Chương6 : TÍNHTOÁNNHIỆT §.6-1/ - NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNHTOÁN TỔN HAO TRONG CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN VÀ TỔN HAO TRONG LÕI THÉP . I/- NHIỆM VỤ TÍNHTOÁNNHIỆT : Kết cấu , kích thước và độ tin cậy khi vận hành của khí cụ điện phụ thuộc nhiều vào việc giải quyết phát nóng của chúng . Vì vậy trong quá trình thiết kế khí cụ điện việc tínhtoánnhiệt la rất cần thiết . Khi tínhtoánnhiệt ta thường gặo hai loại bài toán sau : 1. Bài toán 1 : Biết phụ tải của khí cụ điện (thường biểu thị bằng độ lớn d òng điện ) , diều kiện phát nóng của cho phép của các chi tiết và toàn bộ khí cụ điện , phải xác định kích thước của các chi tiết và toàn b ộ thiết bị sao cho kích thước và trọng lượn của toàn thiết bị càng nh ỏ càng tốt . Bài toán này gặp khi ta thiết kế sản phẩm mới . 2. Biết kích thước của các chi tiết và toàn bộ thiết bị , điều kiện phát nóng của các chi tiết và toàn bộ thiết bị , phải xác định khả năng tải của thiết bị (biểu thị bằng độ lớn của dòng điện ) . Cần cố gắng cho thiết bị mang tải càng lớn càng tốt . Bài toán này thường gặp khi kiểm nghiệm sản phẩm đã có sẵn II/-PHƯƠNG PHÁP TÍNHTOÁN : Trên th ực tế có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến quá trình phát nóng và tỏa nhiệt của thiết bị điện bởi vậy việc tínhtoánnhiệt cho thiết bị điện một cách đầy đủ l à rất khó khăn . Thông thường chúng ta tínhtoán gần đúng theo các phương pháp sau : 1. Không xét sự tương hỗ giữa các phần tử của thiết bị và giả thiết rằng tất cả nhiệt sinh ra trong mọi phần tử được truyền ra môi trường xung quanh (ở chế độ xác lập) hoặc đốt nóng các phần tử (khi quá trình phát nóng ng ắn hạn không ổn định ) .Từ những kết quả gần đúng này ta có th ể điều chỉnh trong tínhtoán kiểm nghiệm . 2. Hiệu chỉnh kế cấu và tính lại chính xác nhằm giảm quá trình phát sinh nhi ệt , tăng quá trình tỏa nhiệt . Sau đó thử nghiệm trên mô hình ho ặc mẫu thí nghiệm của thiết bị và đánh giá kết quả . Để tínhtoánnhiệt của to àn bộ khí cụ điện ta tiến hành tínhtoánnhiệt cho từng chi tiết và cụm chi tiết căn cứ vào điều kiện tỏa nhiệt và điều kiện làm việc của khí cụ điện . Các cụm cần tínhtoánnhiệt gồm : - Các chi tiết , cụm chi tiết của mạch vàng dẫn điện như : thanh dẫn , đầu nối , tiếp điểm , đầu nối mềm . - Nam châm điện : cuộn dây , mạch từ của nam châm điện xoay chiều . - Các loại điện trở : mở máy , hãm , điều chỉnh , nối đất phụ … - Các chi tiết không dẫn điện đặt trong từ trường và điện trường xoay chiều bị phát nóng do có dòng xoáy và tổn hao trong điện môi . III/-NHIỆT ĐỘ PHÁT NÓNG CỦA CÁC PHẦN TỬ CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN : 1- Nhi ệt độ phát nóng cho phép ở các chế độ làm việc trong bảng 6- 1 s ẽ giới thiệu giới hạn nhiệt độ phát nóng cho phép và độ tăng nhiệt so với môi trường xung quanh là +40 o C của các chi tiết khí cụ điện điều khiển v à phân phối có điện áp định mức đến 1000V . Các giá trị ở bảng tương ứng với các chế độ l àm việc dài hạn , ngắn hạn lặp lại , ngán hạn . Bảng 6-1: Tên chi tiết Độ tăng nhiệt o C Nhi ệt độ o C 1- Tiếp điểm đóng ngắt mạch chính : a - bằng đồng (trong KCĐ phân phối) bằng đồng (trong KCĐ điều khiển) b - Mạ bạc c - có tấm đệm bằng bạc và hỗn hợp kim loại gốm của bạc với oxit catmi hoặc đồng d- Có tấm đệm bằng kim loại khác e- Tiếp điểm trượt lớncó tấm đệm bằng bạc 2- Khối tiếp điểm có tấm đệm bằng bạc 3- Các mối tiếp xúc cứng bên trong KCĐ bằng vít , bulong, đinh tán (Rive) và các m ối nối cứng khác (không kể hàn ) a- b ằng đồng , hợp kim đồng , nhôm , hợp kim nhôm , không có lớp mạ bảo vệ bề mặt mối nối . b- bằng đồng , hợp kim đồng , nhôm , hợp kim nhôm , thép ít cacbon , có lớp mạ bề mặt mối nối bảo vệ khỏi bị ăn mòn bằng kim loại xấu tương ứng đảm bảo ổn định điện trở tiếp xúc tốt hơn đồng . c- bằng đồng , hợp kim đồng , thép ít cacbon , có lớp mạ bề mặt mối nối bằng bạc bảo vệ khỏi bị ăn mòn . 4- Các m ối nối tiếp xúc bằng phương pháp hàn đảm bảo độ bền mối nố i . 5- Dây n ối mềm bằng đồng tấm mỏng , sợi đồng dẹt hoặc xoắn , có lớp bề mặt bảo vệ ăn m òn . 6- Các đầu cực đeer nối với dây dẫn bên ngoài bằng đồng , nhôm và hợp kim của chúng . a- Không có lớp mạ bảo vệ bề mặt b- Có lớp mạ bảo vệ bề mặt bằng Catmi , thép, Niken , hợp kim . 7- Cuộn dây nhiều lớp có cách điện bằng vật liệu chịu nhiệt ở cấp ( đo nhiệt độ bằng phương pháp điện trở ). a- KCĐ phân phối cách điên cấp : A - - - - E D - - - - F 55 65 chú thích chú thích 3 chú thích 4 chú thích 5 80 80 chú thích 2 55 65 95 60 65 55 chú thích 6 65 chú thích 6 - - - 65 80 - - - 90 115 95 105 1 và 2 - - - - - - - - - 120 120 - - - 95 105 135 100 105 95 - - - 105 - - - 105 120 130 155 H - - - - b- KCĐ điều khiển cách điên cấp : A E - - - D F - - - H 8- Các chi ti ết bằng kim loại làm việc như lò xo 9- Tay n ắm , vô lăng a- Bằng kim loại b- bằng vật liệu cách điện 10- vỏ và các phần khác có thể sờ tay vào được . 11- Dầu máy biến áp và các chi tiết ngấm trong máy biến áp . a- KCĐ phân phối dầu lớp trên - Chi ti ết kim loại - Cuộn dây nhiều vòng b- KCĐ điều khiển - Dầu lớp trên - Chi ti ết kim loại - Cuộn dây nhiều vòng - - - 140 85 - - - 100 110 - - - 135 160 chú thích 7 15 25 45 40 50 60 60 55 60 180 125 140 150 175 200 - - - 55 65 85 80 90 100 100 105 100 Chú thích : 1. - Khi làm việc dài hạn , độ tăng nhiệt không quá 55 o C và nhi ệt độ phát nóng không quá 95 o C . 2. - Khi làm việc ngắn hạn lặp lại độ tăng nhiệt va nhiệt độ phát nóng không được lớn , mặc d ù khi thí nghiệm không xuất hiện hồ quang trên tiếp điểm . 3. - Nhiệt độ bị hạn chế do độ bền nhiệt của các phần đầu nối , nếu lớp bạc không bị hồ quang làm hư hỏng và không được làm s ạch khi thí nghiệm về độ bền mòn cơ . Trường hợp ngược lại ta coi như tiếp điểm này không có lớp mạ bạc . 4. - Nhiệt độ bị hạn chế do do độ bền nhiệt của các phần nối nhưng không vượt quá 200 o C . 5. - Nhiệt độ được qui định tương ứng với tính chất của vật liệu . 6. - Nhiệt độ này không áp dụng với khí cụ điện tác dụng nhiệt (ví dụ : rơ le nhiệt , điện trở , biến trở , cầu hcì , aptomat có bộ phận nhiệt của các đầu cực cho phép không lớn hơn 70 o C và nhiệt độ phát nóng không quá 110 o C . 7. - Nhiệt độ bị hạn chế do tính chất cơ của vật liệu . Tính chất cơ của vật liệu bị xấu đi khi nhiệt độ tăng cao , ví dụ với đồng , nhiệt độ cho phép lớn nhất là 75 o C , độ tăng nhiệt là 35 o C . 2/. Nhi ệt độ phát nóng cho phép khi có dòng ngắn mạch : Nhiệt độ phát nóng cho phép của các chi tiết bằng kim loại được qui định là nhiệt độ tại đó độ bền cơ của nó vẫn đảm bảo không bị giảm so với độ bền cơ ở 20 o C . Ví dụ các phần dẫn điện của khí cụ điện không có cách điện v à không tiếp xúc với cách điện có nhiệt độ cho phép với đồng và thép đến 300 o Cvà nhôm đến 200 o C .Đối với các chi tiết dẫn điện hoặc không dẫn điện có cách điện hay tiếp xúc với vật liệu cách điện cũng như những chi tiết bằng vật liệu cách điện nhiệt độ phát nóng cho phép phụ thuộc v ào mức độ bền nóng của vật liêu cách điện thông thường với cách điện cấp A là 200 o C . Các ti ếp điểm đóng ngắt không được hàn dính và nóng chảy . . Chương 6 : TÍNH TOÁN NHIỆT § .6- 1/ - NHIỆM VỤ VÀ PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN TỔN HAO TRONG CÁC PHẦN TỬ DẪN ĐIỆN VÀ TỔN HAO TRONG LÕI THÉP . I/- NHIỆM VỤ TÍNH. thiết kế khí cụ điện việc tính toán nhiệt la rất cần thiết . Khi tính toán nhiệt ta thường gặo hai loại bài toán sau : 1. Bài toán 1 : Biết phụ tải của