導(dǎo)體載流量和運行溫度計算課件

第三章常用計算的基本理論和方法§3.1導(dǎo)體載流量和運行溫度計算

一、概述載流導(dǎo)體的電阻損耗絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗1.電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗熱量電氣設(shè)備的溫度升高一、概述長期發(fā)熱：導(dǎo)體在正常工作狀態(tài)下由工作電流產(chǎn)生的發(fā)熱。短時發(fā)熱：導(dǎo)體在短路工作狀態(tài)下由短路電流產(chǎn)生的發(fā)熱。3.兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大，發(fā)熱量多2o）時間短，熱量不易散出短時發(fā)熱的特點：在短路時，導(dǎo)體還受到很大的電動力作用，如果超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。導(dǎo)體的溫度迅速升高一、概述為保證導(dǎo)體可靠工作，發(fā)熱溫度不超過限值正常時：一般不超過+70℃；計及日照+80℃；表面鍍錫+85℃；表面有銀的覆蓋層+95℃.短路時：硬鋁及鋁錳合金+200℃；硬銅+300℃。4.最高允許溫度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：導(dǎo)體電阻損耗的熱量導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量導(dǎo)體的散熱：導(dǎo)體對流散熱導(dǎo)體輻射散熱導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）（Ω/m）導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)Kf與電流的頻率、導(dǎo)體的形狀和尺寸有關(guān)。—20°C時的電阻溫度系數(shù)—導(dǎo)體的運行溫度S—導(dǎo)體的截面積—導(dǎo)體溫度為20°C時的直流電阻率二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3.導(dǎo)體對流散熱量Ql由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。Fl—單位長度導(dǎo)體散熱面積，與導(dǎo)體尺寸、布置方式等因素有關(guān)。導(dǎo)體片（條）間距離越近，對流條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。bhbhbbbhbbbbD二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。(1)自然對流散熱：3.導(dǎo)體對流散熱量Qlal—對流散熱系數(shù)。對流條件不同，有不同的計算公式。(2)強迫對流散熱：強迫對流風(fēng)向修正系數(shù)：強迫對流散熱量：空氣導(dǎo)熱系數(shù)努謝爾特準(zhǔn)則數(shù)，表征對流散熱強度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。4.導(dǎo)體輻射散熱量QfFf—單位長度導(dǎo)體的輻射散熱面積，依導(dǎo)體形狀和布置情況而定?！獙?dǎo)體材料的相對輻射系數(shù)三、導(dǎo)體載流量的計算

1．導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的散熱：導(dǎo)體的發(fā)熱：導(dǎo)體的溫度由最初溫度開始上升，經(jīng)過一段時間后達到穩(wěn)定溫度省略掉傳導(dǎo)工程上將輻射散熱量表示成與對流散熱量相似的計算形式?！偵嵯禂?shù)；F—總散熱面積。三、導(dǎo)體載流量的計算

熱平衡方程：—導(dǎo)體本身溫度升高所需的熱量I為流過導(dǎo)體的電流(A)，在t時刻導(dǎo)體的運行溫度為其溫升為在dt時間內(nèi)，有m為單位長度導(dǎo)體的質(zhì)量，c為導(dǎo)體的熱容比—總散熱系數(shù)；F—總散熱面積。三、導(dǎo)體載流量的計算

導(dǎo)體通過正常工作電流時，其溫度變化范圍不大，因此，R、c、aw可視為常數(shù)。則有當(dāng)時間t→∞時，導(dǎo)體的溫升趨于穩(wěn)定值故穩(wěn)定溫升為三、導(dǎo)體載流量的計算

令—導(dǎo)體的熱時間常數(shù)。則有

三、導(dǎo)體載流量的計算

此即導(dǎo)體升溫過程表達式。上式說明，升溫的過程按指數(shù)曲線變化，大約經(jīng)過(3~4)Tr時間，便趨近穩(wěn)定溫升tτ三、導(dǎo)體載流量的計算

2.導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體長期通過電流I時，穩(wěn)定溫升為得：

則導(dǎo)體的載流量為提高導(dǎo)體載流量的