TÍNH TOÁN Ở CHẾ ĐỘ NGẮN HẠN LẶP LẠI VÀ CÁC CHẾ ĐỘ GIÁN ĐOẠN KHÁC 1.. Nếu khí cụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có thời gian tck và tlv nhỏ hơn hoặc bằng thời gian T thì việc tín
Trang 1TÍNH TOÁN Ở CHẾ ĐỘ NGẮN HẠN LẶP LẠI VÀ CÁC CHẾ ĐỘ GIÁN ĐOẠN KHÁC
1 Tính toán nhiệt ở chế độ ngắn hạn lặp lại
Chế độ ngắn hạn lặp lại được đặc chưng bởi hệ số làm việc:
ng ev
ev
t
Hay % 100 100
ck
ev ng
ev
ev
t t
t
Trong đó:
tev - khoảng thời gian làm việc
tng- khoảng thời gian nghỉ
tck = tev + tng thời gian 1 chu l kỳ làm việc
Các giá trị này thường là 15, 25, 40, 60, …
Độ tăng nhiệt cho phép ở chế độ ngắn hạn lặp lại lấy bằng ở chế độ dài hạn
Nếu khí cụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại có thời gian tck và tlv nhỏ hơn hoặc bằng thời gian T thì việc tính toán được tiến hành theo các công thức đơn giản
Ví dụ 6-2:
Hãy xác định khả năng tải và các thông số tương ứng của thanh dẫn vào của 1 khí cụ điện làm việc ở chế độ ngắn hạn lặp lại ổn định có ЛD% = 40% Trong điều kiện như ví dụ 6-1 đã nêu
Tính toán sơ bộ:
Các giá trị, các đại lượng đã được giải trong ví dụ 5-1, cần phải xác đinh thêm các thông số sau:
Thời gian 1 chu kỳ làm việc:
sec 75 4
0 30
D
ev ck
t t
Số chu kỳ làm việc trong 1 giờ:
Trang 2064 0 466 30
16 0 466 75
48 75 3600
T t T t
ev ck
Như vậy tck << T
Độ tăng nhiệt:
C
o D
dh D
dh
4 0
50
Công suất:
555 0 4 0
222 0
D
dh nh
P
Dòng điện:
A
I I
D
dh
64 0
275 4
0
275
Hệ số quá tải công suất:
5 2 4 0
1 1
D
p
K
Hệ số quá tải dòng điện:
58 1 5
2
K
Tính toán kiểm nghiệm:
Ta xác định thời gian làm việc cho phép của 1 chu kỳ làm việc theo đường cong hình 5-5:
Ta có 0 64
430
275
1
nh
d
I
I và ЛD% = 40
Ta được 0 065
T
T ev do đó tev = 4.86 × 0.065 = 30 sec Thời gian này phù hợp với số liệu đã cho, nên kết quả tính toán có thể chấp nhận được
2 Tính toán nhiệt ở các chế độ gián đoạn khác
Có thể áp dụng việc tính toán ở chế độ làm việc ngắn hạn lặ lại trên đối với các chế độ làm việc gián đoạn – liên tục ổn định nếu ở cuối chu kỳ làm việc chúng được ổn định ở cùng 1 nhiệt độ
Trang 3Ở chế độ ngắn hạn lặp lại và các chế độ thay đổi có chu kỳ lặp lại không xác định Phụ tải tính toán được xác định như ở các chế độ dài hạn theo chế
độ trung bình của công suất tương đương:
t dt
t
P
0
Nếu tổn hao công suất do điện trở, thì việc tính toán có thể theo dòng điện trung bình:
t
t
I
0 2
1
IV TÍNH TOÁN KHI CÓ DÒNG NGẮN MẠCH ĐỘ BỀN NHIỆT CỦA KHÍ CỤ ĐIỆN
Độ bền nhiệt của khí cụ điện là tính chất chịu được sự tác dụng nhiệt của dòng ngắn mạch trong thời gian ngắn mạch, nó được đặc chưng bởi dòng bền nhiệt: là dòng điện mà ở đó thanh dẫn chưa bị biến dạng Mật độ dòng điện cho phép đối với vật dẫn bằng các vật liệu khác nhau cho trong bảng 6-7
Đặc điểm quá trình phát nóng khi có ngắn mạch là: dòng điện và mật đọ dòng điện trị số rất lớn, thời gian dòng điện chạy qua nhỏ, sự thay đổi dòng điện theo thời gian rất phức tạp và sự thay đổi nhiệt độ tương đối lớn của bộ phận dẫn điện sau thời gian ngắn mạch
Điện trở suất và nhiệt dung riêng của vật dẫn sẽ thay đổi lớn theo nhiệt độ
) 1 (
1
0
0
C
Trong đó ρ0 và C0 là điện trở suất và nhiệt dung riêng ở 0 0C
α và β là hệ số nhiệt điện trở và nhiệt dung
Từ việc giải phương trình cân băng nhiệt ta có:
d
C dt J dt S
nm
t
0 1
1
0
0 0
2 0
2 2
Sau khi tích phân ta được:
312
313
Trang 4nm
s
I 2
bn
bn t s
I
2
2
jnm2 tnm Anm Ad
= Abđ – Ad A2s/mm4
ở đây :
- Inm = Ibn(A) ; Jnm = Jbn(A/mm2) Dòng điện và mật độ dòng điện khi ngắn mạch và khi ở dòng bền nhiệt
- S thiết diện vật dẫn (mm2)
- tnm = tbn thời gian ngắn mạch (séc)
- Өd , Өnm nhiệt độ vật dẫn bắt đầu và sau khi ngắn mạch
- γ trọng lượng riêng vật dẫn
- Ad , Anm = Abn giá trị của biểu thức (8-20) ở giới hạn dưới và trên rò
Өd và Өnm
Sự phụ thuộc của Ө = f(AӨ) được cho trên hình 8-6 Nhờ đường cong này ta sẽ tính toán độ bền nhiệt của khí cụ điện
Hình 6-6: đường cong phát nóng
của vật dẫn khi có dòng ngắn mạch
1- Đồng thau 2- Nhôm 3- Bạc 4- Đồng
Өd và Өnm đã biết trước theo đường cong xác định Ad , An sau đó có thể xác định một trong ba thông số Inm , S, tnm khi đã biết hai thông số hay ngược lại xác định Өnm t ừ Inm ,S , tnm cho trước
Ví dụ 6-3 :
Hãy xác định giới hạn cho phép của dòng điện và mật độ dòng bền nhiệt
4 sec cho thanh dẫn ở ví dụ 6-1
Trang 5Giải : Theo điều kiện Ө = 50 +40 = 900 C
Nhiệt độ cho phép đối với đồng Өbn = 3000C
Theo hình 5-6 ta có Ad = 1,4.104 A2 s/mm4 và Abn = 3.75.104 A4 s/mm2
Theo biểu thức 5- 21 ta có
Ibn = S
bn
d on
t
A
A
= 60
4
10 4 1 10 05
= 4600
Jbn =
bn
d on
t
A
A
=
4
10 35
= 76 A/mm2 Như vậy mật độ dòng điện tính được nhỏ hơn trị số cho phép