Kỹ thuật cao áp - Chương 4

Chia sẻ: Nguyen Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:7

Thêm vào BST

Báo xấu

130
lượt xem 23
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Phóng điện xung kích Các ch-ơng trên đã nghiên cứu quá trình phóng điện (chọc thủng) trong khe hở khi điện áp tác dụng là điện áp một chiều và xoay chiều. Trong thực tế, cách đienẹ còn có thể phải chịu tác dụng của loại điện áp xung kích, ví dụ nh- quá điện áp khí quyển gây nên bởi các phóng điện sét lên đ-ờng dây trên không (hoặc khi sét đánh gần khu vực đ-ờng dây). Loại điện áp này có dạng sóng xung kích: Điện áp tăng nhanh từ không đến trị số cực đại...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Kỹ thuật cao áp - Chương 4

Ch−¬ng IV Phãng ®iÖn xung kÝch C¸c ch−¬ng trªn ®· nghiªn cøu qu¸ tr×nh phãng ®iÖn (chäc thñng) trong khe hë khi ®iÖn ¸p t¸c dông lµ ®iÖn ¸p mét chiÒu vµ xoay chiÒu. Trong thùc tÕ, c¸ch ®ienÑ cßn cã thÓ ph¶i chÞu t¸c dông cña lo¹i ®iÖn ¸p xung kÝch, vÝ dô nh− qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn g©y nªn bëi c¸c phãng ®iÖn sÐt lªn ®−êng d©y trªn kh«ng (hoÆc khi sÐt ®¸nh gÇn khu vùc ®−êng d©y). Lo¹i ®iÖn ¸p nµy cã d¹ng sãng xung kÝch: §iÖn ¸p t¨ng nhanh tõ kh«ng ®Õn trÞ sè cùc ®¹i ( ®Çu sãng) vµ sau ®ã gi¶m chÊm ®Õn trÞ sè kh«ng (dßng sãng). H×nh 4-1 cho d¹ng sãng xung kÝch vµ c¸ch x¸c ®Þnh ®é dµi ®Çu sãng τds vµ ®é dµi τs . Do phÇn ®Çu cña ®Çu sãng t¨ng rÊt chËm 0,1Umax vµ kh«ng cã ý nghÜa quan träng ®Õn qu¸ tr×nh U phãng ®iÖn neen nã ®−îc thay thÕ b»ng ®Çu sãng nghiªng ®¼ng trÞ x¸c ®Þnh bëi ®−êng xiªn gãc qua c¸c ®iÓm cã tung ®é 0,3 Uma x vµ 0,9 Uma x, giao ®iÓm cña ®−êng xiªn nµy víi trôc hoµnh vµ Umax ®−êng n»m ngang qua biªn ®é cho ®é dµi ®Çu sãng τds . §é dµi ®Çu sãng τds tÝnh tíi khi ®iÖn ¸p 0,3Umax 0,2Umax gi¶m xuèng chi rcßn mét nöa trÞ sè biªn ®é. Quy ®Þnh nµy xuÊt ph¸t tõ kÕt qu¶ thùc nghiÖm, khi τ®s t ®iÖn ¸p ®· gi¶m tíi møc 50 % trÞ sè biªn ®é sÏ kh«ng cßn kh¶ n¨ng g©y nªn phãng ®iÖn do ®ã cã τs thÓ kh«ng cÇn chó ý ®Õn t×nh h×nh ë phÇn sau cña sãng. TrÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch phô H×nh 4-1 C¸ch x¸c ®Þnh ®é dµi sãng vµ ®é dµi ®Çu sãng thuéc vµo d¹ng sãng- ®Æc tr−ng bëi ®é dµi ®Çu sãng vµ ®é dµi sãng - cho nªn khi dïng ®iÖn ¸p xung kÝch ®Ó thö nghiÖm c¸ch ®iÖn cÇn tiÕn hµnh theo d¹ng sãng thèng nhÊt. Theo quy −íc Quèc tÕ, d¹ng sãng tiªu chuÈn cã ®é dµi ®Çu sãng 1,2 μs ± 30 % vµ ®é dµi sãng 50μs ± 20 % . ë Liªn x« dïng sãng tiªu chuÈn víi ®é dµi ®Çu sãng 1,5 μs vµ ®é dµi sãng 10 μs ( ký hiÖu lµ sãng 1,5/40). Trong c¸c phßng thÝ nghiÖm th−êng dïng m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung ®Î t¹o nªn ®iÖn ¸p xung kÝch mµ nguyªn lý lµm viÖc cña nã lµ dùa trªn c¸c qu¸ tr×nh n¹p vµ phãng cña tô ®iÖn. §Ó cã ®iÖn ¸p xung kÝch cã thÓ tiÕn hµnh b»ng c¸ch dïng nhiÒu tô ®iÖn, chóng ®−îc n¹p ®iÖn song song nh−ng khi phãng ®iÖn l¹i phãng nèi tiÕp lµm cho ®iÖn ¸p t¨ng cao theo kiÓu nèi cÊp. H×nh 4-2 cho s¬ ®å cô thÓ cña m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch. T Rbv k A2 Rn B2 Rn C2 N2 kH0 R0 R« R« CA+ CB Cn CP _ RP kH 1 kH 2 kH 3 A1 Rn B1 Rn C1 N1 http://www.ebook.edu.vn
H×nh 4-2 S¬ ®å m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch KH1 , KH2 ... KH3 − khe hë phãng ®iÖn T- M¸y biÕn ¸p thÝ nghiÖm. K- ®Ìn chØnh l−u cap ¸p Rn - ®iÖn trë n¹p ®iÖn - C A , CB ... CN − tô ®iÖn n¹p ®iÖn Rσ - ®iÖn trë æn ®Þnh Rbv - ®iÖn trë b¶o vÖ Rp - ®iÖn trë phãng ®iÖn Cp - tô ®iÖn phãng ®iÖn Giai ®o¹n n¹p: Qua m¸y biÕn ¸p T vµ chØnh l−u K c¸c tô ®iÖn CA, CB... CN ®−îc n¹p tíi ®iÓm U vµ khi qu¸ tr×nh n¹p kÕt thóc th× ®iÓm A2, B2 ... N2 cã ®iÖn thÕ U cßn c¸c ®iÓm A1, B1 ... N1 cã ®iÖn thÕ b»ng kh«ng (nèi ®Êt). Giai ®o¹n phãng: NÕu chän kho¶ng c¸ch cña khe hë KH1 sao cho ë ®iÖn ¸p U cã thÓ phãng ®iÖn ®−îc th× sau khi phãng ®iÖn, thÕ cña ®iÓm B1 sÏ t¨ng vät tíi møc U vµ nh− vËy thÕ cña ®iÓm B2 sÏ t¨ng tíi møc 2U (U B 2 = U B + U CB = 2U ) . 1 Khe hë KH2 ®−îc chän cho phãng ®iÖn ë ®iÖn ¸p 2U vµ sau khi nã phãng ®iÖn sÏ lµm cho thÕ ®iÓm C1 t¨ng tõ kh«ng tíi møc 2U vµ cña ®iÓm C2 t¨ng tõ U tíi møc 3U. Nh− vËy nÕu dïng n cÊp ®Ó c¸c tô ®iÖn trong giai ®o¹n phãng ®−îc ghÐp nèi tiÕp nhau qua c¸c khe hë KH1 ... KH2 th× ®iÖn ¸p xung kÝch ë ®Çu m¸y ph¸t cã thÓ ®¹t tíi møc nU. HiÖn nay c¸c m¸y ph¸t ®iÖn ¸p xung kÝch ®· cã thÓ t¹o ®−îc ®iÖn ¸p cao tíi 8MV. C¸c ph©n tö cßn l¹i trong s¬ ®å lµm nhiÖm vô b¶o vÖ vµ ®iÒu chØnh, ë ®©y kh«ng xÐt ®Õn. § . 1-2. Thêi gian phãng ®iÖn. Khi dïng ®iÖn ¸p mét chiÒu hay xoay chiÒu th× trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn kh«ng phô thuéc vµo thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p. Nh−ng ®èi víi ®iÖn ¸p xung kÝch, trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn phô thuéc rÊt nhiÒu vµo thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p thêi gian nµy cµng bÐ th× ®iÖn ¸p phãng ®iÖn cµng t¨ng. Nguyªn nh©n chñ yÕu cña hiÖn t−îng nµy lµ do b¶n th©n qu¸ tr×nh phãng ®iÖn ®ßi hái ph¶i cã kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt gäi lµ thêi gian phãng ®iÖn. Nh− phÇn sau sÏ thÊy thêi gian nµy rÊt bÐ nhá so víi chu k× cña dßng ®iÖn xoay chiÒu nªn thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p (mét chiÒu vµ xoay chiÒu) kh«ng ¶nh h−ëng tíi trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn. §èi víi ®ienÑ ¸p xung kÝch, thêi gian tån t¹i cña nã rÊt ng¾n nh− lo¹i qu¸ ®iÖn ¸p khÝ quyÓn chØ trong kho¶ng mÊy chôc μs tröo l¹i nghÜa lµ xÊp xØ víi thêi gian phãng ®iÖn, do ®ã thêi gian tån t¹i cña ®iÖn ¸p ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn. VÝ dô cho t¸c dông lªn khe hë ®iÖn ¸p cã d¹ng U nh− trªn h×nh 4-3 vµ gi¶ thiÕt t¹i møc ®iÖn ¸p U0 ®iÒu kiÖn phãng ®iÖn tù duy trÝ ®−îc thùc hiÖn ( x¸c ®Þnh theo ®Þnh luËt phãng ®iÖn ë c¸c ch−¬ng trªn). Tr−íc thêi ®iÓm t1 vµ ngay c¶ ë t1 còng ch−a cã thÓ phãng U0 ®iÖn v× tr−íc hÕt ph¶i cã cã xuÊt hiÖn Ýt nhÊt lµ mét ®iÖn tö t¸c dông ë khu vùc ©m cùc, tõ ®ã t¹o nªn th¸c t1 t2 t3 t ttk tht ®iÖn tö thø nhÊt. §iÖn tö nµy cã thÓ ®−îc t¹o nªn do sù b¾n ph¸ ©m cùc cña c¸c ion d−¬ng lu«n cã s½n tp trong kh«ng khÝ hoÆc do c¸c nh©n tè ion ho¸ bªn ngoµi... Nh− vËy qu¸ tr×nh phãng ®iÖn kh«ng thÓ b¾t H×nh 4-3 ®Çu tõ thêi ®iÓm t1 mµ ph¶i tõ thêi ®iÓm t2 = t1 + t1tk C¸c thµnh phÇn cña trong ®ã t1k lµ thêi gian chê ®îi xuÊt hiÖn c¸c ®iÖn tö thêi gian phãng ®iÖn http://www.ebook.edu.vn
t¸c dông ®Çu tiªn. V× thêi gian nµy rÊt t¶n m¹n, cã thÓ nhanh chËm kh¸c nhau vµ chØ cã thÓ x¸c ®Þnh b»ng ph−¬ng ph¸p thèng kª nªn gäi lµ thêi gian chËm trÔ thèng kª. Qu¸ tr×nh phãng ®iÖn ®−îc hoµn thµnh ë thêi ®iÓm t3 = t2 + tht trong ®ã tht lµ thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn, trong kho¶ng thêi gian nµy th¸c ®iÖn tö sÏ ph¸t triÓn thµnh dßng ®Ó nèi liÒn kho¶ng cùc vµ hoµn thµnh qu¸ tr×nh phãng ®iÖn. Tæng hîp ba thµnh phÇn thêi gian nãi trªn sÏ ®−îc thêi gian phãng ®iÖn: t p = t1 + ttk + tht (4-1) Sau ®©y sÏ xÐt ®Õn tõng thµnh phÇn cña thêi gian phãng ®iÖn vµ c¸c yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn chóng. 1. Thêi gian chËm trÔ thèng kª. Cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc trÞ sè cña thêi gian chËm trÔ thèng kª b»ng ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm: Trong ®iÒu kiÖn tr−êng kh«ng lín (kh«ng cã bøc x¹ ®iÖn tö tõ mÆt ®iÖn cùc) vfa kho¶ng c¸ch khe hë bÐ (d−íi 1 cm) thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn sÏ rÊt bÐ kh«ng ®¸ng kÓ vµ thêi gian chËm trÔ thèng kª cã trÞ sè gÇn b»ng thêi gian phãng ®iÖn. Do tÝnh chÊt t¶n m¹n nªn cÇn ®−a ra kh¸i niÖm vÒ thêi gian chËm trÔ thèng kª trung b×nh (ttk) trb. Víi lËp luËn t−¬ng tù nh− khi x¸c ®Þnh quy luËt ph©n bè cña ®o¹n ®−êng tù do sÏ ®−îc quy luËt ph©n bè cña thêi gian chËm trÔ thèng kª trung b×nh: t − ( t tk ) tr .b p=e (4-2) Mµ p lµ x¸c suÊt cã thêi gian chËm trÔ thèng kª lín h¬n hoÆc b»ng t. XuÊt ph¸t tõ ®Þnh nghÜa vµ b¶n chÊt cña thêi gian chËm trÔ thèng kª, cã thÓ thÊy nã phô thuéc vµo kh¸ nhiÒu yÕu tè, ë ®©y chØ nªu lªn c¸c yÕu tè quan träng: a) Nh©n tè ion ho¸ bªn ngoµi. NÕu nh©n tè nµy t¸c dông víi c−êng ®é m¹nh th× t tk gi¶m v× ®iÖn tö t¸c dông ®−îc xuÊt hiÖn sím (chiÕu mÆt ®iÖn cùc b»ng tia sãng ng¾n). b) C«ng tho¸t cña vËt liÖu lµm ®iÖn cùc. §iÖn cùc chÕ t¹o b»ng vËt liÖu cã c«ng tho¸t bÐ sÏ lµm gi¶m thêi gian chËm trÔ thèng kª v× víi c−êng ®é ion ho¸ bªn ngoµi kh«ng ®æi sè ®iÖn tö ®−îc giaØ tho¸t tõ mÆt ©m cùc t¨ng nhiÒu h¬n. H×nh 4-4 cho kÕt qu¶ thùc nghiÖm vÒ quan hÖ gi÷a thêi gian chËm trÔ thèng kª víi c«ng tho¸t cña c¸c vËt liÖu dïng lµm ®iÖn cùc. c) §iÖn ¸p. T¨ng ®iÖn ¸p còng cã t¸c dông lµm gi¶m thêi gian chËm trÔ thèng kª v× khi tr−êng m¹nh kh¶ n¨ng khuyÕch t¸n còng nh− kÕt hîp cña ®iÖn tö víi c¸c ph©n tö ®Ó trë thµnh ion ©m gi¶m, ®ång 5t c 3 thêi kh¶ n¨ng ion ho¸ cña nã t¨ng lªn. Thùc nghiÖm cho 2 cuo thÊy, trong tr−êng ®ång nhÊt víi c−êng ®é cña nh©n tè 1,0 0,7 ion ho¸ bªn ngoµi kh«ng ®æi th× khi t¨ng ®iÖn ¸p thêi gian 0,5 cu 0,3 chËm trÔ thèng kª sÏ gi¶m tíi møc æn ®Þnh (h×nh 4-5). Ag 0,2 §iÒu nµy ®−îc gi¶i thÝch bëi khi ®iÖn ¸p ®¹t ®−îc møc 0.1 ⎛U ⎞ 0.07 Al ≥ 1,8⎟ , tr−êng t¨ng cao sÏ ®¶m cho mäi ®iÖn kh¸ lín ⎜ 0,05 ⎝ U0 ⎠ 0,03 Mg 0,02 tö tù do ®Òu cã thÓ g©y ion ho¸ nghÜa lµ thµnh ®iÖn tö t¸c 0,01 0 1 2 3 4 5 6 3t dông. H×nh 4-4 Quan hÖ cña thêi gian chËm trÔ thèng kª víi c«ng tho¸t cña vËt liÖu http://www.ebook.edu.vn
CÇn chó ý trong tr−êng kh«ng ®ång 2,4 nhÊt, thêi gian chËm trÔ thèng kª cã trÞ sè bÐ S¾t B¹c nhÊt Ýt phô thuéc vµo nh©n tè ion ho¸ bªn 2,2 §ång ngoµi v× c−êng ®é tr−êng ë phÝa ®iÖn cùc 2,0 Nh«m ¤xÝt - §ång mòi nhän kh¸ lín cã thÓ g©y ion ho¸ ngay 1,8 tr−íc khi ®iÖn ¸p ®¹t tíi trÞ sè ®iÖn ¸p phãng 1,6 §iÖn tö ®iÖn, do ®ã ë ®Êy lu«n lu«n cã ®iÖn tö tù do. ViÖc gi¶m bít thêi gian chËm trÔ thèng kª 1,4 φ 5cm cã ý nghÜa rÊt quan träng trong mét sè tr−êng 1,2 δ=1,1cm hîp thùc tÕ. Trong cÇu ®o l−êng, chèng sÐt 1,0 van..., ®Ó ]êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y ®¹t ®−îc 0,01 2 3 45 6 8 0,1 2 3 4 5 6 8 1 2 3 4 5 6 8 10 2 3 4 5 6 8 100 d¹ng ph¼ng ngang th−êng dïng biÖn ph¸p H×nh 4-5 chiÕu mÆt ®iÖn cùc (dïng ®Ìn thuû ng©n Quan hÖ cña thêi gian th¹ch anh hoÆc c¸c nguyªn tè phãng x¹ chËm trÔ thèng kª víi ®iÖn ¸p kh¸c) hoÆc t¹o c¸c phãng ®iÖn tia löa ®Æt gÇn khe hë. 2. Thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn. Thêi gian nµy gåm ba giai ®o¹n: - Giai ®o¹n th¸c ®iÖn tö ®Çu tiªn ph¸t triÓn tíi ®é dµi xk chuÈn bÞ ®iÒu kiÖn cho viÖc h×nh thµnh dßng. - Giai ®o¹n ph¸t triÓn cña dßng tíi suèt chiÒu dµi kho¶ng cùc. - Giai ®o¹n cña phãng ®iÖn ng−îc. Giai ®o¹n thø ba ph¸t triÓn v¬i tèc ®é cùc nhanh nªn cã thÓ bá qua thêi gian cña nã. Tèc ®é ph¸t triÓn cña th¸c thùc chÊt lµ tèc ®é cña ®iÖn tö. Tèc ®é ph¸t triÓn cña dßng nhanh h¬n nhiÒu so víi tèc ®é cña ®iÖn tö ( 2÷ 10 lÇn) do cã xuÊt hiÖn nhiÒu th¸c míi ë khu vùc ®Çu dßng. Tuú thuéc vµo t−¬ng quan gi÷a c¸c giai ®o¹n ph¸t triÓn cña th¸c vµ dßng cã thÓ dïng c¸ch tÝnh gÇn ®óng ®Ó x¸c ®Þnh thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn trong tõng tr−êng hîp cô thÓ. Trong tr−êng ®ång nhÊt, khi ®iÖn ¸p t¸c dông gÇn b»ng trÞ sè, ®iÖn ¸p phãng ®iÖn, th¸c ®iÖn tö ®Çu tiªn ph¶i ph¸t triÓn tíi møc dµi gÇn b»ng chiÒu dµi kho¶ng cùc th× míi cã ®iÒu kiÖn h×nh thµnh dßng, do ®ã thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn thùc tÕ b»ng kho¶ng thêi gian ph¸t triÓn cña th¸c. s tht ≈ (4-3) cm/s vc 2.107 U3 Trong ®ã vc lµ tèc ®é cñat ®iÖn tö, phô thuéc vµo c−êng ®é tr−êng vµ ¸p suÊt khÝ nh− trªn h×nh 4-6 1 (khi nhiÖt ®é gi÷ kh«ng ®æi). Trong tr−êng kh«ng ®ång nhÊt ®é dµi xk cña th¸c ®iÖn tö ®Çu tiªn rÊt bÐ 0 so víi chiÒu dµi kho¶ng cùc ( xk < s) nªn thêi gian 30 40 50 60 V/cm mmHg h×nh thµnh phãng ®iÖn sÏ lµ kho¶ng thêi gian ph¸t triÓn cña dßng vµ cã thÓ viÕt. H×nh 4-6 s Quan hÖ cñatèc ®é ®iÖn tö tht ≈ (4-4) theo tû sè E/p khi nhiÖt ® vd m«i tr−êng kh«ng khÝ t = 200C Theo sè liÖu cña Bªte, tèc ®é cña dßng t−¬ng http://www.ebook.edu.vn
− ®−¬ng vd (dßng ph¸t triÓn tõ phÝa cùc d−¬ng) vµ cña dßng ©m v d c¶u c¸c lo¹i ®iÖn cùc kh¸c + nhau cho ë b¶ng 4-1. B¶ng 4-1 Tèc ®é ph¸t triÓn cña dßng cña c¸c lo¹i ®iÖn cùc kh¸c nhau. Khe hë Mòi nhän CÇu cùc b¶n E ma x / Emin 100 13,5 + 2,5. 107 108 vd cm / s − 2. 106 2,5.107 v d cm / s Tõ b¶ng sè thÊy r»ng, khi ®é kh«ng ®ång nhÊt cñaæt−êng t¨ng th× tèc ®é cña dßng gi¶m do trong qu¸ tr×nh ph¸t triÓn dßng cµng ®i s©u vµo khu vùc khu vùc cã tr−êng yÕu; còng víi lý do ®ã khi kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc còng t¨ng( tr−êng cµng kh«ng ®ång nhÊt) th× thêi gian th×nh thµnh phãng ®iÖn cµng kÐo dµi. Tèc ®é ph¸t triÓn cña th¸c còng nh− cña dßng ®Òu t¨ng theo ®iÖn ¸p vµ do ®ã lµm gi¶m thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn. Sù ph¸t triÓn cña dßng lµ do cã nhiÒu th¸c míi mµ sù h×nh thµnh cña chóng l¹i phô thuéc vµo thêi gian chê ®îi xuÊt hiÖn c¸c ®iÖn tö thø cÊp, tuy thêi gian nµy rÊt bÐ so víi thêi gian chËm trÔ thèng kª cña th¸c ®Çu tiªn; ®iÖn tÝch kh«ng gian ph©n bè kh«ng theo quy luËt nhÊt ®Þnh; ®Æc biÖt trong c¸c kho¶ng c¸ch dµi quü ®¹o phãng ®iÖn kh«ng thei ®−êng th¼ng v.v... nh÷ng nguyªn nh©n nµy ®Òu lµm chi thêi gian h×nh thµnh phãng ®iÖn còng bÞ t¶n m¹n vµ cã tÝnh chÊt thèng kª. §4-3. Phãng ®iÖn xung kÝch. Sau khi xÐt vÒ thêi gian phãng ®iÖn thÊy r»ng trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch phô thuéc vµo thêi gian t¸c dông cña ®iÖn ¸p, thêi gian cµng ng¾n th× yªu cÇu trÞ sè ®iÖn ¸p cµng cao. Do ®ã ®èi víi phãng ®iÖn xung kÝch kh«ng thÓ biÓu thÞ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch kh«ng biÓu thÞ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn b»ng trÞ sè cè ®Þnh mµ biÓu thÞ bëi ®Æc tÝnh v«n - gi©y - quan hÖ gi÷a biªn ®é ®iÖn ¸p t¸c dông víi thêi PA MPX KH gian phãng ®iÖn. §Æc tÝnh nµy ®−îc x¸c ®Þnh b»ng thùc nghiÖm theo s¬ ®å h×nh 4-7. MHS Nguån ®iÖn ¸p lµ m¸y ph¸t ®iÖn xung ¸p vµ dïng m¸y hiÖn sãng ®Ó ®o ®iÖn ¸p vµ thêi gian phãng ®iÖn (m¸y hiÖn sãng kh«ng thÓ ®o trùc tiÕp mµ ph¶i qua bé ph©n ¸p). X©y dùng ®Æc tÝnh v«n - gi©y rÊt c«ng H×nh 4-7 phu vµ phøc t¹p. Ph¶i dïng d¹ng sãng nhÊt ®Þnh vµ do S¬ ®å nguyªn lý ®Ó x¸c ®Þnh ®Æc tÝnh v«n - gi©y b»ng tÝnh t¶n m¹n cña thêi gian phãng ®iÖn nªn ph¶i tiÕn ph−¬ng ph¸p thùc nghiÖm. hµnh thÝ nghiÖm nhiÒu lÇn cho mçi cÆp trÞ sè U(t). MPX - m¸y ph¸t ®iÖn xung ¸p KH- khe hë, PA - ph©n ¸p MHS- M¸y hiÖn sãng http://www.ebook.edu.vn
U u U t t t a) b) c) H×nh 4-8 C¸ch x©y dùng ®Æc tÝnh v«n - gi©y H×nh 4-8 cho kÕt qu¶ thùc nghiÖm vµ c¸ch x©y dùng ®Æc tÝnh von - gi©y cña c¸ch ®iÖn. H×nh 4-8a øng víi c¸c tr−êng hîp phãng ®iÖn x¶y ra ë giai ®o¹n ®Çu sãng khi ®iÖn ¸p cso biªn ®é lín cßn h×nh 4-8b lµ biªn ®é bÐ phãng ®iÖn x¶y ra ë ®u«i sãng. øng víi mçi trÞ sè biªn dé ®iÖn ¸p sÏ cã nhiÒu trÞ sè cña thêi gian phãng ®iÖn vµ ng−îc l¹i... cho nªn ®Æc tÝnh v«n - gi©y lµ mét khu vùc tËp hîp nhiÒu ®iÓm ( h×nh 4-8c). Thùc tÕ th−êng biÓu thÞ theo ®−êng cong trung b×nh cã kÌm theo giíi h¹n sai sè so víi ®−êng trung b×nh Êy. Trong phãng ®iÖn xung kÝch kh«ng nh÷ng chØ cã thêi gian phãng ®iÖn mµ c¶ kh¶ n¨ng phãng ®iÖn còng mang tÝnh t¶n m¹n. ®Æc ®iÓm nµy ®−îc biÓu thÞ b»ng x¸c suÊt vÒ sè lÇn phãng ®iÖn, nã phô thuéc rÊt nhiÒu vµo biªn ®é ®iÖn ¸p t¸c dông: biªn dé cµng lín th× x¸c suÊt phãng ®iÖn cµng cao. Trong thùc tÕ th−êng dïng c¸c trÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn theo c¸c x¸c suÊt phãng ®iÖn sau ®©y ®Ó biÓu thÞ møc c¸ch ®iÖn xung kÝch (khi kh«ng x©y dùng ®−îc ®Æc tÝnh v«n - gi©y): - TrÞ sè ®iÖn ¸p phãng ®iÖn xung kÝch 50 %, con fgäi lµ ®iÖn ¸p phãng ®iÖn bÐ nhÊt (ký hiÖu U50 % ), lµ biªn ®é sãng xung kÝch khi cho t¸c dông nhiÒu lÇn sÏ cã 50% sè lÇn x¶y ra phãng ®iÖn. TrÞ sè nµy øng víi ®o¹n n»m ngang cña ®−êng ®Æc t×nh v«n - gi©y vµ cã thêi gian phãng ®iÖn kho¶ng 6 ÷10 μs. - C−êng ®é xung kÝch ®¶m b¶o, lµ giíi h¹n an toµn cña c¸ch ®iÖn víi x¸c suÊt phãng ®iÖn b»ng v kh«ng. TrÞ sè nµy th−êng bÐ h¬n ®iÖn ¸p thÝ nghiÖm xung kÝch(khi thö nghiÖm) kho¶ng 10 ÷ 30 %. a - CÇn chó ý lµ c¸c ®−êng ®Æc tÝnh vµ tham sè nãi trªn cã ph©n biÖt theo cùc tÝnh cña sãng b (sãng cã cùc tÝnh ©m hay d−¬ng). §−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y còng cã d¹ng kh¸c nhau khi tr−êng lµ ®ång nhÊt hoÆc kh«ng ®ång nhÊt ( h×nh 4-9). Trong s tr−êng kh«ng ®ång nhÊt, thêi gian phãng ®iÖn t¨ng khi ®iÖn ¸p gi¶m v× tèc ®é h×nh thµnh phãng ®iÖn H×nh 4-9 gi¶m thÊp vµ do ®ã ®−êng ®Æc tÝnh v«n gi©y cã ®é §Æc tÝnh v«n - gi©y khi tr−êng ®ång dèc lín ( ®−êng a trªn h×nh 4-9). Ng−îc l¹i trong nhÊt vµ kh«ng ®ång nhÊt tr−êng ®ång nhÊt , sù t¨ng cña thêi gian phãng ®iÖn khi ®iÖn ¸p gi¶m chñ yÕu lµ do thêi gian chËm http://www.ebook.edu.vn
trÔ thèng kª t¨ng, do ®ã nÕu khe hë ®−îc ®Æt ngoµi kh«ng khÝ ( c¸c ®iÖn tö tù do lu«n cã s½n do t¸c dông cña c¸c nh©n tè ion ho¸ bªn ngoµi) hoÆc cã c¸c biÖn ph¸p thÝch hîp, thêi gian chËm trÔ thèng kª sÏ ®−îc rót ng¾n vµ nh− vËy ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y sÏ cã d¹ng ph¼ng ngang( ®−êng b trªn h×nh 4-9). v v s1 s1 s2 s2 s s a) b) H×nh 4-10 Sù phèi hîp vÒ ®Æc tÝnh v«n - gi©y trong b¶o vÖ c¸ch ®iÖn a) C¸ch ®iÖn ®−îc b¶o vÖ an toµn b) C¸ch ®iÖn kh«ng ®−îc b¶o vÖ §−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y cã ý nghÜa rÊt quan träng trong viÖc phèi hîp c¸ch ®iÖn gi÷a thiÕt bÞ ®iÖn vµ thiÕt bÞ b¶o vÖ cho nã. Trªn h×nh 4-10, ®Æc tÝnh v«n - gi©y cña thiÕt bÞ (cña c¸ch ®iÖn ) biÓu thÞ b»ng ®−êng s1 vµ cña thiÕt bÞ b¶o vÖ, b»ng ®−êng s2. Cã thÓ nhËn thÊy nh− trªn h×nh 4-9a thiÕt bÞ ®iÖn sÏ ®−îc b¶o vÖ an toµn v× khi cã ®iÖn ¸p t¸c dông, thiÕt bÞ b¶o vÖ (s2) sÏ ®¶m b¶o phãng ®iÖn tr−íc tiªn, cßn ë h×nh 4-10b khi ®−êng s1 cã giao chÐo víi ®−êng s2, hoÆc ®−êng s1 l¹i n»m phÝa d−íi ®−êng s2 th× thiÕt bÞ ®iÖn sÏ kh«ng ®−îc b¶o vÖ. Tõ ®ã suy ra, ®Ó b¶o ®¶m an toµn cho c¸ch ®iÖn thiÕt bÞ b¶o vÖ cÇn ph¶i cã ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y hoµn toµn n»m d−íi ®−êng ®Æc tÝnh v«n - gi©y cña c¸ch ®iÖn vµ cã d¹ng ph¼ng ngang ®Ó kh«ng x¶y giao chÐo ë kho¶ng thêi gian bÐ, thùc tÕ th−êng dïng c¸c biÖn ph¸p lµm ®Òu ®iÖn tr−êng ®Ó thiÕt bÞ b¶o vÖ cã ®Æc tÝnh v«n - gi©y theo yªu cÇu trªn ( xem ch−¬ng XX vÒ cÊu t¹o vµ nguyªn lý lµm viÖc cña thiÕt bÞ chèng sÐt). http://www.ebook.edu.vn