(精)学员培训材料1： 电器学 概述 发热 电动力计算——必威体育精装版.ppt

第一篇 电器的发热与电动力 第一章 电器导体的发热计算 电器起火的主要原因有哪几种? 1. 线路短路; 2. 使用时间过长; 3. 电器质量不好等。 遇到电器起火怎么办？ 电器起火时,先切断电源,再用湿棉被或湿衣物将火压灭。 怎样预防电器起火？ 了解起火的可能原因，采取预防措施加以防范。 本章讲授内容 （其中红色内容是重点） 1. 电器的允许温升（电器的允许温度，允许温升） 2. 电器中的热源（电阻损耗、铁磁损耗和介质损耗） 3. 电器中的热传递形式（传导、对流、辐射） 4. 电器表面的稳定温升计算（牛顿公式） 5. 各种工作制下电器的热计算（长期工作制、八小时工作制、短时工作制、反复短时工作制） 6. 电器典型部件稳定温升的分布（导体和线圈的稳定温升分布） 7. 短路电流下的热计算和电器的热稳定性（电器的热稳定性及校核） §1-1 电器的允许温升 §1-1 电器的允许温升 3、制定电器各部分极限允许温升的依据 §1-1 电器的允许温升 §1-1 电器的允许温升 二、极限允许温升 1、“电器各部件极限允许温升”的定义： 电器各部件极限允许温升=极限允许温度 - 工作环境温度 §1-1 电器的允许温升 三、电器极限允许温升(按相关国家温升试验标准进行测量) 1、电器中裸导体的极限允许温升应小于材料软化点（机械性能显著下降即软化）； 2、对绝缘材料和外包绝缘的导体：其极限允许温升的大小由绝缘材料的老化和击穿特性决定。 §1-1 电器的允许温升 2、集肤效应： 交变磁通在导体内产生反电势，中心部分的反电势值比外表部分的大，导致导体中心的电流密度比外表部分小。 集肤效应的大小用电磁波在导体中的渗入深度b表示。 b＝ 式中，A：导体截面积；P：导体周长。 由式知，f 越高，集肤效应越强。 4、集肤系数Kj的查表求解法 （1）圆截面导体： 先求100m长导体的直流电 阻R100-，再求 ，查图 1-4，得Kj 。 （2） 矩形截面导体的集肤系数Kj值查表1-2得。 其中，ke 。 4、例题/P18：求铜质圆截面导体的集肤系数Kj;并求考虑集肤效应后长100米的圆导体的交流R100∽ ( = Kj R100-)？ §1-2 电器中的热源 5、邻近效应： 由于相邻载流导体间磁场的相互作用，使两导体内产生电流发布不均匀的现象。邻近效应与相邻载流导体内电流流向有关。 （1）电流同向：相邻侧感应的反电势大些，故电流密度小些； （2）电流反向：相邻侧感应的反电势小些，故电流密度大些，图1-5。 6、对圆截面导体：邻近效应系数Kl，查表1-3，其中系数Kx= ，l是导体中心线距离，d是导体直径。 二、铁磁损耗： 1、电器中的载流导体在附近的铁磁零件中产生交变磁通，从而在铁磁体中产生涡流和磁滞损耗。 3、图1-7 估算实心钢导体损耗曲线。 图中，I：流过钢导体的电流，P：导体截面周长，A：外表面积，f：电流频率，Pm：钢导体损耗。 三、介质损耗： 绝缘材料在交变电场中的损耗与电场强度E和频率f成比例，高压电器一般要考虑此损耗。其大小为： 式中 p：介质损耗功率； f：电场交变频率； C：介质的电容；U：外加电压； tanδ：绝缘材料重要特征之一，与温度、材料、工艺等有关。δ：介质损耗角； tanδ大时，介质损耗也大。 关于“tanδ”：理论上，tanδ=Ri/Xc=RiωC，其中Ri是绝缘电阻，Xc是容抗； 实际中的经验公式为 ，θ是介质温度，θm是介质损耗最小的温度。 电器散热方式有热传导、热对流和热辐射三种形式。 一、热传导： 由质点之间直接作用产生，存在于绝缘的液体、固体、气体中。 1、热流量φcd： a、定义：热流量φcd是指单位时间内通过给定面积Ｓ的热量，它与该处的温度梯度gradθ（=dθ/dl）有关。 b、计算公式为： 式中 λ：材料热导率，