電器導(dǎo)體的發(fā)熱計算.ppt

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1、電器學中南大學信息學院電氣工程系第一講電器發(fā)熱計算第二講電器的電動力計算第三講電弧的基本特性第四講交流電弧的熄滅原理第五講開關(guān)電器典型滅弧裝置的工作原理第六講電接觸理論第七講電磁鐵的磁路計算第八講氣隙磁導(dǎo)的計算第九講磁路計算第十講電磁系統(tǒng)的吸力計算與靜特性教學計劃電器的允許溫升電器中的熱源電器中的熱傳遞形式電器表面的溫升計算公式各種工作制形式下的電器熱計算短路電流下的電器熱計算和熱穩(wěn)定性電器典型部件穩(wěn)定溫升的分布電器導(dǎo)體的發(fā)熱計算教學目的與要求：掌握電器的溫升及電器中熱源的主要來源，熟悉電器的熱傳遞形式。教學重點與難點：電器溫升與溫度的不同，電器中的熱源主要來自三個方

2、面：電阻損耗；渦流與磁滯損耗；介質(zhì)損耗。教學基本內(nèi)容：1、電器的允許溫升；2、電器中的熱源；3、電器中的熱傳遞形式。電器導(dǎo)體的發(fā)熱計算電器導(dǎo)體的發(fā)熱計算據(jù)統(tǒng)計，2006年12月21日至2007年11月30日，武漢市共發(fā)生火災(zāi)5111起，其中電器引發(fā)的火災(zāi)2310起，占總數(shù)的45.20％?！?-1電器的允許溫升一、三種損耗及其影響二、電器各部件的極限允許溫升三、電器極限允許溫升四、我國標準規(guī)定的電氣絕緣材料的極限溫升1-1電器的允許溫升§1-1電器的允許溫升1、三種損耗：導(dǎo)體（銅）的阻抗損耗、交變電磁場在導(dǎo)磁體（鐵）中產(chǎn)生的磁滯與渦流損耗和絕緣材料的介質(zhì)損耗。結(jié)果：⑴散

3、失到周圍介質(zhì)；⑵其余用來加熱電器。2、嚴重后果：溫升超過極限允許溫升時降低了電器的機械強度和絕緣強度，導(dǎo)致材料老化、壽命降低。結(jié)論：研究意義重大。1-1電器的允許溫升1-1電器的允許溫升材料的溫度超過一定極限后，其擊穿電壓明顯下降，圖l-2為瓷的擊穿電壓與溫度的關(guān)系。1-1電器的允許溫升1-1電器的允許溫升二、電器各部件的極限允許溫升：1、“電器各部件極限允許溫升”的定義：電器各部件極限允許溫升=極限允許溫度-工作環(huán)境溫度2、電器各部件的極限允許溫升制定依據(jù)：絕緣不損壞；工作壽命不過分降低；機械壽命不降低（材料軟化）。1-1電器的允許溫升三、電器極限允許溫升（按相關(guān)國

4、家溫升試驗標準進行測量）：1、電器中裸導(dǎo)體的極限允許溫升應(yīng)小于材料軟化點（機械性能顯著下降即軟化）；2、對絕緣材料和外包絕緣的導(dǎo)體：其極限允許溫升的大小由絕緣材料的老化和擊穿特性決定。1-1電器的允許溫升四、我國標準規(guī)定的電氣絕緣材料的極限溫度：1-2電器中的熱源產(chǎn)生熱源的三個主要方面：電阻（含接觸電阻）損耗、交流電器導(dǎo)磁材料的渦流和磁滯損耗，以及交流電器絕緣材料的介質(zhì)損耗。一、電阻損耗二、鐵磁損耗三、介質(zhì)損耗1-2電器中的熱源一、電阻損耗：也稱焦耳損耗。1、計算公式：P=KfI2RKf:考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)的附加損耗系數(shù)，數(shù)值大小為Kf=Kl*Kj(Kl為鄰近系數(shù)

5、，Kj為集膚系數(shù))；R:電阻，100℃以內(nèi)時，R=ρ0(1+αθ)*l/A。1-2電器中的熱源2、集膚效應(yīng)：交變磁通在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生反電勢，中心部分的反電勢值比外表部分的大，導(dǎo)致導(dǎo)體中心的電流密度比外表部分小。集膚效應(yīng)的大小用電磁波在導(dǎo)體中的滲入深度b表示1-2電器中的熱源滲入深度b的大小為：b＝式中，ρ：電阻率；f：頻率；μ：磁導(dǎo)率。由于b越小，集膚效應(yīng)就越強。由上式可知，當頻率f越高時，滲入系數(shù)b越小，則集膚效應(yīng)越強。1-2電器中的熱源3、集膚系數(shù)Kj：式中，A：導(dǎo)體截面積；P：導(dǎo)體周長。由此式知，f越高，集膚效應(yīng)越強。1-2電器中的熱源4、集膚系數(shù)Kj的查表求解：（

6、1）圓截面導(dǎo)體：先求100m長導(dǎo)體的直流電阻R100-，再求，查圖1-4，得Kj。1-2電器中的熱源（2）矩形截面導(dǎo)體的Kj值查表1-2得。其中,ke§1-2電器中的熱源5、鄰近效應(yīng)：由于相鄰載流導(dǎo)體間磁場的相互作用，使兩導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生電流發(fā)布不均勻的現(xiàn)象。鄰近效應(yīng)與相鄰載流導(dǎo)體內(nèi)電流流向有關(guān)。（1）電流同向：相鄰側(cè)感應(yīng)的反電勢大些，故電流密度小些；（2）電流反向：相鄰側(cè)感應(yīng)的反電勢小些，故電流密度大些，圖1-5。1-2電器中的熱源二、鐵磁損耗：電器中的載流導(dǎo)體在附近的鐵磁零件中產(chǎn)生交變磁通，從而在鐵磁體中產(chǎn)生渦流和磁滯損耗。1-2電器中的熱源2估算實心鋼導(dǎo)體損耗曲線。圖

7、中，I：流過鋼導(dǎo)體的電流，P：導(dǎo)體截面周長，A：外表面積，f：電流頻率，Pm：鋼導(dǎo)體損耗。1-2電器中的熱源三、介質(zhì)損耗：絕緣材料在交變電場中的損耗與電場強度E和頻率f成比例，高壓電器一般要考慮此損耗。其大小為：式中p：介質(zhì)損耗功率；f：電場交變頻率；C：介質(zhì)的電容；U：外加電壓；tanδ：絕緣材料重要特征之一，與溫度、材料、工藝等有關(guān)。δ：介質(zhì)損耗角；tanδ大時，介質(zhì)損耗也大。1-2電器中的熱源電器散熱有三種形式，即熱傳導(dǎo)、熱對流和熱輻射。電器的熱損耗由它們散失到周圍。一、熱傳導(dǎo)：由質(zhì)點之間直接作用產(chǎn)生，存在于絕緣的液體、固體、氣體中。1、熱流量