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在导体升温过程中,导体产生的热量QR ,一部分用于本身温度升高所需的热量QC ,一部分散失到周围介质中(Ql+Qf)。 设导体通过电流 I 时,在t 时刻导体运行温度为 ,则其温升 ,在时间 dt 内的热量平衡微分方程为 1、导体的温升过程 由此可写出热量平衡方程: 设t=0时,初始温升 。当时间由0→t时,温升由 ,对上式进行积分 导体通过正常工作电流时,其温度变化范围不大,因此电阻R、比热容c及散热系数 均可视为常数。 1、导体的温升过程 故稳定温升为: 经过很长时间后 ,导体的温升亦趋于稳定值 , 导体的发热时间常数: 1、导体的温升过程 升温过程表达式: 1、导体的温升过程 上式说明:升温的过程是按指数曲线变化,大约经过 t=(3~4) Tr时间, 便趋近稳定温升 。 图3-5 导体温升 的变化曲线 2、导体的载流量 根据稳定温升公式,可计算导体的载流量,即 则导体的载流量为: 对于屋外导体,计及日照时导体的载流量为 影响导体载流量的因素: 材料——电阻率小的材料(铝、铝合金等); 形状——同样截面积,矩形、槽形比圆形导体表面积大; 布置——矩形导体竖放比平放散热效果好。 2、导体的载流量 减少导体电阻 采用电阻率较小的材料 减小导体的接触电阻 增大导体的截面积 增大导体的换热面积 采用周边最大的截面形式 采用有利于增大散热面积的方式布置 提高换热系数 强迫冷却 室内裸导体表面涂漆 采用最佳散热方式 提高导体载流量的措施 1)求交流电阻 例1 计算屋内配电装置中100mm ×8mm 的单条矩形铝导体的长期允许载流量。其中,导体正常运行最高允许温度 ℃,周围空气温度 ℃,温度20 ℃时铝的电阻率为ρ=0.029 Ω·mm2/m,铝的电阻温度系数?αt=0.00403 ℃-1,辐射系数ε =0.95。 2) 求对流散热量 3)求辐射散热量 4) 计算导体的载流量 解: (1) 时,1000m长导体的直流电阻: 由 及 查集肤效应系数曲线图3-1(附表1): 则交流电阻: (2) 对流散热的热量Ql: Fl=2(A1+A2)=2(100/1000+8/1000)=0.216(m2/m) 图3-1 矩形截面导体的集肤效应系数 图中f为电流频率 (3)辐射散热的热量: Ff = Fl=2(A1+A2)=0.216(m2/m) 则对流散热: (4)导体的载流量为: 查附表1,验证载流量是否符合要求。 作业 3-3 3-4 3-7 3-9 3-14 * 计算机网络技术及应用 第三章 常用计算的基本理论和方法 学习目的: 了解发热对电气设备的影响 了解导体短路时电动力的危害 掌握常用计算的基本原理和方法 本章主要内容: ?导体载流量和运行温度计算 ?载流导体短路时发热计算 ?载流导体短路时电动力计算 ?电气设备及主接线的可靠性分析 ?技术经济分析 第一节 导体载流量和运行温度计算 一、电气设备和载流导体的发热 当电气设备和载流导体通过电流时,有部分电能以不同的损耗形式转化为热能,使电器和载流导体的温度升高,这就是电流的热效应。 1、为什么会发热 发热产生损耗有: 1)电阻损耗:导体本身存在电阻 2)介质损耗:绝缘材料在电场作用下产生的 3)涡流和磁滞损耗:铁磁物质在强大的交变磁场中 第一节 导体载流量和运行温度计算 3、发热的两种形式: 长期发热:由正常工作电流产生(正常工作状态) 短时发热:由短路电流产生 (短路工作状态) ⑴ 使绝缘材料的绝缘性能降低。 ⑵ 使金属材料的机械强度下降。 ⑶ 使导体接触部分的接触电阻增加。 2、发热有何危害? 第一节 导体载流量和运行温度计算 4、什么叫最高允许温度? 为了保证导体可靠地工作,须使其发热温度不得超 过一定限值,这个限值叫作最高允许温度。 导体(硬铝、硬锰、铝镁合金)正常最高允许温度: 70℃(正常), 80℃(计及日照影响时), 85℃(导体接
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