Bài giảng kỹ thuật điện - Chương 4 ppsx

Page 1
1
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
2
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình nhiệt của thiết bò điện
Vật liệu của thiết bò điện
vật liệu dẫn điện
vật liệu dẫn từ
vật liệu cách điện
điện trường
từ trường
tổn hao
công suất
làm phát nóng các chi tiết
và lan truyền trong thiết bò điện
thiết bò điện phát nóng
Page 2
3
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
θ (nhiệt độ)
θ

θ
0
quá trình
quá trình
t (thời gian)
θ
0
: nhiệt độ môi trường.

θ

: nhiệt độ ổn đònh.
Tổn hao công suất làm tăng nhiệt độ của một
vật thể theo thời gian gồm hai giai đoạn:
1/ quá trình quá độ: một phần nhiệt năng làm tăng
nhiệt độ của vật thể còn một phần khác tỏa ra môi trường
chung quanh.
Sự tỏa nhiệt này tỷ lệ với độ chênh nhiệt (τ) giữa
nhiệt độ của vật thể θ và nhiệt độ môi trường chung
quanh (θ
0
)
τ = θ - θ
0
2/ quá trình xác lập: nhiệt độ của vật thể tăng đến một nhiệt độ nào đó, gọi
là nhiệt độ ổn đònh (θ

), khi đó toàn bộ nhiệt năng phát ra trong vật thể
đều tỏa hết ra môi trường chung quanh. Nhiệt độ của vật thể không tăng
lên được nữa mà ổn đònh ở nhiệt độ này- chế độ xác lập nhiệt
Quá trình nhiệt của thiết bò điện
4
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Trong các vật liệu dẫn điện, dẫn từ và vật liệu cách điện của thiết bò điện:
vật liệu cách điện chòu nhiệt kém nhất
Ỉ nhiệt độ cho phép của thiết bò điện thường được quy đònh bởi ________
________________________
>18018015513012010590
Nhiệt độ cho phép (

0
C)
CHFBEAY
Cấp cách điện
Quá trình nhiệt của thiết bò điện
Yêu cầu: thiết bò điện phải có nhiệt độ phát nóng thấp hơn so với nhiệt độ cho phép
Hậu quả: nếu nhiệt độ của cách điện tăng cao thì nó bò già hóa nhanh và tuổi
thọ giảm đồng thời độ bền cơ cũng bò suy giảm
Page 3
5
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Các dạng tổn hao công suất trong các thiết bò điện
Năng lượng tổn hao trong các vật liệu kỹ thuật điện trong một đơn vò thời gian
được gọi là công suất tổn hao
Công suất tổn hao trong các chi tiết dẫn điện
Công suất tổn hao trong các chi tiết dẫn từ
Công suất tổn hao trong các chi tiết cách điện
6
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Công suất tổn hao trong các chi tiết dẫn điện
dòng điện Ỉ dây dẫn điện Ỉ tổn hao công suất bên trong dây dẫn
=ρ
∫
2
V
Pjdv
j
- mật độ dòng điện, A/m
2
ρ - điện trở suất, Ωm;

V
- thể tích dây dẫn, m
3
Page 4
7
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Công suất tổn hao trong các chi tiết dẫn điện
q
l
R ρ=
[
]
)(1
1
1
θ
−
θ
α
+
ρ=ρ
θ
I
l
q
Nếu dây dẫn có tiết diện đều dọc theo toàn bộ
chiều dài, véc tơ mật độ dòng điện vuông góc và
phân bố đều trên bề mặt tiết diện:
=ρ= ρ⋅
22

PjVj l R
2
q=I
ρ: điện trở suất của vật dẫn phụ thuộc vào nhiệt độ θ của dây dẫn
ρ
θ1
: điện trở suất ở nhiệt độ θ
1
α [1/
o
C]: hệ số nhiệt điện trở, α
Al
= 0,0042 (1/
o
C); α
Cu
=0,0043 (1/
o
C)
Thường cho sẵn ρ
θ1
ở θ
1
= 0
0
C nên ρ = ρ
0
(1+ αθ)
8
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05

Công suất tổn hao trong các chi tiết dẫn điện
DC
l
RR
q
ρ
==
AC f f
l
RkRk
q
ρ
==
k
f
= k
bm
k
g
>1 : hệ số tổn hao phụ do hiệu ứng bề mặt (k
bm
>1) và
hiệùnggần(k
g
>1)
I
l
q
Dòng điện 1 chiều:
Dòng điện xoay chiều:

Page 5
9
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Hiệu ứng bề mặt
Hiệu ứng bề mặt sinh ra do hiện tượng
phân bố dòng điện không đều trên bề
mặt tiết diện
q
của dây dẫn điện:
càng gần bề mặt ngoài của dây dẫn
mật độ dòng điện càng lớn hơn so với
mật độ dòng điện ở khu vực gần tâm
của dây dẫn
10
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Hiệu ứng bề mặt
hệ số tổn hao phụ k
bm
do hiệu ứng bề mặt
phụ thuộc vào:
-tầnsốcủadòngđiện
- thông số hình học của tiết diện dây dẫn
phụ thuộc vào tần số của dòng điện
Page 6
11
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Hiệu ứng bề mặt
phụ thuộc vào thông số hình học của tiết
diện dây dẫn
δ/D

δ/h
12
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Hiệu ứng gần
Hiệu ứng gần là hiện tượng phân bố dòng điện không đều trên tiết diện của
các dây dẫn đặt gần nhau khi có dòng điện xoay chiều chạy qua
Hiệu ứng gần được đánh giá bằng hệ số gần
K
g
Page 7
13
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Công suất tổn hao do từ trễ và dòng xoáy trong các
chi tiết dẫn từ
Các chi tiết sắt từ (các loại mạch từ, các chi tiết bằng sắt thép, vỏ máy
làm từ các hợp kim sắt v.v ) nằm trong vùng có từ trường biến thiên
Ỉ tổn hao do từ trễ và dòng xoáy
Công suất tổn hao do từ trễ và dòng xoáy trong các chi tiết dẫn từ
2
00
tu tre tr
fB
pp
fB
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
2
00

dong xoay x
f
B
pp
fB
⎛⎞
=
⎜⎟
⎝⎠
p
tr
, p
x
[W/kg] : công suất tổn hao do từtrễvàdòngxoáytrên1
đơn vò khối lượng ở tần số f
0
và từ cảm B
0
Mạch từ ghép từ tôle kỹ thuật điện
14
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Công suất tổn hao do từ trễ và dòng xoáy trong các chi
tiết dẫn từ
Cóthểxácđònhtổnhaotrongmạchtừghéptừtôlekỹthuậtđiện
từ các đường cong thực nghiệm
(
)
=
Fe m
PfB

Page 8
15
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Công suất tổn hao do từ trễ và dòng xoáy trong các
chi tiết dẫn từ
Thực nghiệm Neumann Ỉ quan hệ giữa tổn
hao công suất trong mạch từ thép khối và các
thông số khác như sau:
Mạch từ thép khối
dòng điện xoáy trong mạch từ tương đối lớn vì ta có thể xem mạch từ là
cuộn dây thứ cấp có điện trở không lớn.
()
/=
P
fINl
Sf
S
- diện tích xung quanh của mạch từ, cm
2
f
- tần số dòng điện xoay chiều, Hz
IN
- s.t.đ cuộn dây,
A
.vòng
l - chiều dài đường sức từ, cm
đường cong 1 và 2 do sai số đo của các thí nghiệm khác nhau
16
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Công suất tổn hao trong vật liệu cách điện

Tổn hao nhiệt Joule trong vật liệu cách điện
do cách điện có điện trở R rất lớn
=
≈
2
U
P0
R
Khi điện trường biến thiên Ỉ xảy ra tổn hao điện môi trong vật liệu
cách điện:
=⋅ω⋅⋅δ
2
PU Ctg
P, W : công suất tổn hao
f, Hz: tần số điện trường
U, V: điện áp
tgδ: hệ số tổn hao điện môi
C, F:
điện dung của hệ thống
π
δ= −ϕ
2
φ: góc lệch pha giữa dòng điện và điện áp
Page 9
17
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình phát nóng
Xét một vật thể đồng nhất, đẳng nhiệt có nguồn nhiệt nội tại:
- Công suất nhiệt P =const
- Nhiệt độ bằng nhau ở mọi điểm bên trong vật thể

- Hệ số tỏa nhiệt K
T
[W/m
2 0
C] và nhiệt dung C[W.s/
0
C] của vật thể
không phụ thuộc vào nhiệt độ
Phương trình cân bằng năng lượng
Pdt=
Năng lượng sản sinh từ bên trong vật thể trong thời gian dt (Pdt) sẽ biến thành
nhiệt năng, một phần làm tăng nhiệt độ của nó (
Cd
τ) và phần khác tỏa
ra môi trường xung quanh (
K
T
S
τdt)
18
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình phát nóng
=
⋅τ+ τ
T
Pdt C d K S dt
⋅
τ
+⋅τ−=
T

KS
dP
0
dt C C
τ=θ−θ
o
độ tăng nhiệt so với nhiệt độ của môi trường,
o
C
.
S
- diện tích tỏa nhiệt, m
2
C
- nhiệt dung, W s/
o
C.
Page 10
19
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình phát nóng
1
2
τ
o
τ

t
τ
0

τ = τ

(1 – e
-t/T
) đường 1
od
T
p
kS
τ
=
Giải phương trình vi phân bậc nhất xét đến các điều kiện biên của bài toán
Sk
C
T
T
=
: độ tăng nhiệt ổn đònh [s]
: hằng số thời gian phát nóng [s]
τ = τ
0
e
-t/T
+ τ

(1 – e
-t/T
) đường 2
⋅
τ

+⋅τ−=
T
KS
dP
0
dt C C
Với điều kiện biên: t=0, τ = τ
0
= 0
Với điều kiện biên: t=0, τ = τ
o
≠ 0
20
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình phát nóng
τ = τ
o
e
-t/T
+ τ

(1 – e
-t/T
)
Các nhận xét:
od
T
P
t
kS

ττ
→∞ ⇒ → =
od
T
P
kS
τ
=
Đây là chế độ xác lập nhiệt: công suất tổn hao gây phát nóng vật thể
cân bằng với công suất tỏa nhiệt ra môi trường chung quanh
phương trình cân bằng nhiệt Newton ở chế độ xác lập
1
2
τ
o
τ

t
τ
0
Page 11
21
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình phát nóng
=⋅τPdt C d
τ = τ
o
e
-t/T
+ τ

(1 – e
-t/T
)
Các nhận xét (tt):
Nếu toàn bộ năng lượng tổn hao không tỏa ra môi trường xung quanh
mà chỉ dùng để đốt nóng vật thể (chế độ đoạn nhiệt):
od
P
tt
CT
τ
τ
⇒= =
Ỉ khi t=T thì τ = τ

Ỉ hằng số thời gian phát nóng là thời gian làm việc cần thiết để nhiệt độ của vật
thể đạt đến nhiệt độ ổn đònh khi không có sự tỏa nhiệt từ vật thể ra môi trường
chung quanh (chế độ đoạn nhiệt)
Ỉ hằng số thời gian
T
càng lớn thì quá trình phát nóng của vật thể càng kéo dài
Sk
C
T
T
=
22
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình phát nóng

θ
θ
T
t
Page 12
23
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình nguội
Ỉ τ = τ

e
-t/T
τ
τ

t
=τ+ τ
T
0Cd KSdt
khi t=0 thì τ = τ

24
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt của vật thể phát nóng ở chế độ xác lập
Sự truyền nhiệt hay còn gọi là sự trao đổi nhiệt xảy ra giữa các vật thể có
nhiệt độ khác nhau
Các dạng truyền nhiệt cơ bản là dẫn nhiệt, trao đổi nhiệt đối lưu và trao
đổi nhiệt bức xạ
1/ Dẫn nhiệt là quá trình trao đổi nhiệt giữa các phần của vật thể hay giữa
các vật thể có nhiệt độ khác nhau khi chúng tiếp xúc với nhau.

2/ Trao đổi nhiệt đối lưu là quá trình trao đổi nhiệt nhờ sự chuyển động của
chất lỏng hoặc chất khí giữa các vùng có nhiệt khác nhau
Sự tỏa nhiệt đối lưu
Page 13
25
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt của vật thể phát nóng ở chế độ xác lập
3/ Trao đổi nhiệt bức xạ là quá trình trao đổi nhiệt dưới dạng các tia nhiệt do
vật thể phát nóng bức xạ ra môi trường xung quanh : tia sáng, tia hồng ngoại
Trong thực tế cả ba dạng trao đổi nhiệt xảy ra đồng thời và có ảnh hưởng lẫn
nhau gọi là sự trao đổi nhiệt hỗn hợp.
Ta cần xét xem dạng trao đổi nhiệt nào là cơ bản, ảnh hưởng của các dạng còn
lại được tính đến bằng cách dựa vào các hệ số hiệu chỉnh
Ví dụ
: Quá trình trao đổi nhiệt giữa bề mặt chất rắn với chất khí ở nhiệt
độ không quá lớn được thực hiện chủ yếu bằng đối lưu, ảnh hưởng của bức xạ
được tính đến thông qua một hệ số hiệu chỉnh :
Hệ số tỏa nhiệt k
T
= hệ số tỏa nhiệt đối lưu + hệ số tỏa nhiệt bức xạ
26
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt của vật thể phát nóng ở chế độ xác lập
T
dQ
dt
φ
=
nhiệt thông, nghóa là công suất truyền nhiệt
Φ

T
=?
Xét vật dẫn điện có nhiệt lượng Q truyền qua vách cách điện có tiết diện S
không có nguồn nhiệt nội tại
S
T
T
0
φ
=φ
mật độ nhiệt thông
Nếu gọi P là công suất tổn hao trong vật thể, ở chế độ xác lập nhiệt ta có
Q
S
Vật thể
dẫn điện
Vật thể
cách điện
Page 14
27
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt của vật thể phát nóng ở chế độ xác lập
Phương trình truyền nhiệt Fourrier:
λ [W/m
0
C]: hệ số dẫn nhiệt của vách cách điện
Xét vi phân nhiệt lượng dQ của vật thể
dẫn điện truyền qua vi phân dS của tiết
diện vật thể cách điện theo phương x
x

dQ
dS
Vật thể
dẫn điện
Vật thể
cách điện
2
d Q dSdt
x
θ
λ
∂
=−
∂
28
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt của vật thể phát nóng ở chế độ xác lập
Phương trình truyền nhiệt Fourrier:
S
x
T
∂
θ
∂
λ−=φ
S
dQ
const
dS
=

Ỉ
Sdt
x
dQ
∂
θ∂
λ−=
Ỉ
T
dQ
S
dt x
θ
λ
∂
Φ= =−
∂
Page 15
29
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách phẳng
Xét sự truyền nhiệt của một vật thể dẫn điện dài vô cùng qua 1 vách
phẳng có tiết diện S, bề dày
δ, được giới hạn bởi 2 mặt phẳng song
song 1 và 2
R
T
φ
T
θ

1
θ
2
Δθ
x
x
φ
T
θ
1
θ
2
θ
1
θ
2
θ
Do vật thể dẫn điện dài vô cùng, nhiệt
lượng chỉ truyền theo phương x
S
dx
d
T
θ
λ−=φ
Sdx
d
T
λ
φ−

=
θ
x = 0, θ = θ
1
1
T
x
S
θ+
λ
φ
=θ
x = δ, θ = θ
2
δ
Δθ=θ −θ =Φ =Φ
λ
12 T TT
R
S
1
2
30
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách phẳng
R
T
φ
T
θ

1
θ
2
Δθ
x
φ
T
θ
1
θ
2
12 TTT
R
S
δ
θθ θ
λ
Δ= − =Φ =Φ
T
R
S
δ
λ
=
[
0
C/W]: nhiệt trở do dẫn nhiệt qua vách cách điện có
bề dầy
δ, tiết diện S và hệ số dẫn nhiệt λ
Δθ

= θ
1
- θ
2
: độ chênh nhiệt
Page 16
31
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách phẳng
R
T
φ
T
θ
1
θ
2
Δθ
12 TTT
R
S
δ
θθ θ
λ
Δ= − =Φ =Φ
Phương trình Δθ = φ
T
R
T
là đònh luật Ohm trong truyền nhiệt, tương tự với đònh luật

Ohm trong mạch điện. Ở đây ta có sự tương tự giữa hai đại lượng nhiệt và đại
lượng điện
Điện lượng, A.s
Dòng điện, A
Mật độ dòng điện, A/m
2
Điện dẫn suất, 1/Ωm
Điện áp, V
Điện trở, Ω
Điện dung, F
Nhiệt lượng, W.s
Nhiệt thông, W
Mật độ nhiệt thông, W/m
2
Hệ số dẫn nhiệt, W/m
0
C
Độ chênh nhiệt,
0
C
Nhiệt trở,
0
C/W
Nhiệt dung, W.s/
0
C
Đại lượng điện, đơn vòĐại lượng nhiệt, đơn vò
32
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách phẳng

Nếu nhiệt lượng truyền qua nhiều vách phẳng sát nhau cùng tiết diện S có bề
dầy δ
i
và hệ số dẫn nhiệt λ
i
thì nhiệt trở tổng bằng tổng các nhiệt trở
∑
λ
δ
=
i
i
i
T
S
1
R
Page 17
33
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách trụ
A
A
l
Xét dây dẫn tròn, chiều dài l, bán kính dây dẫn R
1
, bán kính kể cả cách điện
R
2
; hệ số dẫn nhiệt của lớp cách điện λ; nhiệt độ phần dẫn điện θ

1
, nhiệt độ
của bề mặt ngoài lớp cách điện θ
2
Xét l >> R
1
, R
2
do đó nhiệt chỉ truyền theo hướng ngang trục (hướng kính)
dr
R
1
R
2
θ
2
θ
1
A-A
r
34
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách trụ
A
A
l
Xét nhiệt lượng truyền qua mặt trụ bán kính r,
ta có phương trình truyền nhiệt Fourrier :
dr
R

1
R
2
θ
2
θ
1
A-A
r
2
T
dd
Srl
dr dr
θ
θ
φ
λλπ
=− =−
22
11
2
12
1
1
ln
22
R
T
T

R
R
dr
d
lr lR
θ
θ
φ
θθ θ θ φ
πλ πλ
−=−=Δ= =
∫∫
2
T
dr
d
lr
φ
θ
πλ
−=
12 TT
R
θ
θθ φ
Δ= − =
2
1
1
ln

2
T
R
R
lR
πλ
=
nhiệt trở trên đoạn chiều dài ống l
T
φ
: nhiệt thông trên đoạn chiều dài ống l
Page 18
35
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách trụ
A
A
1
Xét ống trụ có chiều dài 1 đơn vò
dr
R
1
R
2
θ
2
θ
1
A-A
r

11
TT21
R
φ
=θ−θ=θΔ
1
T
T
l
φ
φ
=
1
2
T
R
R
ln
2
1
R
1
πλ
=
nhiệt thông trên một đơn vò chiều dài ống
nhiệt trở trên một đơn vò chiều dài ống
36
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Sự truyền nhiệt qua vách trụ
A

A
l
Trường hợp thành ống bao gồm nhiều lớp cách điện có hệ số dẫn nhiệt λ
i
:
∑
+
=
i
i
i
i
T
R
R
R
λπ
1
ln
2
1
1
Page 19
37
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Quá trình tỏa nhiệt từ bề mặt vật thể phát nóng ra
môi trường xung quanh
Nhiệt lượng truyền tới mặt ngoài lớp cách điện sẽ tỏa nhiệt ra môi trường
xung quanh bằng tỏa nhiệt đối lưu và bức xạ theo phương trình cân bằng
nhiệt Newton ở chế độ xác lập :

T
T
kS
φ
θτ
Δ== =
T
R =
là nhiệt trở ứng với sự tỏa nhiệt từ bề mặt vật thể
ra môi trường chung quanh.
φ
T
: nhiệt thông trên bề mặt tỏa nhiệt, bằng với tổn hao công suất
trong vật dẫn điện nếu bỏ qua tổn hao công suất trong vách cách điện
k
T
: hệ số tỏa nhiệt (do đối lưu và bức xạ)
38
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc dài hạn
Độ chênh nhiệt τ của vật thể phát nóng:
τ = τ
o
e
-t/T
+ τ

(1 – e
-t/T
)

Chế độ làm việc dài hạn: thời gian làm việc của thiết bò điện đủ lớn
để τ = τ
ođ
và thời gian nghỉ đủ dài để τ = 0
Về lý thuyết, chế độ làm việc dài hạn ↔ thời gian làm việc và thời
gian nghỉ là vô cùng
Page 20
39
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc dài hạn
4
4
(1 ) 0,982
od od od
tT
e
τ
τττ
−
=
=−≈ ≈
Ỉ trong thực tế khi t ≥ 4T thì có thể coi là thiết bò điện làm việc ở chế độ dài
hạn
Độ chênh nhiệt ổn đònh của TBĐ được xác đònh bằng phương trình cân
bằng nhiệt Newton:
od
T
P
kS
τ

=
40
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc dài hạn
od
T
P
kS
τ
=
Để đảm bảo tuổi thọ làm việc của thiết bò điện thì độ chênh nhiệt ổn đònh hay
nhiệt độ ổn đònh của thiết bò điện phải nhỏ hơn độ chênh nhiệt hoặc nhiệt độ cho
phép của thiết bò điện.
Nhiệt độ cho phép này thường được quy đònh bởi nhiệt độ cho phép của vật liệu
cách điện sử dụng trong thiết bò điện
Page 21
41
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn
Ở chế độ làm việc này, thời gian làm việc t
lv
chưa đủ lớn (t
lv
< 4T) nên nhiệt
độ vật thể chưa đạt đến nhiệt độ ổn đònh còn thời gian nghỉ t
ng
thì đủ dài
(t
ng
>4T) để nhiệt độ của thiết bò điện bằng với nhiệt độ môi trường

τ
dh
t
τ
τ
1
t
lv
I
nh
I
t
lv
t
ng
t
Nếu thiết bò điện làm việc ở chế độ ngắn hạn với dòng điện hoặc công suất
bằng với dòng điện hoặc công suất dài hạn đònh mức thì sẽ không tận dụng
hết khả năng chòu nhiệt của thiết bò điện
khi t = t
lv
thì τ = τ
1
< τ
dh
Ỉ thiết bò điện làm việc non tải
42
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn
(1 ) (1 )

tt
TT
od dh
ee
ττ τ
−−
=−=−
(1 )
t
T
nh
e
ττ
−
=−
τ
nh
2
τ

=τ
dh
1
t
τ
Đường cong 1 là đường cong phát nóng khi thiết bò
điện làm việc với dòng điện dài hạn I
dh
ứng với
công suất tổn hao dài hạn P

dh
Đường cong 2 là là đường cong phát nóng khi thiết bò điện làm
việc với dòng điện ngắn hạn I
nh
ứng với công suất tổn hao ngắn
hạn P
nh
τ
1
t
lv
dh nh
dh nh
TT
P
P
kS kS
ττ
==
Page 22
43
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn
τ
nh
2
τ

=τ
dh

1
t
τ
τ
1
t
lv
Để sử dụng hết khả năng làm việc của thiết
bò điện, ta có thể tăng dòng điện làm việc
tới I
nh
sao cho:
1
(1 )
lv
nh
t
dh
T
e
τ
τ
−
=
−
2
dh
2
nh
dh

nh
dh
nh
I
I
P
P
==
τ
τ
Hệ số quá tải dòng điện cho phép
/
1
1
lv T
nh
I
t
dh
I
K
I
e
−
==
−
/
1
1
lv T

nh
t
dh
I
I
e
−
=
−
44
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn
Hệ số quá tải dòng điện cho phép
/
1
1
lv T
nh
I
t
dh
I
K
I
e
−
==
−
Khi t
lv

<< T
nh
I
dh lv
I
T
K
I
t
==
Hệ số quá tải càng lớn khi thời gian làm việc càng nhỏ
và hằng số thời phát nóng càng lớn
Page 23
45
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
Thiết bò điện làm việc theo chu kỳ với dòng điện ngắn hạn lặp lại I
nl
I
nl
I
t
lv
t
ng
t
ck
t
Trong mỗi chu kỳ:
- Thời gian làm việc chưa đủ lớn (t

lv
< 4T) nên nhiệt độ của thiết bò chưa
đạt đến giá trò xác lập
- Thời gian nghỉ chưa đủ dài (t
ng
<4T) nên nhiệt độ chưa giảm xuống nhiệt
độ môi trường
46
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
Khi số chu kỳ đủ lớn thì độ chênh nhiệt sẽ dao động giữa hai giá trò τ
max
và τ
min
xác lập, đây là chế độ tựa xác lập
τ
dh
t
τ
τ
nl
2
τ
1
t
lv
1
t
ng
t

lv
t
ng
τ
max
τ
min
I
nl
I
t
lv
t
ng
t
ck
t
Page 24
47
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
τ
dh
t
τ
τ
nl
2
τ
1

t
lv
1
t
ng
t
lv
t
ng
Đường cong 1 là đường cong phát nóng khi
thiết bò điện làm việc với dòng điện đònh
mức dài hạn I
dh
ứng với công suất tổn hao dài
hạn P
dh
(1 ) (1 )
tt
TT
dh od
ee
ττ τ
−−
=−=−
Đường cong 2 là đường cong phát nóng khi thiết bò điện làm việc với dòng điện
ngắn hạn lặp lại I
nl
ứng với công suất tổn hao ngắn hạn lặp lại P
nl
Để tận dụng hết khả năng chòu nhiệt của thiết bò thì cần tăng dòng điện làm

việc đến I
nl
sao cho:
τ
max
= τ
dh
τ
max
τ
min
48
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
(1 )
tt
TT
ood
ee
ττ τ
−−
=+−
min m ax
ng
t
T
e
ττ
−
=

max
(1 ) (1 ) (1 )
lv ng
lv ck
tt
tt
TTT
nl dh
ee e
ττ τ
+
−− −
−= − =−
Ở chế độ tựa xác lập, ta có
phương trình phát nóng khi t = t
lv
Phương trình nguội khi t = t
ng
Điều kiện: τ
max
= τ
dh
τ
dh
t
τ
τ
nl
2
τ

1
t
lv
1
t
ng
t
lv
t
ng
τ
max
τ
min
max
(1 )
lv lv
tt
TT
ee
ττ τ
−−
−− −−
=+−
Page 25
49
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
τ
dh

t
τ
τ
nl
2
τ
1
t
lv
1
t
ng
t
lv
t
ng
/
/
1
1
ck
lv
tT
nl
tT
dh
e
e
τ
τ

−
−
−
=
−
2
2
nl nl n l
dh dh dh
P
I
P
I
τ
τ
==
Suy ra hệ số quá tải dòng điện cho phép
Do
/
/
1
1
ck
lv
tT
nl
I
tT
dh
I

e
K
I
e
−
−
−
==
−
50
BMTBD-LT KCĐ-nxcuong-V2-11-05
Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại
/
/
1
1
ck
lv
tT
nl
I
tT
dh
I
e
K
I
e
−
−

−
==
−
Khi t
ck
<< T ta có công thức gần đúng
nl ck
I
dh lv
I
t
K
I
t
==
Nếu đònh nghóa hệ số tiếp điện TL %:
% 100
lv
ck
t
TL
t
=
100
%
I
K
TL
=
Hệ số quá tải dòng điện càng lớn khi t

lv
càng bé và t
ck
càng lớn