CC BY
4рого через контакт в течение определенного времени происходит частичное расплавление эффективной площади контактирования контактной детали. Этот ток тем меньше, чем больше его длительность.
В поверхностных контактах при пластической деформации минимальный плавящий ток равен:
N
П ■ рпл-H
10
Где:
Аэф - коэффициент, характеризующий отношение условного радиуса эффективной площади контактирования к условному радиусу суммарной фактической поверхности соприкосновения;
п - число площадок касания (для поверхностного контакта п = 3).
Таким образом, сопротивление перехода в контактном узле исследуемого контактора составляет 174 мкОм, что является приемлемым значением.
Где п- число площадок касания (для поверхностного контакта п=3 );
т-коэффициент, учитывающий увеличение зоны контактирования вследствие размягчения материал, т=1,5;
Тп( - температура плавления материала контакта;
Лпл - удельная теплопроводность материала
Вт
контакта при температуре плавления, —;
Рпл - удельное сопротивление материала конОм
такта при температуре плавления, —
Таким образом:
I =15
лпл го
32 180 9616,53
3,146,9510-80,7950106
= 1542 А.
Определение контактного сопротивления
Контактное сопротивление может быть определено согласно выражению 11.
р • \1п • Н'
RK — ■ _
2 ^эф^
10
Список литературы
1. Буткевич Г.В. «Дуговые процессы при коммутации электрических цепей» изд. «Высшая школа». 1967 г.
2. Таев И.С. «Электрические контакты и дуго-гасительные устройства аппаратов низкого напряжения», «Энергия», Москва, 1973 г.
3. Афанасьев В.В. «Справочник по расчёту и конструированию контактных частей сильноточных электрических аппаратов»
4. Электрические аппараты: учебник и практикум для академического бакалавриата/ под ред. П.А. Курбатова. - М.: Изд. Юрайт, 2018. - 250с.
5. Основы теории электрических аппаратов/Под ред. П.А. Курбатова. - 5-е изд., перераб. и доп. - СПб.: Издательство "Лань", 2015. - 592 с.: ил. - (Учебник для вузов. Специальная литература).
6. Курбатов П.А. Расчет и проектирование магнитных систем электрических аппаратов. Учебное пособие. - М.: Издательство НИУ "МЭИ", 2016 -117 с
ФШЬТР НА ХВИЛЕВОДНИХ ТР1ИНИКАХ, ЩО ЧАСТКОВО ЗАПОВНЕН1 Д1ЕЛЕКТРИКОМ
Почерняев В.М.,
д.т.н., професор,
Державний унгверситет iнтелектуальних технологш i зв'язку
Сивкова Н.М. старший викладач,
Державний yHiверситет iнтелектуальних технологш i зв'язку
FILTER ON WAVEGUIDE TEES WHICH PARTIALLY FILLED BY DIELECTRIC
Pochernyaev V.,
Doctor of Technical Sciences, Prof., State University of Intellectual Technologies and Communications
SyvkovaN. senior lecturer,
State University of Intellectual Technologies and Communications
Анотащя
У статп розроблений фшьтр на хвилеводних тршниках, частково заповнених дiелектриком, для ком-бшованих радютехшчних систем НВЧ. Такий фшьтр доцшьно використовувати в мобшьнш цифровш тро-посферно-радюрелейнш станцп з просторово-рознесеною передачею сигналiв. Реалiзацiя широкосмуго-вих антенно-фщерних тракпв будуеться на частково заповнених дiелектриком прямокутних хвилеводах. Широкосмуговють фiльтра забезпечуе багатодiапазонну роботу комбшовано! радютехшчно! системи НВЧ. Запропоноваш конструкци на основi Н-трiйника на частково заповненому дiелектриком прямокут-ному хвилеводi i Е-трiйника на такому ж хвилевод^ В основу е^валентно! схеми Н-трiйника береться еквiвалентна схема в подовжнш щiлини у вузькш стiнцi хвилеводу. При падiннi електромагштно! хвилi з
Н-плеча тршника електричш поля в 6i4Hm плечах на рiвних вiдстанях ввд з'еднання знаходяться у фаз^ а магштш поля в противофазг Така щiлина переривае лши поперечного поверхневого струму основно! квазьН10 хвилi частково заповненого дiелектриком прямокутного хвилеводу. В основу е^валентно! схеми Е-тршника береться еквiвaлентнa схема поперечно! щшини в широкий стiнцi хвилеводу. При падшш електромагштно! хвилi з Е-плеча тршника електричш поля в бiчних плечах на рiвних вшстанях вiд зчле-нування знаходяться у противофаз^ а мaгнiтнi поля в фазг Така щiлинa переривае лши поздовжнього поверхневого струму основно! квазьН10 хвилi частково заповненого дiелектриком прямокутного хвилеводу. У стaтгi наведено формули розрахунку повно! реактивно! провадносп навантаження, перераховано! через вдеальний трансформатор в антенно-фвдерний тракт. Формули для провадностей i коефiцiентiв трансфор-маци нaдaнi в явному виглядi. В якосп координатно! функцi!, апроксимуючо! поле на щшини дана комбь нащя з власних векторних функцiй частково заповненого дiелектриком прямокутного хвилеводу. Отри-мано чисельнi результати для коефщенлв трaнсформaцi! еквiвaлентних схем обох конструкцш фiльтрa. На зак1нчення стaттi зазначено, що включения ввдкрито! нелiнiйно! структури в дiелектричну пластину розташовану в Е- або Н-плечi дозволяе надати пристрою функцi! двохпозицiйного перемикача при подaчi вiдповiдного керуючого струму.
Abstract
The article developed a filter based on waveguide tees, partially filled by dielectric, for combined microwave radio engineering systems. It is advisable to use such a filter in a mobile digital troposcatter-radiorelay station with space-diversity signal transmission. The implementation of broadband antenna-feeder paths is based on rectangular waveguides partially filled by dielectric. The broadband filter provides multi-band operation of the combined microwave radio engineering system. Designs based on an H-tee on a rectangular waveguide partially filled by dielectric and an E-tee on the same waveguide are proposed. The equivalent circuit of the H-tee is based on the equivalent circuit in the longitudinal slot in the narrow wall of the waveguide. When an electromagnetic wave falls from the H-arm of the tee, the electric fields in the lateral arms at equal distances from the joint are in phase, and the magnetic fields are in antiphase. Such a slit interrupts the lines of the transverse surface current of the main quasi-Hi0 wave of a rectangular waveguide partially filled by dielectric. The equivalent circuit of the E-tee is based on the equivalent circuit of the transverse slot in the wide wall of the waveguide. When an electromagnetic wave falls from the E-arm of the tee, the electric fields in the side arms at equal distances from the joint are in antiphase, and the magnetic fields are in phase. Such a slit interrupts the lines of the longitudinal surface current of the main quasi-H10 wave of a rectangular waveguide partially filled by dielectric. The article provides formulas for calculating the total reactive conductivity of the load, recalculated through an ideal transformer into the antenna-feeder path. Formulas for conductivities and transformation ratios are given explicitly. A combination of eigenvector functions of a rectangular waveguide partially filled by dielectric is given as a coordinate function approximating the field at the slot. Numerical results are obtained for the transformation ratios of the equivalent circuits of both filter designs. In the conclusion of the article, it is noted that the inclusion of an open nonlinear structure in a dielectric plate located in the E- or H-arm makes it possible to give the device the function of a two-position switch when a corresponding control current is supplied.
Ключовi слова: ф№тр на Н- i Е- хвилеводних тршниках, частково заповнений дiелектриком прямо-кутний хвилевод, поперечна електрична власна векторна функщя, координатна функщя, коефщент трансформаций.
Keywords: filter on H- and E-waveguide tees, rectangular waveguide partially filled by dielectric, transverse electric eigenvector function, coordinate function, transformation ratio.
Широкосмуговi антенно-фшерш тракти мобь льних тропосферних, радюрелейних, супутникових станцш зв'язку можна реалiзувати на частково за-повнених дiелектриком прямокутних хвилеводах (ЧЗДПХ). Для наземних засобiв зв'язку НВЧ дiапа-зону, таких як мобшьш цифровi тропосферш станци актуальним е реалiзацiя просторово-рознесеного прийому i просторово-рознесено! передач^ що при-зводить до «розгалуженого» антенно-фшерного тракту. В робот [1] описана структурна схема ком-бшовано! системи передачi - моб№но! цифрово! тропосферно-радюрелейно! станци (МЦТрРРС), що мае двi антени, як! працюють на передачу та прийом сигналiв. У передавальному тракп НВЧ тропосферно! компоненти станци використано два передавача НВЧ, кожен з яких працюе на «свою» антену та забезпечують просторово-рознесену передачу сигналiв. Передбачена можливють роботи станци з одним передавачем на обидвi антени («га-рячий» резерв забезпечуе другий передавач). Для
цього необхвдно мати фшьтр, який роздме два щд-дiапазони частот.
Радюрелейна компонента МЦТрРРС може працювати в двох частотних дiапазонах, наприклад, 7,1...7,7 ГГц та 7,9...8,5 ГГц [2,3]. Осшльки широ-космуговий антенно-фшерний тракт на ЧЗДПХ забезпечуе роботу радюрелейно! компоненти МЦТрРРС на частотах 7,1 ... 8,5 ГГц, то застосовуючи фшьтр зi смугою загородження 7,7.7,9 ГГц, можна реалiзувати роботу станци в цих двох частотних дiапазонах. Ушф^вати реалiзацiю двох при-стро!в - перемикача та загороджувального фшьтра НВЧ, можна використовуючи Н- або £-тршники на ЧЗДПХ. Таш тршники дослiдженi в робот [4].
Метою роботи е розробка конструкци пристрою НВЧ, який дозволяе реалiзувати функцi! перемикача та загороджувального фттра на ЧЗДПХ.
Розглянемо Н-тршник на ЧЗДПХ. При падшш електромагштно! хвилi з Н-плеча тршника електричш поля в бiчних плечах на рiвних вшстанях вщ
з'еднання знаходяться в фаз^ а магштш поля в про-тивофазi. В основу е^валентно! схеми Н-тршника береться еквiвалентна схема поздовжньо! щiлини у вузьк1й стiнцi хвилеводу. Така щiлина переривае ль ни поперечного поверхневого струму основно! квазi - Ню хвилi ЧЗДПХ. Реакщя мiсцевих полiв по-близу щшини вiдображаеться реактивно! проввдш-стю ]'ВН, а перерахунок амплiтуди поля на щшини в амплпуду хвил^ що розповсюджуеться - вмикан-ням идеального трансформатора з коефiцiентом тра-нсформацi! тн.
Для того, щоб схема була справедлива при будь-якому навантаженнi, в тому числ i при короткому замиканш, металiзацiя щiлини повинна пере-творювати хвилеввд в регулярний. Це може бути до-сягнуто включениям чвертьхвильового вiдрiзка ль
.... л
ни передачу що мае електричну довжину - на всiх частотах. Короткозамкнена чвертьхвильова лiнiя передачi не впливае на проходження хвилi в основному хвилеводг Така еквiвалентна схема без зовш-шнього навантаження показана на рис.1.
Рисунок 1.
Розглянемо £-тршник на ЧЗДПХ. При падшш електромагшгао! хвилi з Е-плеча тршника електри-чнi поля в бiчних плечах на рiвних вiдстанях ввд з'еднання знаходяться в противофазi, а магштш поля в фазг В основу екивалентно! схеми £-трш-ника береться екивалентна схема поперечно! щ-лини в широкий стiнцi хвилеводу. Така щшина переривае лшп поздовжнього поверхневого струму
основно! квазi - Ню хвилi ЧЗДПХ. За рахунок мю-цевих полiв, що виникають у щiлини, створюеться реактивна проввдшсть ]'ВБ.
Амплiтуди поля на щшини перераховуються в амплпуду поля хвил^ що розповсюджуеться, вклю-ченням iдеального трансформатора з коефщентом трансформацi! тБ. Така е^валентна схема без зо-вшшнього навантаження показана на рис.2.
Рисунок 2.
Якщо в бокове плече Е-тршника включити ко-роткозамикаючий поршень, а в мющ з'еднання з ос-новним хвилеводом встановити емнiсну дiафрагму, то такий вiдрiзок ЧЗДПХ буде виконувати роль за-городжувального фттра НВЧ, що не пропускае через антенно-фшерний тракт сигнали визначених
частот. Бокове плече зв'язане з основним хвилеводом через вузьку щшину вздовж вае! ширини сть нки. Екшвалентна схема такого фiльтра НВЧ буде мати наступний вигляд (рис.3).
Рисунок 3.
Електрична довжина Е-плеча наступна: в = 2л1/Л,
де Л - довжина основно! квазi - Н10 хвилi ЧЗДПХ.
Змiнюючи короткозамкненим поршнем дов-жину ^ можна змiнювати електричну довжину Е-плеча, тим самим не пропускати в антенно-фщер-ний тракт сигнали шших частотних пiддiапазонiв.
Повна реактивна проввдшсть навантаження, що перерахована через щеальний трансформатор в антенно-фiдерний тракт (основний хвилевщ) насту-пна:
\тЕ/
(1)
Тодг
Y
Уц = -jctge +]ВС.
— ) (-jctge+jBc)+jBE. mFJ
(2)
Проввдшсть Y на певних частотах обертаеться в нуль, що вщповвдае розриву електричного кола i повному вщбиттю сигналу. Резонансна частота зна-ходиться за умови: 7=0. Отже:
2
тЕ
ctgd0 = Вс +-^ВЕ,
"о
п:
во = arcctg [ВС+—ВЕ
тЕ
Коефщенти трансформацп мають наступний вигляд:
т,
(3)
По = Jb~Jb,
де ЭЕ - координатна функцiя, що апроксимуе поле на щiлини, - власна векторна функщя основно! квазi - Ню хвилi ЧЗДПХ, Ь - розмiр вузько! стшки хвилеводу, ЪоТв- висота щiлини.
Провщшсть ВЕ визначаеться наступним чином:
Bf
=1м
3E£kdS,
де - власнi векторш функцп вищих типiв хвиль ЧЗДПХ [5], Yk - провщносп вищих титв хвиль ЧЗДПХ.
Координатна функщя [5] наступна:
3E = £ki0 + £kii + (l)£eii, (4)
де а - широка стшка хвилеводу. Провщнють Вс визначаеться наступним чи-
ном:
В,
ZnkXk >
к
пк = i^hm^kdS.
(5)
При в = 2п1/Л = рп,р = 1,2,3 ... сигнали про-ходять через антенно-фщерний тракт (основний хвилевщ) без перешкод.
Для реалiзацil такого фшьтра на Н-трiйнику, досить скористатися екывалентною схемою рис.1, додавши в якосп зовнiшнього навантаження коро-ткозамкнений поршень, як це зроблено на рис.3. Ек-вiвалентна схема фшьтру на Н-трiйнику показана на рис.4.
о
Рисунок 4.
Конструкщя фшьтру на //-тршнику показана на рис.5.
Рисунок 5.
Вирази для коефщенпв трансформацй' i реак-тивних проввдностей наступнi:
т.
— ï s^H^hmdS,
(6)
ВИ — -^ Yk[(j2k + Y2k)/Y2k] ïsdH£kdS .
де Хк - поперечш хвильовi числа вищих типiв хвиль ЧЗДПХ, Ук - поздовжиi хвильовi числа вищих типiв хвиль ЧЗДПХ [5]. Координатна функщя Эн, що апроксимуе розподiл поля на отворi мае на-ступний вигляд:
Эн = ^128/(64+ ц2) Се1 (х, (7)
де Се1 - парна функщя Матье першого роду, q - параметр заповнення ЧЗДПХ. Слiд вiдмiтити, що розподш полей на отворах в Е-тршнику та Н-трш-нику описуються координатними функщями за формулами (4), (7).
Також вщмггамо, що у фшьтр^ який перебудо-вуеться за частотою, бокове плече представляе собою B^pi30K полого прямокутного хвилеводу, як це показано на рис.5. У фшьтр^ який не перебудову-еться за частотою, бокове плече представляе собою ЧЗДПХ. Тодi у формул1 (5) в якосп власних векто-рних функцш беруться або функцiï полого прямокутного хвилеводу, або функцп ЧЗДПХ.
Складшсть розрахунк1в провiдностей за формулами (1), (2) полягае в розрахунках коефiцiентiв трансформацiï тЕ, тн. Тому таблицi побудоваш для залежностей коефiцiентiв трансформацiï тБ, тн ввд нормовано1 довжини хвил1. Пiсля цього ро-зрахунок функцiй робочого затухания не викликае труднощiв.
У таблицях 1 та 2 наведеш значення коефще-нпв трансформацiï тЕ та тн за формулами (4),(6) в залежиостi ввд величини 2Ъ/Л та 2а/Л ввдповвдно.
Таблиця 1.
тБ 1 0,95 0,91 0,85 0,8 0,75 0,63 0,51
2Ь 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
Л
Таблиця 2.
тн 1,7 1,5 1,3 0,91 0,75 0,69 0,61 0,53
2а 0,7 0,8 0,9 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5
Включения безкорпусного нашвпроввднико-вого дiода у вигляд ввдкрито! нелшшно! структури (ВНС) в дiелектричну пластину, розташовану в Е-або Н-плечi дозволяе надати пристрою функци дво-хпозицiйного перемикача: при наявносп управляю-чого струму отр ВНС складае одиницi Ом, при вь дсутностi - тисячi Ом. Такий перемикач на ЧЗДПХ забезпечуе двопозицiйну комутацiю велико! пере-давально! потужностi в широкий смузi частот. Ви-соку електричну мщшсть ЧЗДПХ дослiджено в робот [5].
На зак1нчення вiдмiтимо, що вибiр Н- або Е-тршнишв визначаеться конструктивними особли-востями компоновки антенно-фщерного тракту. При реалiзацi! фшьтра на прямокутних хвилеводах, розмiрами 40х20 мм2 з дiелектрично! пластиною з £г = 4 можна забезпечити роботу радюрелейно! компоненти МЦТрРРС в двох дiапазонах частот
3,8.4,2 ГГц + 5,925...6,425 ГГц [2,3] одним ан-тенно-фщерним трактом. Такий фiльтр забезпечуе смугу загородження 4,2 .5,925 ГГц.
Список лггератури
1. Почерняев В.Н. Мобильная цифровая станция СВЧ диапазона двойного назначения / В.Н. Почерняев В.С. Повхлеб // Науковi пращ ОНАЗ iм. О.С. Попова, 2014. - №2. - С. 76-82.
2. Рекомендащ! ГГО-Я Б.385.
3. Рекомендащ! ГГО-Я Б.386.
4. Почерняев В.Н. Тройники на частично заполненных диэлектриком волноводах // Радиофизика, 1996. - №7. - С.901-908 (Изв. высш. учебн. заведений).
5. Почерняев В.Н., Цибизов К.Н. Теория сложных волноводов. - Киев: Науковий свгг, 2003. -224с.
ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ В СЕЧЕНИИ ЖЕЛЕЗОБЕТОННОЙ ПЛИТЫ В УСЛОВИЯХ СТАНДАРТНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО РЕЖИМА ПОЖАРА
Сидней С.А.
доцент кафедры безопасности объектов строительства та охраны труда Черкасского института пожарной безопасности имени Героев Чернобыля Национального университета гражданской защиты Украины
THE STUDY OF TEMPERATURE DISTRIBUTION IN A CROSS-SECTION OF A REINFORCED CONCRETE PLATE UNDER CONDITIONS OF A STANDARD TEMPERATURE FIRE
Sidnei S.
Associate Professor of the Department of Construction Objects safety and labor protection of the Cherkassy Institute of Fire Safety Named after Chernobyl Heroes of National University of Civil Defense in Ukraine
Аннотация
В работе представлены и проанализированы методы, с помощью которых возможно определять распределение температуры при воздействии на строительные конструкции стандартного температурного режима пожара.
Установлено, что наиболее эффективно использование математического аппарата с применением вычислительной термогазодинамики, на основе метода конечных элементов.
Для реализации достоверных вычислительных экспериментов были разработаны математические модели железобетонных плит с описанием и температурным реагированием на повышенные температуры от стандартного температурного режима пожара с учетом уравнений теплопроводности при их численном исполнении на основе метода конечных элементов. Вычисление данных математических моделей выполнялось с применением инструментов вычислительной термогазодинамики, описывающие процесс тепло-и массообмена в огневых испытательных печах при проведении оценки огнестойкости железобетонных плит.
