Bài giảng Kỹ thuật Điện đại cương-Chương 3 pptx

Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương Chương 3: CÁC CH ð T©B PHÁT NĨNG III.1 Khái ni m chung III.1.1 Q trình nhi t thi t b n θ (nhi t ñ ) θoñ θ0 : nhi t ñ mơi trư ng θoñ : nhi t ñ n ñ nh θ0 trình nhi t ñ t (th i gian) trình xác l p τ = θ - θ0 : τ ñ chênh l ch to = tăng to + to t a mt θ = θoñ : to phát = to t a môi trư ng Nhi t ñ v t li u cách ñi n = Nhi t ñ cho phép (θcf) c a thi t b C p cách ñi n: C p cách ñi n Y A E B F H C Nhi t ñ cho phép (0C) 90 105 120 130 155 180 >180 III.1.2 Các ñ ng t n hao cơng su t thi t b n 1) Công su t t n hao chi ti t d n d n ñi n: P = RI2 R =ρ l q v i ρ = ρ θ1 [1 + α (θ − θ1 )] q I l ñi n tr su t c a v t d n ñi n nhi t ñ θ1 Trong ñó ρθ1 o α [1/ C] h s nhi t ñi n tr Thư ng cho s n ρθ1 θ1 = 00C nên ρ = ρ0(1+ αθ) Dịng n xoay chi u ñi qua dây d n s gây hi u ng m t hi u ng g n: R N = kf R = kf ρ l q V i kf = kbm kg >1: H s t n hao ph do: Hi u ng b m t (kbm >1): ph thu c vào kích thư c dây d n, n tr su t c a v t li u t n s c a dịng n Hi u ng g n (kg >1): ph thu c kích thư c dây d n, kho ng cách dây d n, ñi n tr su t t n s c a dịng n 2) Cơng su t t n hao chi ti t d n t : P = Pt pt tr tr + pdịng xốy f = p tr f0  B  B  Chương 3: Các chế độ phát nóng     Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương pđư ng xóay f B = px   f B   0 T©B V i ptr , px [W/kg]: công su t t n hao t tr dịng xốy m t đơn v kh i lư ng t n s f0 t c m B0 3) Công su t t n hao v t li u cách ñi n: ði n trư ng bi n thiên v t li u cách ñi n sinh công su t t n hao ñi n P = 2π t U2 fgδ P [w] công su t t n hao f [Hz] t n s di n trư ng U [V] ñi n áp tgδ h s t n hao n mơi thi t b n h áp (U> R1,R2) A -A dr A r R2 A l Chương 3: Các chế độ phát nóng θ1 R1 θ2 Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B Φ T = −λ Phương trình truy n nhi t Fourrier: dθ dθ S = −λ 2πrl dx dr Bi n ñ i bi u th c l y tích phân v c a: θ1 R Φ dr ΦT R dθ =θ1 − θ = ∆θ = T ∫ = ln ∫ 2πλl R1 r 2πλ l R1 θ2 (ñ nh lu t Ohm) hay ∆θ = θ1 − θ = Φ T1 R T1 v i Φ T1 = nhi t thơng m t đơn v chi u dài ng R T1 nhi t tr m t ñơn v chi u dài ng ΦT [W/m] l R = ln [m0C/W] 2πλ R Trư ng h p thành ng g m nhi u l p cách ñi n có h s d n nhi t λi thì: RT1 = 2π ln ∑ i Ri +1 Ri λi [m0C/W] III.2.4 Quá trình t a nhi t t b m t v t th phát môi trư ng xung quanh T a nhi t b ng ñ i lưu b c x nhi t: Phương trình cân b ng nhi t Newton ch ñ xác l p : ∆θ = τ = ΦT k TS V i ΦT nhi t thông b m t t a nhi t (b ng v i t n hao cơng su t v t d n n n u b qua t n hao công su t vách ñi n) kT h s t a nhi t (do ñ i lưu b c x ) ð nh lu t Ohm truy n nhi t: ∆θ = RTΦT λ [m0C/W] ñi n tr ng v i s t a nhi t t b m t v t th môi v i RT = k TS trư ng III.3 Các ch ñ làm vi c c a thi t b ñi n III.3.1 Ch ñ làm vi c dài h n Phương trình phát nóng: τ = τoñ ( – e-t/T) Dài h n, t.gian làm vi c ñ l n ñ τ = τoñ t.gian nghĩ ñ dài ñ τ = τ t =4T = τ od (1 − e −4 ) ≈ 0,982τ od ≈ τ od sai s tương ñ i nh 2% Vì v y th c t t ≥ 4T có th coi thi t b ñi n làm vi c ch ñ dài h n ñ chênh l ch n ñ nh c a ñư c xác ñ nh b ng phương trình cân b ng nhi t Newton: τ od = P k TS ð chênh l ch n ñ nh hay nhi t ñ n ñ nh c a thi t b ñi n ph i nh ñ chênh nhi t ho c nhi t ñ cho phép c a (v t li u cách ñi n s d ng trong) thi t b ñi n T i ưu hóa v t li u thi t b ñi n, thư ng thi t k cho nhi t ñ n ñ nh c a thi t b ñi n ch ñ làm vi c dài h n đ nh m c khơng nh nhi u so v i nhi t cho phép c a Chương 3: Các chế độ phát nóng Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B τ III.3.2 Ch ñ làm vi c ng n h n τnh tlv chưa ñ l n (tlv < 4T): tng ñ dài (tng >4T): τ < τoñ τ =0 τdh=τoñ τ1 t t lv ðư ng cong 1: Idh ng v i công su t t n hao dài h n Pdh τ = τdh( – e-t/T) = τoñ( – e-t/T) ðư ng cong 2: Inh ng v i công su t t n hao ng n h n Pnh τ = τnh ( – e-t/T) N u thi t b ñi n làm vi c v i Idh t = tlv, τ = τ1 < τoñ (làm vi c non t i) Thi t b n t i ưu, tăng dịng ñi n làm vi c t i Inh cho: t = tlv thì: τ = τ nh (1 − e − t / T ) = τoñ = τcf lv Khi n ñ nh τ od = P k TS nên τ nh Pnh I = = nh τ dh Pdh I dh H s t i dịng n cho phép: KI = Khi tlv L p ñi l p l i v i t n s khơng đ i tck, s chu kỳ đ l n: τ dao ñ ng gi a τmin τmax tlv tng ch ñ t a xác l p tck τ τnl t τmax τdh τmin tlv tng t tlv tng Chương 3: Các chế độ phát nóng Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B ðư ng cong 1: Idh ng v i công su t t n hao dài h n Pdh τ = τdh( – e-t/T) = τoñ( – e-t/T) ðư ng cong 2: Inl ng v i công su t t n hao ng n h n l p l i Pnl ð t n d ng h t kh ch u nhi t c a thi t b c n tăng dịng n làm vi c ñ n Inl cho: τmax = τdh = τoñ = τcf ch ñ t a xác l p: phương trình phát nóng t = tlv: τ max = τ e − t / T + τ nl (1 − e − t / T ) lv phương trình ngu i t = tng: τ = τ max e lv − t ng / T ⇒ ( ) τ nl − e − t lv / T = τ max − τ e − t lv / T = τ max − τ max e − t ng / T e − t lv / T τ τ nl − e − t ck / T Pnl I dh = = = nl = τ dh τ max − e − t lv / T Pdh I dh ⇒ H s q t i dịng n cho phép: KI = I nl − e − t ck / T = I dh − e − t lv / T Khi tck 1: H s t n hao ph do: Hi u ng b m t (kbm >1) Hi u ng g n (kg >1) Công su t t n hao chi ti t d n t : P = pt tr + pdòng xốy pt tr pđư f = p1r f0 ng xóay  B  B      f B = px   f B   0 V i ptr , px [W/kg]: công su t t n hao t tr dịng xốy m t đơn v kh i lư ng t n s f0 t c m B0 Công su t t n hao v t li u cách ñi n: ði n trư ng bi n thiên v t li u cách ñi n sinh cơng su t t n hao n mơi: P = 2π t U2 tgδ tgδ h s t n hao n mơi thi t b n h áp (U4T): τ =0 N u thi t b n làm vi c v i Idh t = tlv, τ = τ1 < τoñ (làm vi c non t i) Thi t b ñi n t i ưu, tăng dịng n làm vi c t i Inh cho: t = tlv thì: τ = τ nh (1 − e − t / T ) = τoñ = τcf lv Khi n ñ nh τ od = P nên k TS τ nh Pnh I = = nh τ dh Pdh I dh H s q t i dịng n cho phép: KI = Khi tlv L p ñi l p l i v i t n s khơng đ i tck, s chu kỳ ñ l n: τ dao ñ ng gi a τmin τmax: ch ñ t a xác l p ð t n d ng h t kh ch u nhi t c a thi t b c n tăng dịng n làm vi c đ n τmax = τdh = τoñ = τcf Inl cho: ch đ t a xác l p: phương trình phát nóng t = tlv: τ max = τ e − t / T + τ nl (1 − e − t / T ) −t / T phương trình ngu i t = tng: τ = τ max e lv lv ng ⇒ ( ) τ nl − e − t lv / T = τ max − τ e Chương 3: Các chế độ phát nóng −tlv / T = τ max − τ max e − t ng / T e − t lv / T 10 Bài giảng Kỹ Thuật Điện Đại Cương T©B τ τ nl − e − t ck / T Pnl I dh = = = nl = τ dh τ max − e − t lv / T Pdh I dh ⇒ H s q t i dịng n cho phép: KI = I nl − e − t ck / T = I dh − e − t lv / T Khi tck