0.3 Phát nóng  (Page 2/3)

A : [T0] = (90 $¸$ 105)0C

E : [T0] = (105 $¸$ 120)0C

B : [T0] = (120 $¸$ 140)0C

Các bộ phận thiết bị̣ điện quy định

+ Vật liệu không bọc cách điện để xa vật cách điện [T0] =110.

+ Dây nối tiếp xúc cố định [T0] = 750C

+ Tiếp xúc mạ bạc [T0] =1200C

+ Vật liệu dẫn điện có bọc cách điện thì:

-Cấp O: [T0] 800C

-Cấp A : [T0] 950C

-Cấp B: [T0] 1100C

+ Vật liệu không dẫn điện không bọc cách điện [T] 1100C

Ngoài ra chế độ làm việc khác nhau có nhiệt độ lớn nhất cho phép khác nhau.

Chế độ làm việc dài hạn của vật thể đồng nhất

Thiết bị điện làm việc dài hạn tức là thiết bị̣ điện có thể làm việc liên tục lâu dài nhưng thời gian làm việc phải không nhỏ hơn thời gian cần thiết để thiết bị phát nóng đến nhiệt độ ổn định.

Khi có dòng điện I chạy trong vật dẫn sẽ gây ra tổn hao một công suất P và trong thời gian dt sẽ gây ra một nhiệt lượng:

P.dt = RI2dt (3.1)

Nhiệt lượng hao tổn này bao gồm hai phần:

-Đốt nóng vật dẫn G.C.d

-Tỏa ra môi trường xung quanh S ..dt.

Ta có phương trình cân bằng nhiệt của quá trình phát nóng:

P.dt = G.C.d + S ..dt (3.2)

Trong đó: G là khối lượng vật dẫn [g]

C là tỉ nhiệt vật dẫn tỏa nhiệt [J/g].

 là độ chênh nhiệt [00C].

là hệ số tỏa nhiệt [W/cm2].

Từ (3.2) ta có phương trình :

$\frac{P}{G\text{.}C}$ = $\frac{\mathrm{d\tau }}{\text{dt}}$ + $\frac{S\text{.}\alpha }{G\text{.}C}$ . (3.3)

Giải phương trình vi phân (3.3) với điều kiện tại t = 0 thì độ chênh nhiệt ban đầu là 0, ta được:

 = $\frac{P}{S\text{.}\alpha }$ (1 - $e^{\frac{\mathrm{\alpha S}}{\text{GC}}t}$ ) + 0 $e^{\frac{\mathrm{\alpha S}}{\text{GC}}t}$ (3.4)

Đặt T = $\frac{G\text{.}C}{S\text{.}\alpha }$ là hằng số thời gian phát nóng.

$\frac{P}{S\text{.}\alpha }$ = ôđ : độ chênh nhiệt ổn định. Ta có:

 = ôđ ( 1- $e^{-\frac{t}{T}}$ ) + 0 $e^{-\frac{t}{T}}$ (3.5)

Khi t = 0 mà 0 = 0 thì:

 = ôđ .(1- $e^{-\frac{t}{T}}$ ) (3.6)

Khi ngắt dòng điện (I = 0), quá trình phát nóng chấm dứt và quá trình nguội lạnh bắt đầu xảy ra, nghĩa là P.dt = 0, ta có phương trình nguội lạnh:

I2R.dt = 0 (3.7)

Và: G.C.d + S+dt = 0 nên có:

$\frac{\mathrm{d\tau }}{\text{dt}}$ + $\frac{G\text{.}C}{S\text{.}\alpha }\tau$ = 0 (3.8)

Với điều kiện khi ngắt dòng điện độ chênh lệch nhiệt bằng độ chênh lệch nhiệt ổn định. Giải phương trình vi phân (3.8) ta được biểu thức thể hiện quá trình nguội lạnh:

 = ôđ .e ${}^{\frac{-t}{T}}$

Hằng số thời gian phát nóng T là khoảng thời gian cần thiết để đốt nóng vật lên tới độ chênh nhiệt ổn định nếu không có sự tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh .

Xác định hằng số T bằng giải tích, ta có: P dt = G.C.d

$\frac{\mathrm{d\tau }}{\text{dt}}$ = $\frac{P}{G\text{.}C}$ thì  = $\frac{P}{G\text{.}C}$ .t + 0

Nếu 0 = 0 thì:  = $\frac{P}{G\text{.}C}$ .t

Khi 0 = ôđ thì t = T. Từ ôđ = $\frac{P}{G\text{.}C}$ .T và theo công thức Niutơn ôđ = $\frac{P}{\alpha \text{.}S}$ .

Ta có: T= $\frac{G\text{.}C}{S\text{.}\alpha }$ (3.9)

Dùng phương pháp vẽ cũng có thể xác định được giá trị T. Từ gốc tọa độ gốc ta vẽ đường tiếp tuyến với đường cong 1 và đường cong 2. Ta nhận được = T.

$\mid \frac{\mathrm{dt}}{\text{dt}}\mid$ t =0 = $\frac{t_{\text{Š‰}}}{T}$ = tg = $\frac{\text{BC}}{\text{AB}}$

Trong đó BC = ôđ vậy = T. Quá trình phát nóng có tỏa nhiệt ra môi trường xung quanh thì sau thời gian T độ chênh lệch nhiệt chỉ đạt tới giá trị 0,632 ôđ .

Chế độ làm việc ngắn hạn của vật thể đồng nhất

Ở chế độ làm việc ngắn hạn độ chênh lệch nhiệt của thiết bị̣ điện sau thời gian làm việc chưa đạt tới trị số ổn định thì thiết bị̣ điện đã ngừng làm việc. Nhiệt độ phát nóng ở chế độ này là nhỏ nhất. Khi ngừng làm việc (I= 0) thì quá trình nguội lạnh lại bắt đầu.