Bài giảng khí cụ điện chương 2 ts nguyễn văn ánh

KHÍ CỤ ĐIỆN TS.NGUYỄN VĂN ÁNH BỘ MƠN 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 NĨNG • – Khái Niệm Chung • – Nhiệt Độ Cho Phép • - Các Dạng Tổn Hao Năng Lượng • - Q Trình Phát Nóng Nguội • - Các Chế Độ Làm Việc • - Q Trình Phát Nóng Khi Ngắn Mạch Khái Niệm Chung  Ở trạng thái làm việc, phận 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 độ TBĐ, cịn phần tỏa mơi trường xung quanh • Nhiệt độ phát nóng cao thời gian dài phá hủy thiết bị điện • Nhiệt độ phát nóng cao thời gian dài phá hủy thiết bị điện Nhiệt Độ Cho Phép  Để TBĐ làm việc bình thường nhiệt độ TBĐ làm việc phải luôn nhỏ hoăc nhiệt độ cho phép  Nhiệt độ làm việc cho phép xác định dựa vào nhiệt độ làm việc cho phép vật liệu cách điện mà TBĐ sử dụng Cấp cách điện Nhiệt độ cho phép (C) Y 90 A 105 E 120 B 130 F 155 H 180 C >180  Trong tính tốn phát nóng TBĐ thường dùng khái niệm 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 thiết bị 3 Các Dạng Tổn Hao Năng Lượng  Nhiệt tổn hao TBĐ tạo nên, có ba dạng tổn hao chính:  Tổn hao chi tiết dẫn điện  Tổn hao chi tiết vật liệu sắt từ  Tổn hao điện môi 3.1 Tổn hao chi tiết dẫn điện t W   i R dt  l Rρ 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 chi tiết dẫn điện  Hiệu ứng mặt 3.1 Tổn hao chi tiết dẫn điện  Hiệu ứng gần I I I I 3.2 Tổn hao phần tử sắt từ  Nếu phần tử sắt từ nằm vùng từ trường biến thiên chúng có tổn hao từ trễ dịng điện xốy tạo PFe  ( χ T B 1.6 m  χ x f Bm ) f G 3.3 Tổn hao vật liệu cách điện  Với dòng điện xoay chiều tác dụng điện từ trường biến thiên nên vật liệu cách điện có tổn hao điện mơi tính P  2π f U tgδ Q Trình Phát Nóng Nguội  Q trình tỏa nhiệt mơ tả phương trình theo thời gian t sau P dt  KT ST τ dt  CT dτ Nhiệt lượng tỏa môi trường  Nhiệt lượng làm nóng TBĐ Khi TBĐ phát nóng: P >  Khi TBĐ nguội: P = 4.1 Q trình phát nóng τ  τ e  t /T  τ  1  e  t /T    P K T ST T CT KT S 0  t( C) Độ chênh nhiệt xác lập phụ thuộc vào công suất tổn hao P khả tỏa nhiệt thiết bị 4.2 Quá trình nguội τ1 τ τ  τ e  t /T T CT KT S 0 t( C) Ví dụ Thanh dẫn đồng có tiết diện hình chữ nhật kích thước 12x5 mm đặt tủ cung cấp điện Thanh đặt vật liệu cách điện có nhiệt độ cho phép θc p = 900C (cấpY), nhiệt độ môi trường tủ 400C, điện trở suất trung bình -8 ρ tb = 1.75 10 Ωm, hệ số tỏa nhiệt đồng K T = 15 W/m C , dẫn dòng điện chiều Hãy cho biết dẫn đồng dẫn dịng điện có mật độ 6A/mm2 chế độ dài hạn không? Độ chênh nhiệt xác lập dẫn xác định  ρtb l   a  P RI  (a j)   ρ tb   a  j τ       KT ST KT ST K T (p l)  KT   p  Với, a tiết diện dẫn tính -5 a = 12 x = 60mm = 10 m p chu vi đo tiết diện dẫn, tính p = x (12+5) = 34 mm = 3.4 10 -2 m Thay số liệu vào ta nhận τ   74.330 C Vì vậy, nhiệt độ làm việc dẫn chể độ dài hạn θ τ   θ mt  74.33  40 114.330 C θ cp  90o C Các Chế Độ Làm Việc  Căn vào thời gian làm việc dài hay ngắn mà người ta chia chế độ làm việc TBĐ làm ba chế độ  Dài hạn  Ngắn hạn  Ngắn hạn lặp lại Quá Trình Phát Nóng Khi Ngắn Mạch  Khi ngắn mạch xảy ra, dòng điện chảy hệ thống mạch vòng dẫn điện TBĐ lớn, thời gian ngắn nên trình trình đoạn nhiệt P dt  CT dτ Q Trình Phát Nóng Khi Ngắn Mạch  Độ bền điện động TBĐ khả chụi đựng dòng điện ngắn mạch thời gian ngắn mạch cho trước mà nhiệt độ phát nóng thiết bị khơng vượt q nhiệt độ phát nóng cho phép ngắn mạch I nm1 nm1 t I nm nm t Ví dụ Một động điện chịu dịng điện ngắn mạch 100A vịng 1s Nếu động bảo vệ áp tơ mát, để bảo vệ động khỏi bị hỏng hóc, thời gian tác động áp tô mát ? Cho biết dòng điện ngắn mạch cố 64A Lời giải Vì động điện chịu 100A vịng 1s, nên với 64A chụi thời gian là: t nm 1002.1   (s) 50 Như vậy, động không bị hỏng, áp tô mát phải cắt mạch điện trước 4(s) mạch có cố với dịng điện 50A