第2章_电器的发热理论精要.ppt

第2章 电器的发热理论 福州大学 许志红 苏晶晶 第2章 电器的发热理论 2.1 电器的发热现象 2.2 电器的散热 2.3 电器的允许温升 2.4 电器的稳定温升计算 2.5 典型电器的温升计算 2.6 不同工作制下电器的温升 2.7 电器的热稳定性 2.1 电器的发热现象 电器的热源 1、电阻损耗——计算公式 1、电阻损耗——计算公式 1、电阻损耗——趋肤效应 1、电阻损耗 ——趋肤损耗系数的求解 1、电阻损耗 ——趋肤损耗系数的求解 1、电阻损耗——邻近效应 1、电阻损耗 ——邻近损耗系数的求解 2、磁滞、涡流损耗 2、磁滞、涡流损耗——例图 3、介质损耗 3、介质损耗——tanδ计算 4、摩擦、碰撞损耗 2.2 电器的散热 1、散热方式——热传导 1、散热方式——热传导 1、散热方式——热对流 1、散热方式——热辐射 2、热传导的计算方法 2、热传导的计算方法—分析 热传导与电传导的对比关系 2、热传导的计算方法 ——外包绝缘层导体 2、热传导的计算方法 ——外包绝缘层导体 3、热对流的计算方法 3、热对流的计算方法 4、热辐射的计算方法 4、热辐射的计算方法 4、热辐射的计算方法 ——辐射热阻 2.3 电器的允许温升 2、电器温度过高的影响 3、极限允许温升的确定依据 4、电器温升和极限允许温升 5、电器极限允许温升 短路通过短路电流时的极限允许温度： 2.4 电器的稳定温升计算 1、热平衡方程式 2、发热稳定 3、综合散热系数 3、综合散热系数 3、综合散热系数 4、例：典型电器励磁线圈稳定温升的计算 4、例：典型电器励磁线圈稳定温升的计算 4、例：典型电器励磁线圈稳定温升的计算 4、例：典型电器励磁线圈稳定温升的计算 4、例：典型电器励磁线圈稳定温升的计算 2.6 不同工作制下的电器的温升 1、长期工作制 （1）过渡过程 （2）绝热过程 （3）冷却过程 温升总曲线（见课本图2-20） 2、短时工作制 2、短时工作制 3、反复短时工作制 3、反复短时工作制 3、反复短时工作制 4、不同工作制下的电器的温升小结 2.7 电器的热稳定性 1、导体热平衡方程 2、短路电流下导体的热计算 2.7 短路电流下导体的热计算 2.7 短路电流下导体的热计算 谢谢！ 假定Ik不变，时间取为t=0到t=tk，温度取为θ=θ0到θ=θk，对式（2-100）积分得 辐射热阻 由于精确计算散热过程和确定散热参数极其困难。 常常将这三种散热方式综合考虑。 采用工程上的计算方法——综合散热系数，来计算电器的散热。 导体、铁磁体 导 体 绝缘体 周围介质 设 备 焦耳损耗 涡流、磁滞损耗 介质损耗 散发 加温升热 发热 耗热 热平衡 1、电器的发热损耗 电器温度↗ 金属材料 机械强度σ↘，详见图2-16 绝缘材料 绝缘老化，击穿，详见图2-17 触头材料 温度↗，Rj↗，产生熔焊现象 为了保证电器工作的可靠性及一定的使用寿命，国际和各国的技术标准对电器各部分的极限允许温升都有明确的规定。 极限允许温升制定依据： 电器的绝缘部分不致因温度过高而损坏，或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机械性能。 电器的触头部分除了考虑机械强度外，还要考虑氧化以及其他问题（接触电阻）。 （1）电器温升 电器温升=电器本身温度-周围环境温度 （2）电器各部件的极限允许温升 极限允许温升=极限允许温度-工作环境温度 我国标准规定周围空气的温度范围为±40℃ （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。 3、对于触头材料，除考虑机械强度外，还要考虑氧化和其他问题。 我国标准未作统一规定！一般要求： 油中的裸导体不应超过250 ℃; 不和有机绝缘材料或油接触的 铜或黄铜部件不应超过300 ℃; 铝在任何情况下不应超过200 ℃; 固定接触连接部分的发热不应超过其它部分载流导体的发热; 电器主触头温度限制在200 ℃以内弧触头要求不熔焊; 我国标准规定的电器绝缘材料的耐热等级见课本表2-7。 电器在工作过程中，如果通电时间足够长，使其工 作温度接近于一个稳定的值，那么就可以采用牛顿 公式进行计算。 输入的导体热量＝提高导体本身温度+散热 输入的导体热量　＝　散热 式中， ——发热体的稳定温升， 综合散热系数，包含了所有的散热形式，因而各种具体条件对KT数值的影