第一章电器导体的发热计算课件.pptVIP

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三、热辐射: 由电磁波传播能量,不需直接接触的传热方式。 1、热辐射的方式: 热能(发热)→(转变为)→辐射能(实质是一种电磁波)→(转变为)→热能(被吸收) 2、热辐射时,单位面积上的热发射功率φfs计算: 式中 :发射率;θ:发热体表面热力学温度,K; θ0:受热体的绝对温度,K。 1-3 电器的热传递形式 3、绝对黑体、绝对白体与灰色体: ① “绝对黑体”:对辐射波全吸收、不反射的物体。因其缺乏大量热能,故其发射(即本身热辐射)没有,吸收能力最强, 1; ② “绝对白体”:对辐射波全反射、不吸收的物体,因其本身含有大量热能,故其发射能力最强,吸收能力没有, =0 ③ “灰色体”:相对处于中间状态的物体。 1-3 电器的热传递形式 4、由热辐射散失的功率: 式中,T1、T2:受热体、发热体的表面温度。 结论:由于电器辐射功率较小,电器散热通常考虑的方式是:热传导和热对流。 1-3 电器的热传递形式 牛顿公式 电器表面稳定温升与工作制有关。计算电器表面稳定温升时,一般是将三种散热方式合在一起,用牛顿热计算公式求电器表面的稳定温升值,即: 式中, Ps: 总散热功率; A:有效散热面积; : 发热体温升, =θ-θ0,θ0是周围环境温度。 KT :导体表面综合散热系数,单位w/m2·K。 1-4 电器表面稳定温升计算方法 1-4 电器表面稳定温升计算方法 对于电器中的线圈,综合散热系数公式为: 当散热面积为A 1~100 ×10-4m2时, 当散热面积为A 0.01~0.05 m2时, KT 23[1+0.05 θ- θ0 ]/ 式中 θ、θ0的单位为℃;A 的单位为m2。 1-4 电器表面稳定温升计算方法 国标规定电器有四种工作制 长期工作制 间断长期工作制 反复短时工作制 短时工作制 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 一、长期工作制: 当t 0 ,τ τ0;t ∞,τ τw P/KT·A时,温升发热计算公式为: 下图曲线1 式中,T:电器发热时间常数;τ0:起始温升;τw:稳定温升。 特别地,当t 0,τ=0时,有: 通式,下图曲线2 。 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 图1-10 电器发热和冷却过程曲线(三条发热1.2.4、一条冷却3)。 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 二、短时工作制: 1、一次通电时间短于4T 热时间常数 ; 2、因电器温升达不到稳定温升τw,为充分利用电器耐热性能,可将电流值增大,前提是电器(工作、实际)温升值与长期工作制下的稳定温升相等。 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 3、图1-11 短时工作热计算曲线图,t是通电总时间。 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 三、反复短时工作制: 1、电器通电和断电交替进行,其时间短于4T; 2、图1-12 反复短时工作下的温升曲线。 图中,t1:通电时间;t2:断电时间,t1+t2=t,称为工作周期。 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 反复短时工作制升温过程2 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 5、通电持续率TD%: 在电器标准中常用通电持续率TD%反映反复工作制的繁重程度。值越大,工作时间越长,任务越繁重。计算公式为 式中 t1:通电时间;t:工作周期,=t1+t2。 1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 1-6 短路电流下的热计算和电器的热稳定性 一、热稳定电流: 1.“热稳定电流”定义:在规定的使用和性能条件下,开关电器在指定短时间内、于闭合位置上所能承受的电流。 2. 表示方式:热稳定电流一般有:1s、5s和10s热稳定电流,记为I1、I5和I10。根据热效应相等的原则,可将不同时间的热稳定电流加以换算。 电器中典型的发热部件有导体 包括均匀截面和变截面裸导体,外包绝缘层的导体),触头和线圈 包括空心线圈或带有铁心的线圈 等。 本节只分析导体和线圈的稳定温升分布。 1-7 电器典型部件的稳定温升分布 一、外包绝缘层的圆截面导体的温升分布 1-7 电器典型部件的稳定温升分布 二、空心线圈稳升分布 1-7 电器典型部件的稳定温升分布 1-7 电器典型部件的稳定温升分布 中南大学控制理论与控制工程学科 电器学 中南大学信息学院电气工程系 第一讲 电器发热计算 第二讲 电器的电动力计算 第三讲 电弧的基本特性 ? 第四讲 交流电弧的熄灭原理 ? 第五讲 开关电器典型灭弧装置的工作原理 ? 第六讲 电接触理论 ? 第七讲 电磁铁的磁路计算 ? 第八讲 气隙磁导的计算 ? 第九讲 磁路计算 ? 第十讲 电磁系

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