电器导体的发热计算.PPT

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。