CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 6 SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN

Ở trạng thái làm việc, trong các bộ phận của TBĐ như: mạch vòng dẫn điện, mạch từ, các chi tiết bằng kim loại và cách điện đều có tổn hao năng lượng tác dụng và biến thành nhiệt năng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
CƠ SỞ KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 6 SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN CHƯƠNG 6SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN CHƯƠNG 6: SỰ PHÁT NÓNG CỦA TBỊ ĐIỆN 6.1. khái niệm chung 6.2. Các dạng tổn hao trong thiết bị điện. 6.3. Các phương pháp trao đổi nhiệt. 6.4. Qúa trình phát nóng của vật thể đồng chất khi làm việc dài hạn. 6.5. Qúa trình phát nóng của vật thể đồng chất khi làm việc ngắn hạn. 6.6. Qúa trình phát nóng của vật thể đồng chất khi làm việc ngắn hạn lặp lại. 6.7. Qúa trình phát nóng khi ngắn mạch 6.1. KHÁI NIỆM CHUNG Ở trạng thái làm việc, trong các bộ phận của TBĐ như: mạchvòng dẫn điện, mạch từ, các chi tiết bằng kim loại và cách điệnđều có tổn hao năng lượng tác dụng và biến thành nhiệt năng. Một phần của nhiệt năng này làm tăng nhiệt độ của TBĐ, còn1 phần khác tỏa ra môi trường xung quanh. Ở chế độ xác lập nhiệt, nhiệt độ của thiết bị không tăng lênnữa mà đạt trị số ổn định, còn toàn bộ nhiệt năng tỏa ra môitrường xung quanh. Nếu nhiệt độ của TBĐ tăng cao thì cách điện bị già hóa và độbền cơ của các chi tiết bị suy giảm. 6.1. KHÁI NIỆM CHUNG Khi tăng nhiệt độ của vật liệu cách điện lên 8oC so với nhiệtđộ cho phép ở chế độ dài hạn thì tuổi thọ của cách điện giảm50%. Với vật liệu dẫn điện thông dụng nhất là Cu, nếu tăng nhiệtđộ từ 100oC đến 250oC thì độ bền cơ giảm 40%, khi độ bền cơcủa chúng giảm nên lực điện động trong trường hợp ngắn mạchsẽ làm hư hỏng thiết bị. Do vậy độ tin cậy của thiết bị phụ thuộc vào nhiệt độ phátnóng của chúng. Dựa vào mức độ chịu nhiệt của Vliệu cách điện, ta có cáccấp cách điện: Cấp cách điện Y A E B F H CNhiệt độ cho 90 105 120 130 155 180 >180phép (ºC) 6.1. KHÁI NIỆM CHUNG Trong tính toán phát nóng TBĐ thường dùng một số kháiniệm như sau : θo : nhiệt độ phát nóng ban đầu, thường lấy bằng nhiệt độmôi trường. θ : nhiệt độ phát nóng τ = θ - θo : là độ chênh nhiệt so với nhiệt độ môi trường , ởvùng ôn đới cho phép τ = 350C, vùng nhiệt đới τ = 500C. Sự phátnóng thiết bị điện còn tùy thuộc vào chế độ làm việc. τôđ = θôđ - θo : độ chênh nhiệt độ ổn định. 6.2. CÁC DẠNG TỔN HAO Trong TBĐ có các dạng tổn hao năng lượng chínhsau : 6.2.1. Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện, 6.2.2. Tổn hao trong các chi tiết bằng vật liệu sắt từ 6.2.3. Tổn hao điện môi. 6.2.1. TỔN HAO TRONG CÁC CHI TIẾT DẪN ĐIỆN Năng lượng tổn hao trong dây dẫn do dòng điện iđi qua trong thời gian t được tính theo công thức sau : t W = ∫ i 2 Rdt (6.1) 0R ϵ vào ρ, kích thước dây dẫn, ngoài ra còn phụ thuộcvào tần số dòng điện, vị trí của dây dẫn nằm đơn độchay gần dây dẫn khác có dòng điện đi qua.- Nếu dây dẫn có ρ, l, S và có dòng 1 chiều chạy qua thìđiện trở của nó: l R− = ρ (6.2) S 6.2.1. TỔN HAO TRONG CÁC CHI TIẾT DẪN ĐIỆN - Khi dòng xoay chiều đi qua sẽ gây hiệu ứng mặtngoài làm cho đtrở dây dẫn tăng: R 1~ = K m .R − (6.3)Trong đó: R− là đtrở 1 chiều; R1~ là đtrở xchiều. là hệ số tính đến hiệu ứng mặt ngoài (tra Km > 1bảng) (ϵ kthước dây, ρ và ƒ)- Khi 2 dây dẫn đặt gần nhau có dđiện chạy qua, từtrường của dây dẫn này tác dụng với dđiện của ddẫnkia làm thay đổi sự phân bố của dđiện trong ddẫn nênđtrở cũng thay đổi. Gọi htượng này hiệu ứng gần: Kg 6.2.1. TỔN HAO TRONG CÁC CHI TIẾT DẪN ĐIỆN R 2~ Kg = (6.4) R 1~- Trong đó: R2~ là đtrở của ddẫn khi nó đặt gần ddẫn khác. R1~ là đtrở của ddẫn khi đặt đơn độc. Kg ϵ kthước dây, ρ, ƒ và khoảng cách giữa 2 dây.(tra bảng)- KL: Nếu kể cả hiệu ứng mặt ngoài và hiệu ứng gầnthì gây ra tổn hao phụ và bằng: R 2~ R 2~ R 1~ = = = K g .K m K ph . (6.5) R- R 1~ R − 6.2.2. TỔN HAO TRONG CÁC PHẦN TỬ SẮT TỪ Nếu các phần tử sắt từ nằm trong vùng từ trườngbiến thiên thì trong chúng sẽ có tổn hao do từ trễ vàdòng điện xoáy tạo ra và tính theo cthức: PFe = ( K T Bm, 6 + K X f .Bm ). f .G 1 2 (6.6)Trong ® - P Fe: Tæn hao s¾t tõ (W). ã: - Bm: TrÞ sè biªn ® cña tõ c¶m (T). é - f: TÇn sè tõ trêng (Hz). - KT,KX: HÖ sè tæn hao do tõ trÔ vµ dßng ® iÖn xo¸y. KT=( 1,9 ÷ 2,6 ); KX =( 0,4 ÷ 1,2 ) - G: Khèi lîng cña m¹ch tõ ( kg ).KL: Nh vËy tæn hao s¾t tõ phô thuéc vµo tÇn sè, tõc¶m vµ ®iÖn trë xo¸y ...