Hàm Logic Trong Thiết Bị Đi part part 4 ppt

43


Phương trình (3-5) cho phép tính cường độ phụ tải điện động tại điểm M
x
bất kì.
Trên đoạn phải tính CD đánh dấu các điểm M
xi
tùy ý, kẻ những tia r
1i
; r
2i
từ các đầu cuối
của đoạn tác động AB đến các điểm M
xi
trên hình 3-2 đo các góc tương ứng α
1i
, α
2i
và xác
định các giá trị hệ số mạch vòng K
kh
.
Hình bao các véc tơ f
xi
cho ta biểu đồ phân bố phụ tải điện động dọc đoạn dây phải
tính.
Trị số tổng hợp lực điện động xác định từ:
FmnS
00

2
= (3-6)
Trong đó:
S
0
: là diện tích của biểu đồ.
m : là tỉ lệ xích cường độ phụ tải.
n : là tỉ lệ xích độ dài.
Hướng véc tơ lực tổng hợp vuông góc với trục dây dẫn và đi qua trọng tâm biểu đồ.
Cũng áp dụng phương pháp đồ thị phân tích cho trường hợp các thành phần mạch
vòng dẫn điện nằm trong không gian. Khi hai đoạn nằm song song hay vuông góc với nhau
tính theo phương trình (3-5). Trong trường hợp hai đoạn song song (hình 3-1).
Có x S const== ;
cosα
1
1
=
h
r
;
()
2
1
2
r
hl
cos
−
=− απ

Hình 3-2.Sơ đồ phương pháp phân tích để tính tác động của lực điện động.

F
02
f
x1
f
x3

f
x2
C

1

2

3

D

A

B

x
3
x
2
x
1
l
1
b
1
b
2
b
3

r
11
α
11
α
21
r
21

44

Vậy:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+=
2
1
1
1
r
hl
r
h

S
A
f
h
(3-7)

Trong trường hợp hai dây dẫn nằm vuông góc:
r
l
.
S
A
f
h
1
1
=
(3-8)
Với những trường hợp chỉ yêu cầu tìm các giá trị của lực điện động trong các dây
dẫn thẳng thì phương pháp G.B. Kholiapski là phù hợp. Phương pháp này gồm những
phương trình tính hệ số mạch vòng K
mV
cho các trường hợp của đoạn thẳng dây dẫn nằm ở
các vị trí khác nhau được đưa về dạng hệ thức đơn giản hơn của các tham số hình học đặc
trưng.

Ví dụ:
1) Khi hai đoạn thẳng song song (hình 3-3a) hệ mạch vòng tính theo:
()
(

)
0
2121
S
SSdd
K
CD/AB
+−+
=
(3-9)


Bảng 3-1: Các công thức tính cường độ phụ tải điện động


a)

2
α


r
2


f
1h

l
1

l
2
M
h

h
1
α r
1



S
cm/kg,
r
h
r
hl
S
l
.,
h
f
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝

⎛
+
−
−
=
12
1
2
8
10021
1

b)

f
1x


x


2
2
π
α = M
x


l
1

r
1

1
α



cm/kg,
r
l
.
S
l
.,
x
f
1
1
2
8
10021
1
−
=
c)

x
f
1x

b
2
α M
x
r
2

d)




2
α



l
1
r
2



45

l

1

1
α r
1




cm/kg,
r
b
r
hl
S
l
.,
x
f
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
−

=
21
1
2
8
10021
1


b
1
α
M
x
r
1
x

1-Khi :,
22
21
π
α
π
α ><
cm/kg,
r
b
r
bl

S
l
.,
x
f
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−
−
=
12
1
2
8
10021
1

2-Khi
:,
22
21
π
α

π
α >>
cm/kg,
r
b
r
bl
S
l
.,
x
f
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−
+
−
=
12
1
2
8
10021
1

Như vậy hệ số mạch vòng của hai đoạn thẳng song song bằng tỉ số của hiệu giữa
tổng hai đường chéo và tổng hai cạnh trên khoảng cách giữa hai đoạn, không phụ thuộc vào
chiều dài của chúng.


46


2) Khi hai đoạn thẳng nằm vuông góc trên một mặt phẳng (hình 3-3b) hệ số mạch
vòng:

(
)
(
)
()( )
222121
222121
CD/AB
SSSS
dddd
lnK
++
+
+
= (3-9a)
Trong đó:
- d
1

, d
2
và S
1
, S
2
:là các đường chéo và các cạnh tương ứng của tứ giác được dựng
bởi các đoạn thẳng phải tính.
- d
12
và d
22
:là hình chiếu của các đường chéo tương ứng d
1
, d
2
trên hướng của đoạn
bị tác động.
- S
12
và S
22
:là hình chiếu của các cạnh trên hướng của đoạn bị tác động.
Trong trường hợp đang xét:

Hình 3-3.Sơ đồ để tính hệ số mạch vòng.
S
0

A

S
2
d
1
d
2
S
1
B

C

D

a)

2

A

S
2
d
1
d
2
S
1

B

C

D

c)

E

1

o

F

K

L

M

l
2
A

S
2
d
1

d
2
S
1
B

C

D

b)

b

l
1
a

o


47

bSd
1212
=
=


blSd

22222
+
=
=

Từ cách dựng trên hình (3-3c) cũng với các đoạn thẳng đó thì tỉ số của phương trình
(3-9a) thay đổi như sau:
()
(
)
()()
KE
ME
BF
LE
.
KE
BE
SSSS
dddd
==
++
++
222121
222121

Như thế hệ số mạch vòng ở
dạng đơn giản hơn:
KE
ME

lnK
CD/AB
= (3-9b)
Xét một ví dụ về cách tính lực
điện động bằng phương pháp đồ thị
phân tích tác động vào từng phần mạch
vòng dẫn điện của máy ngắt dầu.

Ví dụ: Sơ đồ mạch vòng dẫn
điện của máy ngắt dầu điện áp 110kV
với các kích thước và sứ bố trí tương hỗ
của từng bộ phận (hình 3-4). Tính toán
theo giá trị biên độ của dòng điện:
A49000I
m
=


Trong tính toán cần xác định:
1) Cách phân bố và tổng
trị số phụ tải điện động cho đoạn 2 (xa
tiếp điểm) khi tác động tương hỗ với các đoạn 1 và 3.
2) Cũng thế cho đoạn 1 khi tác động tương hỗ với các đoạn 2 và 3.
Khoảng tiếp xúc của dòng điện từ chi tiết này sang chi tiết khác dưới 2 cm thì
không tính đến lực điện động.
Hình 3-5 là cách xây dựng đồ thị và k
ết quả nêu ở bảng 3-2, 3-3 và 3-4. Các bảng
đó giới thiệu cách tính cường độ phụ tải dọc từng phần của mạch vòng dựa trên các công
thức trong bảng 3-1. Lấy tích phân đồ thị của các biểu đồ phụ tải (hình 3-5) cho giá trị lực
tổng. Các véc tơ cũng được chỉ dẫn trong hình.

Theo sự phân bố phụ tải dọc thanh và theo các giá trị lực tổng có thể xác định mô
men lực đối vớ
i điểm bất kì chỗ nối thanh dẫn, sau đó xác định độ bền cơ cần thiết của sứ
cách điện và độ cứng của từng thanh dẫn.






















Hình 3-4. Sơ đồ mạch vòng dẫn điện của máy ngắt
nhiều dầu.

1530

400

1040

1
2
3

48

Baớng 3-2: Tờnh lổỷc õióỷn õọỹng tổỡ õoaỷn 1 vaỡo õoaỷn 2(hỗnh 3-6a)

Sọỳ caùc õióứm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
x, cm 2 6,35 10,7 15,05 19,45 23,8 28,2 32,6 3,7
b, cm 3 4 5 6 7 8 9 10 11
r
1
, cm 152 152,5 154 156 157 159 161 162 164
r
2
, cm 3,8 7 11 16 21 26 30 34 39

+
1
1
r
bl

1

1

1

1

1

1

1

1

1
2
r
b
=

0,8

0,57

0,45

0,38

0,33

0,31

0,3

0,29

0,28
2
8
10021
I
xx
A
.,

=
[kg/cm]

12,1

3,8

2,3

1,6

1,25

1,0

0,86

0,74

0,65
]cm/kg[
,
r
b
r
bl
x
A









+
21
1

2,42

1,63

1,27

1,0

0,68

0,65

0,6

0,52

0,48

Hỡnh 3-5. S tớnh lc in ng trong mch vũng ca mỏy ngt nhiu du
.

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1

3

5

7

9

2

4

6

8

2

1

3

f

1

(3

1)


f

1

f

1

(2

1)

F

02

=

150k
g

2


f

1

f

1

(1

2)


49


Baớng 3-3: Tờnh lổỷc õióỷn õọỹng tổỡ õoaỷn 2 vaỡo õoaỷn 1(hỗnh 3-6b)

S cỏc im 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x, cm 2 11,1 20,2 38,5 56,8 75 93,2 111,5 129,7 148
b, cm 2 4,12 6,2 10,5 14,8 19 23,3 27,5 31,8 36
r
1

, cm 38 41 46 60 75 92 110 128 146 164
r
2
, cm 3 12,3 21,8 40,5 59,8 78 96,8 115,5 134,8 153

+
1
2
r
bl


0,97

0,95

0,9

0,76

0,66

0,59

0,53

0,48

0,45

0,43
2
r
b
=

0,66

0,33

0,29

0,26

0,26

0,245

0,4

0,238

0,236

0,234
2
8
10021
I
xx

A
.,

=

[kg/cm]

12,1

2,18

1,2

0,63

4,3

0,32

0,26

0,22

0,18

0,16
]cm/kg[
,
r
b

r
bl
x
A









+
21
2


3,75

1,64

0,73

0,315

0,175

0,11

0,075

0,055

0,04

0,03
S cõc im 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x, cm 2 11,1 20,2 38,5 56,8 75 93,2 111,5 129,7 148
b, cm 2 4,12 6,2 10,5 14,8 19 23,3 27,5 31,8 36
r
1
, cm 38 41 46 60 75 92 110 128 146 164
r
2
, cm 3 12,3 21,8 40,5 59,8 78 96,8 115,5 134,8 153

+
1
2
r
bl


0,97

0,95

0,9

0,76

0,66

0,59

0,53

0,48

0,45

0,43
2
r
b
=

0,66

0,33

0,29

0,26

0,26

0,245

0,4

0,238

0,236

0,234
2
8
10021
I
xx
A
.,

=

[kg/cm]

12,1

2,18

1,2

0,63

4,3

0,32

0,26

0,22

0,18

0,16
]cm/kg[
,
r
b
r
bl
x
A









+
21
2

3,75

1,64

0,73

0,315

0,175

0,11

0,075

0,055

0,04

0,03



50


Bảng 3-4: Tính lực điện động từ đoạn 3 vào đoạn 1(hình 3-6c)

Số các điểm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
x, cm 40 44 48 56 64 72 80 88 96 104
b, cm -9 0 8 25 42 59 76 92 110 126

r
1
, cm 40 45 49 60 75 92 110 127 145 163
r
2
, cm 163 156 150 136 125 115 108 105 104 103
≈
+
2
3
r
bl


0,98

0,96

0,95

0,92

0,86

0,79

0,68

0,55

0,38

0,23
1
r
b
=

-0,22

0

0,16

0,42

0,56

0,64

0,69

0,72

0,76

0,77
2
8
10021

I
xx
A
.,
−
=

[kg/cm]

0,6

0,55

0,5

0,43

0,38

0,34

0,3

0,27

0,25

0,23

Hình 3-6. Sơ đồ để tính lực điện động trong các bảng 3-2(hình a), 3-3(hình b), 3-4(hình c)
.

x
f
1x

b
l
1
1

2

r
2
r
1
M
x
α
1
α
2
a)
x
f
x1
b
l
2
1

2

r
2

r
1
M
x
α
1
α
2
b)
x
f
x1
b
l
3
=l
1
1

2

r
2
r
1
M
x
α
1
α

2
c)

51

]cm/kg[
,
r
b
r
bl
x
A
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
−
12
3


0,45

0,53

0,56

0,57

0,54

0,48

0,41

0,34

0,28

0,25


3.3. TÍNH TOÁN NHIệT CủA MạCH VÒNG DẫN ĐIệN

Tính toán nhiệt của mạch vòng dẫn điện gồm tính toán các phần tử dẫn và tiếp điểm
riêng của nó ở các điều kiện làm việc khác nhau:
1) Tính sự phát nóng các phần dẫn điện do dòng điện định mức khi làm việc dài hạn
gây ra.
2) Tính sự phát nóng các phần dẫn điện do dòng điện ngắn mạch gây ra (tính độ bền
vững nhiệt).
3) Tính sự phát nóng các hệ thống tiếp điểm khi làm việc dài hạn ở dòng điện định
mức.
4) Tính độ bền vững của các hệ thống tiếp điểm khi dòng điệ
n ngắn mạch xuyên

qua.
Trong quá trình tính toán cần phải chọn các kích thước chính cho phù hợp, các hình
dạng kết cấu từng phần của mạch dòng để đảm bảo sự làm việc bình thường không tăng
quá nhiệt độ phát nóng giới hạn.
Các tiêu chuẩn
ΓOCT 8024-56 (bảng 3-5) là cơ sở tính toán nhiệt các phần dẫn điện
khi làm việc dài hạn.
Các phương pháp tính toán sự phát nóng các phần dẫn điện do dòng điện gây ra dựa
trên cơ sở giải phương trình cân bằng nhiệt, có tính đến các điều kiện trao đổi nhiệt (điều
kiện giới hạn và điều kiện ban đầu).
Ở các phần dẫn điện tương đối dài khi phát nóng thì nhiệ
t độ giảm ít theo tiết diện
và thực tế có thể bỏ qua. Trong trường hợp này phương trình cân bằng nhiệt cho tiết diện x
bất kì của dây dẫn có dạng:

)(
F
kS
J
x
v
t
C
x
x
xx
0
2
2
2

θθρ
∂
∂
λ
∂
∂υ
γ −−+=
(3-10)
C: là tỉ nhiệt của vật liệu dây dẫn, W.s/g.độ.

γ : là khối lượng riêng của vật liệu, g/cm
3
.

λ : là hệ số dẫn nhiệt của vật liệu dây dẫn, W/cm.độ.
J
x
: là mật độ dòng điện ở tiết diện F
x
, A/cm
2
.

ρ
x
: là điện trở suất, Ω cm.
k : là hệ số tản nhiệt từ bề mặt dây dẫn, W/cm
2
.độ.
S

x
: là chu vi tiết diện ngang, cm.
F
x
: là diện tích tiết diện ngang, cm
2
.

θ
0
: là nhiệt độ môi trường chung quanh,
o
C.

52

Vế bên trái của phương trình biểu thị quá trình nhiệt hệ thống sinh ra ở trạng thái
không cân bằng nhiệt. Thành phần thứ nhất của vế phải phương trình chỉ sự tồn tại nhiệt
thông theo hướng trục x (nhiệt giáng trục). Hệ thống như vậy gọi là không đồng nhất.
Trong thực tế thiết kế máy ngắt phải tính các phần dẫn điện có hình dạng khác
nhau, làm việc ở
điều kiện phát nóng và trao đổi nhiệt khác nhau với môi truờng xung
quanh, và cả các phần tử bên cạnh của mạch dẫn điện.

Sau đây giới thiệu các trường hợp chung nhất và các phương trình cân bằng năng
lượng tương ứng với các trường hợp:
1) Quá trình phát nóng xác lập của phần dẫn điện đồng nhất:
()
⎪
⎭

⎪
⎬
⎫
−=
−=
0
2
0
2
θθ
ρ
θθρ
kSF
I
F
kS
J
(3-10)
2) Quá trình phát nóng xác lập của phần dẫn điện khi tồn tại nhiệt thông theo hướng
trục:
()
0
0
2
2
2
=−−+ θθρ
θ
λ
F

kS
J
d
x
d

Hay:
0
2
2
2
1
2
2
=+− aa
d
x
d
θ
θ
(3-11)
λ
ρ
θ
λλ
2
021
J
F
kS

a;
F
kS
a +==

3) Quá trình phát nóng của phần dẫn điện đồng nhất:

0
0
2
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+−+ θ
ρ
γ
θ
γ
θ
kS
FJ
FC
kS
FC

kS
dt
d
(3-12)
4) Sự phát nóng của phần dẫn điện đồng nhất do dòng điện ngắn mạch gây ra tính
theo phương trình (3-10) áp dụng với:
()
0
2
2
0
2
=−>>
x
;
F
kS
.J
∂
θ∂
θθρ

ρ
θ
γ
2
J
dt
d
C =

Hay:
(
)
()
βθ
αθρ
γ
θ
+
+
=
1
1
0
0
2
C
.
J
dt
d
(3-13)

Bảng 3-5:Các tiêu chuẩn phát nóng các phần của thiết bị điện điện cao áp khi làm việc
dài hạn (theo
ΓOCT 8024-56)


53

Tên các bộ phận của thiết bị
Nhiệt độ phát nóng cho phép
lớn nhất [
0
C]
Sự tăng nhiệt độ không
khí xung quanh +35 [
0
C]
Trong không
khí
Trong dầu Trong
không khí
Trong
dầu
+Các bộ phận kim loại dẫn điện và không
dẫn điện, không bọc cách điện và không
tiếp giáp với vật liệu cách điện
+Các bộ phận kim loại dẫn và không dẫn
điện, cách điện với các chi tiết là vật liệu
cách điện
+Khi cấp vật liệu cách điện:
O
A
B và C
+Dầu biến áp ở lớp trên
1) Khi sử dụng làm môi trường dập hồ

quang
2) Khi chỉ sử dụng là môi trường cách điện


110




80
95
110

-

-


90




-
90
90

75

90

75




45
60
75

-

-


55




-
55
55

40

55

5) Sự phát nóng ngắn hạn ở đầu mút dây dẫn do đóng điện khi có nguồn nhiệt bên

ngoài (như hồ quang điện):
2
2
x
Ct
∂
=
θ∂
γ
λ
∂
∂θ
(3-14)
Trong phương trình (3 -10) áp dụng:

2
2
x
J
∂
θ∂
ρ <<
và
(
)
0
0
≈
−
θ

θ
kS



Bảng 3-6: Nhiệt độ phát nóng cho phép giới hạn khi ngắn mạch

Các phần kết cấu Nhiệt độ cho phép giới hạn khi ngắn mạch,
o
C
của thiết bị Đồng Nhôm Thép
+Các phần kim loại dẫn điện và không dẫn điện,
cách điện tiếp xúc với vật liệu cách điện và với các
chi tiết là vật liệu cách điện
Khi cấp vật liệu cách điện:
A
B
C
+Các phần dẫn điện trần ngâm trong dầu
+Các phần dẫn điện trần nằm trong không khí ΓOCT
689-41( đồng và đồng vàng)




250
300
300
200

300




200
200
200
200

200




250
300
400
200