电器导体的发热计算培训课件
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3、电器极限允许温升制定依据： ➢保证电器的绝缘不致因温度过高而损坏 ➢不致因温度过高使工作寿命过分降低 ➢导体和结构部分不致因温度过高而降低其力学性能，还要保 证点接触性能可靠
电器导体的发热计算
18
§1-1 电器的允许温升
环境温度对电动车电池容量的影响
电器导体的发热计算
14
电动机铜线改铝线时，电机功率会降低，因为相同线径 的铝线比铜线载流密度小，用大些的铝线嵌不下线。 0.79平方铜线的电流密度等于1平方铝线的电流密度。
电器导体的发热计算
15
铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属 之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、 导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原 材料。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地 壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为 第二大类金属。
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0
300
C
400 500 600
图2-1 金属材料机械强度与温度的关系
电器导体的发热计算
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2) 绝缘材料 绝缘材料的绝缘特性（例如击穿电压、材料老化等）易受温 度影响，当绝缘材料的温度超过一定极限后，其击穿电压明显 下降。因此，绝缘材料的极限允许温度将取决于绝缘材料的老 化和击穿特性。
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100
电器导体的发热计算
16
§1-1 电器的允许温升
二、电器温升和极限允许温升： 1、“电器温升”的定义： 电器温升=电器本身温度-周围环境温度 2、“电器各部件极限允许温升”的定义： 电器极限允许温升=电器极限允许温度-周围环境温度
我国标准规定周围空气的温度范围为±40℃
电器导体的发热计算
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§1-1 电器的允许温升
6. 在中高频应用领域中，如果电流较大，通常采用多 股导线，而不是单股同截面导线。请解释其原因。
7. 扁平的母线和同样截面的圆导线，哪种载流量大？
为什么？
电器导体的发热计算
2
第一章 电器导体的发热计算
基 本 内 容
1
电器的允许温升
2
电器中的热源
3
电器中的热传递形式
4
电器表面的温升计算公式
5
各种工作制形式下的电器热计算
6
电器典型部件稳定温升的分布
7 短路电流下的电器热计算和热稳定性
电器导体的发热计算
3
§1-1 电器的允许温升
主要内容： 一、三种损耗及其影响 二、电器各部件的极限允许温升 三、电器极限允许温升 四、我国标准规定的电气绝缘材料的极限温升
电器导体的发热计算
4
§1-1 电器的允许温升
一、三种损耗及其影响 1、三种损耗： ➢导体（铜）的阻抗损耗 ➢交变电磁场在导磁体（铁）中产生的磁滞与涡流损耗 ➢绝缘材料的介质损耗。
U j 100 75
U j0
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O 20 40 60 8/00C 100120 140 160
图1-2 瓷的击穿电压与电器温导体的度发热的计算关系
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3) 触头材料 除考虑机械强度外，还要考虑氧化和其他问题 —--- 电接触。
电器Байду номын сангаас体的发热计算
HOME
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§1-1 电器的允许温升
一、三种损耗及其影响 3、结论： 发热计算研究意义重大：发热计算的目的是研究各种工作 状态的发热，保证这些部分最高温度不超过规定的极限允 许温度，以保证电器工作的可靠性。 另外发热计算在电气设计中对于缩小体积、减轻重量、节 约原材料、延长使用寿命等方面意义重大。
电器导体的发热计算
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长期加热
短时加热
100 200 /0C300 400 500 600
金属材料机械强度与温度的关系
电器导体的发热计算
8
不同金属材料的机械特性σ随温度θ变化不尽相同。
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40 O
电解铜
钢 青铜
铜
硬拉铝
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电器导体的发热计算
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§1-1 电器的允许温升
一般铜线安全计算方法是 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。
6
1) 金属材料 当金属材料的温度θ高达一定数值以后，其机械强度σ会 显著降低。
软化点: 机械强度开始显著下降时的温度称为材料的软化点。 软化点不仅与材料种类有关，还是加热时间的函数，加热
时间越短，材料到达软化点的温度越高。 以铜为例：长期发热时的软化温度为100~200 ℃；短时发
热时的软化温度为300 ℃
损耗
散失到周围介质中
加热电器
电器导体的发热计算
5
2、 电器发热的危害
电器的各种损耗 → 电器的零部件温度升高
电器中的金属材料和绝缘材料的温度超过一定极 限值时，其机械强度和绝缘强度将明显降低。
→ 电器的零部件材料老化； → 电器的性能指标降低； → 电器的使用寿命降低； → 严重时，烧毁电器。
电器导体的发热计算
如果是铝线，线径要取铜线的1.5-2倍。 如果铜线电流小于28A，按每平方毫米10A来取肯定安全。 如果铜线电流大于120A，按每平方毫米5A来取。
电器导体的发热计算
13
铜的自然属性 铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使
用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化 铜的储量少，现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的，这种 矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。金属铜，元素符号CU，原子量 63.54,比重8.92，熔点1083Co。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。铜具有许 多可贵的物理化学特性，例如其热导率都很高，化学稳定性强，抗张强 度大，易熔接，且抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝， 制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合 金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白 铜是铜钴镍合金。
电器导体的发热计算
思考题
电器导体的发热
1. 何为电器发热的允许温升？
2. 电器发热的允许温升和稳定温升在概念上是否相同?
3. 电器的温升与哪些因素有关？在何种条件下，电器 将达到其稳态温升？
4. 举例说明可能引起电器发热的主要热源。
5. 集肤效应与邻近效应的实质是什么?交流电阻为什 么比直流电阻要大?
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§1-1 电器的允许温升
环境温度对电动车电池容量的影响
电器导体的发热计算
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电动机铜线改铝线时，电机功率会降低，因为相同线径 的铝线比铜线载流密度小，用大些的铝线嵌不下线。 0.79平方铜线的电流密度等于1平方铝线的电流密度。
电器导体的发热计算
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铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属 之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、 导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原 材料。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地 壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为 第二大类金属。
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图2-1 金属材料机械强度与温度的关系
电器导体的发热计算
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2) 绝缘材料 绝缘材料的绝缘特性（例如击穿电压、材料老化等）易受温 度影响，当绝缘材料的温度超过一定极限后，其击穿电压明显 下降。因此，绝缘材料的极限允许温度将取决于绝缘材料的老 化和击穿特性。
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§1-1 电器的允许温升
二、电器温升和极限允许温升： 1、“电器温升”的定义： 电器温升=电器本身温度-周围环境温度 2、“电器各部件极限允许温升”的定义： 电器极限允许温升=电器极限允许温度-周围环境温度
我国标准规定周围空气的温度范围为±40℃
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§1-1 电器的允许温升
6. 在中高频应用领域中，如果电流较大，通常采用多 股导线，而不是单股同截面导线。请解释其原因。
7. 扁平的母线和同样截面的圆导线，哪种载流量大？
为什么？
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第一章 电器导体的发热计算
基 本 内 容
1
电器的允许温升
2
电器中的热源
3
电器中的热传递形式
4
电器表面的温升计算公式
5
各种工作制形式下的电器热计算
6
电器典型部件稳定温升的分布
7 短路电流下的电器热计算和热稳定性
电器导体的发热计算
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§1-1 电器的允许温升
主要内容： 一、三种损耗及其影响 二、电器各部件的极限允许温升 三、电器极限允许温升 四、我国标准规定的电气绝缘材料的极限温升
电器导体的发热计算
4
§1-1 电器的允许温升
一、三种损耗及其影响 1、三种损耗： ➢导体（铜）的阻抗损耗 ➢交变电磁场在导磁体（铁）中产生的磁滞与涡流损耗 ➢绝缘材料的介质损耗。
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O 20 40 60 8/00C 100120 140 160
图1-2 瓷的击穿电压与电器温导体的度发热的计算关系
10
3) 触头材料 除考虑机械强度外，还要考虑氧化和其他问题 —--- 电接触。
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§1-1 电器的允许温升
一、三种损耗及其影响 3、结论： 发热计算研究意义重大：发热计算的目的是研究各种工作 状态的发热，保证这些部分最高温度不超过规定的极限允 许温度，以保证电器工作的可靠性。 另外发热计算在电气设计中对于缩小体积、减轻重量、节 约原材料、延长使用寿命等方面意义重大。
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长期加热
短时加热
100 200 /0C300 400 500 600
金属材料机械强度与温度的关系
电器导体的发热计算
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不同金属材料的机械特性σ随温度θ变化不尽相同。
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电解铜
钢 青铜
铜
硬拉铝
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电器导体的发热计算
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§1-1 电器的允许温升
一般铜线安全计算方法是 2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。 4平方毫米铜电源线的安全载流量－－35A 。 6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A 。 10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。 16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A 。 25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。
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1) 金属材料 当金属材料的温度θ高达一定数值以后，其机械强度σ会 显著降低。
软化点: 机械强度开始显著下降时的温度称为材料的软化点。 软化点不仅与材料种类有关，还是加热时间的函数，加热
时间越短，材料到达软化点的温度越高。 以铜为例：长期发热时的软化温度为100~200 ℃；短时发
热时的软化温度为300 ℃
损耗
散失到周围介质中
加热电器
电器导体的发热计算
5
2、 电器发热的危害
电器的各种损耗 → 电器的零部件温度升高
电器中的金属材料和绝缘材料的温度超过一定极 限值时，其机械强度和绝缘强度将明显降低。
→ 电器的零部件材料老化； → 电器的性能指标降低； → 电器的使用寿命降低； → 严重时，烧毁电器。
电器导体的发热计算
如果是铝线，线径要取铜线的1.5-2倍。 如果铜线电流小于28A，按每平方毫米10A来取肯定安全。 如果铜线电流大于120A，按每平方毫米5A来取。
电器导体的发热计算
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铜的自然属性 铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使
用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化 铜的储量少，现在世界上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的，这种 矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。金属铜，元素符号CU，原子量 63.54,比重8.92，熔点1083Co。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。铜具有许 多可贵的物理化学特性，例如其热导率都很高，化学稳定性强，抗张强 度大，易熔接，且抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝， 制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合 金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白 铜是铜钴镍合金。
电器导体的发热计算
思考题
电器导体的发热
1. 何为电器发热的允许温升？
2. 电器发热的允许温升和稳定温升在概念上是否相同?
3. 电器的温升与哪些因素有关？在何种条件下，电器 将达到其稳态温升？
4. 举例说明可能引起电器发热的主要热源。
5. 集肤效应与邻近效应的实质是什么?交流电阻为什 么比直流电阻要大?