發(fā)電廠電氣部分第三章

1、一、概述一、概述 載流導(dǎo)體的電阻損耗載流導(dǎo)體的電阻損耗(銅損銅損) 絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗（介損）絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗（介損） 金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗（鐵損）金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗（鐵損） 長(zhǎng)期發(fā)熱，是由正常運(yùn)行時(shí)工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)長(zhǎng)期發(fā)熱，是由正常運(yùn)行時(shí)工作電流產(chǎn)生的；短時(shí)發(fā)熱，是由故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。發(fā)熱，是由故障時(shí)的短路電流產(chǎn)生的。電氣設(shè)備的電氣設(shè)備的溫度升高溫度升高 一、概述一、概述發(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：（1）使絕緣材料的絕緣性能降低。有機(jī)絕緣材料長(zhǎng)期受到）使絕緣材料的絕緣性能降低。有機(jī)絕緣材料長(zhǎng)期受到高溫作用，將逐漸老化，以致失去彈性和降低絕緣性

2、能。高溫作用，將逐漸老化，以致失去彈性和降低絕緣性能。（2）使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降。當(dāng)使用溫度超過(guò)規(guī)定允）使金屬材料的機(jī)械強(qiáng)度下降。當(dāng)使用溫度超過(guò)規(guī)定允許值后，由于退火，金屬材料機(jī)械強(qiáng)度將顯著下降。許值后，由于退火，金屬材料機(jī)械強(qiáng)度將顯著下降。（3）使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻增加。接觸部分的彈性元）使導(dǎo)體接觸部分的接觸電阻增加。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，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)引起溫度繼續(xù)升高，產(chǎn)生惡性循環(huán)一、概述一、概述 在短路時(shí)，導(dǎo)體還受到很大的電動(dòng)力作用，如果超過(guò)允許值，將在短路時(shí)，導(dǎo)體還

3、受到很大的電動(dòng)力作用，如果超過(guò)允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。使導(dǎo)體變形或損壞。最高允許溫度：為了保證導(dǎo)體可靠地工作，須使其發(fā)熱溫度不得超過(guò)一最高允許溫度：為了保證導(dǎo)體可靠地工作，須使其發(fā)熱溫度不得超過(guò)一定限值，這個(gè)限值叫作最高允許溫度。按照有關(guān)規(guī)定：定限值，這個(gè)限值叫作最高允許溫度。按照有關(guān)規(guī)定：（1 1）導(dǎo)體的正常最高允許溫度，一般不超過(guò)）導(dǎo)體的正常最高允許溫度，一般不超過(guò)+70+70； 在計(jì)及太陽(yáng)輻射（日照）的影響時(shí)，鋼芯鋁絞線及管形導(dǎo)體，可在計(jì)及太陽(yáng)輻射（日照）的影響時(shí)，鋼芯鋁絞線及管形導(dǎo)體，可按不超過(guò)按不超過(guò)+80+80來(lái)考慮；來(lái)考慮； 當(dāng)導(dǎo)體接觸面處有鍍（搪）錫的可靠覆蓋層時(shí)，允許提高

4、到當(dāng)導(dǎo)體接觸面處有鍍（搪）錫的可靠覆蓋層時(shí)，允許提高到+85+85； 當(dāng)有銀的覆蓋層時(shí)，可提高到當(dāng)有銀的覆蓋層時(shí)，可提高到9595。 （2 2）導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)，短時(shí)最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，）導(dǎo)體通過(guò)短路電流時(shí)，短時(shí)最高允許溫度可高于正常最高允許溫度，對(duì)硬鋁及鋁錳合金可取對(duì)硬鋁及鋁錳合金可取200200，硬銅可取，硬銅可取300300。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：導(dǎo)體的發(fā)熱：u導(dǎo)體電阻損耗的熱量導(dǎo)體電阻損耗的熱量u導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量導(dǎo)體的散熱：導(dǎo)體的散熱：u導(dǎo)體對(duì)流散熱導(dǎo)體對(duì)流散熱u導(dǎo)體輻射散熱導(dǎo)體輻射散熱u導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱導(dǎo)體導(dǎo)熱散

5、熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱l 導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算，根據(jù)能量守恒原理導(dǎo)體的發(fā)熱計(jì)算，根據(jù)能量守恒原理fltRQQQQ（3-13-1）QQR R: :單位長(zhǎng)度導(dǎo)體電阻損耗的熱量單位長(zhǎng)度導(dǎo)體電阻損耗的熱量QQt t: :單位長(zhǎng)度導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量單位長(zhǎng)度導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量QQl l: :單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的對(duì)流散熱熱量單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的對(duì)流散熱熱量QQf f: :單位長(zhǎng)度導(dǎo)體向周圍介質(zhì)輻射的散熱量單位長(zhǎng)度導(dǎo)體向周圍介質(zhì)輻射的散熱量 單位長(zhǎng)度（單位長(zhǎng)度（1m）的導(dǎo)體，通過(guò)母線電流）的導(dǎo)體，通過(guò)母線電流IW（A）時(shí)，由電阻損耗產(chǎn)生的熱量，）時(shí)，由電阻損耗產(chǎn)生的熱量，可用下式計(jì)算可用下式計(jì)算 （

6、3-2） 導(dǎo)體的交流電阻導(dǎo)體的交流電阻 為為 （3-3） 式中：式中： 為導(dǎo)體的運(yùn)行溫度；為導(dǎo)體的運(yùn)行溫度；Rdc為為1000m長(zhǎng)導(dǎo)體在長(zhǎng)導(dǎo)體在20的直流電阻；的直流電阻；S為導(dǎo)為導(dǎo)體截面積。體截面積。 為導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)；為導(dǎo)體集膚效應(yīng)系數(shù)； 導(dǎo)體溫度為導(dǎo)體溫度為20時(shí)的直流電阻率；時(shí)的直流電阻率； 材料電阻率材料電阻率 與電阻溫度導(dǎo)數(shù)見(jiàn)表與電阻溫度導(dǎo)數(shù)見(jiàn)表3-1.（一）（一）導(dǎo)體電阻損耗的熱量導(dǎo)體電阻損耗的熱量 QRacWRRIQ2wtwacdcff120RR KKS fk材料名稱材料名稱（-1）純鋁純鋁0.029000.00403鋁錳合金鋁錳合金0.037900.00420鋁鎂合金鋁鎂合

7、金0.045800.00420銅銅0.017900.00385鋼鋼0.139000.004552(mm /m)t 導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)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)。矩形截面導(dǎo)與電流的頻率、導(dǎo)體的形狀和尺寸有關(guān)。矩形截面導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)，如圖體的集膚效應(yīng)系數(shù)，如圖3-1所示，圖中所示，圖中f為電流頻率。圓柱及圓管導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系為電流頻率。圓柱及圓管導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)數(shù)Kf 如圖如圖3-2所示。所示。表表3-1 電阻率電阻率 及電阻溫度系數(shù)及電阻溫度系數(shù) t“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材圖圖3-1 矩形導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)矩形導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù)“十一五十

8、一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材圖3-2 圓柱及圓管導(dǎo)體的集膚效應(yīng)系數(shù) “十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 吸收太陽(yáng)輻射（日照）的能量會(huì)造成導(dǎo)體溫度升高，凡安裝在屋外的導(dǎo)體應(yīng)考吸收太陽(yáng)輻射（日照）的能量會(huì)造成導(dǎo)體溫度升高，凡安裝在屋外的導(dǎo)體應(yīng)考慮日照的影響。對(duì)于單位長(zhǎng)度圓管導(dǎo)體，慮日照的影響。對(duì)于單位長(zhǎng)度圓管導(dǎo)體， 可用下式計(jì)算可用下式計(jì)算 （W/m） （3-4） 對(duì)于屋內(nèi)導(dǎo)體，因無(wú)日照的作用，這部分熱量可忽略不計(jì)。對(duì)于屋內(nèi)導(dǎo)體，因無(wú)日照的作用，這部分熱量可忽略不計(jì)。（二）（二）導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量導(dǎo)體吸收太陽(yáng)輻射的熱量 Q tttt tttQEAFEAD（三）對(duì)流散熱量（三）對(duì)

9、流散熱量 Q L 由氣體各部分發(fā)生相對(duì)位移將熱量帶走的過(guò)程，稱為對(duì)流。由傳熱學(xué)可知，對(duì)由氣體各部分發(fā)生相對(duì)位移將熱量帶走的過(guò)程，稱為對(duì)流。由傳熱學(xué)可知，對(duì)流散熱所傳遞的熱量，與溫差及散熱面積成正比，即導(dǎo)體對(duì)流散熱量流散熱所傳遞的熱量，與溫差及散熱面積成正比，即導(dǎo)體對(duì)流散熱量 為為 （W/m） （3-5）llw0lQ()F “十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（1）自然對(duì)流散熱。屋內(nèi)自然通風(fēng)或屋外風(fēng)速小于）自然對(duì)流散熱。屋內(nèi)自然通風(fēng)或屋外風(fēng)速小于0.2m/s，屬于自然對(duì)流散熱?？眨瑢儆谧匀粚?duì)流散熱?？諝庾匀粚?duì)流散熱系數(shù)，氣自然對(duì)流散熱系數(shù)， W/（m2 ） （3-6） 單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的散熱

10、面積與導(dǎo)體的形狀、尺寸、布置方式等因素有關(guān)。導(dǎo)體片單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的散熱面積與導(dǎo)體的形狀、尺寸、布置方式等因素有關(guān)。導(dǎo)體片（條）間距離越近，對(duì)流散熱條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。（條）間距離越近，對(duì)流散熱條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。 幾種常用導(dǎo)體的對(duì)流散熱面積如圖幾種常用導(dǎo)體的對(duì)流散熱面積如圖3-3所示。所示。圖圖3-3 常用導(dǎo)體對(duì)流散熱面積形式常用導(dǎo)體對(duì)流散熱面積形式0.35lw01.5()“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 單條矩形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為，單條矩形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為，A1、A2分別為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體在高度分別為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體在高度h方向和寬度方向和寬度b方向的面積方向

11、的面積 l122()FAA/m)(m100021hA /m)(m100022bA 如圖如圖3-3(b)所示，二條矩形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為所示，二條矩形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為10mm8mm6mmb212l122122(m /m)2.54(m /m)34(m /m)AFAAAA“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 如圖如圖3-3(c)所示，三條矩形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為所示，三條矩形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為 當(dāng)當(dāng) 如圖如圖3-3(d)所示，槽形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積：所示，槽形導(dǎo)體對(duì)流散熱面積： 當(dāng)當(dāng)100mmh200mm時(shí)，為時(shí)，為212l212834(m /m),104() (m /m)mmAAbFmmAA

12、2l1222(m /m)10001000hbFAA2l122222(m /m)10001000hbFAA“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材當(dāng)當(dāng) 時(shí)，因內(nèi)部熱量不易從縫隙散出，平面位置不產(chǎn)生對(duì)流，故時(shí)，因內(nèi)部熱量不易從縫隙散出，平面位置不產(chǎn)生對(duì)流，故 如圖如圖3-3(e)所示，圓管導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為所示，圓管導(dǎo)體對(duì)流散熱面積為 （2）強(qiáng)迫對(duì)流散熱。屋外配電裝置中的管形導(dǎo)體，常受到大氣中風(fēng)吹的作用，風(fēng)速）強(qiáng)迫對(duì)流散熱。屋外配電裝置中的管形導(dǎo)體，常受到大氣中風(fēng)吹的作用，風(fēng)速越大，對(duì)流散熱的條件就越好，因而形成強(qiáng)迫對(duì)流散熱。越大，對(duì)流散熱的條件就越好，因而形成強(qiáng)迫對(duì)流散熱。 強(qiáng)迫對(duì)流散熱系數(shù)

13、強(qiáng)迫對(duì)流散熱系數(shù) a1為為2l122(m /m)1000hFA2l(m /m)FD“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 （3-7） 如果風(fēng)向與導(dǎo)體不垂直，其值為如果風(fēng)向與導(dǎo)體不垂直，其值為 將式（將式（3-7）乘以修正系數(shù)）乘以修正系數(shù) 后，代入式（后，代入式（3-5）中，即得強(qiáng)迫對(duì)流散熱量為）中，即得強(qiáng)迫對(duì)流散熱量為 （3-8）ulND0.65u0.13VDNvnBA)(sinulw00.650()(sin ) 0.13()(sin ) (W/m)nnwNQABDDVDABv “十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過(guò)程，稱為輻射。根

14、據(jù)斯蒂熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過(guò)程，稱為輻射。根據(jù)斯蒂芬芬波爾茲曼定律，導(dǎo)體向周圍空氣輻射的熱量，與導(dǎo)體和周圍空氣絕對(duì)溫度四次方波爾茲曼定律，導(dǎo)體向周圍空氣輻射的熱量，與導(dǎo)體和周圍空氣絕對(duì)溫度四次方差成正比，即導(dǎo)體輻射散熱量差成正比，即導(dǎo)體輻射散熱量 Qf為為 （3-9） 式中，式中， 為導(dǎo)體材料的相對(duì)輻射系數(shù)，見(jiàn)表為導(dǎo)體材料的相對(duì)輻射系數(shù)，見(jiàn)表3-2。 （四）導(dǎo)體輻射散熱量Q f 44w0ff2732735.7(W/m)100100QF“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材材材 料料輻射系數(shù)輻射系數(shù)材材 料料輻射系數(shù)輻射系數(shù)絕對(duì)黑體絕對(duì)黑體1.00氧化了的鋼氧化了的

15、鋼0.80表面磨光的表面磨光的鋁鋁0.040有光澤的黑漆有光澤的黑漆0.82氧化了的鋁氧化了的鋁0.200.30無(wú)光澤的黑漆無(wú)光澤的黑漆0.91氧化了的銅氧化了的銅0.600.70各種顏色的油漆，各種顏色的油漆，涂料涂料0.920.96表表3-2 導(dǎo)體材料的黑度系數(shù)導(dǎo)體材料的黑度系數(shù) Ff 為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的輻射散熱表面積。計(jì)算時(shí)參見(jiàn)圖為單位長(zhǎng)度導(dǎo)體的輻射散熱表面積。計(jì)算時(shí)參見(jiàn)圖3-4“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材圖圖3-4 導(dǎo)體的輻射散熱導(dǎo)體的輻射散熱（a）單條矩形導(dǎo)體；（）單條矩形導(dǎo)體；（b）二條矩形導(dǎo)體）二條矩形導(dǎo)體“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材圖圖3-4（a）

16、所示，單條矩形導(dǎo)體輻射散熱表面積為）所示，單條矩形導(dǎo)體輻射散熱表面積為 圖圖3-4（b）所示，二條矩形導(dǎo)體內(nèi)側(cè)縫隙間的面積僅有一部分能起向外輻射作用）所示，二條矩形導(dǎo)體內(nèi)側(cè)縫隙間的面積僅有一部分能起向外輻射作用。故。故二條矩形導(dǎo)體的輻射散熱表面積為二條矩形導(dǎo)體的輻射散熱表面積為三條矩形導(dǎo)體的輻射表面積，可按二條導(dǎo)體相同理由求得三條矩形導(dǎo)體的輻射表面積，可按二條導(dǎo)體相同理由求得 槽形導(dǎo)體的輻射散熱表面積為槽形導(dǎo)體的輻射散熱表面積為“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（五）（五）導(dǎo)熱散熱量導(dǎo)熱散熱量 根據(jù)傳熱學(xué)可知，導(dǎo)熱散熱量根據(jù)傳熱學(xué)可知，導(dǎo)熱散熱量 Qd 為為 （3-10）圓管導(dǎo)體的輻

17、射散熱表面積為圓管導(dǎo)體的輻射散熱表面積為2f(m /m)FD 為導(dǎo)熱系數(shù)為導(dǎo)熱系數(shù)W/（m）； Fd為導(dǎo)熱面積（為導(dǎo)熱面積（m2）；）； 為物體厚度（為物體厚度（m）；）； 分別為高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度（分別為高溫區(qū)和低溫區(qū)的溫度（）。）。12、12dd(W)QF“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算三、導(dǎo)體載流量的計(jì)算 工程上為了便于分析和計(jì)算，常把輻射散熱量表示成與對(duì)流散熱量相似的計(jì)算形式，工程上為了便于分析和計(jì)算，常把輻射散熱量表示成與對(duì)流散熱量相似的計(jì)算形式，用一個(gè)總散熱系數(shù)用一個(gè)總散熱系數(shù) 和總散熱面積和總散熱面積F來(lái)表示對(duì)流散熱和輻射散熱的作用，即來(lái)表示對(duì)流

18、散熱和輻射散熱的作用，即 在導(dǎo)體升溫過(guò)程中，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量在導(dǎo)體升溫過(guò)程中，導(dǎo)體產(chǎn)生的熱量QR ，一部分用于本身溫度升高所需的熱量，一部分用于本身溫度升高所需的熱量QC ，一部一部 分散失到周圍介質(zhì)中分散失到周圍介質(zhì)中(Ql+Qf)。由此可寫(xiě)出熱量平衡方程如下。由此可寫(xiě)出熱量平衡方程如下 （3-12） （3-11）（一）（一）導(dǎo)體的溫升過(guò)程導(dǎo)體的溫升過(guò)程lfww0()QQFRclf(W/m)QQQQ“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 設(shè)導(dǎo)體通過(guò)電流設(shè)導(dǎo)體通過(guò)電流I 時(shí)，在時(shí)，在t 時(shí)刻導(dǎo)體運(yùn)行溫度為時(shí)刻導(dǎo)體運(yùn)行溫度為 ，則其溫升，則其溫升 ，在，在時(shí)間時(shí)間 dt 內(nèi)的熱量平衡微分方程

19、為內(nèi)的熱量平衡微分方程為 （3-13） 導(dǎo)體通過(guò)正常工作電流時(shí)，其溫度變化范圍不大，因此電阻導(dǎo)體通過(guò)正常工作電流時(shí)，其溫度變化范圍不大，因此電阻R、比熱容、比熱容c及散熱系及散熱系數(shù)數(shù) 均可視為常數(shù)。均可視為常數(shù)。 設(shè)設(shè)t0時(shí)，初始溫升時(shí)，初始溫升 。當(dāng)時(shí)間由。當(dāng)時(shí)間由0t時(shí)，溫升由時(shí)，溫升由 ，對(duì)，對(duì)上式進(jìn)行積分上式進(jìn)行積分 2wddd(J/m)I R tmcFt2w2ww1dd()mctI RFF I RF k2w2ww01dd()tmctI RFFI RF ww0wkk0k“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 （3-14）由此可求得由此可求得 （3-15）經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間后經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)

20、間后 ，導(dǎo)體的溫升亦趨于穩(wěn)定值，導(dǎo)體的溫升亦趨于穩(wěn)定值 ，故穩(wěn)定溫升為，故穩(wěn)定溫升為 （3-16） 導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù)導(dǎo)體的發(fā)熱時(shí)間常數(shù) （3-17）tw2w2wwklnI RFmctFI RF ww2kw(1)FFttmcmcI ReeF2wwI RFrwmcTF“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 升溫過(guò)程表達(dá)式升溫過(guò)程表達(dá)式 （3-18） 上式說(shuō)明升溫的過(guò)程是按指數(shù)曲線變化，大約經(jīng)過(guò)上式說(shuō)明升溫的過(guò)程是按指數(shù)曲線變化，大約經(jīng)過(guò)t=(34) Tr時(shí)間，時(shí)間， 便趨近穩(wěn)定溫便趨近穩(wěn)定溫升升 ，如圖，如圖3-5所示。所示。圖圖3-5 導(dǎo)體溫升導(dǎo)體溫升 的變化曲線的變化曲線rrwk(1)

21、ttTTee“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（二）（二）導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體的載流量 根據(jù)穩(wěn)定溫升公，可計(jì)算導(dǎo)體的載流量，即根據(jù)穩(wěn)定溫升公，可計(jì)算導(dǎo)體的載流量，即 （3-19） 則導(dǎo)體的載流量為則導(dǎo)體的載流量為（3-20） 對(duì)于屋外導(dǎo)體，計(jì)及日照時(shí)導(dǎo)體的載流量為對(duì)于屋外導(dǎo)體，計(jì)及日照時(shí)導(dǎo)體的載流量為 （3-21） 2wwlfI RFQQ ww0lf()(A)FQQIRR lftQQQIAR“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材一、導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱過(guò)程一、導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱過(guò)程 載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的：載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算的目的：確定短路時(shí)導(dǎo)體的最高溫度確定短路時(shí)導(dǎo)體的最高溫度

22、，它不應(yīng)超過(guò)所規(guī)定的導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱允許溫度。當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)則認(rèn)為導(dǎo)體它不應(yīng)超過(guò)所規(guī)定的導(dǎo)體短時(shí)發(fā)熱允許溫度。當(dāng)滿足這個(gè)條件時(shí)則認(rèn)為導(dǎo)體在流過(guò)短路電流時(shí)具有熱穩(wěn)定性。在流過(guò)短路電流時(shí)具有熱穩(wěn)定性。 短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程如圖短路時(shí)導(dǎo)體的發(fā)熱過(guò)程如圖3-63-6所示。所示。h第二節(jié)第二節(jié) 載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算載流導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱計(jì)算“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱有下列特點(diǎn)：導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱有下列特點(diǎn)： （1 1）短路電流大，持續(xù)時(shí)間短，）短路電流大，持續(xù)時(shí)間短，導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來(lái)不及向周圍介導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的熱量來(lái)不及向周圍介質(zhì)散布，可認(rèn)為在短路電流持續(xù)時(shí)質(zhì)散布，可認(rèn)為在短路電

23、流持續(xù)時(shí)間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來(lái)升高間內(nèi)所產(chǎn)生的全部熱量都用來(lái)升高導(dǎo)體自身的溫度，即認(rèn)為是一個(gè)絕導(dǎo)體自身的溫度，即認(rèn)為是一個(gè)絕熱過(guò)程。熱過(guò)程。 （2 2）短路時(shí)導(dǎo)體溫度變化范圍）短路時(shí)導(dǎo)體溫度變化范圍很大，它的電阻和比熱容不能再視很大，它的電阻和比熱容不能再視為常數(shù)，而應(yīng)為溫度的函數(shù)。為常數(shù)，而應(yīng)為溫度的函數(shù)。圖圖3-6 短路時(shí)均勻?qū)w的發(fā)熱過(guò)程短路時(shí)均勻?qū)w的發(fā)熱過(guò)程“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 根據(jù)短路時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱的特點(diǎn)，在時(shí)間根據(jù)短路時(shí)導(dǎo)體發(fā)熱的特點(diǎn)，在時(shí)間 內(nèi)，可列出熱平衡方程式內(nèi)，可列出熱平衡方程式 （3-223-22）2ktdd(J)i RtmC01(1)()fkR

24、Sm(kg)mS l0(1)CCdtRclf(W/m)QQQQ導(dǎo)體發(fā)熱熱平衡方程導(dǎo)體發(fā)熱熱平衡方程“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱的微分方程式導(dǎo)體短路時(shí)發(fā)熱的微分方程式 整理后得整理后得 （3-233-23） 對(duì)上式兩邊求積分對(duì)上式兩邊求積分 ( (注意左右積分區(qū)間不同注意左右積分區(qū)間不同) ) （3-243-24） 2kt0m0(1)d(1)dflkitSlCS20mkt201d1fkCitdSkhw20mkt2001dd1tfkCitS斷路器參數(shù)斷路器參數(shù) 動(dòng)作時(shí)間：動(dòng)作時(shí)間：（ 為短路切除時(shí)間）為短路切除時(shí)間）kprbrtttkttbrtbr 上式中左端積分與

25、短路電流發(fā)出的熱量成比例，上式中左端積分與短路電流發(fā)出的熱量成比例，稱為短路電流熱稱為短路電流熱效應(yīng)效應(yīng)（或熱脈沖）（或熱脈沖） （3-253-25） 式（式（3-243-24）右端積分式中）右端積分式中 k22kkt0d(A s)tQithhhwww0m0m000mhh200mwwhw2011ddd111ln(1)ln(1)CCCCAA0mhhh20ln(1)CA4J/(m )0mwww20ln(1)CA4J/(m )其中：其中：khw2fkQAAS 于是式（于是式（3-243-24）可寫(xiě)成：）可寫(xiě)成： （3-263-26） 上式中上式中A A值與導(dǎo)體的材料和溫度值與導(dǎo)體的材料和溫度 有關(guān)，

26、為了簡(jiǎn)化有關(guān)，為了簡(jiǎn)化AwAw和和AhAh的計(jì)算，已按的計(jì)算，已按各種材料的平均參數(shù)作成各種材料的平均參數(shù)作成 曲線，如圖曲線，如圖3-73-7所示。圖中橫坐標(biāo)是所示。圖中橫坐標(biāo)是A A值，縱坐標(biāo)是值，縱坐標(biāo)是 值。值。)(Af 計(jì)算最高溫度的方法：計(jì)算最高溫度的方法：（1 1）由）由 查出查出 （2 2）由）由 和和 求出求出（3 3）再由）再由 查出查出圖圖3-7 的曲線的曲線)(AfwwAkQhAhwAhA“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材二、短路電流熱效應(yīng)二、短路電流熱效應(yīng) Qk 的計(jì)算的計(jì)算 由電力系統(tǒng)短路計(jì)算可知，短路全電流瞬時(shí)值由電力系統(tǒng)短路計(jì)算可知，短路全電流瞬時(shí)值

27、的表達(dá)式為的表達(dá)式為 （3-27） （3-28）aktptnp02cos(A)tTiItiekkakka22kktptnp000222ptnp0002pnpd( 2cos) ddd(A s)tttTtttTQitItietItietQQ“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（一）（一）短路電流周期分量熱效應(yīng)短路電流周期分量熱效應(yīng)Qp 的計(jì)算的計(jì)算 對(duì)于短路電流周期分量熱效應(yīng)對(duì)于短路電流周期分量熱效應(yīng) ，可采用辛卜生法進(jìn)行計(jì)算。即，可采用辛卜生法進(jìn)行計(jì)算。即（3-29） 在計(jì)算周期分量熱效應(yīng)時(shí)，代入在計(jì)算周期分量熱效應(yīng)時(shí)，代入 ， 。當(dāng)取。當(dāng)取n =4 時(shí)，則時(shí)，則 ， 為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可

28、以認(rèn)為為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化，可以認(rèn)為 ?？傻??？傻?（3-30） 0242131( )d()2()4()3bnnnabaf xxyyyyyyyyn2pt( )f xIk0,abtkkkk22221/42/233/44,ttttyIyIyIyI2312yyykkk22222kppt/20d10(A s)12ttttQItIII“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 由式（由式（3-28）可得）可得 （3-31）（二）（二）短路電流非周期分量熱效應(yīng)短路電流非周期分量熱效應(yīng) Qnp 的計(jì)算的計(jì)算kkkaaaka22222 2aanpnp0np002222ad(1)(1)(2)22(1)(A s)tt

29、ttTTTtTTTQieteieITeITI 如果短路電流切除時(shí)間如果短路電流切除時(shí)間 t k l s，導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量來(lái)決定，在此情況下，導(dǎo)體的發(fā)熱主要由周期分量來(lái)決定，在此情況下，則非周期分量的影響可略去不計(jì)，則非周期分量的影響可略去不計(jì)，即即 2kp(A s)QQ短路點(diǎn)短路點(diǎn)T(s)0.1s0.1s發(fā)電機(jī)出口及母線發(fā)電機(jī)出口及母線0.150.20發(fā)電機(jī)升高電壓母線及出線、發(fā)電機(jī)升高電壓母線及出線、發(fā)電機(jī)電壓電抗器后發(fā)電機(jī)電壓電抗器后0.080.10變電站各級(jí)電壓母線及出線變電站各級(jí)電壓母線及出線0.050.05表表3-3 非周期分量的等效時(shí)間非周期分量的等效時(shí)間T作業(yè)作業(yè)l 某變

30、電所匯流鋁母線規(guī)格為某變電所匯流鋁母線規(guī)格為80mm80mm* *10mm10mm，其集，其集膚效應(yīng)系數(shù)膚效應(yīng)系數(shù)K Kf f=1.05=1.05，在正常最大負(fù)荷時(shí)，母線，在正常最大負(fù)荷時(shí)，母線的溫度的溫度 =65 =65 ，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，繼電保護(hù)動(dòng)作時(shí)間t tprpr=1.5s=1.5s，斷路器全開(kāi)斷時(shí)間斷路器全開(kāi)斷時(shí)間t tbrbr=0.1s,=0.1s,短路電流短路電流I I=I=I0.80.8=I=I1.61.6=20.5KA=20.5KA。試計(jì)算母線的熱效應(yīng)和。試計(jì)算母線的熱效應(yīng)和最高溫度最高溫度w一、計(jì)算電動(dòng)力的方法一、計(jì)算電動(dòng)力的方法 載流導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中要受到磁場(chǎng)力的作用，這

31、種力稱為電動(dòng)力。載流導(dǎo)體位于磁場(chǎng)中要受到磁場(chǎng)力的作用，這種力稱為電動(dòng)力。電力系電力系統(tǒng)短路時(shí)，導(dǎo)體中通過(guò)很大的電流，導(dǎo)體會(huì)遭受巨大的電動(dòng)力。如果機(jī)械強(qiáng)統(tǒng)短路時(shí)，導(dǎo)體中通過(guò)很大的電流，導(dǎo)體會(huì)遭受巨大的電動(dòng)力。如果機(jī)械強(qiáng)度不夠，將使導(dǎo)體變形或損壞。為了安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)載流導(dǎo)體短路時(shí)電動(dòng)力度不夠，將使導(dǎo)體變形或損壞。為了安全運(yùn)行，應(yīng)對(duì)載流導(dǎo)體短路時(shí)電動(dòng)力的大小進(jìn)行分析和計(jì)算。的大小進(jìn)行分析和計(jì)算。第三節(jié)第三節(jié) 載流導(dǎo)體短路時(shí)電動(dòng)力計(jì)算載流導(dǎo)體短路時(shí)電動(dòng)力計(jì)算圖圖3-8 磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的電動(dòng)力磁場(chǎng)對(duì)載流導(dǎo)體的電動(dòng)力 如圖如圖3-83-8所示，處在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體所示，處在磁場(chǎng)中的導(dǎo)體L L（單（單位為位為m

32、m），通過(guò)電流），通過(guò)電流i i（單位為（單位為A A），根據(jù)畢），根據(jù)畢奧奧沙瓦定律可知，導(dǎo)體單元長(zhǎng)度沙瓦定律可知，導(dǎo)體單元長(zhǎng)度d dl l上所受的上所受的電動(dòng)力電動(dòng)力d dF F為為 (3-32)(3-32) 根據(jù)式（根據(jù)式（3-323-32），載流導(dǎo)體），載流導(dǎo)體2 2在在d dl l上所受上所受的電動(dòng)力的電動(dòng)力 （3-333-33）dsind(N)Fi Bl0sin d(N)LFi Bl（一）畢奧（一）畢奧沙瓦沙瓦( (薩伐爾薩伐爾) )定律法定律法 電氣設(shè)備在正常狀態(tài)下，由于流過(guò)導(dǎo)體的工作電流相對(duì)較小，電氣設(shè)備在正常狀態(tài)下，由于流過(guò)導(dǎo)體的工作電流相對(duì)較小，相應(yīng)的電動(dòng)力也較小。相應(yīng)的電

33、動(dòng)力也較小。而在短路時(shí)，而在短路時(shí)，特別是短路沖擊電流流過(guò)時(shí)，電特別是短路沖擊電流流過(guò)時(shí)，電動(dòng)力可達(dá)到很大的數(shù)值動(dòng)力可達(dá)到很大的數(shù)值, ,當(dāng)載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度不夠時(shí)，當(dāng)載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的機(jī)械強(qiáng)度不夠時(shí)，將會(huì)產(chǎn)生變形或損壞。將會(huì)產(chǎn)生變形或損壞?！笆晃迨晃濉眹?guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材（二）（二）兩條平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力計(jì)算兩條平行導(dǎo)體間的電動(dòng)力計(jì)算 設(shè)設(shè)兩條平行細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體兩條平行細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為L(zhǎng) L，中心距離為，中心距離為a a，兩條導(dǎo)體通過(guò)的電流分別為，兩條導(dǎo)體通過(guò)的電流分別為 i i 1 1和和 i i 2 2 ，且二者方向相反，如圖，且二者方向相反，如圖3-93-9所示。

34、當(dāng)所示。當(dāng)LLa a和和a ad d（d d為導(dǎo)體直徑）時(shí)，可以認(rèn)為為導(dǎo)體直徑）時(shí)，可以認(rèn)為導(dǎo)體中的電流集中在各自的軸線上流過(guò)。導(dǎo)體中的電流集中在各自的軸線上流過(guò)。 圖圖3-9 兩平行細(xì)長(zhǎng)載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力兩平行細(xì)長(zhǎng)載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力 為了利用式（為了利用式（3-333-33）來(lái)確定兩條載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力，可以認(rèn)為一條導(dǎo)體處在）來(lái)確定兩條載流導(dǎo)體間的電動(dòng)力，可以認(rèn)為一條導(dǎo)體處在另一條導(dǎo)體的磁場(chǎng)里。設(shè)載流導(dǎo)體另一條導(dǎo)體的磁場(chǎng)里。設(shè)載流導(dǎo)體1 1中的電流中的電流 i1 i1在導(dǎo)體在導(dǎo)體2 2處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為處所產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 根據(jù)式（根據(jù)式（3-323-32），載流導(dǎo)體），載流導(dǎo)體2 2

35、在在dldl上所受的電動(dòng)力上所受的電動(dòng)力 由于導(dǎo)體由于導(dǎo)體2 2與磁感應(yīng)強(qiáng)度與磁感應(yīng)強(qiáng)度 的方向垂直，故的方向垂直，故 =90 =90， =1 =1，作用在載流導(dǎo)，作用在載流導(dǎo)體體2 2全長(zhǎng)上的電動(dòng)力全長(zhǎng)上的電動(dòng)力（3-343-34）1Bsin771 21 202 10d2 10(N)LiiiiFlLaa71 221sind2 10sind(N)iidFi Blla17110102 10( )2iiBHTaa“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 當(dāng)考慮截面的因素時(shí)，常乘以形狀系數(shù)當(dāng)考慮截面的因素時(shí)，常乘以形狀系數(shù)K（形狀系數(shù)表示實(shí)際形狀導(dǎo)體所受的電（形狀系數(shù)表示實(shí)際形狀導(dǎo)體所受的電動(dòng)力

36、與細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體電動(dòng)力之比）。這樣，動(dòng)力與細(xì)長(zhǎng)導(dǎo)體電動(dòng)力之比）。這樣，實(shí)際電動(dòng)力為：實(shí)際電動(dòng)力為：（3-35） 形狀系數(shù)形狀系數(shù)K，已繪成曲線。對(duì)于矩形導(dǎo)體，如圖，已繪成曲線。對(duì)于矩形導(dǎo)體，如圖3-10所示。所示。K是是 和和 的函的函數(shù)。圖中表明數(shù)。圖中表明 1，即導(dǎo)體平放時(shí)，即導(dǎo)體平放時(shí)，K1；當(dāng)；當(dāng) 1，即導(dǎo)體截面為正方形時(shí)，即導(dǎo)體截面為正方形時(shí)，K1。當(dāng)。當(dāng) 增大時(shí)（即加大導(dǎo)體間的凈距），增大時(shí)（即加大導(dǎo)體間的凈距），K趨趨近于近于1；當(dāng)；當(dāng) 2，即導(dǎo)體間的凈距等于或大于截面周長(zhǎng)時(shí)，即導(dǎo)體間的凈距等于或大于截面周長(zhǎng)時(shí)，K=1，可以不考慮截，可以不考慮截面形狀對(duì)電動(dòng)力的影響，直接應(yīng)用式（面形狀

37、對(duì)電動(dòng)力的影響，直接應(yīng)用式（3-34）計(jì)算兩母線間的電動(dòng)力。）計(jì)算兩母線間的電動(dòng)力。 對(duì)于圓形、管型導(dǎo)體，形狀系數(shù)對(duì)于圓形、管型導(dǎo)體，形狀系數(shù)K=1。71 22 10(N)LFKiiabhbahbhbhbhbbhbabhba 對(duì)于槽形導(dǎo)體，在計(jì)算相間和同相條間的電動(dòng)力時(shí)，一般均取形狀系數(shù)對(duì)于槽形導(dǎo)體，在計(jì)算相間和同相條間的電動(dòng)力時(shí)，一般均取形狀系數(shù)K1。 圖圖3-10 矩形截面形狀系數(shù)曲線矩形截面形狀系數(shù)曲線二、三相導(dǎo)體短路時(shí)的電動(dòng)力二、三相導(dǎo)體短路時(shí)的電動(dòng)力（一）（一）電動(dòng)力的計(jì)算電動(dòng)力的計(jì)算 因?yàn)槎搪冯娏鳑_擊值發(fā)生在短路后極短的時(shí)間內(nèi)（因?yàn)槎搪冯娏鳑_擊值發(fā)生在短路后極短的時(shí)間內(nèi)（t=0.0

38、1s），所以可不計(jì)短路），所以可不計(jì)短路電流周期分量的衰減，三相短路電流為電流周期分量的衰減，三相短路電流為 三相短路時(shí)，中間相（三相短路時(shí)，中間相（B相）和外邊相（相）和外邊相（A、C相）受力情況并不相同，如圖相）受力情況并不相同，如圖3-11所示。下面分別進(jìn)行敘述。所示。下面分別進(jìn)行敘述。(3)AmAA(3)BmAA(3)CmAAsin()sin22sin()sin()3322sin()sin()33aaatTtTtTiIteiIteiIte（3-36） （1）作用在中間相（）作用在中間相（B相）的電動(dòng)力。假設(shè)電流的方向如圖相）的電動(dòng)力。假設(shè)電流的方向如圖3-11（a）所示，中間）所示，中

39、間相受到兩個(gè)邊相（相受到兩個(gè)邊相（A、C相）的作用力相）的作用力FBA 和和FBC ，即，即7(3) (3)(3) (3)BBABCBABC2 10()LFFFiiiia圖圖3-11 對(duì)稱三相短路時(shí)的電動(dòng)力對(duì)稱三相短路時(shí)的電動(dòng)力（a）作用在中間相（）作用在中間相（B相）的電動(dòng)力；相）的電動(dòng)力；（b）作用在外邊相（）作用在外邊相（A相或相或C相）的電動(dòng)力相）的電動(dòng)力 將短路電流算式（將短路電流算式（3-36）代入上式，經(jīng)三角公式變換后，得）代入上式，經(jīng)三角公式變換后，得 (3-37) （2）作用在外邊相（）作用在外邊相（A相或相或C相）的電動(dòng)力。外邊相如相）的電動(dòng)力。外邊相如A相，受到相，受到B

40、相和相和C相的相的作用力分別為作用力分別為 和和 ，故，故 （3-38） aa272BmAAA342 10sin 2234343sin2sin 22323tTtTLFIeaettaa7(3)(3)(3)(3)AA BA CABAC272mAAA210(0.5)333210cos2884633coscos24263cos2246tTtTLFFFiiiiaLIeattet“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 由式由式(3-38)可知，可知， FA由四個(gè)分量組成：由四個(gè)分量組成：不衰減的固定分量，如圖不衰減的固定分量，如圖3-12(a)所示所示；按時(shí)間常數(shù)按時(shí)間常數(shù)Ta/2 衰減的非周期分量

41、，如圖衰減的非周期分量，如圖3-12(b)所示；所示；按時(shí)間常數(shù)按時(shí)間常數(shù)Ta 衰減的衰減的工頻分量，如圖工頻分量，如圖3-12(c)所示；所示；不衰減的二倍工頻分量，如圖不衰減的二倍工頻分量，如圖3-12(d)所示。這四部所示。這四部分之和為分之和為FA ，如圖，如圖3-12(e)所示。所示。FB中沒(méi)有固定分量，僅有其他三個(gè)分量。中沒(méi)有固定分量，僅有其他三個(gè)分量。 圖圖3-12 三相短路時(shí)三相短路時(shí)A相電動(dòng)力的各分量及其合力相電動(dòng)力的各分量及其合力（二）（二）電動(dòng)力的最大值電動(dòng)力的最大值 工程上常用到電動(dòng)力的最大值。先求外邊相（工程上常用到電動(dòng)力的最大值。先求外邊相（A相或相或C相）和中間相

42、（相）和中間相（B相）電相）電動(dòng)力的最大值，然后進(jìn)行比較。動(dòng)力的最大值，然后進(jìn)行比較。 的最大值出現(xiàn)在固定分量和非周期分量之和為最大的瞬間，此時(shí)的最大值出現(xiàn)在固定分量和非周期分量之和為最大的瞬間，此時(shí) =-1 故故 ，n=1，2，。由此可得。由此可得 =75， 255等，此等，此角稱為臨界初相角。角稱為臨界初相角。 的最大值出現(xiàn)在非周期分量為最大的瞬間，此時(shí)的最大值出現(xiàn)在非周期分量為最大的瞬間，此時(shí) ， 即即 故臨界初相角為故臨界初相角為75,165,255等。等。AFAcos 26A2(21)6nABFA4sin 213 A4231,1,2.,2nn “十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃

43、教材 將臨界初相角分別代入電動(dòng)力表示式（將臨界初相角分別代入電動(dòng)力表示式（3-38）和（）和（3-37），一般取），一般取Ta =0.05s，可得可得 （3-39） （3-40）2720.05Am0.05332 32 10(8832 33coscos2)44ttLFIeaett2720.050.05Bm332 10(3coscos2)22ttLFIeetta FA 和和 FB的變化曲線，如圖的變化曲線，如圖3-13所示。所示。圖圖3-13 三相短路時(shí)電動(dòng)力變化曲線三相短路時(shí)電動(dòng)力變化曲線(a)中間中間相相 FA ；(b)外邊相外邊相 FB 在短路發(fā)生后最初半個(gè)周期，短路電流的幅值最大，此在短路

44、發(fā)生后最初半個(gè)周期，短路電流的幅值最大，此t =0.01s，沖擊，沖擊流流 。代入式（。代入式（3-39）和（）和（3-40），便可分別得），便可分別得A相及相及B相的最大電動(dòng)力相的最大電動(dòng)力(3)shm1.82iI （N） （3-41） （3-42） 比較此二式可知比較此二式可知 ，故計(jì)算最大電動(dòng)力時(shí)應(yīng)取故計(jì)算最大電動(dòng)力時(shí)應(yīng)取B相的值相的值。 再進(jìn)一步比較兩相短路和三相短路時(shí)的電動(dòng)力。再進(jìn)一步比較兩相短路和三相短路時(shí)的電動(dòng)力。 由于由于 ，故兩相短路時(shí)的沖擊電流為，故兩相短路時(shí)的沖擊電流為 。當(dāng)二相導(dǎo)體中流過(guò)。當(dāng)二相導(dǎo)體中流過(guò)此沖擊電流時(shí)，其最大電動(dòng)力為此沖擊電流時(shí)，其最大電動(dòng)力為 （3-4

45、3） 最后，比較最后，比較 、 和和 ，三個(gè)電動(dòng)力中，仍以，三個(gè)電動(dòng)力中，仍以 為最大，故遇到求最大為最大，故遇到求最大電動(dòng)力時(shí)，應(yīng)取電動(dòng)力時(shí)，應(yīng)取 （3-44）7(3) 2Amaxsh1.616 10LFia7(3) 2Bmaxsh1.73 10(N)LFia2(2)7(2) 27(3)72maxshshsh32 102 101.5 10(N)2LLLFiiiaaaBmaxAmaxFF23)3()2( II(2)(3)shsh32iiAmaxFBmaxF(2)maxFBmaxF72maxsh1.73 10(N)LFia“十一五十一五”國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材國(guó)家級(jí)規(guī)劃教材 （三）（三）導(dǎo)體振動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)

46、力導(dǎo)體振動(dòng)時(shí)動(dòng)態(tài)應(yīng)力 導(dǎo)體具有質(zhì)量和彈性，組成一彈性系統(tǒng)。當(dāng)受到一次外力作用時(shí)，就按一定頻導(dǎo)體具有質(zhì)量和彈性，組成一彈性系統(tǒng)。當(dāng)受到一次外力作用時(shí)，就按一定頻率在其平衡位置上下運(yùn)動(dòng)，形成固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為固有頻率。由于受到摩率在其平衡位置上下運(yùn)動(dòng)，形成固有振動(dòng)，其振動(dòng)頻率稱為固有頻率。由于受到摩擦和阻尼作用，振動(dòng)會(huì)逐漸衰減。擦和阻尼作用，振動(dòng)會(huì)逐漸衰減。若導(dǎo)體受到電動(dòng)力的持續(xù)作用而發(fā)生振動(dòng)，便形若導(dǎo)體受到電動(dòng)力的持續(xù)作用而發(fā)生振動(dòng)，便形成強(qiáng)迫振動(dòng)。成強(qiáng)迫振動(dòng)。由圖由圖3-12(c)、(d)可知，電動(dòng)力中有工頻和二倍工頻兩個(gè)分量。如果可知，電動(dòng)力中有工頻和二倍工頻兩個(gè)分量。如果導(dǎo)導(dǎo)體的固有頻率接近這兩個(gè)頻率之一時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象體的固有頻率接近這兩個(gè)頻率之一時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)共振現(xiàn)象，甚至使導(dǎo)體及其構(gòu)架損，甚至使導(dǎo)體及其構(gòu)架損壞，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免發(fā)生共振。壞，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)避免發(fā)生共振。 導(dǎo)體的振動(dòng)過(guò)程，可按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中具有分布質(zhì)量的梁那樣來(lái)處理。如機(jī)械阻尼導(dǎo)體的振動(dòng)過(guò)程，可按結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)中具有分布質(zhì)量的梁那樣來(lái)處理。如機(jī)械阻尼略去不計(jì)，導(dǎo)體在電動(dòng)力作用下運(yùn)動(dòng)微分方程為略去不計(jì)，導(dǎo)體在電動(dòng)力作用下運(yùn)動(dòng)微分方程為 ( 3-45 ) 上式表明，電動(dòng)力上式表明，電動(dòng)力 F(t) 被彈性力（左邊第一項(xiàng)被彈性力（左邊第一項(xiàng) ）及慣性力（左邊第