон О.Б., Коковихин М.В., Мясникова Н.Г. Тепловые процессы при автономном жидкостном охлаждении электрических аппаратов// Изв. вузов. Электромеханика. 1970. - № 11, 1970 - С. 1167 - 1173.

134. Идельчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям, М.: Госэнергоиздат, 1960.

135. Агроскин И.И., Дмитриев Г.Т., Пикаль Ф.П. Гидравлика. М.: Госэнергоиздат, 1954.

136. Брон О.Б., Мясникова Н.Г., Коковихин М.В. Характеристики автономного охлаждения электрических аппаратов// Электротехника. 1969. - № 5.

137. Готтер Г. Нагревание и охлаждение электрических машин. М.: Госэнергоиздат, 1961.

138. Коковихин М.В. Автономное охлаждение электрических аппаратов: Автореферат канд.дисс. Л.: СЗПИ, 1969. - 19 с.

139. Брон О.Б., Беляев В.Л., Мясникова Н.Г. Разъединитель с автономным жидкостным охлаждением// Изв.вузов. Электромеханика. 1980. - № 3. - С.279 -284.

140. Моисеев М.Б., Филиппов Ю.А. Исследование возможности повышения номинального тока разъединителя РВП(З)// Электротехническая промышленность. Аппараты высокого напряжения. Трансформаторы и силовые конденсаторы. 1977. - Вып. 6 (74). - С.5 - 6.

141. Остроумов Г.А. Свободная конвекция в условиях внутренней задачи. М.: Гостехиздат, 1952. - 256 с.

142. Брон О.Б., Беляев В.Л., Молчанов В.Д. Многоамперные выключатели для наружной установки/ Изв.вузов. Электромеханика. 1981. - № 11. - С. 1281 -1285.

143. Брон О.Б., Беляев В.Л. Электродинамическая стойкость композиционных жидкометаллических контактов// Изв.вузов. Электромеханика, 1984. - № 8. - С. 76-81.

144. Дегтярь В.Г. Переходное сопротивление композиционных жидкометаллических контактов// Электротехника. 2000. - № 7. - С. 17 - 22.

145. Брон О.Б., Гусев В.И., Мессерман Н.Г., Мясникова Н.Г. Включение больших токов//Изв.вузов Электромеханика. 1981. - № 10. - С. 1082 - 1087.

146. Брон О.Б., Беляев В.Л. Электродинамическая стойкость жидкометаллических контактов// Электротехническая промышленность. Аппараты низкого напряжения. 1984. - Вып. 4 (113). - С. 1 - 3.

147. Устройство для испытания контактных систем автоматических выключателей: А.С. 556513 СССР. МКИ Н01Н 1/50/ Брон О.Б., Беляев В.Л., Гусев В .И., Горенышев В.П., Мясникова Н.Г. № 2129955; Заявл. 29.04.75; Опубл. в Б.И. 1977. №1 6.

148. Сильноточный выключатель: А.С. 595805 СССР. МКИ HOIH 33/50/ Брон О.Б., Беляев В.Л., Мисайловский И.С., Молчанов В.Д., Шуб А.Н. № 2413048; Заявл. 24.10.76; Опубл. в Б.И. 1978. № 8.

149. Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. М.: Энергия, 1978. - 456 с.

150. Дулин В.В. Методы исследования надежности низковольтных аппаратов. М.: Энергия, 1970. - 152 с.

151. ГОСТ 4.147 СПК. Изделия электротехнические. Аппараты низковольтные контактные. Номенклатура показателей.

152. ГОСТ 12 434. Аппараты коммутационные низковольтные. Общие технические условия.

153. ГОСТ Р 50030. 1 (МЭК 947-1-88). Низковольтная аппаратура распределения и управления.

154. ГОСТ 403. Аппараты электрические на напряжение до 1000 В. Допустимые температуры нагрева частей аппаратов.

155. ГОСТ 14255. Аппараты электрические на напряжение до 1000 В. Оболочки. Степени защиты.

156. ГОСТ 2933. Аппараты электрические низковольтные. Методы испытаний.

157. Правила эксплуатации электроустановок потребителей. М.: Энергоиздат, 1992.-288 с.

158. Будкевич Г.В. Дуговые процессы при коммутации электрических цепей.- М.: Энергия, 1973. 263 с.

159. Залесский A.M. Электрическая дуга отключения. JL: Энергия, 1972.- 266 с.

160. Белкин Г.С., Киселев В.Я. Эрозия электродов при сильноточных импульсных разрядах// Журн.техн.физ. 1967. - T.XXXVII, Вып. 5. - С. 384 -389.

161. Белкин Г.С., Киселев В.Я., Финогенов И.Ф. Разрушение металла под действием концентрированных потоков тепла// Инж.-физ.журн. 1972 - Т.20, № 1 - С. 142- 146.

162. Жаваронков М.А., Нестеров Г.Г., Тайвер Е.И. Оценка коэффициента выброса при расчете эрозии сильноточных контактов// Ивз.вузов. Электромеханика. 1981. - № 10 - С. 15 - 21.

163. Белкин Г.С. Методика расчета величины эрозии сильноточных контактов при воздействии электрической дуги// Электричество. 1972. - № 1. - С. 61 -64.

164. Намитоков К.К. Исследование начальной стадии низковольтных импульсных разрядов// Электричество. 1971. - № 10. - С.43 - 48.

165. ГОСТ 25188. Контакт детали электрические. Метод определения эрозионной стойкости в электродуговом режиме.

166. Braumann P., Schruderk. Changesin Switchiing Behaviour due to Surface Contamination for Contact Materials in Low Voltage Power Applications. Proc. Of the Holm Conf. On Electrical contacs, 1987, p.85-90.

167. Егоров Е.Г., Зубрицкий В.В. Исследование эрозионной стойкости контактных материалов на основе серебра// Электрические контакты. Пути повышения качества и надежности: Материалы Всесоюз.научно-технич.совещ. -Л., 1986.-С.149-150.

168. Таев И.С., Егоров Е.Г. Расчетно-экспериментальное определение коммутационной износостойкости электрических аппаратов// Электротехника. 1995. - № 9. - С.55-56.

169. Куклев Ю.В. Газодинамические процессы в электрических аппаратах.: Автореферат канд.дисс. Л.: ЛПИ, 1982. - 19 с.

170. Разработка конструкций многоамперных выключателей с контактной системой без применения серебра: Отчет о НИР (заключит.)/ СЗПИ; Руковод. работы Беляев В.Л. ЭА-390; № 01850010896. - Л, 1987. - С.8 - 105.

171. Исследование и разработка экономичных сильноточных контактных систем шунтирующих выключателей и электролизеров: Отчет о НИР (заключит.)/ СЗПИ; Руковод.работы Беляев В.Л. ОЛ - 520; № 01880039086. -Л., 1988.-С.6-46.

172. Исследование и разработка экономичных сильноточных контактных систем шунтирующих выключателей и электролизеров: Отчет о НИР (заключ.)/СЗПИ; Руковод.работы Беляев В.Л. 8 - 1; № 1890005023. - Л., СЗПИ, 1989.-С.8-90.

173. Беляев В.Л., Дзекцер Н.Н., Сегаль A.M., Виллер А.Г., Шалагинов А.А. Способ экономии электроэнергии в электролизных цехах предприятий // Электротехническое производство. Отраслевой информационный сборник. -1990. № 4. - С.28 - 29.

174. Беляев B.JL, Савинов Е.А., Ряполов Л.Д., Шуб А.Н. Сильноточные шунтирующие выключатели// Состояние и перспективы развития производства аппаратов низкого напряжения: Тез.докл IV Всесоюзн.научно-техн.конф. -Харьков, 1990.-С.74-76.

175. ОСТ 6-01-39-83. Соединения контактных электрических ошиновок электролизеров химической промышленности М., 1983.

176. Сегаль A.M. Электрическое поле и сопротивление параллелепипеда с малой поверхностью// Энергетика и транспорт. Известия АНСССР. 1986. -№ 1.

177. Сегаль A.M. Расчет токораспределения, электродинамических сил и динамики в элементах электрических аппаратов. М.: Информэлектро, 1990.

178. Шахнович М.И. Синтетические жидкости для электрических аппаратов. -М.: Энергия, 1972.

179. Шахнович М.И. Разработка и исследование новых типов синтетических жидкостей и нефтяных масел для трансформаторов.: Автореферат канд.дисс. -М, 1977.-19 с.

180. Гладков Л.З. Электроизоляционные лаки и компауды. М.: Энергия, 1973.

181. Андреев В.А. Теплообменные аппараты для вязких жидкостей. М.: Энергия, 1971.

182. Бойченко В.И., Дзекцер Н.Н. Контактные соединения токоведущих шин. -Л.: Энергия, 1978.

183. Дзекцер Н.Н., Виленев Ю.С. Многоамперные контактные соединения. Л.: Энергоатомиздат, 1987, - 128 с.

184. Беляев В. Л., Сегаль Л.М., Шалагинов А.А. Определение токораспределения в параллельных токоподводах сильноточной контактной системы электролизеров. М., 1990. - Депонированные научные работы ВИНИТИ Информэлектро, № 12, С. 127.

185. Беляев В.Л., Виллер А.Г., Дзекцер Н.Н., Шалагинов А.А. Вопросы экономии электроэнергии в электролизных цехах химических предприятий // Перспективы развития высоковольтных аппаратов: Тез. докл. Всесоюзн. научно-техн. конф. Л., 1990. - С.36.

186. Беляев В.Л., Ворона Л.А. Слюзар В.В., Шалагинов А.А. Разработка экономичных конструкций сильноточной контактной системы электролизеров// Перспективы развития высоковольтных аппаратов: Тез.докл.Всесоюзн.научно-техн.конф. Л., 1990. - С.37.

187. Беляев В.Л., Сегаль A.M., Румако М.П., Шалагинов А.А. Экспериментальные установки для исследования сильноточных контактных систем // Перспективы развития высоковольтных аппаратов: Тез.докл.Всесоюзн.научно-техн.конф. Л., 1990. - С.38.

188. Исследование экономичных контактных соединений электролизеров и разработка шунтирующего выключателя для электролизеров БГК-100: Отчет о НИР (закл.)/ СЗПИ; Руководитель работы Беляев В.Л., 8 - 7; № 0189005022. -Л., 1990.-С.6-73.

189. Исследование и разработка экономичных контактных систем шунтирующих выключателей и электролизеров: Отчет о НИР (закл.)/СЗПИ; Руковод. работы Беляев В.Л., 8 - 75, № 01900014498. - Л., 1990. - С.5 - 58.

190. Разработка и внедрение экономичных контактных соединений электролизеров и шунтирующего выключателя на ток 25 кА: Отчет о НИР (закл.)/СЗПИ; Руковод. работы Беляев В.Л. 8 - 120, № 01900028063. - Л., 1991.-С.6-83.

191. Беляев В.Л. Перспективные модификации многоамперных низковольтных выключателей//Электрические контакты: Материалы международной конф. -С. Петербург, 1996. - С. 16 - 18.

192. Дегтярь В.Г. Проблемы развития жидкометаллических контактных устройствЮлектрические контакты: Докл.международной конф. С.Петербург, 1990. - С.44 - 45.

193. Шунтирующий выключатель на ток нагрузки 125 кА. Технический проект: Отчет НИР (Закл.)/СЗПИ; Руковод. работы Беляев В.Л. 8 - 214. Л., 1992. -64 с.

194. Беляев В.Л. Исследование и разработка сильноточных контактных систем электролизеров//МКЭЭ 98. Электромеханика и электротехнологии: Тез.докл. III Междунар.конф. - Клязьма, 1998. - С.38 - 39.

195. Многоамперный выключатель: Патент 2077086 РФ. МКИ Н01Н 77/1 О/Беляев В.Л., Румако М.П., Савинов Е.А., Шуб А.Н. № 93040032; Заявл. 03.08.93.,Опубл. в Б.И. 1997. № 10.

196. Никитенко А.Г., Левченко И.И., Гринченков В.П., Иванченко А.Н., Ковалев О.Ф. Информатика и компьютерное моделирование в электроаппаратостроении. М.: Высшая школа, 1999. - 375 с.

197. Беляев В.Л., Виноградов А.Л. Анализ тепловых режимов в контактах электрических аппаратов//Электротехника, электроэнергетика и электроника: Докл.юбилейной научно-технич. конф. С. - Петербург, СЗТУ, 2000. - С.38-40.

198. Беляев В.Л., Ряполов Л.Д., Шелудько О.В. К вопросу теплового расчета сильноточных электрических выключателей//Теплоэнергетика: Докл.юбилейной научно-техн.конференц. С.Петербург, СЗТУ, 2000. - С.64 -67.

199. Беляев В.Л. Многоамперные электрические аппараты постоянного тока //Электротехника, электроэнергетика и электроника: Докл.Юбилейной научно-технич.конф. С. - Петербург, СЗТУ, 2000. - С.23 - 26.

200. Филиппов Ю.А. Электродинамическая стойкость тонкостенных контактов// Электрические контакты: Докл.международной конф. С.Петербург, 1996.-С.215.

201. Беляев В.Л., Куклев Ю.В. Расчет электродинамических сил в токоподводах с учетом их объемных геометрических параметров// Электротехника. 2000. - № 7. - С.56 - 58.

202. Дьяков А.Ф., Бобров Ю.К., Сорокин А.В., Юргеленас Ю.В. Физические основы электрического пробоя газов. М.: МЭИ, 1999. - 400 с.

203. Егоров Е.Г. Испытания и исследования низковольтных коммутационных электрических аппаратов. Чебоксары: ЧТУ, 2000. - 447 с.

204. Беляев В.Л., Куклев Ю.В. Увеличение эрозионной стойкости контакторов постоянного тока//Электрические контакты: Докл.международной конф. ЭК -2002. С. - Петербург, 2002. - С. 102 - 106.

205. Беляев В.Л., Сегаль A.M. Оптимизация электротехнических характеристик диафрагменных электролизеров// Электрические контакты: Доклады международной конф. ЭК 2002. - С. - Петербург, 2002. - С. 107 - 112.

206. Беляев В.Л., Куклев Ю.В. Электрический износ контактов многоамперных аппаратов низкого напряжения// Электротехника. 2002. - № 2. - С. 13 - 16.

207. Белкин Г.С. Перспективы развития коммутационной аппаратуры высокого напряжения// Электротехника. 1997. - № 1. - С.5 - 7.

208. Шоффа В.Н., Игнатьев В.В. Перспективы развития слаботочной релейной техники// Электротехника. 1997. - № 1. - С.7 - 12.

209. Розанов Ю.К. Основы силовой электротехники. М.: Энергоиздат, 1994. -294 с.

210. Белкин Г.С. Коммутационные процессы в электрических аппаратах. М.: Знак, 2003.-237 с.

211. Беляев В.Л. Многоамперные электрические аппараты постоянного тока. -СПб.: РИО СЗТУ, 2003. 316 с.

212. СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)1. На правах рукописи1. БЕЛЯЕВ ВЛАДИМИР ЛЬВОВИЧ

213. МНОГОАМПЕРНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ АППАРАТЫ И ТОКОВЕДУЩИЕ СИСТЕМЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА. РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕОРИИ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ

214. Специальность 05.09.01. - электромеханика и электрическиеаппараты