FDCDQ4_03_01-正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體載流量計(jì)算

1、3.1 正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體載流量計(jì)算正常運(yùn)行時(shí)導(dǎo)體載流量計(jì)算 一、概述一、概述n 載流導(dǎo)體的電阻損耗n 絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗n 金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗1. 電氣設(shè)備通過電流時(shí)產(chǎn)生的損耗電氣設(shè)備通過電流時(shí)產(chǎn)生的損耗熱量電氣設(shè)備的溫度升高 一、概述一、概述n 絕緣性能降低：n溫度升高 = 有機(jī)絕緣材料老化加快n 機(jī)械強(qiáng)度下降：n溫度升高 = 材料退火軟化n 接觸電阻增加：n溫度升高 = 接觸部分的彈性元件因退火而壓力降低，同時(shí)接觸表面氧化，接觸電阻增加，引起溫度繼續(xù)升高，產(chǎn)生惡性循環(huán)2. 發(fā)熱對(duì)電氣設(shè)備的影響發(fā)熱對(duì)電氣設(shè)備的影響一、概述一、概述n 正常工作狀態(tài)：n導(dǎo)體通過工作電流。n 短路工作狀

2、態(tài)：n導(dǎo)體通過短路電流。3. 導(dǎo)體的兩種工作狀態(tài)導(dǎo)體的兩種工作狀態(tài)1）短路電流大，發(fā)熱量多2）時(shí)間短，熱量不易散出短時(shí)發(fā)熱的特點(diǎn)：在短路時(shí)，導(dǎo)體受到的電動(dòng)力很大，如果超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。導(dǎo)體的溫度迅速升高長(zhǎng)期發(fā)熱短（路）時(shí)發(fā)熱一、概述一、概述n正常時(shí)：n+70；n計(jì)及日照+80；n表面鍍錫+85。n短路時(shí)：n硬鋁及鋁錳合金+200；n硬銅+300。4. 最高允許溫度最高允許溫度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱n導(dǎo)體的發(fā)熱：n導(dǎo)體電阻損耗的熱量n導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量n導(dǎo)體的散熱：n導(dǎo)體對(duì)流散熱n導(dǎo)體輻射散熱n導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱1. 導(dǎo)體電阻

3、損耗的熱量導(dǎo)體電阻損耗的熱量QRac2WRRIQftac)20(1 KSRW（W/m） （/m） 導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù) Kf 與電流的頻率、導(dǎo)體的形狀和尺寸有關(guān)。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱2. 導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量QtDAEQttt（W/m） 太陽輻射功率密度導(dǎo)體的吸收率 導(dǎo)體的直徑 二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3. 導(dǎo)體對(duì)流散熱量導(dǎo)體對(duì)流散熱量Qln對(duì)流：由氣體各部分發(fā)生相對(duì)位移將熱量帶走的過程。l0Wll)(FQFl 單位長(zhǎng)度導(dǎo)體散熱面積。bh10001hA 10002bA bhbb21211l435 . 22mm10mm8mm6AAAAAF

4、b，當(dāng))(443mm10mm82121lAAAAFb，當(dāng)bhbbbb)(221lAAFDFlDFl 與導(dǎo)體尺寸、布置方式等因素有關(guān)。導(dǎo)體片（條）間距離越近，對(duì)流條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱n對(duì)流：由氣體各部分發(fā)生相對(duì)位移將熱量帶走的過程。3. 導(dǎo)體對(duì)流散熱量導(dǎo)體對(duì)流散熱量Qll0Wll)(FQW 導(dǎo)體溫度；0 周圍空氣溫度。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱n對(duì)流：由氣體各部分發(fā)生相對(duì)位移將熱量帶走的過程。(1) 自然對(duì)流散熱：自然對(duì)流散熱：35. 00Wl)(5 . 13. 導(dǎo)體對(duì)流散熱量導(dǎo)體對(duì)流散熱量Qll0Wll)(FQal 對(duì)流散熱系

5、數(shù)。(2) 強(qiáng)迫對(duì)流散熱：強(qiáng)迫對(duì)流散熱：DNul強(qiáng)迫對(duì)流風(fēng)向修正系數(shù)：nBA)(sin強(qiáng)迫對(duì)流散熱量：DBADNQnu)(sin)(0Wl根據(jù)對(duì)流條件的不同，al有不同的計(jì)算公式。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱4. 導(dǎo)體輻射散熱量導(dǎo)體輻射散熱量Qfn輻射：熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程。f404Wf10027310027373. 5FQFf 單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的輻射散熱面積。Ff 依導(dǎo)體形狀和布置情況而定。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱5. 導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量Qdn導(dǎo)熱：n固體中由于晶格振動(dòng)和自由電子運(yùn)動(dòng)，使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)；n在氣體中，氣體分子

6、不停地運(yùn)動(dòng)，高溫區(qū)域的分子比低溫區(qū)域的分子具有較高的速度，分子從高溫區(qū)運(yùn)動(dòng)到低溫區(qū)，便將熱量帶至低溫區(qū)。21dd FQ導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱面積物體厚度高溫區(qū)溫度低溫區(qū)溫度n什么叫導(dǎo)體的載流量？n導(dǎo)體長(zhǎng)期允許通過電流。n為什么要計(jì)算導(dǎo)體載流量？n因?yàn)閷?dǎo)體通過電流時(shí)，導(dǎo)體發(fā)熱，溫度升高。通過電流越大，發(fā)熱量越多，溫度升得越高，可能超過允許值。三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n導(dǎo)體的發(fā)熱：n導(dǎo)體的散熱：n熱平衡方程：n在dt時(shí)間內(nèi)，1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程RIQ2RdflQQQflRQQQw0ww2dd)(dmctFtRIflQQ F)(0wWcQ用

7、于導(dǎo)體升溫三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n導(dǎo)體通過正常工作電流時(shí)，其溫度變化范圍不大溫度變化范圍不大，因此，R、c、a可視為常數(shù)可視為常數(shù)。 1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程w0ww2dd)(dmctFtRIw0ww2dd)(mctFRIw0ww2d)(dFRImct)(d)(10ww20ww2wFRIFRIFmc三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n對(duì)上式進(jìn)行積分，當(dāng)時(shí)間由0t時(shí)，溫度從開始溫度k上升至相應(yīng)溫度， 1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程)(d)(1d0ww20ww2wFRIFRIFmctk)(d)(1d0ww20ww2w0FRIFRIFmctt)()(ln0kw2

8、0w2wFRIFRIFmct三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n設(shè)開始溫升為k =k 0，對(duì)應(yīng)于時(shí)間 t 的溫升為 = 0，代入上式，1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程)()(ln0kw20w2wFRIFRIFmctkw2w2wlnFRIFRItmcFtmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFeFRIFRIwkw2w2三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程tmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFtmcFeFeRIFwwkw2w1tmcFtmcFeeFRIwwkw21三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n當(dāng)時(shí)間t時(shí)，導(dǎo)體的溫升趨于穩(wěn)定值w1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程tmcFtmcFeeFRIwwkw21FRIw2wn令 導(dǎo)體的熱時(shí)間常數(shù)FmcTwrrrkw1TtTtee導(dǎo)體升溫過程表達(dá)式三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n導(dǎo)體升溫過程表達(dá)式1. 導(dǎo)體的溫升過程導(dǎo)體的溫升過程rrkw1TtTteen導(dǎo)體溫升變化曲線tr1wTterkTtewk三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算n導(dǎo)體長(zhǎng)期通過電流 I 時(shí)，穩(wěn)定溫升為2. 導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體的載流量FRIw2wFRIww2flQQ n則導(dǎo)體的載流量為RFI)(0wwRQQf