<< Chapter < Page Chapter >> Page >

Giả sử làm việc dài hạn đường cong phát nóng là đường 1 trong hình minh họa.

Phụ tải lúc này là Pf :

Pf = S.f (3.10)

Sau thời gian tlv (thời gian làm việc ngắn hạn) độ chênh nhiệt mới đạt tới trị 1<f, nên thiết bị̣ điện làm việc non tải và chưa lợi dụng hết khả năng chịu nhiệt. Từ đó ta thấy rằng có thể nâng phụ tải lên để sau thời gian làm việc ngắn hạn tlv độ chênh nhiệt vừa đạt tới trị số cho phép f, phụ tải lúc này là Pn:

Pn = S. max (3.11)

Đường cong phát nóng trường hợp này là đường 2. Điểm M trên đường 2 thỏa mãn phương trình độ chênh nhiệt của quá trình phát nóng.

f = max (1- e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} ) (3.12)

Sau thời gian làm việc tlv dòng điện ngừng chạy vào vật dẫn do đó vật dẫn nguội lạnh theo quy luật như khi làm việc dài hạn (đường 3).

Từ các biểu thức (3.10), (3.11), (3.12) và gọi Kp = P n P f size 12{ { {P rSub { size 8{n} } } over {P rSub { size 8{f} } } } } {} là hệ số quá tải công suất ta rút ra:

Kp = P n P f size 12{ { {P rSub { size 8{n} } } over {P rSub { size 8{f} } } } } {} = τ max τ f size 12{ { {τ rSub { size 8{"max"} } } over {τ rSub { size 8{f} } } } } {} = 1 1 e t lv T size 12{ { {1} over {1 - e rSup { size 8{ - { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } } } {} >1 (3.13)

Vì công suất tỉ lệ với bình phương dòng điện nên:

KI = I n I f size 12{ { {I rSub { size 8{n} } } over {I rSub { size 8{f} } } } } {} = K P size 12{ sqrt {K rSub { size 8{P} } } } {} = 1 1 e t lv T size 12{ sqrt { { {1} over {1 - e rSup { size 8{ - { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } } } } {} (3.14)

KI : hệ số quá tải về dòng điện.

Ví dụ: Một thiết bị̣ điện có T = 180s nếu làm việc dài hạn thì dòng điện cho phép If = 100 A nhưng nếu làm việc ngắn hạn trong thời gian tlv = 5 s thì có thể tăng dòng diện lên bao nhiêu ?.

Giảí:

KI = 1 1 e t lv T size 12{ sqrt { { {1} over {1-e rSup { size 8{- { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } } } } {} = 1 1 e 5 180 size 12{ sqrt { { {1} over {1-e rSup { size 8{- { {5} over {"180"} } } } } } } } {} = 6

Vậy dòng cho phép lớn nhất là: In = KI. If = 6.100 = 600 [A].

Chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại của vật thể đồng nhất

Đây là chế độ mà thiết bị̣ điện làm việc trong một thời gian tlv mà nhiệt độ phát nóng chưa đạt tới bão hòa và sau đó nghỉ một thời gian tng mà nhiệt độ chưa giảm về nhiệt độ ban đầu rồi lại tiếp tục làm việc và nghỉ xen kẽ. Quá trình làm việc và nghỉ cứ lặp lại tuần hoàn như vậy. Để thể hiện mức độ làm việc lặp, người ta dùng khái niệm hệ số làm việc (còn gọi hệ số đóng điện):

ĐL% = t lv t lv + t ng size 12{ { { size 10{t rSub { size 8{ ital "lv"} } }} over { size 12{t rSub { size 8{ ital "lv"} } +t rSub { size 8{ ital "ng"} } } } } } {} .100% (3.15)

Trong thực tế ĐL% thường bằng 25%, 40%, 60%. Trong chế độ làm việc ngắn hạn lặp lại, nhiệt độ phát nóng nhỏ hơn chế độ làm việc dài hạn nhưng lớn hơn ở chế độ ngắn hạn. Tổng thời gian làm việc tlv và thời gian nghỉ tng ̀ gọi là thời gian chu kì tck.

tck = tlv + tng

Ta giả thiết tại thời điểm ban đầu độ chênh nhiệt độ của vật dẫn là t size 12{t} {} 0 sau thời gian làm việc tlv vật dẫn được đốt nóng đến độ chênh nhiệt là:

t size 12{t} {} 1= t size 12{t} {} ôđ(1-e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { {-t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} ) + t size 12{t} {} 0 e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { {-t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} (3.16)

Sau thời gian nghỉ tng vật dẫn nguội xuống nhiệt độ:

t size 12{t} {} 2 = t size 12{t} {} 1 e t ng T size 12{ {} rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "ng"} } } over {T} } } } } {} (3.17)

Chu kì tiếp theo vật dẫn lại bị đốt nóng tới độ chênh nhiệt độ:

t size 12{t} {} 3= t size 12{t} {} ôđ(1- e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} ) + t size 12{t} {} 2 e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} (3.18)

Sau một số chu kì nhiệt độ chênh lệch nhiệt độ đạt đến độ chênh nhiệt cực đại t size 12{t} {} max và độ chênh lệch nhiệt độ cực tiểu t size 12{t} {} min không thay đổi, ta gọi là thời kì ổn định. Tương tự như trên, ta viết:

Quá trình phát nóng t size 12{t} {} max = t size 12{t} {} ôđ (1- e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} ) + t size 12{t} {} min e t lv T size 12{ {} rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } {} (3.19)

Quá trình nguội lạnh: t size 12{t} {} min = t size 12{t} {} max . e t ng T size 12{ {} rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "ng"} } } over {T} } } } } {} (3.20)

Giải hai phương trình này ta được:

t size 12{t} {} max = τ äâ 1 e t lv T 1 e t lv + t ng T size 12{ { {τ rSub { size 8{"äâ"} } left (1 - e rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } right )} over {1 - e rSup { - { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } +t rSub { size 6{ ital "ng"} } } over {T} } } } } } {} (3.21)

Với: t size 12{t} {} ôđ :độ chênh nhiệt độ ổn định bằng độ chênh nhiệt cho phép t size 12{t} {} f [0C].

t size 12{t} {} max: độ chênh nhiệt độ lớn nhất khi làm việc ngắn hạn lặp lại [0C].

Có: max<f = t size 12{t} {} ôđ nên có thể cho tăng tải thêm lên để làm việc như ở đường cong phát nóng 2(ứng với t size 12{t} {} nl> t size 12{t} {} f) hình 3-3, để sau thời gian làm việc  = f.

Ta có:

f = nl 1 e t lv T 1 e t lv + t ng T size 12{ { {1 - e rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } over {1 - e rSup { - { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } +t rSub { size 6{ ital "ng"} } } over {T} } } } } } {} (3.22)

Hệ số quá tải công suất: Kp = τ nl τ cf size 12{ { {τ rSub { size 8{ ital "nl"} } } over {τ rSub { size 8{ ital "cf"} } } } } {} = 1 e t CK T 1 e t lv T size 12{ { {1 - e rSup { size 8{ { { - t rSub { size 6{ ital "CK"} } } over {T} } } } } over {1 - e rSup { - { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } } {} (3.23)

Hệ số quá tải dòng điện:

KI = I nl I f size 12{ { {I rSub { size 8{ ital "nl"} } } over {I rSub { size 8{f} } } } } {} = K P size 12{ sqrt {K rSub { size 8{P} } } } {} = 1 e t CK T 1 e t lv T size 12{ sqrt { { {1 - e rSup { size 8{ - { {t rSub { size 6{ ital "CK"} } } over {T} } } } } over {1 - e rSup { - { {t rSub { size 6{ ital "lv"} } } over {T} } } } } } } {} (3.24)

Hình 3-3 so sánh đặc tính phát nóng khi làm việc trong chế độ ngắn hạn lặp lại (đường 3) với đặc tính phát nóng khi làm việc dài hạn (đường 1) ta thấy khi làm việc ngắn hạn lặp lại lại có thể tăng thêm phụ tải (đường 4).

Sự phát nóng khi ngắn mạch

Thời gian xảy ra ngắn mạch rất ngắn nên nhiệt độ cung cấp cho vật thể hoàn toàn dùng để đốt nóng vật dẫn và gần đúng ta coi không có nhiệt lượng tỏa ra môi trường xung quanh. Trong thời gian dt dòng điện ngắn mạch sinh ra nhiệt lượng là:

dQ = K2m. I2 .R.dt = K2m .I2 . ρ l s size 12{ρ { {l} over {s} } } {} .dt (3.25)

Trong đó: Km = I nm I size 12{ { {I rSub { size 8{ ital "nm"} } } over {I} } } {} , với Inm là trị số dòng ngắn mạch qua vật dẫn; I là dòng điện định mức qua vật dẫn; S là tiết diện vật thể.

Toàn bộ nhiệt lượng do dòng điện ngắn mạch sinh ra dùng để đốt nóng vật dẫn lên độ chênh nhiệt độ là dnm . Ta có phương trình:

dQ = C.G.dmn = C.S.l. g size 12{g} {} .dmn (3.26)

Với g size 12{g} {} là khối lượng riêng của vật dẫn. C là nhiệt dung riêng của vật dẫn.

So sánh biểu thức (3.25) và (3.26) ta có: dmn = ρ γ . c size 12{ { {ρ} over {γ "." c} } } {} K2m I F 2 size 12{ left ( { { size 10{I}} over { size 10{F}} } right ) rSup { size 8{2} } } {} .dt.

Lấy tích phân ta được:

nm = ρ . K m 2 γ . c size 12{ { { size 10{ρ "." K rSub {m} rSup {2} }} over { size 10{γ "." c}} } } {} . 0 t I S 2 . dt size 12{ Int cSub { size 8{0} } cSup { size 8{t} } { left ( { { size 10{I}} over { size 10{S}} } right ) rSup { size 8{2} } "." ital "dt"} } {} (3.27)

-Khi I = const thì: 0 t I S 2 dt size 12{ Int cSub { size 8{ size 10{0}} } cSup { size 10{t}} {} left ( size 12{ { {I} over { size 12{S} } } } right ) rSup { size 8{2} } ital "dt"} {} = I S 2 size 12{ left ( { { size 10{I}} over { size 10{S}} } right ) rSup { size 8{2} } } {} t = J2t. Có: nm= ρ . K m 2 γ . c size 12{ { { size 10{ρ "." K rSub {m} rSup {2} }} over { size 10{γ "." c}} } } {} J2t (3.28)

Nếu độ chênh nhiệt lúc bắt đầu ngắn mạch là ôđ thì khi kết thúc ngắn mạch độ chênh nhiệt sẽ là: ,nm = ôđ + nm. Trong thực tế ρ size 12{ρ} {} , C thay đổi theo nhiệt độ : C = C0 [ 1+ b0 ( ôđ + nm )],

ρ size 12{ρ} {} = ρ size 12{ρ} {} 0 [ 1+ α size 12{α} {} 0 ( ôđ + nm )]. Trong đó: C0: nhiệt dung riêng khi  = 0; b0: hệ số nhiệt độ tỉ nhiệt.

ρ size 12{ρ} {} 0: điện trở suất khi  = 0; α size 12{α} {} 0: hệ số nhiệt điện trở. Thay vào (3.28) ta được:

nm = K m 2 γ size 12{ { { size 10{K rSub {m} rSup {2 } }} over { size 12{γ} } } } {} ρ 0 [ 1 + α 0 ( τ äâ + τ nm ) ] c 0 [ 1 + b 0 ( τ äâ + τ nm ) ] . I S 2 . dt size 12{ { { size 10{ρ rSub { size 8{0} } \[ 1+α rSub { size 8{0} } \( τ rSub { size 8{"äâ"} } +τ rSub { size 8{ ital "nm"} } \) \] }} over { size 12{c rSub { size 8{0} } \[ 1+b rSub { size 8{0} } \( τ rSub { size 8{"äâ"} } +τ rSub { size 8{ ital "nm"} } \) \]} } } "." left ( size 12{ { {I} over { size 12{S} } } } right ) rSup { size 8{2} } "." ital "dt"} {} (3.29)

Questions & Answers

Is there any normative that regulates the use of silver nanoparticles?
Damian Reply
what king of growth are you checking .?
Renato
What fields keep nano created devices from performing or assimulating ? Magnetic fields ? Are do they assimilate ?
Stoney Reply
why we need to study biomolecules, molecular biology in nanotechnology?
Adin Reply
?
Kyle
yes I'm doing my masters in nanotechnology, we are being studying all these domains as well..
Adin
why?
Adin
what school?
Kyle
biomolecules are e building blocks of every organics and inorganic materials.
Joe
anyone know any internet site where one can find nanotechnology papers?
Damian Reply
research.net
kanaga
sciencedirect big data base
Ernesto
Introduction about quantum dots in nanotechnology
Praveena Reply
what does nano mean?
Anassong Reply
nano basically means 10^(-9). nanometer is a unit to measure length.
Bharti
do you think it's worthwhile in the long term to study the effects and possibilities of nanotechnology on viral treatment?
Damian Reply
absolutely yes
Daniel
how to know photocatalytic properties of tio2 nanoparticles...what to do now
Akash Reply
it is a goid question and i want to know the answer as well
Maciej
characteristics of micro business
Abigail
for teaching engĺish at school how nano technology help us
Anassong
Do somebody tell me a best nano engineering book for beginners?
s. Reply
there is no specific books for beginners but there is book called principle of nanotechnology
NANO
what is fullerene does it is used to make bukky balls
Devang Reply
are you nano engineer ?
s.
fullerene is a bucky ball aka Carbon 60 molecule. It was name by the architect Fuller. He design the geodesic dome. it resembles a soccer ball.
Tarell
what is the actual application of fullerenes nowadays?
Damian
That is a great question Damian. best way to answer that question is to Google it. there are hundreds of applications for buck minister fullerenes, from medical to aerospace. you can also find plenty of research papers that will give you great detail on the potential applications of fullerenes.
Tarell
what is the Synthesis, properties,and applications of carbon nano chemistry
Abhijith Reply
Mostly, they use nano carbon for electronics and for materials to be strengthened.
Virgil
is Bucky paper clear?
CYNTHIA
carbon nanotubes has various application in fuel cells membrane, current research on cancer drug,and in electronics MEMS and NEMS etc
NANO
so some one know about replacing silicon atom with phosphorous in semiconductors device?
s. Reply
Yeah, it is a pain to say the least. You basically have to heat the substarte up to around 1000 degrees celcius then pass phosphene gas over top of it, which is explosive and toxic by the way, under very low pressure.
Harper
Do you know which machine is used to that process?
s.
how to fabricate graphene ink ?
SUYASH Reply
for screen printed electrodes ?
SUYASH
What is lattice structure?
s. Reply
of graphene you mean?
Ebrahim
or in general
Ebrahim
in general
s.
Graphene has a hexagonal structure
tahir
On having this app for quite a bit time, Haven't realised there's a chat room in it.
Cied
what is biological synthesis of nanoparticles
Sanket Reply
how did you get the value of 2000N.What calculations are needed to arrive at it
Smarajit Reply
Privacy Information Security Software Version 1.1a
Good
Got questions? Join the online conversation and get instant answers!
Jobilize.com Reply

Get the best Algebra and trigonometry course in your pocket!





Source:  OpenStax, Giáo trình thiết bị điện. OpenStax CNX. Jul 30, 2009 Download for free at http://cnx.org/content/col10823/1.1
Google Play and the Google Play logo are trademarks of Google Inc.

Notification Switch

Would you like to follow the 'Giáo trình thiết bị điện' conversation and receive update notifications?

Ask