KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 3

SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN.KHÁI NIỆM CHUNGỞ trạng thái làm việc, trong các bộ pận của TBĐ như : mạch vòng dẫn điện, mạch từ, các chi tiết bằng kim loại và cách điện đều có
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
KHÍ CỤ ĐIỆN - CHƯƠNG 3 CHƯƠNG 3SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN KHÁI NIỆM CHUNG Ở trạng thái làm việc, trong các bộ pận củaTBĐ như : mạch vòng dẫn điện, mạch từ, các chitiết bằng kim loại và cách điện đều có tổn hao nănglượng tác dụng và biến thành nhiệt năng. Một phần của nhiệt năng này làm tăng nhiệt đọcủa TBĐ, còn 1 phần khác tỏa ra môi trường xungquanh. Ở chế độ xác lập nhiệt, nhiệt độ của thiết bịkhông tăng lên nữa mà đạt trị số ổn định, còn toànbộ nhiệt năng tỏa ra môi trường xung quanh. KHÁI NIỆM CHUNG Nếu nhiệt độ của TBĐ tăng cao thì cách điện bị giàhóa và độ bền cơ của các ch tiết bị suy giảm. Khi tăng nhiệt độ của vật liệu cách điện lên 8oC sovới nhiệt độ cho phép ở chế độ dài hạn thì tuổi thọ củacách điện giảm 50%. Với vật liệu dẫn điện thông dụng nhất là Cu, nếutăng nhiệt độ từ 100oC đến 250oC thì độ bền cơ giảm40%, khi độ bền cơ của chúng giảm nên lực điện độngtrong trường hợp ngắn mạch sẽ làm hư hỏng thiết bị. Do vậy độ tin cậy của thiết bị phụ thuộc vào nhiệtđộ phát nòng của chúng. KHÁI NIỆM CHUNG Trong tính toán phát nóng TBĐ thường dùngmột số khái niệm như sau : θo : nhiệt độ phát nóng ban đầu, thường lấybằng nhiệt độ môi trường. θ : nhiệt độ phát nóng τ = θ - θo : là độ chênh nhiệt so với nhiệt độmôi trường , ở vùng ôn đới cho phép τ = 350C,vùng nhiệt đới τ = 500C. Sự phát nóng thiết bịđiện còn tùy thuộc vào chế độ làm việc. τôđ = θôđ - θo : độ chênh nhiệt độ ổn định. CÁC DẠNG TỔN HAO Trong TBĐ có các dạng tổn hao năng lượngchính sau :  Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện,  Tổn hao trong các chi tiết bằng vật liệu sắ t t ừ  Tổn hao điện môi. TỔN HAO TRONG CÁC CHI TIẾT DẪN ĐIỆN Năng lượng tổn hao trong dây dẫn do dòngđiện i đi qua trong thời gian t được tính theo tcông thức sau : W = ∫ i Rdt 2 0 Điện trở dây dẫn R phụ thuộc vào điện trởsuất vật liệu, kích thước dây dẫn, ngoài ra cònphụ thuộc vào tần số dòng điện, vị trí của dâydẫn : nằm đơn độc hay gần dây dẫn khác códòng điện đi qua. TỔN HAO TRONG PHẦN TỬ SẮT TỪ VÀ ĐIỆN MÔI Nếu các phần tử sắt từ nằm trong vùng từtrường biến thiên thì trong chúng sẽ có tổn haodo từ trễ và dòng điện xoáy tạo ra Dưới tác dụng của điện trường biến thiên,trong vật liệu cách điện sẽ sinh ra tổn hao điệnmôi. CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC DÀI HẠNCỦA VẬT THỂ ĐỒNG NHẤT KHÁI NIỆM Chế độ làm việc dài hạn là chế độ làm việccủa thiết bị điện với thời gian dài tùy ý nhưngkhông ngắn hơn thời gian để nhiệt độ phát nóngđạt tới giá trị ổn định. QUÁ TRÌNH PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ Khi có dòng điện I chạy trong vật dẫn sẽgây ra tổn hao một công suất P và trong thờigian dt sẽ gây ra một nhiệt lượng: Q = P.dt = RI2dt Nhiệt lượng hao tổn này bao gồm hai phần:  Đốt nóng vật dẫn Q1= G.C.dτ  Tỏa ra môi trường xung quanh Q2= S α.τ.dt. QUÁ TRÌNH PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ Ta có phương trình cân bằng nhiệt của quátrình phát nóng: P.dt = G.C. dτ + S α.τ.dt. Trong đó: G : là khối lượng vật dẫn (g) C : là tỉ nhiệt vật dẫn tỏa nhiệt ( J/g) τ : là độ chênh nhiệt (00C) α : là hệ số tỏa nhiệt (W/cm2) QUÁ TRÌNH PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ dτ S .α P .τ = + Ta có phương trình: G.C dt G.C Giải phương trình vi phân trên với điều kiệntại t = 0 thì độ chênh nhiệt ban đầu là τ0, ta αS αS P t − − t 1 − e GC  τ=  + τ 0eđược: GC  S .α   G.C T= S .α ĐặtPα = τ là hằng số thời gian phát nóng : od S. độ chênh nhiệt ổn định. QUÁ TRÌNH PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ τ t  −T  t Ta có: − τ = τ od 1 − e  + τ 0 e T T   Khi t = 0 mà τ0 = 0 B τ äâ A 1thì:   t − 2 3 τ = τ od .1 − e T      τ0 0.632τ äâ t[s] 0 Hç nh : Phaït no ïng d aìi h aûn QUÁ TRÌNH LÀM NGUỘI CỦA THIẾT BỊ Khi ngắt dòng điện (I = 0), quá trình phátnóng chấm dứt và quá trình nguội lạnh bắt đầuxảy ra, nghĩa là P.dt = 0, ta có phương trìnhnguội lạnh : I2R.dt = 0 Và : G.C. dτ + S α + dt = 0 dτ G.C nên có: τ =0 ...