intTypePromotion=1
zunia.vn Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z zunia.vn zunia.vn
ADSENSE
 » 
 » 

Bài giảng về Kỹ thuật điện - Chương 3

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:24

Thêm vào BST
Báo xấu
70
lượt xem 6
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Những kiến thức cơ bản và các đặc tính Hồ quang điện là trường hợp đặc biệt của phóng điện trong chất khí e+ Trong vùng không gian giữa hai điện cực xảy ra 2 quá trình: Quá trình ion e+ Sự ion hóa và khử ion hóa trong chất khí Quá trình ion hóa chất khí Quá trình khử ion trong chất khí

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng về Kỹ thuật điện - Chương 3

  1. BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 1 Nhöõng kieán thöùc cô baûn vaø caùc ñaëc tính Hoà quang ñieän laø tröôøng hôïp ñaëc bieät cuûa phoùng ñieän trong chaát khí e- Catod (-) Anod (+) + - Trong vuøng khoâng gian giöõa hai ñieän cöïc xaûy ra 2 quaù trình: Quaù trình ion Quaù trình khöû ion hoùa e- e- + + - - BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 2 Page 1
  2. Söï ion hoùa vaø khöû ion hoùa trong chaát khí Quaù trình ion hoùa chaát khí Quaù trình khöû ion trong chaát khí Ion hoùa töï do Söï phaùt xaï quang Söï keát hôïp Söï töï phaùt xaï electron Söï trung hoøa Söï phaùt xaï electron nhieät Söï khuyeách taùn caùc phaàn töû mang ñieän Ion hoùa do va ñaäp Ion hoùa do nhieät ñoä ÔÛ moät thôøi ñieåm baát kyø, luoân toàn taïi söï caân baèng ñoäng giöõa hai quaù trình treân nhôø ñoù ñoái vôùi moät chaát khí cho tröôùc ôû ñieàu kieän xaùc ñònh, maät ñoä caùc phaàn töû mang ñieän laø khoâng ñoåi, öùng vôùi moät giaù trò doøng ñieän xaùc laäp trong cheá ñoä oån ñònh BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 3 Söï ion hoùa Ion hoùa töï do Trong khoâng gian luoân coù caùc phaàn töû mang ñieän, sinh ra do taùc ñoäng cuûa caùc tia vuõ truï, cuûa söï phoùng xaï töï nhieân vaø cuûa tia maët trôøi... Trong ñieàu kieän bình thöôøng, maät ñoä cuûa caùc phaàn töû naøy raát nhoû, khoâng ñaùng keå. Söï phaùt xaï quang Caùc tia aùnh saùng chieáu leân moät vaøi loaïi vaät lieäu laøm taùch caùc electron töï do ra khoâng gian xung quanh Söï töï phaùt xaï electron do ñieän tröôøng Khi ñieän tröôøng beân ngoaøi ñaët leân caùc ñieän cöïc, caùc electron töï do trong caùc ñieän cöïc nhaän ñöôïc ñoäng naêng, khi ñoäng naêng ñuû lôùn, moät vaøi electron töï do coù theå vöôït qua giôùi haïn maøn chaén ñieän theá cuûa vaät lieäu vaø bay ra khoâng gian xung quanh söï töï phaùt xaï electron ñieän cöïc, chæ xaûy ra khi ñieän tröôøng beân ngoaøi ñuû maïnh (> 3.107 V/m). BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 4 Page 2
  3. Söï ion hoùa Söï phaùt xaï electron nhieät Khi kim loaïi (chaát raén) bò ñoát noùng tôùi nhieät ñoä cao söï taùch caùc electron coù ñoäng naêng ñuû lôùn (ñeå vöôït qua maøn chaén ñieän theá cuûa kim loaïi) ra khoûi chuùng. Khi nhieät ñoä taêng, cöôøng ñoä phaùt xaï loaïi naøy cuõng taêng leân. Ion hoùa do nhieät ñoä Chuyeån ñoäng nhieät hoãn loaïn cuûa caùc phaàn töû trong chaát khí phuï thuoäc vaøo nhieät ñoä, khi chuùng va chaïm vôùi nhau söï trao ñoåi naêng löôïng söï ion hoùa: quaù trình ion hoùa nhieät Cöôøng ñoä ion hoùa nhieät taêng leân khi nhieät ñoä taêng vaø ngöôïc laïi. BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 5 Söï ion hoùa Ion hoùa do va ñaäp Döôùi taùc ñoäng cuûa ñieän tröôøng, caùc ñieän töû töï do trong chaát khí seõ chuyeån ñoäng gia toác ngöôïc chieàu ñieän tröôøng ñoäng naêng taêng khi va ñaäp vaøo caùc phaàn töû trung hoøa caùc haït mang ñieän. Cöôøng ñoä ion hoùa do va ñaäp phuï thuoäc vaøo raát nhieàu yeáu toá: - Ñoä lôùn cuûa ñieän tröôøng - AÙp suaát chaát khí ñöôøng cong Paschen - Nhieät ñoä chaát khí V: ñoä beàn ñieän cuûa khoâng khí d: khoaûng caùch giöõa 2 ñieän cöïc p: aùp suaát BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 6 Page 3
  4. Söï khöû ion hoùa Söï keát hôïp Caùc phaàn töû traùi daáu huùt nhau khi chuùng va chaïm nhau, ñieän tích cuûa chuùng bò trung hoøa laøm giaûm soá löôïng caùc phaàn töû mang ñieän trong chaát khí Söï trung hoøa Khi caùc ñieän cöïc mang ñieän theá, caùc phaàn töû mang ñieän trong chaát khí khoâng ngöøng bò huùt vaøo ñieän cöïc ñeå sinh ra doøng ñieän chaïy trong chaát khí. ÔÛ ñieän cöïc, caùc phaàn töû mang ñieän trao (caùc electron, caùc ion aâm) vaø nhaän (caùc ion döông) ñieän tích cuûa mình vaø trôû thaønh caùc phaàn töû trung hoøa. Söï khuyeách taùn caùc phaàn töû mang ñieän Caùc phaàn töû cuûa chaát khí lan truyeàn töø nôi coù maät ñoä cao sang nôi coù maät ñoä thaáp hieän töôïng khueách taùn caùc haït mang ñieän BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 7 Ñaëc tính cuûa söï phoùng ñieän trong chaát khí i U Tuøy thuoäc vaøo giaù trò cuûa ñieän aùp ñaët treân ñieän cöïc (U) vaø doøng phoùng ñieän trong chaát khí ta coù: - söï phoùng ñieän duy trì (OB) - phoùng ñieän choïc thuûng (BC) - phoùng ñieän laïnh (CD) - phoùng ñieän hoà quang (DE) BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 8 Page 4
  5. Ñaëc tính cuûa söï phoùng ñieän hoà quang Phoùng ñieän hoà quang xaûy ra khi U>Uo, I>Io Uo, Io phuï thuoäc vaøo vaät lieäu ñieän cöïc Vaät lieäu Uo, V Io, A Platine 17 0,9 Vaøng 15 0,38 Baïc 12 0,4 Volfram 17 0,9 Ñoàng 12,3 0,43 Than 18-22 0,03 BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 9 Ñaëc tính cuûa söï phoùng ñieän hoà quang Caùc tính chaát cô baûn cuûa phoùng ñieän hoà quang: 1- Giöõa hai ñieän cöïc hình thaønh luoàng saùng choùi loøa vaø beàn vöõng, coù theå phaân bieät caùc ranh giôùi roõ raøng. Xuaát hieän veät saùng ôû catod vaø anod 2- Maät ñoä doøng ñieän hoà quang raát lôùn töø 100 ñeán 1000 A/mm2. 3- Nhieät ñoä hoà quang raát cao, töø 5000 ñeán 10.000 0K Nguoàn saûn sinh ra caùc phaàn töû mang ñieän trong chaát khí chuû yeáu laø do BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 10 Page 5
  6. Ñaëc tính cuûa söï phoùng ñieän hoà quang Veät cathode vaø anode -Δlc, Δla raát nhoû khoaûng 1 μm -ΔUC, ΔUA =10 ñeán 20 V khoâng phuï thuoäc vaøo chieàu daøi hoà quang - Nhieät ñoä raát cao, nhaát laø ôû cathode, coù theå laøm cho kim loaïi bò noùng chaûy, chuû yeáu laø do söï va ñaäp giöõa cathode vaø khoái ion döông di chuyeån veà ñieän cöïc naøy. BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 11 Ñaëc tính cuûa söï phoùng ñieän hoà quang Thaân hoà quang Δlhq≈lhq ΔUhq≈lhq.Ehq ñieän tröôøng Ehq khoâng phuï thuoäc vaøo chieàu daøi maø chæ phuï thuoäc vaøo quaù trình ion hoùa vaø khöû ion hoùa trong chaát khí, ví duï: - söï phoùng ñieän hoà quang töï do trong khoâng khí: Ehq=2000-3000V/m - söï phoùng ñieän hoà quang trong buoàng daäp hoà quang: Ehq=20000-30000V/m ↓quaù trình ion hoùa Ehq BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 12 Page 6
  7. Caùc ñaëc tính cuûa hoà quang ñieän lhq lhq i Ehqlhq Uh E EA EC U h = ΔU a + ΔU c + E hq l hq U h = ΔU ac + E hq l hq Ehq U h = ΔU dc + E hq l hq ΔU dc = ΔU ac ≈ ΔU a ≈ ΔU c ≈ 10 − 20 V BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 13 Caùc ñaëc tính cuûa hoà quang ñieän Ñaëc tính volt - ampere cuûa hoà quang Uh = f(Ih) Uh Caùc ñaëc ñieåm: Uc - Toàn taïi giôùi haïn ñeå hoà quang baät chaùy: Uc Ut Uc=20-50V - Ñöôøng ñaëc tính khoâng ñoàng nhaát ôû chieàu taêng vaø giaûm doøng ñieän Ih do quaùn tính nhieät trong quaù trình chaùy hoà quang Ut
  8. Caùc ñaëc tính cuûa hoà quang ñieän l l2>l1 i khi khoaûng caùch caùc ñieän cöïc caøng lôùn thì ñaëc tính volt - ampere caøng naèm cao hôn. Uh Ñaëc tính volt - ampere seõ naèm cao hôn khi: - giaûm cöôøng ñoä ion hoùa - taêng cöôøng ñoä khöû ion hoùa baèng caùch: Ih - - Uh - - SF6 khoâng khí Ih BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 15 Caùc ñaëc tính cuûa hoà quang ñieän Taêng soá ñieän cöïc n Uh = ? Uh n Ih BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 16 Page 8
  9. Caùc ñaëc tính cuûa hoà quang ñieän Ñaëc tính volt - ampere ñoäng cuûa hoà quang ñieän xoay chieàu BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 17 Hoà quang ñieän moät chieàu Phöông trình caân baèng ñieän aùp uh h di U = iR + L + uh dt Khi hoà quang chaùy oån ñònh, doøng ñieän i khoâng thay ñoåi di =0 → i=I dt I ñöôïc xaùc ñònh töø phöông trình: U − i R = uh (i ) = i rh ñöôøng ñaëc tính hoà quang ñöôøng ñaëc tính taûi BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 18 Page 9
  10. Hoà quang ñieän moät chieàu U − i R = uh (i ) = i rh Uh ñöôøng ñaëc tính taûi (U – iR) vaø ñöôøng ñaëc tính hoà quang uh caét U nhau taïi 2 ñieåm A vaø B A Ñieåm A laø U-Ri Ñieåm B laø B uh(i) Inm Ih I BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 19 Hoà quang ñieän moät chieàu Uh Hoà quang bò daäp taét khi: U di
  11. Hoà quang ñieän moät chieàu Daäp taét hoà quang ñieän baèng caùch: R: R=Rth = tgαth Uh U U-Ri U-Rthi uh(i) αth Ih Ith BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 21 Hoà quang ñieän moät chieàu Daäp taét hoà quang ñieän baèng caùch: U: U=Uth Uh U Uth U-Ri uh(i) Uth-Ri Ih BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 22 Page 11
  12. Hoà quang ñieän moät chieàu Daäp taét hoà quang ñieän baèng caùch: Uh ________ ñöôøng ñaëc tính hoà quang U lhq=lth Ehq :laøm maùt hoà quang Uac uh(i) uh(i) U-Ri Ih BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 23 Hoà quang ñieän moät chieàu Quaù ñieän aùp khi daäp taét hoà quang ñieän DC Khi hoà quang taét, doøng ñieän trong maïch ñieän giaûm xuoáng giaù trò zeùro, khi ñoù ñieän aùp giöõa 2 ñieän cöïc coù xu höôùng taêng leân ñeán giaù trò cuûa ñieän aùp nguoàn: quaù trình phuïc hoài ñieän aùp uh di U = iR + L + uh h dt Taïi thôøi ñieåm khi i 0 di ΔU = U o − U = − L >0 Uo h dt ΔU: quaù ñieän aùp BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 24 Page 12
  13. Hoà quang ñieän moät chieàu di ΔU = U o − U = − L >0 dt Quaù ñieän aùp sinh ra do naêng löôïng ñieän töø döï tröõ trong maïch ñieän. Giaù trò cuûa quaù ñieän aùp ñöôïc xaùc ñònh bôûi thaønh phaàn töï caûm L trong maïch ñieän vaø toác ñoä suy giaûm cuûa doøng ñieän. Quaù ñieän aùp coù theå ñaït giaù trò raát lôùn vaø coù theå choïc thuûng caùch ñieän cuûa caùc thieát bò trong maïch ñieän BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 25 Hoà quang ñieän moät chieàu Caùc bieän phaùp haïn cheá quaù ñieän aùp: BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 26 Page 13
  14. Hoà quang ñieän moät chieàu Naêng löôïng cuûa hoà quang DC khi ngaét maïch uh di h h U = i h R + uh + L dt t hq t hq t hq 0 ∫U i ∫R ∫u ∫ ⋅ dt = ⋅ dt + ⋅ i h ⋅ dt + L i h ⋅ di h 2 ih h h 0 0 0 I thq: thôøi gian hoà quang chaùy I: doøng ñieän trong maïch tröôùc khi ngaét t hq t hq 1 ∫ ∫ (U − R i Whq = uh ⋅ i h ⋅ dt = L I 2 + ⋅ dt hq )i hq 2 0 0 BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 27 Hoà quang ñieän moät chieàu t hq t hq 1 ∫ ∫ (U − R i Whq = uh ⋅ i h ⋅ dt = L I 2 + ⋅ dt hq )i hq 2 0 0 Naêng löôïng cuûa hoà quang khi ngaét maïch bao goàm hai thaønh phaàn: - Thaønh phaàn thöù nhaát: 1/2L I2 ⋅ - Thaønh phaàn thöù hai laø naêng löôïng nhaän ñöôïc töø nguoàn. ÔÛ caùc ñieàu kieän khaùc khoâng thay ñoåi, thaønh phaàn naøy caøng lôùn khi thq caøng lôùn Ñoä lôùn cuûa naêng löôïng cuûa hoà quang khi ngaét maïch: 1, 10, 100 kJ BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 28 Page 14
  15. Hoà quang ñieän xoay chieàu Caùc ñaëc tính Doøng ñieän vaø ñieän aùp hoà quang trong moãi chu kyø: doøng ñieän hoà quang trong maïch khoâng ngöøng thay ñoåi veà ñoä lôùn vaø chieàu söû duïng ñaëc tính ñoäng ñeå phaân tích hoà quang ñieän AC BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 29 Hoà quang ñieän xoay chieàu Caùc ñaëc tính Doøng ñieän vaø ñieän aùp hoà quang BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 30 Page 15
  16. Hoà quang ñieän xoay chieàu Quaù trình phuïc hoài ñoä beàn ñieän trong khoâng gian giöõa caùc ñieän cöïc Trong khoaûng thôøi gian chaùy hoà quang, quaù trình ion hoùa raát maïnh, maät ñoä caùc haït mang ñieän cao + e- + Anod (+) e- Catod (-) e- e- + + ÔÛ cuoái nöûa chu kyø, doøng ñieän hoà quang giaûm, maät ñoä caùc haït mang ñieän giaûm BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 31 Hoà quang ñieän xoay chieàu Quaù trình phuïc hoài ñoä beàn ñieän trong khoâng gian giöõa caùc ñieän cöïc Anod (+) e- Catod (-) + e- + ÔÛ nöûa chu kyø tieáp theo, khi doøng ñieän ñoåi chieàu, cöïc tính treân ñieän cöïc thay ñoåi e- + Catod (-) Anod (+) + e- e- + BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 32 Page 16
  17. Hoà quang ñieän xoay chieàu Quaù trình phuïc hoài ñoä beàn ñieän trong khoâng gian giöõa caùc ñieän cöïc Ub e- + Catod (-) Anod (+) Ub0 + e- e- + t Ngay taïi thôøi ñieåm doøng ñieän ñoåi chieàu: - caùc electron nheï chaïy nhanh veà anode môùi - caùc ion döông naëng chuyeån ñoäng chaäm veà cathode môùi xung quanh cathode môùi ñöôïc bao boïc moät khoái ñieän tích haàu nhö chæ laø caùc ion döông vuøng khoâng gian gaàn cathode haàu nhö trôû thaønh caùch ñieän xuaát hieän moät ñieän aùp beàn ñieän ban ñaàu Ub0 trong vuøng khoâng gian giöõa hai ñieän cöïc ngay luùc doøng ñieän ñaûo chieàu vaø giaù trò naøy seõ taêng theo thôøi gian: Ub = Ubo + kbt BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 33 Hoà quang ñieän xoay chieàu Quaù trình phuïc hoài ñieän aùp giöõa caùc ñieän cöïc Ngay taïi thôøi ñieåm doøng ñieän ñoåi chieàu: song song vôùi quaù trình phuïc hoài ñoä beàn ñieän trong vuøng khoâng gian giöõa hai ñieän cöïc, xaûy ra quaù trình phuïc hoài ñieän aùp giöõa hai ñieän cöïc do söï cöôûng böùc cuûa ñieän aùp nguoàn, goïi laø ñieän aùp phuïc hoài ihq BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 34 Page 17
  18. Hoà quang ñieän xoay chieàu Ñieàu kieän chaùy hoà quang AC Hoà quang ñieän AC chaùy oån ñònh neáu ôû moãi nöûa chu kyø keá tieáp doøng ñieän hoà quang coù ñieàu kieän phaùt sinh trôû laïi, nghóa laø phuï thuoäc vaøo hai quaù trình sau ñaây khi doøng ñieän ñi qua trò soá zero: - quaù trình phuïc hoài ñoä beàn ñieän trong vuøng khoâng gian giöõa hai ñieän cöïc:Ubñ - quaù trình phuïc hoài ñieän aùp giöõa hai ñieän cöïc: Ufh BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 35 Hoà quang ñieän xoay chieàu Ñieàu kieän chaùy hoà quang AC Hoà quang ñieän AC chaùy oån ñònh khi: U fh U bd ∀t Nghóa laø ñieän aùp phuïc hoài Ufh ñuû lôùn ñeå choïc thuûng ñoä beàn ñieän trong vuøng khoâng gian giöõa hai ñieän cöïc:Ubñ BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 36 Page 18
  19. Hoà quang ñieän xoay chieàu Ñieàu kieän chaùy hoà quang AC maïch thuaàn trôû Ufh=U~ khi 0
  20. Hoà quang ñieän xoay chieàu Tính ñieän aùp phuïc hoài Tính ñieän aùp phuïc hoài sau khi doøng ñieän ñi qua trò soá 0 Sô ñoà maïch ñieän töông ñöông: L R ihq U~ rhq Ctñ Ctñ: ñieän dung töông ñöông giöõa 2 ñaàu cöïc ngaét R, L: ñieän trôû vaø ñieän caûm maïch ñieän BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 39 Hoà quang ñieän xoay chieàu Tính ñieän aùp phuïc hoài Taïi thôøi ñieåm t=0, ihq qua trò soá 0: hoà quang bò daäp taét, do ñoù rhq ∞ L Ubñ Ufh R Ctñ φ t=0 E E? φ: goùc leäch pha giöõa U~ vaø I E= U: giaù trò hieäu duïng cuûa U~ BMTBD-LT KCÑ-nxcuong-V2-05 40 Page 20
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

LV.15: Bộ Đồ Án Tốt Nghiệp Chuyên Ngành Cơ Khí
65 tài liệu
2431 lượt tải
THÔNG TIN
TRỢ GIÚP
HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG
Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2