tài liệu cơ sở ngành văn cường ct

Phân cực điện tử: khi điện trường được đặt lên nguyên tử, xuất hiện moment lưỡng cực điện tạm thời do tâm của mây điện tử và hạt nhân lệch nhau.. Thời gian phân cực nhỏ và sự phân cực b[r]

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ ĐÁP ÁN

Học phần: Kỹ thuật cao áp (CN 263)

NỘI DUNG ĐÁP ÁN

Câu 1 Trình bày phương pháp bảo vệ chống sét bằng cách sử dụng hai cột thu sét (1,5 đ)

Phạm vi bảo vệ của một cột thu sét là hình chóp tròn xoay có đường sinh dạng hyperbol Trong thiết

kế, để đơn giản người ta thay thế đường sinh dạng hyperbol bằng hai đoạn thẳng và phạm vi bảo vệ của một cột thu sét được biểu diễn như sau:

Phạm vi bảo vệ của hai cột thu sét có cùng độ cao

o Nếu hai cột đặt cách nhau 1 khoảng a  7h, thì mọi điểm trên mặt đất giữa hai cột sẽ không bị sét đánh

o Một vật có độ cao ho đặt giữa hai cột sẽ được bảo vệ nếu ho thỏa điều kiện:

o Phạm vi bảo vệ phía ngoài hai cột được xác định như đối với mỗi cột riêng lẻ

o Khu vực giữa hai cột được giới hạn bởi một cung tròn qua hai đỉnh cột và đỉnh cột giả tưởng có độ cao ho

p

a h

ho

7





Câu 2 Xây dựng biểu thức xác định dòng điện theo lý thuyết phóng điện thác điện tử (1,5 đ)

Lượng tăng điện tử tự do trong khoảng dx

Tại x = 0  exp(0)=1  C = N ec (tổng số điện tử sinh ra tại cathode trong 1s)

 Ne(x) = Nec exp(  x)

Số lượng ion dương sinh ra trong đoạn dx

Nec

Ne(x)

Ne(x)+dNe

 

 

  x C

N

x C

N

x C

N

x C N

C x

N

dx N

dN dx

N

dN

dx N

dN

e

e

e e

e

x e

e x

e

e

x e e

















exp

exp ln

exp

ln

ln ln

ln ln







































































 dx N   x dx N

dN   e x   ec exp 

Số lượng ion dương sinh ra trong khoảng từ 0 đến x

Tổng điện tử sinh ra giữa hai bản cực

Tổng ion dương sinh ra giữa hai bản cực

Các ion dương chuyển động về phía cathode, đập vào cathode và sinh ra các điện tử thứ cấp nên ta

có

Với: N o là tổng số điện tử đầu tiên được sinh ra tại cathode do hiện tượng ion hóa tự nhiên

: hệ số ion hóa thứ hai (xác suất để sinh ra 1 điện tử do 1 ion dương va đập vào cathode )

Tổng số điện tử đến anode trong 1 đơn vị thời gian

Tổng dòng điện

 

exp

1 exp









x N

x N

dx x N

x

N

ec

x

o

x

o ec

ec













Ne d  ec exp 

    exp    1 

 d o

ec N N

 

 exp 1  1

1 exp

















d

N N

d N

N N

N N

o ec

ec o

d o

ec











 

 

 exp 1 

1

exp exp









d

d N

d N

N

o

ec d

e









 

 

 

 

 

 exp 1 

1 exp

1 exp

1

exp

















d

d i

d

d q

N q

N i i

o

e o e

d e e













Câu 3

3.1 Từ biểu thức của dòng điện hình thành trong khí điện âm khi phóng điện (1 đ):

 







































1 exp

1

exp

d

d i

i o





























Phóng điện xảy ra khi:

kV cm

p E

E

p E

p E

d

d

28

28 , 3 28

28 , 3

52 , 1 4 76

, 1 24

0

1 exp

0 1 exp

1



















































































Điện áp phóng điện trong khe hở 10 mm chứa khí SF6 là

 kV 

d E

UBD  BD  178  1  178

3.2 Khi không khí điền đầy khe hở giữa hai bản cực (1 đ)

Từ điều kiện để xảy ra phóng điện Townsend





















































1 1 ln

1 1

1 1

0 1 1

d e e e

d d d

Mà:















U

B A

p . exp



Do đó:









































































































1 1 ln ln

1 1 ln ln

exp 1

1 ln

exp

1 1 ln

Apd

Bpd U

U

pd U

B Apd

pd U

B Apd

pd U

B Apd

BD

Điện áp phóng điện trong khe không khí là

 V kV

Apd

Bpd

02 0

1 1 ln

1 1520 6

, 14 ln

1 1520 365

1 1 ln ln







































































































































































































Câu 4

4.1 Các loại phân cực có thể xảy ra trong chất rắn (0,5 đ)

a Phân cực điện tử: khi điện trường được đặt lên nguyên tử, xuất hiện moment lưỡng cực điện tạm thời do tâm của mây điện tử và hạt nhân lệch nhau Thời gian phân cực nhỏ và sự phân cực biến mất tức thời khi điện trường giảm về 0 Phân cực điện tử không sinh ra tổn hao điện môi

b Phân cực ion: xuất hiện trong điện môi có liên kết ion Dưới tác động của điện trường, các ion dương và âm dịch chuyển ngược chiều nhau tạo nên moment lưỡng cực điện Thời gian phân cực nhỏ và sự phân cực biến mất tức thời khi điện trường giảm về 0 Phân cực ion cũng không sinh ra tổn hao điện môi

c Phân cực lưỡng cực: xảy ra trong các điện môi cực tính Dưới tác động của điện trường, các lưỡng cực cố định xoay đảo theo điện trường Thời gian phân cực lớn và sự phân cực biến mất từ từ khi điện trường giảm về 0 Phân cực lưỡng cực sinh ra tổn hao điện môi

lớp điện môi hoặc giữa hai vùng của cùng một điện môi Thời gian phân cực lớn và sự phân cực biến mất từ từ khi điện trường giảm về 0 Phân cực kết cấu sinh ra tổn hao điện môi

4.2 (1,5 đ) Các thông số cho trước: 0  8 85  10 12F/m; K  0 1W/m o C; t0 20o C; tmax  80o C



Điện áp chịu đựng cực đại của tụ điện khi thử nghiệm





max 0

, 0

2 max

8 t

t dt

K V







Trong đó:

3 6 ,

, ,  tg   2.10 t



Vì vậy,

) ( 10 62 , 5

80

1 20

1 2

1 10 2 3 314 10

85 , 8

1 0 8

2 10

2

8 10

2

8 8

10

2 2 6

12

80

20

2 6 , 0

3 6 , 0 ,

0

2 max

max

0 max

0 max

0

V

t K

dt t K

dt K V

t

t

t t t

t



































































 





 Vmax 237135(V)237,14(kV)

Tra bảng 1 được điện áp định mức cực đại của tụ điện là

Vmax rated = 72,5 (kV)

Cần thơ, ngày 12 tháng 05 năm 2014

Người ra đáp án

NGUYỄN VĂN DŨNG