Tài liệu TÍNH TOÁN NHIỆT Chương 6a doc

/-TÍNH TOÁN TỔN HAO TRONG CÁC PHẦN DẪN ĐIỆN :
1- Các biểu thức tính toán :
Công suất tác dụng P và năng lượng tổn hao trong vật dẫn được
xác định theo các biểu thức :
P = I
2
.R (W) (6-1)
W = I
2
Rt (Jun) (6-2)
Ở đây I - tính bằng Ampe [A]
t - tính bằng giây [s]
R - tính bằng ôm []
R = k
bm
.K
g
. 

.
S
l
(6-3)
Trong đó :
k
bm
- hệ số hiệu ứng bề mặt , bằng tỉ số giữa điện trở xoay chiều và
điện trở một chiều .
K
g
- Hệ số hiệu ứng gần khi có các phần tử dẫn điện đặt gần nhau .

l- chiều dài vật dẫn
S- tiết diện ngang vật dẫn


- Điện trở suát của vật dẫn ở 0
o
C.



= 
o
(1+) = 
20
[1+(-20)]
=

mt
[1+(- 
mt
)] (6-4)
v
ới 

, 
o
, 
20
- là điện trở suất của vật dẫn ở 0
o

C , 20
o
C , và nhiệt
độ môi trường xung quanh .
Bảng 6-2 : Điện trở suất của đồng và nhôm ở 20
o
C
Vật liệu vật dẫn
Điện trở suất

20
(
m
mm
)
2
- Đồng điện phân tinh khiết nhất.
- Đồng mác A1 đã : - ủ mềm
- ủ nửa mềm
- không ủ , cứng
- Nhôm điện phân tinh khiết nhất đã được
ủ
- Nhôm mác A1 đã : - ủ mềm
- ủ nửa mềm
0,01681
0,01741
0,01754
0,01640
0,02635
0,0278 - 0,0280

0,0268 - 0,0295
- không ủ , cứng 0,0318
2./-Hệ số hiệu ứng bề mặt và hiệu ứng gần của vật dẫn bằng vật liệu
phi từ tính :
Hiệu ứng bề mặt (qui ước do hiện tượng tự cảm ) , hiệu ứng gần (qui
ước do hiện tượng hỗ cảm )sinh ra do sự phân bố không đều của mật độ
dòng điện trong tiết diện vật dẫn khi có dòng xoay chiều chảy qua .
a - Hệ số hiệu ứng bề mặt :
Hình 6-1 và 6-2 là đồ thị biểu thị quan hệ giữa hệ số hiệu ứng bề
mặt vào chuẩn số đồng dạng của các vật liệu dẫn được sử dụng nhiều
trong khí cụ điện , chuẩn số đồng dạng được tính theo công thức :

1cm
4
100m
R10
R
ff

Trong đó :
f -T
ần số nguồn cung cấp .
R
100m
- Điện trở 1 chiều của vật dẫn dài 100m .
R
1cm
- Điện trở 1 chiều của vật dẫn dài 1cm .

100m

R
f
Hình 6-1 : Sự phụ thuộc của hệ số hiệu ứng bề mặt vào chuần số
đồn dạng của vật dẫn tr
òn hoặc đặc (b/d=0,5) và tròn
r
ỗng (b/d = 0,4

0,01) bằng vật liệu phi từ tính .

100m
R
f


5
.104
..

hbf
Hình 6-2 :Sự phụ thuộc của hệ số hiệu ứng bề mặt vào chuẩn số đồng dạng
của vật dẫn dạng th thành từ tính .
Đối với tiết diện tròn :
m
R
f
100
.
=
s

f
100
.

=
d
df
.100.
..
2


=
2
20






d


f.
(6-5)
Đối với vật dẫn hình ống :
100m
R
f

=
s
hbf
100
..

=
.100d
....


dbdf
=
10
d
.d
...


bf
(6-6)
Đối với vật dẫn có tiết diện chữ nhật :
R
f
m100
= 1,38.10
-3
.
.
..


fhb
=
10
....
7
.


fhb
( 6-7)
Trong các công th
ức trên các kích thước tính cùng m và R tính bằng
Ωm.
Khi tăng tần số nguồn và tăng kích thước vật dẫn thì hệ số hiệu ứng bề
mặt tăng và ngược lại ở tần số thấp vật dẫn có kích thước nhỏ ta có thể
không xét hiệu ứng bề mặt.
b - Hệ số hiệu ứng gần :
Trong thực tế đa số các khí cụ điện hạ áp có các vật dẫn đặt song song
với nahuu và có một khoảng cách nhất định cho nên hệ số hiệu ứng gần có
giá trị gần bằng 1.
3 - Hệ số hiệu ứng bề mặt của vật dẫn bằng vật liệu từ:
Ở các vật dẫn bằng vật liệu từ, từ thông trong vật dẫn thay đổi không
những do sự biến thiên dòng điện mà còn phụ thuộc vào độ từ thẩm của vật
liệu, việc tính toán hệ số hiệu ứng bề mặt là phức tạp nên ở tài liệu này
không xét đến.
V/- XÁC ĐỊNH VÀ GIẢM TỔN HAO TRONG CÁC CHI TIẾT, CÁC
CỤM KHÔNG DẪN ĐIỆN CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN.
Do từ thông phép mạch qua các cụm không dẫn điện của khí cụ điện
như thân, vỏ ... n

ên ở các bộ phận này cũng sinh ra tổn hao do dòng xoáy và
t
ừ trễ, trong thực tế kỹ thuật sự phát nóng này được xác định bằng phương
pháp thực nghiệm.
Để giảm tổn hao n
ày ta có thể dùng những biện pháp sau : sử dụng vật
liệu phi từ tính, thay đổi dạng tiêt diện và bề mặt chi tiết, tạo khe hở không
khí trên đường đi của từ thông, đặt m
àn phi từ tính, sử dụng vòng ngắn
mạch.