导体载流量计算公式

三、导体载流量的计算
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 ) ke mc
当时间t很长，温升趋于稳定值
W
I2R
W F
令
Tr
W F
mc
W (1 eTrt ) keTrt
强迫对流散热量： Ql

Nu
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
b h
A1

h 1000
A2

b 1000
Fl 2( A1 A2 )
b
h
b
b
当b

6mm 8mm
，Fl

22.A51A1

A2
10mm
3A1 4 A2
面积应相应减小。
bbbbb
D
Fl D
h
当b 180mmmm，Fl 34(AA1 14AA22)

4

Ff
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。
导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。
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℃。
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 WW 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。
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
热量
③ 金属构件中的磁滞和涡流损耗
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
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。
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
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
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
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
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
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 RdtBiblioteka Baidu 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）
短路时：
硬铝及铝锰合金+200℃； 硬铜+300℃。
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
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：