FDCDQ4_03_01-正常运行时导体载流量计算

1、3.1 正常运行时导体载流量计算正常运行时导体载流量计算 一、概述一、概述n 载流导体的电阻损耗n 绝缘材料内部的介质损耗n 金属构件中的磁滞和涡流损耗1. 电气设备通过电流时产生的损耗电气设备通过电流时产生的损耗热量电气设备的温度升高 一、概述一、概述n 绝缘性能降低：n温度升高 = 有机绝缘材料老化加快n 机械强度下降：n温度升高 = 材料退火软化n 接触电阻增加：n温度升高 = 接触部分的弹性元件因退火而压力降低，同时接触表面氧化，接触电阻增加，引起温度继续升高，产生恶性循环2. 发热对电气设备的影响发热对电气设备的影响一、概述一、概述n 正常工作状态：n导体通过工作电流。n 短路工作状

2、态：n导体通过短路电流。3. 导体的两种工作状态导体的两种工作状态1）短路电流大，发热量多2）时间短，热量不易散出短时发热的特点：在短路时，导体受到的电动力很大，如果超过允许值，将使导体变形或损坏。导体的温度迅速升高长期发热短（路）时发热一、概述一、概述n正常时：n+70；n计及日照+80；n表面镀锡+85。n短路时：n硬铝及铝锰合金+200；n硬铜+300。4. 最高允许温度最高允许温度二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热n导体的发热：n导体电阻损耗的热量n导体吸收太阳辐射的热量n导体的散热：n导体对流散热n导体辐射散热n导体导热散热二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热1. 导体电阻

3、损耗的热量导体电阻损耗的热量QRac2WRRIQftac)20(1 KSRW（W/m） （/m） 导体的集肤效应系数 Kf 与电流的频率、导体的形状和尺寸有关。二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热2. 导体吸收太阳辐射的热量导体吸收太阳辐射的热量QtDAEQttt（W/m） 太阳辐射功率密度导体的吸收率 导体的直径 二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热3. 导体对流散热量导体对流散热量Qln对流：由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程。l0Wll)(FQFl 单位长度导体散热面积。bh10001hA 10002bA bhbb21211l435 . 22mm10mm8mm6AAAAAF

4、b，当)(443mm10mm82121lAAAAFb，当bhbbbb)(221lAAFDFlDFl 与导体尺寸、布置方式等因素有关。导体片（条）间距离越近，对流条件就越差，故有效面积应相应减小。二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热n对流：由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程。3. 导体对流散热量导体对流散热量Qll0Wll)(FQW 导体温度；0 周围空气温度。二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热n对流：由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程。(1) 自然对流散热：自然对流散热：35. 00Wl)(5 . 13. 导体对流散热量导体对流散热量Qll0Wll)(FQal 对流散热系

5、数。(2) 强迫对流散热：强迫对流散热：DNul强迫对流风向修正系数：nBA)(sin强迫对流散热量：DBADNQnu)(sin)(0Wl根据对流条件的不同，al有不同的计算公式。二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热4. 导体辐射散热量导体辐射散热量Qfn辐射：热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过程。f404Wf10027310027373. 5FQFf 单位长度导体的辐射散热面积。Ff 依导体形状和布置情况而定。二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热5. 导体导热散热量导体导热散热量Qdn导热：n固体中由于晶格振动和自由电子运动，使热量由高温区传至低温区；n在气体中，气体分子

6、不停地运动，高温区域的分子比低温区域的分子具有较高的速度，分子从高温区运动到低温区，便将热量带至低温区。21dd FQ导热系数导热面积物体厚度高温区温度低温区温度n什么叫导体的载流量？n导体长期允许通过电流。n为什么要计算导体载流量？n因为导体通过电流时，导体发热，温度升高。通过电流越大，发热量越多，温度升得越高，可能超过允许值。三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n导体的发热：n导体的散热：n热平衡方程：n在dt时间内，1. 导体的温升过程导体的温升过程RIQ2RdflQQQflRQQQw0ww2dd)(dmctFtRIflQQ F)(0wWcQ用

7、于导体升温三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大温度变化范围不大，因此，R、c、a可视为常数可视为常数。 1. 导体的温升过程导体的温升过程w0ww2dd)(dmctFtRIw0ww2dd)(mctFRIw0ww2d)(dFRImct)(d)(10ww20ww2wFRIFRIFmc三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n对上式进行积分，当时间由0t时，温度从开始温度k上升至相应温度， 1. 导体的温升过程导体的温升过程)(d)(1d0ww20ww2wFRIFRIFmctk)(d)(1d0ww20ww2w0FRIFRIFmctt)()(ln0kw2

8、0w2wFRIFRIFmct三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n设开始温升为k =k 0，对应于时间 t 的温升为 = 0，代入上式，1. 导体的温升过程导体的温升过程)()(ln0kw20w2wFRIFRIFmctkw2w2wlnFRIFRItmcFtmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFeFRIFRIwkw2w2三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算1. 导体的温升过程导体的温升过程tmcFeFRIFRIwkw2w2tmcFtmcFeFeRIFwwkw2w1tmcFtmcFeeFRIwwkw21三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n当时间t时，导体的温升趋于稳定值w1. 导体的温升过程导体的温升过程tmcFtmcFeeFRIwwkw21FRIw2wn令 导体的热时间常数FmcTwrrrkw1TtTtee导体升温过程表达式三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n导体升温过程表达式1. 导体的温升过程导体的温升过程rrkw1TtTteen导体温升变化曲线tr1wTterkTtewk三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n导体长期通过电流 I 时，稳定温升为2. 导体的载流量导体的载流量FRIw2wFRIww2flQQ n则导体的载流量为RFI)(0wwRQQf