Áp dụng phần mềm etap tính toán lựa chọn cáp ngầm cao thế tối ưu về kinh tế và khả năng tải

I H C QU C GIA TP. HCM
I H C BÁCH KHOA
-----

-----

VÕ NGUYÊN TRUNG

ÁP D NG PH N M M ETAP TÍNH TỐN L A CH N CÁP
NG M CAO TH T
V KINH T VÀ KH
I

Chuyên ngành: QU

NG

Mã s : 8510602

LU N

TP. H CHÍ MINH, tháng 01

2


C HOÀN THÀNH T I
I H C BÁCH KHOA
-HCM

Cán b

ng d n khoa h c: TS. Tr

Cán b ch m nh n xét 1: TS. Nguy n Nh t Nam

Cán b ch m nh n xét 2: PGS. TS.

Lu

cb ov t

ngày 09 tháng 01

2022

t Anh

ih

Thành ph n H

m:

1. Ch t ch: PGS. TS. Võ Ng
2.

u

TS. Lê Th T nh Minh

3. Ph n bi n 1: TS. Nguy n Nh t Nam
4. Ph n bi n 2:

t Anh

5. y viên: TS. Hu

n

Xác nh n c a Ch t ch H
ngành sau khi lu

CH T CH H

NG

ng Khoa qu n lý chuyên
c s a ch a (n u có).

NG KHOA

N

NT


i

-

VÕ NGUYÊN TRUNG

-

MSHV: 1970171

sinh: 20/02/1996
Chuyên ngành:

8510602

I.

II.
a.
b.
c.

cáp.

d.

ng

e.

.

III.

06/09/2021.

IV.

: 12/12/2021.

V.

:

Tp. HCM, ngày

TS.

tháng

....


ii

mình.

ơi

TS.

.

tơi

gian tơi
tơi

Võ Ngun Trung


iii

Ngày nay,
vì nh
trong
,...

.

thơng qua

.


iv

ABSTRACT
Today, along with the non-stop development, underground cable is an
inevitable trend to replace the overhead line in the future because of the benefits it
brings such as high reliability of power supply, minimizing the impact on the
environment and efficient in land use,... But besides that, it must solve problems
such as large investment costs, long construction time, low load carrying capacity,...
This thesis focuses on solving the problems of the optimal operation of the

cable, specifically about ampacity and power loss by simulating calculations on
ETAP software combined with computational research through theories and current
standards. And especially, this calculation is also extended to consider the
heterogeneous environmental factors and the influence of surrounding heat sources.
Simultaneously, the thesis also studies on optimizing the investment cost of an
underground cable project through calculating the total cost throughout the life of
the project.


v

AN

Võ Nguyên Trung


vi

M CL C
................................................................................ I
................................................................................................................ II
............................................................................................... III
ABSTRACT ............................................................................................................... IV
.......................................................................................................... V
............................................................................................................... VI
............................................................................................ IX
.......................................................................................... XI
................................................................................................ 1
1.1.
1.2.

tv

............................................................................................................. 1

Ph m vi nghiên c

1.2.1.
1.2.2.

tài ........................................................ 2

Ph m vi nghiên c u .................................................................................... 2
mm ic

1.3.
1.4.

mm ic

tài ................................................................................... 3
u ...................................................................................... 3

B c c lu

..................................................................................................... 3

................................................................................................... 5
2.1.

Lý thuy t phát nhi t c a cáp ................................................................................. 5

2.1.1.
2.1.2.

Gi i thi u v dòng t

truy n nhi t trong h th

2.1.3.
2.1.4.

nh m c c a cáp ................................................... 5
n ............................................. 5

n nhi t c a cáp ............................................................. 8
M ch nhi

..........................................................................10


vii

2.2.

............................................................. 12

2.2.1.
nh t

i tr ng thái n
u ki
ng
..................................................................................................................12

2.2.2. Tính tốn dịng t
nh m c c
c nhi
khơng thu n l i ......................................................................................................37
2.2.3.

Tính tốn dịng t

nh m c c

n nhi t .......44
.............. 54

3.1.

Gi i thi u v ph n m m ETAP ........................................................................... 54

3.2. Gi i thi u v mô-dun H th
m (Underground Raceway
Systems) c a ETAP....................................................................................................... 55
3.2.1.

Gi i thi u c a s UGS: ............................................................................56

3.2.2.

Gi i thi u thanh công c Edit c a c a s UGS........................................56

3.2.3.

Gi i thi u thanh cơng c Study ................................................................63

3.3.

Xây d ng các mơ hình tính tốn và áp d

mơ ph ng ..................... 66

3.3.1. Mơ hình 1 - Mơ hình tính tốn dịng t
nh m
i v i cáp cùng lo i
và cùng dòng t i .....................................................................................................66
3.3.2. Mơ hình 2 - Mơ hình tính tốn dịng t
nh m
i v i cáp khác lo i
ho c khác dòng t i .................................................................................................70
3.4.

t qu .......................................................... 74

3.5.

So sánh k t qu mô ph ng trên ETAP và k t qu tính tốn ............................... 75

3.5.1.

K t qu mơ hình 1 ....................................................................................75

3.5.2.

K t qu mơ hình 2 ....................................................................................76

3.5.3.

So sánh và nh n xét ..................................................................................81
.............................. 83

4.1.

Xây d ng mơ hình tính tốn dịng t

n nhi t ........... 83


viii

4.2.

Tính tốn và Nh n xét ......................................................................................... 84

4.2.1.

Tính tốn ..................................................................................................84

4.2.2.

Nh n xét ...................................................................................................87
.................... 88

5.1.

Gi i thi

............................................................................... 88

5.2.

Áp d ng và nh n xét ........................................................................................... 89

5.2.1.

Áp d ng ....................................................................................................89

5.2.2.

Nh n xét ...................................................................................................96
........................................................................................... 99
........................................................................................... 101
............................................................................................................. 103

Ph l c 1. B ng tính dòng t i và t n th t c

ng h p 1 - Mơ hình 1 .................. 103

Ph l c 2. B ng tính dịng t i và t n th t c

Mơ hình 4 ................... 111


ix

DANH
Hình 2.1. Minh h a v s truy n nhi t trong cáp [8] ................................................... 8
Hình 2.2. Mơ hình thang nhi t cho các tính tốn dịng t
nh m c tr ng thái n
[8]
nh ........................................................................................................................13
Hình 2.3

o chéo [8] ..............................................21

c a h th ng cáp n

Hình 2.4
th hi n m t nhóm q cáp và s ph n x c a chúng lên b m
t [8]
...................................................................................................................................33
c không thu n l i v nhi t [4]...................................38

Hình 2.5
Hình 2.6. R i r
v i chi

[4]

n cáp có chi
i nhi
n tr
ng
.....................................................................................................39
[4]

Hình 2.7. M t ph n t c a lõi d n có chi

Hình 2.8. Mơ hình giao chéo nhau gi a hai s i cáp
Hình 2.9. R i r
v i chi
Hình 2.10. M

[4]

...............................................40
góc 90° -

[4]

.......................46

n cáp có chi
i nhi
n tr
ng
.....................................................................................................48
n lõi d n có chi u dài dz [4] ........................................................49

Hình 2.11. R i r c hóa c

ng cong nhi

d c theo tr c z [4] .........................51

Hình 3.1. Mơ ph ng m t d án tính tốn có nhi
m và ngu n nhi t
[6]
bên ngồi ...............................................................................................................55
Hình 3.2. Giao di n c a mơ-dun Underground Raceway Systems (UGS) ...............56
Hình 3.3. Các kh i ph n t
Hình 3.4
Hình 3.5

kh i t o m t m t c

ng d n T o m

Edit .57
...........................58

.......................................................................59

Hình 3.6. Trang thơng tin v lo i cáp .......................................................................60
Hình 3.7. Trang thơng tin v t i c a cáp ...................................................................61
Hình 3.8. Trang thơng tin ng d n ............................................................................62


x

Hình 3.9. Trang thơng tin ngu n nhi t bên ngồi .....................................................63
Hình 3.10. Trang Study Case c a mơ-dun Underground Raceway Systems............64
Hình 3.11. Các ch

tính tốn c a mơ-

Hình 3.12. M t c

...................................................64
t th

ng ................................68

Hình 3.13. M t c t cáp 220kV [10] .............................................................................69
Hình 3.14

c xây d ng trên ETAP .....................................................70

Hình 3.15. M t c
ch cáp 220kV và 2 m
t th
ng
...................................................................................................................................72
Hình 3.16. M t c t cáp 110kV [10] .............................................................................73
Hình 3.17

c xây d ng trên ETAP .....................................................74

Hình 3.18. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 1

ng h p 1 ................76

Hình 3.19. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 1

ng h p 2 ................76

Hình 3.20. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 2

ng h p 1 ................77

Hình 3.21. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 2

ng h p 2 ................77

Hình 3.22. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 2

ng h p 3 ................78

Hình 3.23. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 2

ng h p 4 ................78

Hình 3.24. K t qu mơ ph

i v i Mơ hình 2

ng h p 5 ................79

Hình 4.1. Mơ t mơ hình 3 ........................................................................................84
Hình 5.1. M t c

Mơ hình 4 ...................................92

Hình 5.2. M t c

Mơ hình 4 ...................................92


xi

DANH
B ng 2.1
n tr su t và h s nhi
n tr c a kim lo
c s d ng [3]
...................................................................................................................................15
B ng 2.2. Giá tr th c nghi m cho các h s ks và kp

...........................................16

n môi và h s t n th t [3]......................................19

B ng 2.3. Giá tr c a h ng s
B ng 2.4. Giá tr c a nhi t tr su

i v i v t li u cáp (IEC 60287) [3] ..................28
[3]

B ng 2.5.

[3]

....................................................................34

B ng 3.1. B ng thông s

u vào c a Mơ hình 1 .....................................................67

B ng 3.2. B ng thơng s

u vào c a Mơ hình 2 .....................................................70

B ng 3.3. B ng thông s

ng h p 5 Mơ hình 2 ...........................80

B ng 4.1. Thơng s

B ng 5.1. B

tính tốn Mơ hình 3 ................................................85
m c a các ki u b trí cáp ph bi n .............................90

B ng 5.2. B ng tính dịng t i và t n th t c
B ng 5.3. B ng giá tham kh

Mơ hình 4 ..........93
u .......................................93

B ng 5.4. T

Mơ hình 4 t i th

m hi n t i 94

B ng 5.5. T

- Mô hình 4 t i th

m hi n t i 95


1

1.1.

tv
Ngày nay trên th gi i, Ch

a các d án xây d ng h th

án v truy n t

n m i,

n, có th b ch t v n b

ng và xã h i không ch v s c n thi t c a d án mà
còn v cách th c th c thi d án.
h uh

c, lu t b o v

th t c kh t khe cho vi
truy n t

nh, nh ng
ng c a các d án t

n cao áp không ph i là ngo i l
m cho s
n xu

im

tr l i câu h

ng. Các d án

ng dây truy n t

n trên

i này v i m t câu h

T i sao

t?

c h t ph

n các v n

sau:

- V kinh t :
Vi c truy n t

n

m

n áp cao b

r t nhi u so v i truy n t i b
c

ng cáp ng m t

chênh l ch v

n áp cao truy n t

nb

ng cáp ng m có

ng 15 l n so v i truy n t i b
T l này gi m m t chút m t khi chi phí t n th
i v i cáp ng m, s t n th

c tính vào.

n mơi sinh ra nhi t trong l p

n áp càng cao nhi t s n sinh càng l n và l p
càng khó to

t xung quanh. Kh

qu trên và lõi d n

n ph

c chơn xu
tránh

n.

n càng dày thì nhi t

n t i c a cáp gi m b i các h

c thi t k l

bù l i. Khi cáp l c cao

t, chúng ph

ng do t a nhi t gi a các s i cáp v

ph

t qu là chi phí l
theo m c

ng cáp ng m

n áp c a h th ng cáp ng m truy n t i.

- V tính k thu t:
T n th

n mơi c a cáp ng m: T n th

ph thu c vào lo

dày c a ch

n áp và
n. T i m

n áp cao, t n


2

th

, do hi

không ph thu

n t i và t n t

n kháng n p c a cáp ng
d

ng to nhi t. S th t thoát này

n k t qu

n.

n dung c a m t s i cáp ng m l n

nn pl

, vng góc v

Vì lý do này, kho ng cách t

n th c.

ng cáp ng m có th truy n t

mà không s d

n

lõi d n

Vi c phân t i: Trong m t m ng ph c t p bao g m nhi
ng cáp ng

t song song v

ng khác nhau,

cáp s mang h u h t t i vì h

th ng cáp có tr kháng th
tin c y trong vi c cung c

n: Tuy các s c m

cáp ng m ít x

n trên h th ng

i có th i gian m

i th i gian s a ch

c khi khôi ph c làm vi c.

t d án cáp ng m cao th hi u qu , có th v a t
hành v a t

kinh t thì c n có s nghiên c u k

ng và toàn di

v n
u này

i nghiên c u ph i n m b t không ch các lý thuy t v tính tốn cáp mà
cịn ph i hi u rõ và áp d

c các tiêu chu n tính tốn cho cáp ng

c s d ng hi n nay trên th gi i.
1.2. Ph m vi nghiên c u và

mm ic

tài

1.2.1. Ph m vi nghiên c u

Lu
tr ng thái

p trung nghiên c u v kh
nh, t

toán t

xem xét kh

i c a cáp ng m cao th
ng ph m m m ETAP vào tính

vi c c a cáp. K t qu mô ph ng trên ETAP s

c so sánh

v i k t qu tính tốn (s d ng các cơng th c gi i tích theo tiêu chu n IEC 60287)
nh

nh t.
Bên c

lu n
ng nh t s

Cu i cùng là vi c tính tốn t
cáp ng

r ng nghiên c u v vi c l

ng

th

n dòng t

v kinh t

c k t h p nghiên c u m t cách t ng quát.

t cáp trong môi
nh m c c a cáp.
ng m t h th ng


3

1.2.2.

mm ic

tài

Các tiêu chu n tính tốn dịng t i
u ki n l p

ng nh t. Tuy nhiên, trong các h th ng cáp hi

các tuy n cáp có th ph i
khác ho c

nh m c c a cáp hi n nay ch áp d ng

các

i ngày nay,

qua các ngu n nhi t

các h th ng cáp

qua các vùng có nhi t tr su t cao

ng nh a, vùng xung

quanh có cây c i.

ng h

cáp c

n

y vi c gi m dịng t i

nh m c c a

tránh tình tr ng q nhi t.

Hi n t i có r t ít s quan tâm trong vi c gi m công su t t i cho cáp trong nh ng

ng h

y.

i nhu c u và s phát tri n t i liên t c

thì các m ch cáp truy n t i s ngày càng ph i t i n

t

x y ra quá

nhi t.
Nhìn th

tài này m r

cáp s b

nào n

ng nh t và t
cáp

n vi c dòng t i c a
cl

i

các

ng không
ng nhi t xung quanh

u này không ch giúp thi t l p các gi i h n t i chính xác mà cịn có th giúp

th c hi n các bi n pháp kh c ph c c n thi
1.3.

nâng cao dịng t i

nh m c c a cáp.

u
Tìm hi u lý thuy t phát nhi

i c a cáp

ng m.
S d ng ph n m

mơ ph ng, tính tốn dòng làm vi c c a cáp

ng m.
Áp d ng các tiêu chu n qu c t
S d ng ph n m

tính tốn dịng làm vi c c a cáp ng m.

tính tốn hi u qu kinh t - kh

i.

1.4. B c c lu
B c c c a lu

bao g m

i dung c th t

sau:

u
ý thuy t phát nhi
Áp d

tính tốn dịng t i c a cáp

So sánh k t qu và nh n xét

i c a cáp


4

r ng tính tốn dịng t i c a cáp
Tính toán t
t lu n

và kh

i


5

TỐN DỊNG
2.1. Lý thuy t phát nhi t c a cáp
2.1.1. Gi i thi u v dòng t
Dòng t

nh m c c a cáp

nh m c (Ampacity) hay còn g i là Kh

ghép gi

là m t t

n (ampere) và công su t (capacity). Dòng t
nt

t c xét

nh m c c a cáp

ng ampe mà m t lõi d n có th mang liên

u ki n s d ng khác nhau

t q nhi

nh

m c c a nó.
Dịng t

nh m c c a m t lõi d n ph thu c vào kh

làm h ng lõi d n ho

n c a lõi d

Các y u t

n dòng t

nh m

c u t o,

n c a v t li u làm nên lõi d
u ki
V

n nhi t mà khơng

c tính v t lý

n, nhi

ng và

ng ti p giáp v i lõi d n.
n, dòng t i c

c chia làm 3 lo i:

- Dòng cho phép v n hành liên t c trong tr ng thái
truy n t i yêu c

nh d a trên công su t

c tính t i.

- Dịng cho phép ng n h n khi h th ng cáp c n t i m
m

ng trong th i gian nh

- Dòng cho phép s c trong tr

nh.

2.1.2.

truy n nhi t trong h th

c

nh.

trình bày v dòng t

tr ng thái

sinh ra bên trong cáp và t

t

khi x y ra ng n m ch.

Trong ph m vi c a lu

c dịng t i

ng cơng su

nh m c c a cáp

n

nh m c c a cáp thì

c tiên ph

t a nhi t c a nó ra kh i lõi d n. Kh

c nhi t
n nhi t

t vai trò r t quan tr ng trong vi c tính tốn

này. Nhi

c truy

a. D n nhi t

ng xung quanh theo các cách sau:


6

i v i các cơng trình cáp chơn ng
d n qua

t, nhi

n và các b ph n kim lo

ng

c g i là

c d n truy n t lõi

i v i s d n nhi

Fourier và

c bi u th
(2.1)

t
q (W/m2)

ng nhi t th hi n t

di n tích vng góc v

truy n nhi

t

ng truy n và t l v i gradient nhi

ng này.
(K.m/W) nhi t tr su t c a v t li u.
D u tr là bi u th nhi

c truy

ng gi m nhi

.

b.
iv

cl

cx

truy n

nhi t quan tr ng t b m t c a cáp ra khơng khí xung quanh. S truy n nhi
c phân lo i theo b n ch t c a dòng nhi t.
khi dòng nhi t
ho c qu

iv i

ng b c

c t o ra b i các tác nhân bên ngoài, ch ng h
cl

iv

do (ho c t nhiên), dòng nhi t

b i l c n i (buoyancy forces), phát sinh t s khác bi t v m
i nhi

i

c t o ra

gây ra b i s thay

trong khơng khí. B t k b n ch t c th c a q trình truy n nhi

i

ng thích h p có d ng
(2.2)
q (W/m2)
nhi

ng nhi

, là t l c a s chênh l ch gi a

b m t và nhi

th

cg

ng là

và

nh lu t làm mát Newton, và h (W/m2.

. Bi u

c g i là h s

t a nhi

nh h s t a nhi

vi c tính tốn dịng t i

nh m c c a cáp trong khơng khí. Giá tr c a h s này thay

i trong kho ng t
W/m2.

iv

c. B c x

n 25 W/m2.
ng b c.

là nhi m v quan tr ng nh t trong

i v

do và t

n 250


7

B c x nhi t là

ng do cáp ho c b m t ng d

nhi t do b m

c cho b

ng

nh lu t Stefan-Boltzmann:
(2.3)

(K) là nhi

tuy

i c a b m t,

= 5,67.10-8 W/m2.K4), và

Boltzmann (

ph n s b h p th và t
th

Stefan-

c tính b c x c a b m

phát x . có giá tr trong kho ng

th nào so v i m t b phát x

là h ng s

c g i là

, cho bi t b m t phát x hi u qu
ng.

c l i, n u b c x t i m t b m t, m t

h p th

ng trên m

c tính b c x b m t và nói

di n tích b m t có

cg

h p th

.
(2.4)

2.3) và (2
th

ng b c x t i m t b m

b c x , nên s

b c x và h p

ng. Vì cáp v a phát ra v a h p th

i nhi t b c x có th

gi a hai b m t. Vi

nh t

chung là khá ph c t
có th gi

nh t

ts

th

i b c x gi a hai b m t nói

i v i các phép tính tốn dịng t i

nh r ng b m t cáp nh và b m t kia

m t này là b m t mà

xa và l

= (m t b m t xám), t

nh m c cáp,
u. Gi s b

i b c x th c gi a cáp

c bi u th trên m

di n tích b m t cáp là
(2.5)

B o tồn n

ng

Trong phân tích s truy n nhi t c a h th
t vai trò quan tr ng. T i b t k th
gi a t t c các thành ph n

nh lu t b o toàn
m nào

nh lu t b

ng

ph i có s cân b ng

c bi u

di n b
(2.6)
t


8

(W)

ng này có th

c t o ra b i các

cáp khác n m trong vùng lân c n c a cáp

u ho c b i b c x

m t tr i.
(W) nhi t sinh ra bên trong cáp do t n th t jun ho
(W) s

i n môi.

trong cáp.

(W)

ng v

2.1.3.

ng t a ra do d n nhi t

cx .

n nhi t c a cáp
c

n ch y trong lõi d n c a cáp t o ra

nhi t, nhi t này t a ra qua l
ng xung quanh. Dòng t

n, v kim lo i và l p giáp cáp vào môi
nh m c c a cáp ph thu c ch y u vào hi u qu c a

quá trình t a nhi t này và các gi i h

i v i nhi

c a

hi u

b n ch t c a quá trình t a nhi t, chúng ta c n s d

n nhi t

có liên quan.
Vì ph m vi c

tài ch t p trung nghiên c

chúng ta ch xây d ng

ng là cáp chôn ng m nên

n nhi t c

Hãy xem xét m t s i cáp ng m

ng này.

c chôn

ng nh t, nhi

truy n b ng cách d n truy n qua các b ph n c
l

u so v

ng kính c a nó nên v

d ng theo hai chi u

t. Vì chi u dài c a cáp
truy n nhi t ch có th

y

2.1.

x
t
Wy+dy

dy

W

dx

c

Wx+dx

W

Hình 2.1. Minh h a v s truy n nhi t trong cáp [8]

c xây


9

Khi nhi t truy n qua cáp

hình 2.1, nó g p m t s nhi t

a nó. Áp d

n tr nh t

nh lu t Fourier v s d n nhi t [

(2.1)], ta có
(2.7)

(W) nhi t truy n qua ti t di n S theo chi u x.
(K.m/W) là nhi t tr su t.
S (m2) di n tích b m t vng góc v i dịng nhi t.
gradient nhi

ng x.

Hãy xem xét m t ph n nh dx dy c a cáp trong hình 2.1. N u có các gradient
nhi

, s truy n nhi t s x y ra trên m i b m t. Nhi t truy n vuông góc v i m i

b m t t i các v trí t

x và y

Wy. Nhi t truy n t i các b m
chu

c bi u th b ng các ký hi

i di n có th

ng là Wx và

c bi u th

i d ng m r ng

qua các thành ph n b c 2 tr lên

(2.8)

Ngồi ra, có th x y ra nh
Nh

iv
n b n ch

ng bên trong c a cáp.
n dung c

n cáp, thành ph n

ng này là
(2.9)
trong

t dung th tích c a v t li u

n.

Nh n xét r ng s d n truy n t

ng vào và ra và khơng có

c truy
cho ph n vi phân cáp này có th

ng (2.6)
c vi

au
(2.10)


10

c t o ra trên m

th tích c a cáp b ng

n dung (W/m3/m).

n tr

Quan sát th y r

ng h p này, S = dx dy, chúng ta có th vi t l i

i cùng b ng cách thay th t

cp

7) và (2.8

s d n nhi

t

thu

sau
(2.11)

iv

t, công th c trên
nh t i b m

c gi i v

t. N u nhi

u ki n biên

c bi t d c theo m t ph n c a

biên, thì
(2.12)
B

là nhi

biên có th là m t hàm c a chi u dài b m t s. N u nhi t

c ho c m

biên

-

amb)

ho

ng nhi t q,

thì
(2.13)
n

ng c a pháp tuy

là nhi

i v i b m t biên, h là h s

t.

Trong tính tốn dịng
nt

nh m c cáp, nhi

c a lõi d n

y trong lõi d n.

c

c

n th t nhi t c a lõi d n là

ng duy nh t trong cáp, chúng ta có Wint = I2R và cơng th c (2.11)

ngu
cs d

tìm I v

u ki

nh.

2.1.4. M ch nhi t
Khi gi i quy t v

t n nhi t c a cáp, chúng ta v n d ng s gi

b n gi a dòng nhi t do chênh l ch nhi

n do chênh l

ph n

ng xung quanh

n th gây ra. S d ng s quen thu c này cùng v i

tham s g p gi
nhi

gi a lõi d n

ub
c bi u th b ng m t nhi t

gi i quy t v

t n

ng v t lý thành các ph n, m i
n tr và m t nhi t dung. Nhi

n tr

c


11

n tr dòng nhi t c a v t li

, nhi

nhi t c a v t li

c

ch nhi

hóa b i m t m

c mơ hình

i nhi

n

v i dịng nhi t. N

,m

và dịng

c tính nhi

i theo nhi t

n tính và ngun lý x p ch ng có th áp d

gi i

b t k d ng bài tốn dịng nhi t nào.
Trong m t m ch nhi

ng v i nhi t,

nh lu

ng khơng có s

nh lu t Ohm
nhi t v

n

c m.
a. Nhi

n tr (Thermal resistance)

T t c các v t li u khơng d
(nhi

n trong cáp s c n tr dịng nhi t ra kh i cáp

n tr c a các b ph n kim lo i trong cáp, m c dù khơng b ng 0

nh

ng

c b qua trong tính tốn dịng t i

n tr c a l p v t li u hình hình tr trên m
c a cáp v i nhi t tr su t

i

r t

nh m c). Bi u th c nhi t

chi u dài, ví d l

n

, bán kính bên trong và bên ngồi c a l p

ng là r 1 và r 2 là
(2.14)
iv im tb

ng hình ch nh t ta có:
(2.15)

th

(K.m/W) là nhi t tr su t c a v t li u.

S (m2) là ti t di n.
l (m) là

dày.
gi a m ch

n và m ch nhi

nh lu t Ohm trong m ch nhi

c

vi
(2.17)


12

b. Nhi t dung (Thermal Capacitance)
S

và phân b nhi t theo th

vi c tính tốn dịng

tv

nh m c

ng

n

nh s ph thu c vào th i gian c a s

phân b nhi

ng xung quanh nó thì m t nhi t dung Q
nhi t" có cơng th
(2.18)

V (m3) là th tích.
c (J/m3.°C) nhi t dung riêng th tích c a v t li u.
Cơng th c tính nhi t dung c a l p v t li u hình tr
ng là

và

(m), ví d

ng kính trong và

n hình tr
(2.19)

Nhi t dung và nhi t

n tr

cs d

xây d ng mơ hình thang nhi t

nh m phân tích s phân b nhi

ng xung quanh nó

t hàm c a th i gian.
m vi c
t

nh m c

tr ng thái

trên, chúng ta ch tính tốn dịng
nh. C th s

c th o lu n trong ph n ti p theo.

2.2.
2.2.1.

tính tốn dịng t i

tr ng thái

nh và

u ki n

ng

nh t
Các phép tính dịng t i

nh m c

c a mơ hình thang nhi t
,

và

n là s

n vi c gi i

c th hi n trong hình 2.2,

t là t n th t lõi d n

,

,

và

(K.m/W) là nhi t

c b ng nhau và mang t i

n tr

chi u dài gi a lõi d n và v kim lo i,
chi u dài c a l

,

n môi, v kim lo i và l p giáp,

ng lõi d n trong cáp (các lõi d n
.

trên m

(W/m) l

tr ng thái

là nhi t
là nhi t

m gi a v kim lo i và l p giáp,

n tr

n tr trên m t

là nhi t

n tr trên