Bài giảng Khí cụ điện: Chương 2 - TS. Nguyễn Văn Ánh

KHÍ CỤ ĐIỆ N
TS.NGUYỄ
BỘ

N VĂN

ÁNH

MƠN THIẾ T BỊ ĐIỆ N

- ĐIỆ

N TỬ

, VIỆ

N ĐIỆ N

C3 - 106, TEL. 3869 2511
EMAIL:


PHẦ N I
LÝ THUYẾ T CƠ

SỞ


CHƯ Ơ NG 2: PHÁT NĨNG
• 1 – Khái Niệ m Chung
• 2 – Nhiệ t Độ Cho Phép

• 3 - Các Dạ ng Tổ n Hao Năng Lư ợ ng
• 4 - Q Trình Phát Nóng và Nguộ i
• 5 - Các Chế Độ Làm Việ c
• 6 - Q Trình Phát Nóng Khi Ngắ n Mạ ch


1. Khái Niệ m Chung
Ở

trạ ng thái làm việ c, trong các bộ phậ n củ a
TBĐ như : mạ ch vòng dẫ n điệ n, mạ ch từ , các
chi tiế t bằ ng kim loạ i và cách điệ n đề u có tổ n
hao năng lư ợ ng tác dụ ng và biế n thành nhiệ t
năng.
Mộ t phầ n củ a nhiệ t năng này làm tăng nhiệ t
độ củ a TBĐ, còn mộ t phầ n tỏ a ra môi trư ờ ng
xung quanh


• Nhiệ t độ phát nóng cao trong mộ t thờ i gian dài
thì có thể sẽ phá hủ y thiế t bị điệ n


• Nhiệ t độ phát nóng cao trong mộ t thờ i gian dài
thì có thể sẽ phá hủ y thiế t bị điệ n


2.

Nhiệ t Độ Cho Phép

Để TBĐ làm việ c bình thư ờ ng thì nhiệ t độ củ a
TBĐ khi làm việ c phả i luôn luôn nhỏ hơ n
hoăc bằ ng nhiệ t độ cho phép
Nhiệ t độ làm việ c cho phép đư ợ c xác đị nh dự a
vào nhiệ t độ làm việ c cho phép củ a vậ t liệ u
cách điệ n mà TBĐ sử dụ ng
Cấ p cách điệ n
0
Nhiệ t độ cho phép (C)

Y
90

A
105

E
120

B
130

F
155

H
180

C

>180


Trong tính tốn phát nóng TBĐ thư ờ ng dùng
khái niệ m là độ chênh nhiệ t :

ttb tmt
tmt : nhiệ t độ môi trư ờ ng.
ttb : nhiệ t độ TBĐ
Độ chênh nhiệ t cho phép phụ thuộ c vào nhiệ t độ
môi trư ờ ng, độ cao lắ p đặ t củ a thiế t bị .


3. Các Dạ ng Tổ n Hao Năng Lư ợ ng
Nhiệ t năng do các tổ n hao trong TBĐ tạ o nên,
có ba dạ ng tổ n hao chính:
Tổ n hao trong các chi tiế t dẫ n điệ n
Tổ n hao trong các chi tiế t bằ ng vậ t liệ u sắ t từ
Tổ n hao điệ n môi


3.1 Tổ n hao trong các chi tiế t dẫ n điệ n

t
2

W

i ..R dt
0

R

l
S

Điệ n trở dây dẫ n R phụ thuộ c vào điệ n trở suấ t
vậ t liệ u, hiệ u ứ ng mặ t ngoài, hiệ u ứ ng gầ n


3.1 Tổ n hao trong các chi tiế t dẫ n điệ n
Hiệ u ứ ng mặ t ngoài


3.1 Tổ n hao trong các chi tiế t dẫ n điệ n
Hiệ u ứ ng gầ n
I

I

I

I


3.2 Tổ n hao trong các phầ n tử sắ t từ
Nế u các phầ n tử sắ t từ nằ m trong vùng từ
trư ờ ng biế n thiên thì trong chúng sẽ có tổ n hao
do từ trễ và dịng điệ n xốy tạ o ra
PFe

(

T

1.6
m

.B

2

x

. f .Bm ) . f .G


3.3 Tổ n hao trong vậ t liệ u cách điệ n
Vớ i dòng điệ n xoay chiề u do tác dụ ng củ a
điệ n từ trư ờ ng biế n thiên nên trong vậ t liệ u
cách điệ n có tổ n hao điệ n mơi đư ợ c tính bở i
P

2

f U 2 tg


4. Q Trình Phát Nóng và Nguộ i
Q trình tỏ a nhiệ t đư ợ c mô tả bở i phư ơ ng

trình theo thờ i gian t như sau
P dt

KT ST dt CT d

Nhiệ t lư ợ ng tỏ a ra môi trư ờ ng

Nhiệ t lư ợ ng làm nóng TBĐ

Khi TBĐ phát nóng: P > 0
Khi TBĐ nguộ i: P = 0


4.1 Q trình phát nóng
0 e

t /T

1 e

t /T

P
K T ST
T

CT
KT S

0

0

0

t( C)

Độ chênh nhiệ t xác lậ p phụ thuộ c vào công
suấ t tổ n hao P và khả năng tỏ a nhiệ t củ a thiế t
bị .


4.2 Quá trình nguộ i
1e

t /T

1

T

CT
KT S
0

0

t( C)

Ví dụ 1
Thanh dẫ n bằ ng đồ ng có tiế t diệ n hình chữ nhậ t kích thư ớ c 12x5 mm 2 đặ t trong
tủ cung cấ p điệ n. Thanh đư ợ c đặ t trên vậ t liệ u cách điệ n có nhiệ t độ cho phép là
θ c p = 900C (cấ pY), nhiệ t độ môi trư ờ ng trong tủ là 400C, điệ n trở suấ t trung bình
-8
2 0
ρ tb = 1.75 10 Ω m, hệ số tỏ a nhiệ t củ a đồ ng K T = 15 W/m C , thanh dẫ n dòng
điệ n mộ t chiề u. Hãy cho biế t thanh dẫ n bằ ng đồ ng này có thể dẫ n dịng điệ n có
mậ t độ là 6A/mm2 ở chế độ dài hạ n không?
Độ chênh nhiệ t xác lậ p củ a thanh dẫ n đư ợ c xác đị nh bở i
tb

P
KT S T

2

RI
KT S T

l

a
(a j) 2
K T (p l)

a 2
j
p

tb

KT

Vớ i, a là tiế t diệ n thanh dẫ n đư ợ c tính bở i
2

-5

2

a = 12 x 5 = 60mm = 6 10 m
p là chu vi đo trên tiế t diệ n thanh dẫ n, đư ợ c tính bở i

p = 2 x (12+5) = 34 mm = 3.4 10 -2 m
Thay số liệ u vào ta nhậ n đư ợ c
74.330 C

Vì vậ y, nhiệ t độ làm việ c củ a thanh dẫ n ở chể độ dài hạ n sẽ là
mt

74.33 40 114.330 C

cp

90o C


5. Các Chế Độ Làm Việ c
Căn cứ vào thờ i gian làm việ c dài hay ngắ n mà

ngư ờ i ta chia chế độ làm việ c củ a TBĐ ra làm
mộ t trong ba chế độ
Dài hạ n
Ngắ n hạ n
Ngắ n hạ n lặ p lạ i


6. Q Trình Phát Nóng Khi Ngắ n
Mạ ch
Khi ngắ n mạ ch xả y ra, dòng điệ n chả y trong hệ
thố ng mạ ch vòng dẫ n điệ n củ a TBĐ là rấ t lớ n,
như ng thờ i gian ngắ n nên quá trình này là quá
trình đoạ n nhiệ t

P dt

CT d


6. Q Trình Phát Nóng Khi Ngắ n
Mạ ch
Độ bề n điệ n độ ng củ a TBĐ là khả năng chụ i
đự ng dòng điệ n ngắ n mạ ch trong thờ i gian
ngắ n mạ ch cho trư ớ c mà nhiệ t độ phát nóng
củ a thiế t bị không vư ợ t quá nhiệ t độ phát nóng
cho phép khi ngắ n mạ ch

I

2

nm1 nm1

t

I

2
nm 2 nm 2

t


Ví dụ 3
Mộ t độ ng cơ điệ n có thể chị u đư ợ c dòng điệ n ngắ n mạ ch 100A trong vòng 1s.
Nế u độ ng cơ đó đư ợ c bả o vệ bở i mộ t áp tơ mát, để có thể bả o vệ độ ng cơ khỏ i bị
hỏ ng hóc, thờ i gian tác độ ng củ a áp tô mát là bao nhiêu ? Cho biế t dòng điệ n
ngắ n mạ ch sự cố là 64A

Lờ i giả i
Vì độ ng cơ điệ n có thể chị u đư ợ c 100A trong vòng 1s, nên vớ i 64A nó có thể
chụ i đư ợ c trong thờ i gian là:
t nm

1002.1
502

4 (s)

Như vậ y, độ ng cơ không bị hỏ ng, áp tô mát phả i cắ t mạ ch điệ n trư ớ c 4(s) khi
trong mạ ch có sự cố vớ i dịng điệ n 50A