Bài giảng Khí cụ điện: Chương 2 - TS. Nguyễn Văn Ánh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:22

Thêm vào BST

Báo xấu

30
lượt xem 7
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Khí cụ điện: Chương 2 - Phát nóng" được biên soạn với các nội dung chính sau: Khái niệm chung; Nhiệt độ cho phép; Các dạng tổn hao năng lượng; Quá trình phát nóng và nguội, Các thiết bị dẫn điện; Chế độ làm việc; Quá trình phát nóng khi ngắn mạch. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng!

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Khí cụ điện: Chương 2 - TS. Nguyễn Văn Ánh

KHÍ CỤ ĐIỆN TS.NGUYỄN VĂN ÁNH BỘ MÔN THIẾT BỊ ĐIỆN - ĐIỆN TỬ, VIỆN ĐIỆN C3 - 106, TEL. 3869 2511 EMAIL:ANH.NGUYENVAN1@HUST.EDU.VN
PHẦN I LÝ THUYẾT CƠ SỞ
CHƯƠNG 2: PHÁT NÓNG • 1 – Khái Niệm Chung • 2 – Nhiệt Độ Cho Phép • 3 - Các Dạng Tổn Hao Năng Lượng • 4 - Quá Trình Phát Nóng và Nguội • 5 - Các Chế Độ Làm Việc • 6 - Quá Trình Phát Nóng Khi Ngắn Mạch
1. Khái Niệm Chung  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.  Một phần của nhiệt năng này làm tăng nhiệt độ của TBĐ, còn một phần tỏa ra môi trường xung quanh
• Nhiệt độ phát nóng cao trong một thời gian dài thì có thể sẽ phá hủy thiết bị điện
• Nhiệt độ phát nóng cao trong một thời gian dài thì có thể sẽ phá hủy thiết bị điện
2. Nhiệt Độ Cho Phép  Để TBĐ làm việc bình thường thì nhiệt độ của TBĐ khi làm việc phải luôn luôn nhỏ hơn hoăc bằng nhiệt độ cho phép  Nhiệt độ làm việc cho phép được xác định dựa vào nhiệt độ làm việc cho phép của vật liệu cách điện mà TBĐ sử dụng Cấp cách điện Y A E B F H C 0 Nhiệt độ cho phép (C) 90 105 120 130 155 180 >180
 Trong tính toán phát nóng TBĐ thường dùng khái niệm là độ chênh nhiệt : τ  ttb  tmt tmt : nhiệt độ môi trường. ttb : nhiệt độ TBĐ  Độ chênh nhiệt cho phép phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường, độ cao lắp đặt của thiết bị.
3. Các Dạng Tổn Hao Năng Lượng  Nhiệt năng do các tổn hao trong TBĐ tạo nên, có ba dạng tổn hao chính:  Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện  Tổn hao trong các chi tiết bằng vật liệu sắt từ  Tổn hao điện môi
3.1 Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện t l W   i ..R dt 2 Rρ 0 S  Điện trở dây dẫn R phụ thuộc vào điện trở suất vật liệu, hiệu ứng mặt ngoài, hiệu ứng gần
3.1 Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện  Hiệu ứng mặt ngoài
3.1 Tổn hao trong các chi tiết dẫn điện  Hiệu ứng gần I I I I
3.2 Tổn hao trong các phần tử sắt từ  Nếu các phần tử sắt từ nằm trong vùng từ trường biến thiên thì trong chúng sẽ có tổn hao do từ trễ và dòng điện xoáy tạo ra PFe  ( χ T . B m 1.6  χ x . f .Bm ) . f .G 2
3.3 Tổn hao trong vật liệu cách điện  Với dòng điện xoay chiều do tác dụng của điện từ trường biến thiên nên trong vật liệu cách điện có tổn hao điện môi được tính bởi P  2π f U 2 tgδ
4. Quá Trình Phát Nóng và Nguội  Quá trình tỏa nhiệt được mô tả bởi phương trình theo thời gian t như sau P dt  KT ST τ dt  CT dτ Nhiệt lượng tỏa ra môi trường Nhiệt lượng làm nóng TBĐ  Khi TBĐ phát nóng: P > 0  Khi TBĐ nguội: P = 0
4.1 Quá trình phát nóng τ  τ 0 e  t /T  τ  1  e  t /T  P   K T ST CT T KT S 0 0 0 t( C)  Độ chênh nhiệt xác lập phụ thuộc vào công suất tổn hao P và khả năng tỏa nhiệt của thiết bị.
4.2 Quá trình nguội τ  τ 1 e  t /T τ τ1 CT T KT S 0 t( C) 0
Ví dụ 1 Thanh dẫn bằng đồng có tiết diện hình chữ nhật kích thước 12x5 mm 2 đặt trong tủ cung cấp điện. Thanh được đặt trên vật liệu cách điện có nhiệt độ cho phép là θc p = 900C (cấpY), nhiệt độ môi trường trong tủ là 400C, điện trở suất trung bình -8 2 0 ρ tb = 1.75 10 Ωm, hệ số tỏa nhiệt của đồng K T = 15 W/m C , thanh dẫn dòng điện một chiều. Hãy cho biết thanh dẫn bằng đồng này có thể dẫn dòng điện có mật độ là 6A/mm2 ở chế độ dài hạn không? Độ chênh nhiệt xác lập của thanh dẫn được xác định bởi  ρtb l   a   (a j) 2   ρ tb   a  j 2 2  P RI τ      KT ST KT ST K T (p l)  KT   p  Với, a là tiết diện thanh dẫn được tính bởi 2 -5 2 a = 12 x 5 = 60mm = 6 10 m p là chu vi đo trên tiết diện thanh dẫn, được tính bởi p = 2 x (12+5) = 34 mm = 3.4 10 -2 m Thay số liệu vào ta nhận được τ   74.330 C Vì vậy, nhiệt độ làm việc của thanh dẫn ở chể độ dài hạn sẽ là θ τ   θ mt  74.33  40 114.330 C θ cp  90o C
5. Các Chế Độ Làm Việc  Căn cứ vào thời gian làm việc dài hay ngắn mà người ta chia chế độ làm việc của TBĐ ra làm một trong ba chế độ  Dài hạn  Ngắn hạn  Ngắn hạn lặp lại
6. Quá Trình Phát Nóng Khi Ngắn Mạch  Khi ngắn mạch xảy ra, dòng điện chảy trong hệ thống mạch vòng dẫn điện của TBĐ là rất lớn, nhưng thời gian ngắn nên quá trình này là quá trình đoạn nhiệt P dt  CT dτ