導(dǎo)體載流量計算公式課件

第三章常用計算的基本理論和方法第三章常用計算的基本理論和方法§3.1正常運(yùn)行時導(dǎo)體載流量計算

§3.1正常運(yùn)行時導(dǎo)體載流量計算一、概述載流導(dǎo)體的電阻損耗絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗1.電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗熱量電氣設(shè)備的溫度升高一、概述載流導(dǎo)體的電阻損耗1.電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗一、概述絕緣性能降低：溫度升高=>有機(jī)絕緣材料老化加快機(jī)械強(qiáng)度下降：溫度升高=>材料退火軟化接觸電阻增加：溫度升高=>接觸部分的彈性元件因退火而壓力降低，同時接觸表面氧化，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)熱對電氣設(shè)備的影響一、概述絕緣性能降低：2.發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響一、概述長期發(fā)熱：導(dǎo)體在正常工作狀態(tài)下由工作電流產(chǎn)生的發(fā)熱。短時發(fā)熱：導(dǎo)體在短路工作狀態(tài)下由短路電流產(chǎn)生的發(fā)熱。3.兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大，發(fā)熱量多2o）時間短，熱量不易散出短時發(fā)熱的特點(diǎn)：在短路時，導(dǎo)體還受到很大的電動力作用，如果超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。導(dǎo)體的溫度迅速升高一、概述長期發(fā)熱：3.兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大一、概述正常時：+70℃；計及日照+80℃；表面鍍錫+85℃。短路時：硬鋁及鋁錳合金+200℃；硬銅+300℃。4.最高允許溫度一、概述正常時：4.最高允許溫度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：導(dǎo)體電阻損耗的熱量導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量導(dǎo)體的散熱：導(dǎo)體對流散熱導(dǎo)體輻射散熱導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱穩(wěn)態(tài)時：QR+Qt=Ql+QfQR－單位長度導(dǎo)體電阻損耗的熱量Qt－單位長度導(dǎo)體吸收的熱量Ql－單位長度導(dǎo)體的對流散熱量Qf－單位長度導(dǎo)體的輻射散熱量二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱穩(wěn)態(tài)時：二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）（Ω/m）ρ－導(dǎo)體溫度為20oC的直流電阻率Ωmm2/mαt－導(dǎo)體溫度系數(shù)oC－1θ－導(dǎo)體溫度oCS－導(dǎo)體的截面積mm2Kf－導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，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1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱2.導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量Qt（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2.導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量Qt（W/m二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3.導(dǎo)體對流散熱量Ql由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。Fl—單位長度導(dǎo)體散熱面積，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，對流條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。bhbhbbbhbbbbD二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3.導(dǎo)體對流散熱量Ql由氣體各部分發(fā)生二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。3.導(dǎo)體對流散熱量Qlαl－對流散熱系數(shù)W/(m2oC）θW—導(dǎo)體溫度；θ0

—

周圍空氣溫度。Fl－導(dǎo)體的散熱面積二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。(1)自然對流散熱：3.導(dǎo)體對流散熱量Qlal—對流散熱系數(shù)。根據(jù)對流條件的不同，有不同的計算公式。(2)強(qiáng)迫對流散熱：強(qiáng)迫對流風(fēng)向修正系數(shù)：強(qiáng)迫對流散熱量：二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱4.導(dǎo)體輻射散熱量Qf熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。ε－導(dǎo)體材料的輻射系數(shù)Ff—單位長度導(dǎo)體的輻射散熱面積，依導(dǎo)體形狀和布置情況而定。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱4.導(dǎo)體輻射散熱量Qf熱量從高溫物體以二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱5.導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量Qd固體中由于晶格振動和自由電子運(yùn)動，使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)；而在氣體中，氣體分子不停地運(yùn)動，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)動到低溫區(qū)，便將熱量帶至低溫區(qū)。這種傳遞能量的過程，稱為導(dǎo)熱。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱面積物體厚度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱5.導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量Qd固體中由于晶格振三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程dt時間內(nèi)（J/m）I－流過導(dǎo)體的電流AR－導(dǎo)體的電阻Ωm－導(dǎo)體的質(zhì)量kgc－導(dǎo)體的比熱容J/(kgoC）三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程dt時間內(nèi)（J/m三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程對應(yīng)時間t內(nèi)的溫升當(dāng)時間t很長，溫升趨于穩(wěn)定值令三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程對應(yīng)時間t內(nèi)的溫升三、導(dǎo)體載流量的計算2.導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體的載流量考慮到日照影響：三、導(dǎo)體載流量的計算2.導(dǎo)體的載流量導(dǎo)體的載流量考慮到日三、導(dǎo)體載流量的計算2.導(dǎo)體的載流量

為提高導(dǎo)體的載流量，應(yīng)采用電阻率小的材料。導(dǎo)體的形狀不同，散熱面不同。導(dǎo)體的布置方式不同，散熱效果不同。三、導(dǎo)體載流量的計算2.導(dǎo)體的載流量為提高導(dǎo)體的載第三章常用計算的基本理論和方法第三章常用計算的基本理論和方法§3.1正常運(yùn)行時導(dǎo)體載流量計算

§3.1正常運(yùn)行時導(dǎo)體載流量計算一、概述載流導(dǎo)體的電阻損耗絕緣材料內(nèi)部的介質(zhì)損耗金屬構(gòu)件中的磁滯和渦流損耗1.電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗熱量電氣設(shè)備的溫度升高一、概述載流導(dǎo)體的電阻損耗1.電氣設(shè)備通過電流時產(chǎn)生的損耗一、概述絕緣性能降低：溫度升高=>有機(jī)絕緣材料老化加快機(jī)械強(qiáng)度下降：溫度升高=>材料退火軟化接觸電阻增加：溫度升高=>接觸部分的彈性元件因退火而壓力降低，同時接觸表面氧化，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)熱對電氣設(shè)備的影響一、概述絕緣性能降低：2.發(fā)熱對電氣設(shè)備的影響一、概述長期發(fā)熱：導(dǎo)體在正常工作狀態(tài)下由工作電流產(chǎn)生的發(fā)熱。短時發(fā)熱：導(dǎo)體在短路工作狀態(tài)下由短路電流產(chǎn)生的發(fā)熱。3.兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大，發(fā)熱量多2o）時間短，熱量不易散出短時發(fā)熱的特點(diǎn)：在短路時，導(dǎo)體還受到很大的電動力作用，如果超過允許值，將使導(dǎo)體變形或損壞。導(dǎo)體的溫度迅速升高一、概述長期發(fā)熱：3.兩種工作狀態(tài)時的發(fā)熱1o）短路電流大一、概述正常時：+70℃；計及日照+80℃；表面鍍錫+85℃。短路時：硬鋁及鋁錳合金+200℃；硬銅+300℃。4.最高允許溫度一、概述正常時：4.最高允許溫度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：導(dǎo)體電阻損耗的熱量導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量導(dǎo)體的散熱：導(dǎo)體對流散熱導(dǎo)體輻射散熱導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱導(dǎo)體的發(fā)熱：二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱穩(wěn)態(tài)時：QR+Qt=Ql+QfQR－單位長度導(dǎo)體電阻損耗的熱量Qt－單位長度導(dǎo)體吸收的熱量Ql－單位長度導(dǎo)體的對流散熱量Qf－單位長度導(dǎo)體的輻射散熱量二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱穩(wěn)態(tài)時：二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）（Ω/m）ρ－導(dǎo)體溫度為20oC的直流電阻率Ωmm2/mαt－導(dǎo)體溫度系數(shù)oC－1θ－導(dǎo)體溫度oCS－導(dǎo)體的截面積mm2Kf－導(dǎo)體的集膚效應(yīng)，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1.導(dǎo)體電阻損耗的熱量QR（W/m）二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱2.導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量Qt（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2.導(dǎo)體吸收太陽輻射的熱量Qt（W/m二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3.導(dǎo)體對流散熱量Ql由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。Fl—單位長度導(dǎo)體散熱面積，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，對流條件就越差，故有效面積應(yīng)相應(yīng)減小。bhbhbbbhbbbbD二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱3.導(dǎo)體對流散熱量Ql由氣體各部分發(fā)生二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。3.導(dǎo)體對流散熱量Qlαl－對流散熱系數(shù)W/(m2oC）θW—導(dǎo)體溫度；θ0

—

周圍空氣溫度。Fl－導(dǎo)體的散熱面積二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程，稱為對流。(1)自然對流散熱：3.導(dǎo)體對流散熱量Qlal—對流散熱系數(shù)。根據(jù)對流條件的不同，有不同的計算公式。(2)強(qiáng)迫對流散熱：強(qiáng)迫對流風(fēng)向修正系數(shù)：強(qiáng)迫對流散熱量：二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱由氣體各部分發(fā)生相對位移將熱量帶走的過程二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱4.導(dǎo)體輻射散熱量Qf熱量從高溫物體以熱射線方式傳給低溫物體的傳播過程，稱為輻射。ε－導(dǎo)體材料的輻射系數(shù)Ff—單位長度導(dǎo)體的輻射散熱面積，依導(dǎo)體形狀和布置情況而定。二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱4.導(dǎo)體輻射散熱量Qf熱量從高溫物體以二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱5.導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量Qd固體中由于晶格振動和自由電子運(yùn)動，使熱量由高溫區(qū)傳至低溫區(qū)；而在氣體中，氣體分子不停地運(yùn)動，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)動到低溫區(qū)，便將熱量帶至低溫區(qū)。這種傳遞能量的過程，稱為導(dǎo)熱。導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱面積物體厚度二、導(dǎo)體的發(fā)熱和散熱5.導(dǎo)體導(dǎo)熱散熱量Qd固體中由于晶格振三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程dt時間內(nèi)（J/m）I－流過導(dǎo)體的電流AR－導(dǎo)體的電阻Ωm－導(dǎo)體的質(zhì)量kgc－導(dǎo)體的比熱容J/(kgoC）三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程dt時間內(nèi)（J/m三、導(dǎo)體載流量的計算1.導(dǎo)體的溫升過程對應(yīng)時間t內(nèi)的溫升當(dāng)