第三章发热与电动力和母线的选择ppt课件.ppt

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1、第三章常用计算的基本理论和方法第一节导体载流量和运行温度计算第二节载流导体短路时发热计算第三节载流导体短路时电动力计算发热和电动力对电气设备的影响电气设备在运行中有两种状态，即正常工作状态和短路状态。电气设备在通电时将产生多种损耗，如：①“铜损”，即电流在导体电阻中的损耗；②“铁损”，即磁性材料在交变磁场中产生的磁滞和涡流损耗；③“介损”，即绝缘材料在电场作用下产生的损耗。这些损耗都转换为热能，使电气设备的温度升高，进而受到各种影响：机械强度下降；接触电阻增加；绝缘性能下降（例）。退火软化，改变了机械性能氧化层-电阻高-增加发热所用绝缘材料的耐热等级绝缘等级在发电机等电气设备中，绝缘材料

2、是最为薄弱的环节。绝缘材料尤其容易受到高温的影响而加速老化并损坏。不同的绝缘材料耐热性能有区别，采用不同绝缘材料的电气设备其耐受高温的能力就有不同。因此一般的电气设备都规定其工作的最高温度。人们根据不同绝缘材料耐受高温的能力对其规定了7个允许的最高温度，按照温度大小排列分别为：Y、A、E、B、F、H和C，即绝缘等级。它们的允许工作温度分别为：90、105、120、130、155、180和180℃以上。比如，B级绝缘说明的是该发电机采用的绝缘耐热温度为130℃。使用者在发电机工作时应该保证不使发电机绝缘材料超过该温度，发电机才能正常工作。电动力的影响当电气设备通过短路电流时，短路电流所产生的

3、巨大电动力对电气设备具有很大的危害性：载流部分可能因为电动力而震动，或者因电动力所产生的应力大于其材料允许应力而变形，甚至使绝缘部分（如绝缘子）或载流部件损坏；电气设备的电磁绕组，受到巨大的电动力作用，可能是绕组变形或损坏第一节导体载流量和运行温度计算导体的长期发热导体的长期发热是指导体长期流过正常负荷电流时产生的温度上升。目的：根据导体长期发热允许温度确定导体载流量（即导体长期允许通过电流）研究提高导体长期允许通过电流，或降低导体温度的方法为了保证导体可靠地工作，须使其发热温度不得超过一定期限。这个期限叫做最高允许温度。按照有关规定：导体的正常最高允许温度，一般不超过+70度；在计及太阳

4、辐射（日照）的影响时，钢芯铝绞线及管形导体，可按不超过+80度来考虑；当导体接触面处有镀锡的可靠覆盖层时，允许提高到+85度，当有银的覆盖层时，可提高到95度。长期发热特点导体内通过的电流为工作电流，数值小；电流作用于导体的时间长；导体温升缓慢；电阻R、比热容C可看做常数长期发热导体电阻损耗的热量QR太阳照射的热量Qs热量的传递过程对流自然对流换热强迫对流换热辐射传导导体的长期发热导体中电阻损耗产生的热量一部分用于导体本身温度的升高，一部分向周围介质散热。在物理学上，可用热平衡方程式描述升温的过程导体通过正常工作电流时，其温度变化范围不大，因此认为R、c、为常数（实际上，R、c、为温度的函

5、数）（一）导体的温升过程导体温升按时间变化的曲线如图所示当t→∞时，导体的温升趋于稳定温升此时，即在稳定发热状态下，导体中产生的全部热量都散失到周围环境中。与电流平方成正比，与导体散热能力成反比，而与导体起始温度无关。导体温升按时间变化的曲线如图所示发热时间常数,表示发热进程的快慢。Tt与导体的热容量成正比，与导体散热能力成反比，与电流无关。根据稳定温升的公式,有而稳定温升，则有如果令，即导体长期发热允许温度，则长期发热允许电流为：（二）导体的安全载流量导体长期发热允许电流为：通常，厂家给出的导体载流量是在环境温度为额定环境温度25度时得出的。而当导体的实际环境温度与该温度不同时，则该导体

6、的实际载流量应进行修正。即当实际环境温度为时，导体的实际载流量其中是温度修正系数导体长期发热允许电流为：1.减小导体交流电阻比如采用电阻率小的导体；增大导体截面积S；采用槽形、管形导体减小集肤效应KS等。2.增大散热面积F和换热系数（三）提高导体载流量的方法二、导体的短时发热导体的短时发热是指：短路开始到短路切除为止，很短一段时间内导体通过短路电流所引起的发热。导体短时发热的计算目的：确定导体通过短路电流时的最高温度。如果此最高温度没有超过规定的导体短时发热允许温度，则称该导体在短路时是热稳定的。否则，需要采取措施以保证导体在短路时的热稳定。短时发热的特点（1）发热时间很短，电流比正常工作

7、电流大的多，导体产生的热量来不及散失到周围介质中去，全部用来使导体温度升高，散热量可以忽略不计。热平衡方程式：（2）在短时间内，导体的温度快速升高，其电阻和比热容（温度变化1度，单位质量物体吸热量的变化量）不再是常数而是温度的函数。短路时最高发热温度的计算热平衡方程式左边积分从0到tk（短路切除时间），右边积分从起始温度到最高温度短路时最高发热温度的计算定义上式左边Qk——短路电流热效应（热脉冲）定义上式右边于是有：根据