导体载流量计算公式

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三、导体载流量的计算
Байду номын сангаас
1. 导体的温升过程
对应时间t内的温升 0


I 2R
W F
W F t
W F t
(1 e mc ) k e mc
当时间t很长,温升趋于稳定值
W
I2R
W F

Tr
W F
mc
W (1 eTrt ) keTrt
D
Fl D
h
b h
bbb h bbbbb
A1

h 1000
A2

b 1000
Fl 2( A1 A2 )
当b

6mm 8mm
,Fl

22.A51A1

A2
10mm
3A1 4 A2
当b 180mmmm,Fl 34(AA1 14AA22)
二、导体的发热和散热
ε -导体材料的辐射系数 Ff —单位长度导体的辐射散热面积,依导体形状和布置 情况而定。
二、导体的发热和散热
5. 导体导热散热量Qd
固体中由于晶格振动和自由电子运动,使热量由高温 区传至低温区;而在气体中,气体分子不停地运动, 高温区域的分子比低温区域的分子具有较高的速度, 分子从高温区运动到低温区,便将热量带至低温区。 这种传递能量的过程,称为导热。
二、导体的发热和散热
导体的发热: 导体电阻损耗的热量 导体吸收太阳辐射的热量
导体的散热: 导体对流散热 导体辐射散热 导体导热散热
二、导体的发热和散热
稳态时:
QR+Qt=Ql+Qf
QR -单位长度导体电阻损耗的热量 Qt -单位长度导体吸收的热量 Ql -单位长度导体的对流散热量 Qf -单位长度导体的辐射散热量
短时发热的特点:
1o)短路电流大,发热量多 2o)时间短,热量不易散出
导体的温度迅速升高
在短路时,导体还受到很大的电动力作用,如果超过 允许值,将使导体变形或损坏。
一、概述
4. 最高允许温度
正常时: +70℃; 计及日照+80℃; 表面镀锡+85℃。
短路时: 硬铝及铝锰合金+200℃; 硬铜+300℃。
D
( W
0 )[ A
B(sin)n ]D
二、导体的发热和散热
4. 导体辐射散热量Qf
热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过 程,称为辐射。
Qf
5.73 273 W
100
4
273 0
100

4

Ff

第三章 常用计算的基本理论 和方法
§3.1 正常运行时导体载流量计算
一、概述
1. 电气设备通过电流时产生的损耗
① 载流导体的电阻损耗
② 绝缘材料内部的介质损耗 ③ 金属构件中的磁滞和涡流损耗
热量
电气设备的 温度升高
一、概述
2. 发热对电气设备的影响
① 绝缘性能降低: 温度升高 => 有机绝缘材料老化加快
二、导体的发热和散热
2. 导体吸收太阳辐射的热量Qt
导体的吸收率
Qt Et At D (W/m)
太阳辐射功率密度 导体的直径
二、导体的发热和散热
3. 导体对流散热量Ql
由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程,称为
对流。
Ql l ( W 0 )Fl
Fl —单位长度导体散热面积, 与导体尺寸、布置方式等因素 有关。导体片(条)间距离越 近,对流条件就越差,故有效 面积应相应减小。
导热面积
Qd

Fd
1
2
导热系数 物体厚度
三、导体载流量的计算
1. 导体的温升过程
QR Qc Ql Q f
Ql Q f W (W 0 )F
dt时间内
I 2 Rdt mcd W (W 0 )F(J/m)
I-流过导体的电流A R-导体的电阻Ω m-导体的质量kg c-导体的比热容J/(kg ºC)
三、导体载流量的计算
2. 导体的载流量
导体的载W流量IW2
R F
I W W F W F (W 0 ) Ql Q f
R
R
R
考虑到日照影响: I Ql Q f Qt R
三、导体载流量的计算
2. 导体的载流量
➢ 为提高导体的载流量,应采用电阻率小 的材料。 ➢ 导体的形状不同,散热面不同。 ➢ 导体的布置方式不同,散热效果不同。
② 机械强度下降: 温度升高 => 材料退火软化
③ 接触电阻增加: 温度升高 => 接触部分的弹性元件因退火而压力 降低,同时接触表面氧化,接触电阻增加,引起 温度继续升高,产生恶性循环
一、概述
3. 两种工作状态时的发热
① 长期发热: 导体在正常工作状态下由工作电流产生的发热。
② 短时发热: 导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。
对流。
Ql l ( W 0 )Fl
al — 对流散热系数。根据
对流条件的不同,有不同 的计算公式。
(1) 自然对流散热:
l 1.5(W 0 )0.35
(2) 强迫对流散热:
l

Nu
D
强迫对流风向修正系数: A B(sin)n
强迫对流散热量: Ql

Nu
3. 导体对流散热量Ql
由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程,称为 对流。
Ql l ( W 0 )Fl
αl -对流散热系数 W/(m2ºC) θW — 导体温度;
θ0 — 周围空气温度。
Fl -导体的散热面积
二、导体的发热和散热
3. 导体对流散热量Ql
由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程,称为
二、导体的发热和散热
1. 导体电阻损耗的热量QR
QR

I
2 W
Rac
(W/m)
Rac

[1 t (W
S
20)] Kf
(Ω/m)
ρ -导体温度为20 ºC的直流电阻率Ωmm2/m αt -导体温度系数 ºC-1 θ -导体温度 ºC S -导体的截面积mm2 Kf -导体的集肤效应,导体的集肤效应系数Kf与电 流的频率、导体的形状和尺寸有关。
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