Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 5

Chia sẻ: Cố Dạ Bạch | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:13

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 5 cung cấp cho học viên những nội dung về: hiện tượng phát nóng/làm mát trong thiết bị điện; tổn hao điện; quá trình phát nóng; tính toán nhiệt độ phát nóng bề mặt; quá trình tỏa nhiệt ra môi trường; chế độ ngắn hạn; chế độ ngắn mạch; độ bền nhiệt;... Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Cơ sở kỹ thuật điện: Bài 5

Cơ sở Kỹ thuật điện Hiện tượng phát nóng/làm mát trong thiết bị điện Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Nội dung Nội dung • Các chế độ làm việc : • Chế độ dài hạn • Chế độ ngắn hạn • Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại • Chế độ ngắn mạch Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Tổn hao điện • Tổn hao công suất của các phần dẫn điện: P   j 2  dV P  j 2 V  j 2 lS  I 2 R V Nếu dòng điện phân bố đều trên bề mặt tiết điện:  lK f Điện trở: R S  là hệ số nhiệt điện trở của của vật liệu (1/ 0C )    0 1   (  0 ) Kf : hệ số tổn hao phụ, là sự tăng lên của điện trở dây dẫn khi có dòng AC chảy qua so với khi có dòng DC chảy qua. Kf = KgKbm Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Quá trình phát nóng Quá trình phát nóng và nguội của vật thể có nguồn nhiệt nội tại: Quá trình phát nóng : Phương trình cân bằng năng lượng : Pdt  Cd  KT S dt Năng lượng sản sinh từ bên trong vật thể trong thời gian dt sẽ làm tăng nhiệt độ của nó (Cd) và tỏa ra môi trường xung quanh (KTSdt). Với :     0 0: nhiệt độ phát nóng ban đầu, thường lấy bằng nhiệt độ môi trường ( 0C) KT:hệ số tỏa nhiệt từ bề mặt vật thể ra môi trường (W/(0C.m2)) S: diện tích tỏa nhiệt ( m2 ) C: nhiệt dung riêng ( W.sec/ 0C ) Ta có phương trình vi phân : d KT S P    0 Cơ sở Kỹ thuật điện dt C C Bộ môn Thiết bị điện
Quá trình phát nóng (tt) t P  Nghiệm của phương trình :   Ae T KT S Hằng số thời gian phát nóng T : T C KT S A được xác định từ điều kiện đầu. P Nếu khi t = 0 ,  = 0 thì A KT S t t P    (1  e T )   od (1  e T ) KT S Nếu khi t = 0 ,  = 0  0 thì t t      0e T   od (1  e )T Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Quá trình nguội Quá trình nguội : Quá trình nguội của vật thể phát nóng bắt đầu từ khi ngưng cung cấp công suất phát nóng cho vật thể : 0  Cd  KT S dt Ta có nghiệm : t t P T   e   od e T KT S Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Tính toán nhiệt độ phát nóng bề mặt Truyền nhiệt qua vách phẳng : Phương trình Fourier :   d 2Q d Q   2 dS .dt  Trong đó : x  dSdt x d2Q – nhiệt lượng truyền theo phương x bằng dẫn nhiệt. : hệ số dẫn nhiệt của vật liệu. d 2Q d Mật độ nhiệt thông:    T 0 dSdt dx T  T 0 S T 0 Nhiệt thông (W):     T RT   Nhiệt trở (0C/W): RT  S Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Tính toán nhiệt độ phát nóng bề mặt (tt) Truyền nhiệt qua vách trụ: Nhiệt thông truyền qua bề mặt trụ ở vị trí bán kính r: d d T  r   S   2 rl dr dr Ta có: 2 T R dr  R   d      T ln 2l r r 2l r0 1 0 Nhiệt trở:  1 R RT   ln T 2 l r0 Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Quá trình tỏa nhiệt ra môi trường Quá trình tỏa nhiệt từ bề mặt vật thể phát nóng ra môi trường xung quanh Dùng công thức Newton tính toán độ phát nóng trên bề mặt vật thể phát nóng: T  KT S Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Chế độ ngắn hạn Chế độ làm việc ngắn hạn là khi thiết bị làm việc với thời gian làm việc tlv < 5T và thời gian nghỉ tng > 5T Dòng điện trong thiết bị ở chế độ ngắn hạn In > Iđm. Công suất trong thiết bị ở chế độ ngắn hạn Pn > Pđm. Ta có Pdm  Pd  KT S d và Pn  KT S n n 1 Khi đó có tỉ số:  d  tlv 1 e T Hệ số quá tải công suất và dòng điện: Pn 1 KP   t 1 KI  KP Pd  lv 1 e T Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Chế độ ngắn hạn lặp lại • Là chế độ mà thiết bị làm việc theo chu kỳ với thời gian tck=tlv+tn . Trong thời gian làm việc tlv nhiệt độ thiết bị chưa đạt tới nhiệt độ phát nóng ổn định. Trong thời gian nghỉ tn nhiệt độ thiết bị chưa hạ xuống tới nhiệt độ môi trường. Hệ số quá tải công suất :  tck  nl 1  e T KP   d  t lv 1 e T Hệ số quá tải dòng điện : KI  KP Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện
Chế độ ngắn mạch Ở chế độ ngắn mạch do thời gian ngắn mạch ngắn tnm0.05T nên nhiệt lượng do dòng điện ngắn mạch sinh ra chỉ đốt nóng thiết bị và chưa kịp tỏa ra môi trường xung quanh. Quá trình này gọi là quá trình đoạn nhiệt. t Nhiệt độ phát nóng ở chế độ ngắn mạch:    od Nếu mật độ dòng điện là hằng số: T nm Cm (1   ) j tnm  A nm  A od    d 2 od 0 (1   ) Nếu biết thời gian ngắn mạch tnm và tiết diện của thanh dẫn thì ta có thể xác định được giá trị dòng điện cho phép khi ngắn mạch. Nếu biết được dòng điện cho phép I1 ở thời gian tnm1 thì dòng điện cho phép I2 ở tnm2 sẽ là : tnm1 I 2  I1 Cơ sở Kỹ thuật điện tnm 2 Bộ môn Thiết bị điện
Độ bền nhiệt • Độ bền nhiệt của mạch vòng dẫn điện trong thiết bị kỹ thuật điện được đặc trưng bằng giá trị dòng điện ngắn mạch cho phép chảy qua nó, mà tác động nhiệt không gây ra hư hỏng mạch vòng dẫn điện. Qua sự cố thiết bị kỹ thuật điện trở lại hoạt động bình thường. • Giá trị độ bền nhiệt thường được tính theo các thời gian tiêu chuẩn là 10sec, 5sec và 1sec. Cơ sở Kỹ thuật điện Bộ môn Thiết bị điện