Đang tải... (xem toàn văn)
Các công thức tính toán điện trường Tính toán điện trường của một số hệ thống cơ bản Độ dẫn điện của vật liệu cách điện Phân bố điện trường của một số hệ thống thực tế
CHƯƠNG III: ÁP LỰC ĐIỆN TRƯỜNG Tổng quan Các công thức tính toán điện trường Tính toán điện trường của một số hệ thống cơ bản Độ dẫn điện của vật liệu cách điện Phân bố điện trường của một số hệ thống thực tế 1. Tổng quan Khi thiết bị chịu tác động của điện áp ⇒ hình dạng và kết cấu của các điện cực và cách điện sẽ quyết định ứng suất điện trường bên trong vật liệu Đặc tính chất cách điện (điện môi) lý tưởng o Đồng nhất o Không dẫn điện (σ=0) o Hằng số điện môi không phụ thuộc tần số và nhiệt độ o Phân bố điện trường trong vật liệu không phụ thuộc vào dạng sóng điện áp (AC, DC, Xung) Khi kết hợp hai hay nhiều chất cách điện lý tưởng⇒ sự phân bố điện áp phụ thuộc vào hằng số điện môi của các chất cách điện ⇒ phân bố “điện áp điện dung” (capacitive voltage distribution) Khi kết hợp hai hay nhiều chất cách điện có σ ≠ 0 o Đối với điện áp DC ổn định: phân bố “điện áp điện trở” (resistive voltage distribution) phụ thuộc vào điện trở suất của vật liệu (ρ phụ thuộc vào nhiệt độ và cường độ điện trường) o Đối với điện áp DC ở trạng thái quá độ (tại thời điểm nối kết điện- điện áp bước), AC, xung ⇒ phân bố “điện áp điện dung” (capacitive voltage distribution) Ví dụ: hệ thống gồm hai lớp cách điện Tỉ số của hằng số điện môi: ε r pressboard / ε r oil ∼ 2 Tỉ số độ dẫn điện: - σ oil / σ pressboard ∼ 10-1000 Phân bố điện dung (phụ thuộc vào tỉ số ε r pressboard / ε r oil ) Phân bố điện trở (phụ thuộc vào tỉ số σ oil / σ pressboard ) 2. Các công thức tính toán điện trường Giá trị cường độ điện trường và phân bố điện trường sẽ quyết định kích thước của cách điện Hệ thống các công thức Maxwell được sử dụng để tính toán điện trường Vectơ cảm ứng điện hay vectơ điện dịch trong điện môi (chất cách điện) ED or εε = Qdv QqAdEAdD v v S S i n i orD == ====Φ ∫ ∫ ∫ Σ ρ εε Định lí Gauss: Thông lượng điện dịch qua một mặt kín có giá trị bằng tổng đại số các điện tích có mặt bên trong mặt đó dAnAd = ρ v : mật độ điện tích khối (C/m 3 ) Dạng vi phân của công thức [ ] v v vS v zy y x v Q v AdD Dz D x D DdivD ρ = ∆ ∆ = ∆ = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ ==∇ →∆ ∆ →∆ ∫ 00 limlim Toán tử Del Thiết lập mối quan hệ giữa véc tơ điện dịch và mật độ điện tích khối ds d gradE φ φφ −=−∇=−= Quan hệ giữa cường độ điện trường và điện thế s φ 1 φ 2 E 1221 2 1 2 1 2 1 )( UdsdgradsdE =−=−=−= ∫∫∫ φφφφ Công thức Poisson ds d gradE φ φφ −=−∇=−= [ ] v v vS v zy y x v Q v AdD Dz D x D DdivD ρ = ∆ ∆ = ∆ = ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ ==∇ →∆ ∆ →∆ ∫ 00 limlim ED or εε = ( ) ( ) ro v ro v vro zyx zyx graddiv εε ρ φ εε ρ φ ρφεε −= ∂ ∂ + ∂ ∂ + ∂ ∂ ⇔ −=∇⇔ =− ,, 2 2 2 2 2 2 2 Toán tử Laplace Nếu không tồn tại điện tích trong điện môi (chất cách điện), công thức Poisson ⇒ công thức Laplace 0 2 =∇ φ 3. Tính toán điện trường của một số hệ thống cơ bản A. Tụ phẳng B. Tụ trụ đồng tâm C. Tụ cầu D. Cấu trúc lớp cách điện [...]... tăng ⇒ khi cáp mang tải, độ dẫn điện lớn nhất tại bề mặt lõi dẫn +) Nếu σ(r).r = const ⇒ Er = const +) Nếu σ(r).r tăng khi r giảm ⇒ Er nhỏ nhất tại bề mặt lõi dẫn ⇒ ngược lại với phân bố trong trường hợp AC γ: hệ số phụ thuộc điện trường của độ dẫn điện 5 Phân bố điện trường của một số hệ thống thực tế a Đầu nối cáp cao áp Không có cone giảm ứng suất (stress cone) ⇒ Tăng điện trường tại đầu “giáp kim loại”... đầu “giáp kim loại” Rubber or elastomer Không có cone giảm ứng suất (stress cone) ⇒ Hình thành tụ không khí nối tiếp tụ của lớp cách điện (Ckk . tế a. Đầu nối cáp cao áp Không có cone giảm ứng suất (stress cone) ⇒ Tăng điện trường tại đầu “giáp kim loại” Có cone giảm ứng suất ⇒ giảm tập trung điện trường tại đầu “giáp kim loại” Rubber. sóng điện áp (AC, DC, Xung) Khi kết hợp hai hay nhiều chất cách điện lý tưởng⇒ sự phân bố điện áp phụ thuộc vào hằng số điện môi của các chất cách điện ⇒ phân bố “điện áp điện dung” (capacitive. với điện áp DC ở trạng thái quá độ (tại thời điểm nối kết điện- điện áp bước), AC, xung ⇒ phân bố “điện áp điện dung” (capacitive voltage distribution) Ví dụ: hệ thống gồm hai lớp cách điện