Рис. 5.18. Зависимость выбора величины S внутри доверительного интервала от продолжительности испытаний

10 по

Продолжительность испытаний., сут

Постоянная S характеризует изменение скорости старения изоляции в зависимости от температуры. Для большинства материалов постоянная S равна 4500. Однако при применении кремнийорганических материалов и усилении межслоевой изоляции эта постоянная может быть выше (до 16000).

Теоретическая испытательная температура может быть определена по формуле

log L , = log Lo + (1 / Г , -1 / rj, (5.8)

где L <, -время испытаний (30 или 60 сут); Lo = 3652 сут (10 лет); исп-теоретическая испытательная температура 4-273; Т.- максимально допустимая нормируемая температура обмотки в

Обычно используется длительность испытаний на срок службы 30 или 60 сут при 5=4500. На рис. 5.18 показана зависимость, позволяющая оценить значение S, отличное от 4500, внутри доверительного интервала (задхтрихован) при продолжительности испытаний от 10 до 120 сут. Если значение величины, обратной углу наклона линии АВ (рис. 5.18), больше заданного значения S, то S достоверно в границах доверительного интервала.

Уравнение (5.8) может быть также использовано для определения среднего срока службы ПРА в светильнике L . Тогда

А (5.9)

ра6~0

раб

где Граб = (Граб-1-273) -рабочая температура обмотки ПРА, К.

При Граб = Г, Грзб=10лет.

Повышение среднего срока службы происходит при Т 5<Т, а его быстрое уменьшение при Тъ>Т. Формула (5.9) справедлива при Граб = const. Расчеты Zpg в условиях изменяющейся температуры, т. е. Граб = уаг, должны осуществляться по формуле

(5.10)

К повышению температуры весьма чувствительны входящие в ПРА конденсаторы. Повышение температуры конденсаторов всего на 5° С сокращает срок их службы в 2 раза.

к показателям надежности также относятся: / j - вероятность достижения поверхностью ПРА критической температуры Т, т. е. температуры, при которой возможны выделение дыма, выход ПРА из строя; i, - вероятность воспламенения ПРА или выброса из него пламени при температуре поверхности, равной или превышающей Т. Для испытаний по этим показателям должно быть отобрано не менее 10 образцов ПРА.

Величина Pj для аварийного режима определяется расчетом после измерения температуры в наиболее нагретой точке поверхности корпуса ПРА при его работе в. этом режиме. Испытания должны проводиться в установившемся тепловом режиме. Напряжение источника питания при этом должно составлять 1,1 номинального напряжения питания. По значению температуры определяется расчетная температура поверхности аппарата Г; при его эксплуатации в светильнике в аварийном режиме:

7i=r-b(r -A/ -r J,

(5.11)

где Т-температура, измеренная при испытаниях; 7;,-максимально допустимая температура обмотки ПРА в аварийном режиме; А/ - нормируемое превышение температуры обмотки ПРА над температурой окружающей среды в аварийном режиме; 7 ,-температура окружающей среды при измерении температуры поверхности ПРА.

По вычисленным значениям Г; определяется среднее значение температуры

Т.,= Ъ TJIQ и

Li = l

Значение Гр определяется из выражения

(5.12)

(5.13)

(5.14)

где Гд, -температура поверхности г-го ПРА, зафиксированная в момент появления дыма; Г - температура воспламенения ПРА, измеренная в момент выхода его из строя, за который принимается либо момент прекращения тока через аппарат, либо момент срабатывания предохранителя или автоматического выключателя из-за замыкания в ПРА.

Во время этих испытаний ПРА должен находиться в аварийном режиме. Испытания должны проводиться или методом постепенного увеличения напряжения на ПРА или методом его питания током, равным трехкратному номинальному току. В процессе испытаний любым из этих методов должны быть измерены температуры Г, и Г . Испытания следует продолжать до выхода ПРА из строя.

Вероятность достижения поверхностью ПРА критической температуры Pj определятся по формуле

Рт1=\-Х, (5.15)

где X-безразмерный параметр, значение которого выбирается из табл. 5.3.

Таблица 5.3

Значение а вычисляется по формуле

a = [3,162(r.,-nj]/a. (5.16)

При этом, если Т>Т, то Рт1=\, а если о(>5, то Р-п = й и, следовательно, вероятность возникновения пожара = 0. Вероятность воспламенения ПРА или выброса пламени определяется в процессе проведения испытания по определению критической температуры и рассчитывается по формуле

i.=m/10, (5.17)

где т-количество образцов ПРА, в которых наблюдалось воспламенение или выброс пламени. Если при испытании десяти образцов окажется, что т=0, то испытания повторяются на удвоенном количестве образцов, и если снова окажется, что т = 0, то принимают i, = 0,32. Выдержавшими испытания считают те ПРА, для которых значение нормативной вероятности возникновения пожара не превышает 10*.

Глава шестая

КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ МАГНИТНЫХ СИСТЕМ ПРА

6.1. ОПТИМАЛЬНЫЕ ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СООТНОШЕНИЯ РАЗМЕРОВ ДРОССЕЛЕЙ

В гл. 1 отмечалось, что непременным элементом всех электромагнитных ПРА и широкого класса полупроводниковых ПРА является дроссель. Поэтому вопросы конструирования 122

дросселей имеют важное значение при расчете схем включения разрядных ламп. Проектированию оптимальных дросселей и трансформаторов посвящено большое количество работ [6.1-6,5 и др.], однако в них не учитывались специфические условия работы электромагнитных устройств в цепях с разрядными лампами.

Метод конструктивного расчета дросселя является методом синтеза, так как позволяет создать оптимальный дроссель с учетом всех предъявленных требований и возможных режимов. Расчет осуществляется с учетом всех возможных режимов, критический режим определяется в процессе расчета.

При конструировании дросселя основными исходными электрическими параметрами являются: С/др, /, /, К. В зависимости от уровня применяемой технологии выбираются технологические коэффициенты Х и К. Считаются известными характеристики стали, проводов, изоляции и т. д. В результате расчета должны быть получены геометрические размеры магнитопровода и катушки дросселя в сантиметрах (А, а, Ь, h, t), число витков катушки w, а также найдены значения двух электрических величин-максимальной магнитной индукции fi , Тл, и плотности тока в обмотке /, А/мм. Все эти параметры не могут быть выбраны произвольно, так как не являются независимыми и связаны уравнением электромагнитной индукции

U = BjS,w, (6.1)

законом полного тока

wi = HJ + Hl

(6.2)

а также уравнениями, относящимися к геометрическим размерам,

b = A + 2t; \ (6.3)

S = 2t{h-h)K. j

Кроме (6.1) - (6.3) на выбор величин А, а, Ь, h, t, w, В , J наложены ограничения в виде неравенств, учитывающих особенности работы дросселя в схемах с разрядными лампами: по допустимым потерям

по допустимой температуре

АГА7;<, , (6.5)

по току в аварийном режиме

(6.6)

Уравнения (6.1) - (6.3) снижают число независимых неременных до пяти, в качестве которых удобно выбрать три безразмерных конструктивных параметра

w, = A/fl; (6.7)

SK, 2t(h-Ay

e, = blA. (6.9)

Все остальные конструктивные параметры легко могут быть выражены через В , j, т, п, 8(5 и S - b квадратных сантиметрах; а, Ь, к, t-в сантиметрах):

w = 500

lKJB nK,

1т к

= 2,24

А = am,;

h = A

m,/j,(e- 1

, = Ai= 1,12(8-1)/

I KJB K,K

(6.10)

Равенства (6.10) справедливы для всех типов дросселей, что обеспечивается соответствуюгдим выбором а. А, Ь, h, t.

По геометрическим параметрам и безразмерным отношениям т, п, 8 могут быть найдены экономические показатели дросселя Э (w и 8 J):

обьем стали магнитопровода, см:

объем обмоточного материала, см: обгций объем активных материалов, см:

(6.11) (6.12)

масса, кг:

G = G + G, = \Q-AKyAg+ffg, потери мощности, Вт:

P. = Po6+Pcr=0-UKjpj4g +

(6.13)

(6.14)

, зУст/1.0 Д

(6.15)

стоимость активных материалов, руб.:

Z=Z + Z = \0-AKjz g +

I 3 Устает

(6.16)

В (6.11) - (6.15) входит коэффициент А, зависящий только от исходных параметров ([/р, /, K,f, К, К, J) и не зависящий от геометрических размеров дросселя:

А = 2

\ 3/4

.(6.17)

Коэффициенты и g, связаны только с т, п, 8 и приведены для различных типов магнитопроводов в табл. 6.1. Из (6.13) - (6.17) следует, что в выражение для основных экономических параметров дросселя (целевую функхщю 0) входят два множителя:

e = A{B ,J)g{m 8,), (6.18)

g=goe+Xgcr- (6-19)

В первом приближении минимизация целевой функции 0 осуществлялась методом раздельной минимизации множителей g и А, что позволило значительно сократить трудоемкость расчетов при незначительном снижении их точности. Минимум соответствующего экономического параметра 0 определялся минимизацией множителя g при значении параметра минимиза-хщи X, определенном в соответствии с табл. 6.2. Это дало возможность установить оптимальные геометрические соотно-