《电器的发热》PPT课件

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第二章 电器的发热
第二节 发热的危害及热源
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第二节 发热的危害
1、金属： 机械强度下降 软化 极限温度：钢400℃，铜300℃，铝200℃
2、电接触： 加速接触面的化学反应
3、绝缘材料：绝缘电阻按指数规律下降 极限温度：棉、丝、纸90℃，浸渍后105℃ 有机膜120℃
4、 ......
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第一章 电器的发热
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第一章 电器的发热
第一节 发热的基本规律
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一、散热
1、一杯开水，温度100℃，冬天冷却得快， 还是夏天冷却得快？ 冷却速度多少区别？如何衡量？
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一、散热
1、一杯开水（环境温度 0℃）
100℃ 10分钟 50℃ 10分钟 ？
5分钟 ？
5分钟 ？
规律？ 固定半衰期
等比
表达式？
解：直流电流，单母线，不考虑集肤和邻近效应 P = KTAτ =12.5*(80+6)/1000*2*(85-35)= 107.5(W) R = ρl/s = 3.75×10-8*1/(80×6*10-6) = 78.125(uΩ) I = sqrt(P/R)=1173(A)
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实验一 电器发热研究
内容： 1、发热功率与稳定温升的关系
2、冷却过程温升的变化 加热到稳定温升（220V），切断电源，每30秒记录
温升，描绘温升曲线。 3、加热过程温升的变化
常温下，加工作电压220V，每30秒记录温升，描绘 温升曲线。 4、计算电络铁的综合散热系数 5、思考题：如何使电络铁的工作温度稳定在240℃？
调电压、导通角、 通电持续率、 面积（双金）、恒温架
P KT A
(1-
e
t T
)
2、稳定温升 牛顿公式
e P
t T
KT A
T
cm KT A
Leabharlann Baidu起始→终止，指数衰减
发热时间常数 h
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第四节 发热计算与牛顿公式
3、例子 作业： 开关柜中垂直安放的铝母线尺寸为80×6mm2，表面涂漆， 允许极限温度85℃，散热系数KT为12.5W/(m2·℃)，电阻 率ρ＝3.75×10-8Ω·m。 求该铝母线最大长期允许直流电流。
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第五节 工作制与发热计算
开关柜中垂直安放的铝母线尺寸为80×6mm2，表面涂漆， 允许极限温度85℃，散热系数KT为12.5W/(m2·℃)，电阻 率ρ＝3.75×10-8Ω·m。 求该铝母线最大长期允许直流电流。 解：
P = KTAτ =12.5*(80+6)/1000*2*(85-35)= 107.5(W) R = ρl/s = 3.75×10-8*1/(80×6*10-6) = 78.125(uΩ)
指数
0
(
1 2
)
n
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一、散热
1、一杯开水（环境温度 20℃）
100C 12分钟 50C 12分钟 ？
12分钟 ？
表达式？
0
e
t T
0 ?，T ?
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一、散热
2、散热速度（温度变化率）与温升
3、等比、指数、正比 数学意义、例子
成正比
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3、等比、指数、正比的例子
散热问题
温升 散热速度
RC放电问题
(1) 若母线每次只通电6秒，问该工作制下最大允许电流。 (2) 若母线每次通电6秒，间断48秒，问该工作制下最大
(1)综合散热系数 (2)效率提高到95%，稳定温升？
教材P12，典型的综合散热系数的值 如何测定热水器或保温瓶的综合散热系数？
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第二章 电器的发热
第四节 发热计算与牛顿公式
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第四节 发热计算与牛顿公式
1、始终遵循指数衰减规律
热平衡方程(微分方程)决定的： Pdt = cmdτ + KTAτdt 其解为P14，式1-27 加热和散热分别：
辐射与温度的4次方成正比，电器零部件的温度 只有几百K，辐射可以忽略不计。电弧的温度达到 6000K，辐射明显不能忽略。
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第三节 散热与综合散热系数
四、综合散热系数KT 与周围介质温差1K，单位面积散发的热功率 单位：W/(m2.K)
例：户外铝壳防水电源，输入功率100W，效率90%， 散热面积400cm2 ，稳定温升10K。
第二节 发热的危害
我国规定统一的环境温度为 35℃
温升 - 35
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第二节 电器的基本热源
1、导体： 能量损耗，或焦耳热，也叫铜损
W T i2Rdt 电阻增加：温度及两个效应 0
2、导磁体： 也叫铁损，包括两部分
3、绝缘材料：电介质损耗，高频高压 4、接触摩擦、碰撞、电弧 ......
电容电压 电量的变化率（电流）
此外，放射性元素的衰变 折旧 利滚利的利息
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二、加热
1、规律 2、稳定 3、例如：电烙铁，220V，稳定温升300℃ (1) 110V，稳定温升? (2) 如果温升从50℃到175℃，耗时1分钟。那
么，温升从200℃到250℃，需要几分钟？ 温升从0℃开始，2分钟温升多少？ (3) 画出 110V的温升曲线
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第二章 电器的发热
第三节 散热与综合散热系数
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第三节 散热与综合散热系数
散热的三种形式：
一、传导 例子？
金属导电性越好，导热性就越好？为什么？
导热系数 λ： W/(m.K) 教材P11 银425，铜390，铝210，硅胶0.6
例：户外防水电源(IP67)，铝壳，灌硅胶，厚2cm，输 入功率100W，效率88%，散热面积400cm2 。
I = sqrt(P/R)=1173(A)
(1) 若母线每次只通电6秒，问该工作制下最大允许电流。 （发热时间常数600秒）
(2) 若母线每次通电工作6秒，间断48秒，问该工作制下 最大允许直流电流。
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第五节 工作制与发热计算
开关柜中的铝母线尺寸最大长期允许直流电流1200A， 发热时间常数600秒，达到稳定温升大约需要30-50分钟。
(1)发热功率？ (2)内部与表面的温差？ (3)效率提高到94%，97%呢？硅胶导热系数0.4-0.9
解：(1)发热功率为12W
(2)内外的温差 ∆θ=PD/(λS)=12*0.02/(0.6*0.04)=10K
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第三节 散热与综合散热系数
一、传导 二、对流 例子？
散热器叶片的空气、变压器油 三、辐射 例子？
目的： 研究电器发热功率与稳定温升的关系 研究电器加热和冷却过程温升的变化关系
仪器： 电烙铁、测温仪、调压器、电压电流表
内容： 1、发热功率与稳定温升的关系
序号 工作电压
1
50V
2
70V
3 100V
4 140V
5 200V
6 220V
工作电流
发热功率
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稳定温度
环境温度
稳定温升
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实验一 电器发热研究