Slide 1 CHƯƠNG 3 SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN KHÁI NIỆM CHUNG Ở 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 tổn hao[.]
CHƯƠNG SỰ PHÁT NÓNG CỦA THIẾT BỊ ĐIỆN KHÁI NIỆM CHUNG Ở trạng thái làm việc, pận TBĐ : mạch vòng dẫn điện, mạch từ, chi tiết kim loại cách điện có tổn hao lượng tác dụng biến thành nhiệt Một phần nhiệt làm tăng nhiệt đọ TBĐ, phần khác tỏa môi trường xung quanh Ở chế độ xác lập nhiệt, nhiệt độ thiết bị không tăng lên mà đạt trị số ổn định, cịn tồn nhiệt tỏa môi trường xung quanh KHÁI NIỆM CHUNG Nếu nhiệt độ TBĐ tăng cao cách điện bị già hóa độ bền ch tiết bị suy giảm Khi tăng nhiệt độ vật liệu cách điện lên 8oC so với nhiệt độ cho phép chế độ dài hạn tuổi thọ cách điện giảm 50% Với vật liệu dẫn điện thông dụng Cu, tăng nhiệt độ từ 100oC đến 250oC độ bền giảm 40%, độ bền chúng giảm nên lực điện động trường hợp ngắn mạch làm hư hỏng thiết bị Do độ tin cậy thiết bị phụ thuộc vào nhiệt độ phát nòng chúng KHÁI NIỆM CHUNG Trong tính tốn phát nóng TBĐ thường dùng số khái niệm sau : o : nhiệt độ phát nóng ban đầu, thường lấy nhiệt độ mơi trường : nhiệt độ phát nóng = - o : độ chênh nhiệt so với nhiệt độ môi trường , vùng ôn đới cho phép = 350C, vùng nhiệt đới = 500C Sự phát nóng thiết bị điện cịn tùy thuộc vào chế độ làm việc ôđ = ôđ - o : độ chênh nhiệt độ ổn định CÁC DẠNG TỔN HAO Trong TBĐ có dạng tổn hao lượng sau : Tổn hao chi tiết dẫn điện, Tổn hao chi tiết vật liệu sắt từ Tổn hao điện môi TỔN HAO TRONG CÁC CHI TIẾT DẪN ĐIỆN Năng lượng tổn hao dây dẫn dòng điện i qua thời gian t tính theo cơng t thức sau : W i Rdt Điện trở dây dẫn R phụ thuộc vào điện trở suất vật liệu, kích thước dây dẫn, ngồi cịn phụ thuộc vào tần số dịng điện, vị trí dây dẫn : nằm đơn độc hay gần dây dẫn khác có dòng điện qua TỔN HAO TRONG PHẦN TỬ SẮT TỪ VÀ ĐIỆN MÔI Nếu phần tử sắt từ nằm vùng từ trường biến thiên chúng có tổn hao từ trễ dịng điện xoáy tạo Dưới tác dụng điện trường biến thiên, vật liệu cách điện sinh tổn hao điện môi CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC DÀI HẠN CỦA VẬT THỂ ĐỒNG NHẤT KHÁI NIỆM Chế độ làm việc dài hạn chế độ làm việc thiết bị điện với thời gian dài tùy ý khơng ngắn thời gian để nhiệt độ phát nóng đạt tới giá trị ổn định QUÁ TRÌNH PHÁT NĨNG CỦA THIẾT BỊ Khi có dịng điện I chạy vật dẫn gây tổn hao công suất P thời gian dt gây nhiệt lượng: Q = P.dt = RI2dt Nhiệt lượng hao tổn bao gồm hai phần: Đốt nóng vật dẫn Q1= G.C.d Tỏa môi trường xung quanh Q2= S ..dt QUÁ TRÌNH LÀM NGUỘI CỦA THIẾT BỊ Giải phương trình vi phân ta biểu thức t thể trình nguội lạnh: T od e CHẾ ĐỘ LÀM VIỆC NGẮN HẠN CỦA VẬT THỂ ĐỒNG NHẤT KHÁI NIỆM Chế độ làm việc ngắn hạn chế độ làm việc thiết bị điện với thời gian đủ ngắn để nhiệt độ phát nóng chưa đạt tới giá trị ổn định, sau ngưng làm việc thời gian đủ lớn để nhiệt độ hạ xuống tới nhiệt độ mơi trường TÍNH TỐN PHÁT NĨNG Giả sử làm việc dài hạn đường cong phát nóng đường M Phụ tải lúc Pf : Pf= S.f t[s] Sau thời gian tlv (thời gian t làm việc ngắn hạn) chờnh Hỗnh : Phaùt noùng ngừn nhit mi đạt tới trị 1 < f, nên haûn thiết bị điện làm việc non tải chưa lợi dụng hết khả chịu nhiệt max f lv TÍNH TỐN PHÁT NĨNG Từ ta thấy nâng phụ tải lên để sau thời gian làm việc ngắn hạn tlv độ chênh nhiệt vừa đạt tới trị số cho phép f, phụ tải lúc Pn: Pn = S max Đường cong phát nóng trường hợp đường Điểm M đường thỏa mãn phương trình độ chênh nhiệt quát trình phát nóng lv f max (1 e T ) TÍNH TỐN PHÁT NĨNG Từ biểu thức gọi Kp=Pn/Pf hệ số tải công suất ta có : Pn max K p tlv Pf f 1 e T Vì cơng suất tỉ lệ với bình phương dịng điện nên : In KI K p tlv If 1 e T KI : hệ số tải dòng điện ... nhiệt qt trình phát nóng lv f max (1 e T ) TÍNH TỐN PHÁT NĨNG Từ biểu thức gọi Kp=Pn/Pf hệ số tải công suất ta có : Pn max K p tlv Pf f 1? ?? e T Vì cơng suất tỉ lệ với bình phương... dt gây nhiệt lượng: Q = P.dt = RI2dt Nhiệt lượng hao tổn bao gồm hai phần: Đốt nóng vật dẫn Q1= G.C.d Tỏa mơi trường xung quanh Q2= S ..dt Q TRÌNH PHÁT NĨNG CỦA THIẾT BỊ Ta có phương... phương trình vi phân với điều kiện t = độ chênh nhiệt ban đầu 0, ta được: S S t t P GC GC ? ?1 e e S Đặt T G.C S P od S số thời gian phát nóng : độ chênh nhiệt ổn