电器学原理 第一章 电器导体的发热计算 ppt.ppt

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1、电器理论基础-第一章天津工业大学电气工程与自动化学院电器导体的发热1.何为电器发热的允许温升？2.电器发热的允许温升和稳定温升在概念上是否相同?3.电器的温升与哪些因素有关？在何种条件下，电器将达到其稳态温升？4.举例说明可能引起电器发热的主要热源。5.集肤效应与邻近效应的实质是什么?交流电阻为什么比直流电阻要大?6.在中高频应用领域中，如果电流较大，通常采用多股导线，而不是单股同截面导线。请解释其原因。7.扁平的母线和同样截面的圆导线，哪种载流量大？为什么？思考题电器的允许温升1234电器表面

2、的温升计算公式电器中的热源电器中的热传递形式第一章电器导体的发热计算765各种工作制形式下的电器热计算电器典型部件稳定温升的分布短路电流下的电器热计算和热稳定性基本内容§1-1电器的允许温升主要内容：一、三种损耗及其影响二、电器各部件的极限允许温升三、电器极限允许温升四、我国标准规定的电气绝缘材料的极限温升1、三种损耗：导体（铜）的阻抗损耗交变电磁场在导磁体（铁）中产生的磁滞与涡流损耗绝缘材料的介质损耗。§1-1电器的允许温升一、三种损耗及其影响加热电器散失到周围介质中损耗2、电器发热的危害电器

3、的各种损耗→→电器的零部件温度升高电器中的金属材料和绝缘材料的温度超过一定极限值时，其机械强度和绝缘强度将明显降低。电器的性能指标降低；→电器的使用寿命降低；→严重时，烧毁电器。→电器的零部件材料老化；1)金属材料当金属材料的温度θ高达一定数值以后，其机械强度σ会显著降低。软化点:机械强度开始显著下降时的温度称为材料的软化点。软化点不仅与材料种类有关，还是加热时间的函数，加热时间越短，材料到达软化点的温度越高。以铜为例：长期发热时的软化温度为100~200℃；短时发热时的软化温度为300℃010

4、0200300400500600608010012040金属材料机械强度与温度的关系长期加热短时加热不同金属材料的机械特性σ随温度θ变化不尽相同。O100200300400500600608010012040图2-1金属材料机械强度与温度的关系硬拉铝青铜钢电解铜铜2)绝缘材料绝缘材料的绝缘特性（例如击穿电压、材料老化等）易受温度影响，当绝缘材料的温度超过一定极限后，其击穿电压明显下降。因此，绝缘材料的极限允许温度将取决于绝缘材料的老化和击穿特性。图1-2瓷的击穿电压与温度的关系O20406080

5、1001201401602550751001253)触头材料除考虑机械强度外，还要考虑氧化和其他问题—---电接触。HOME3、结论：发热计算研究意义重大：发热计算的目的是研究各种工作状态的发热，保证这些部分最高温度不超过规定的极限允许温度，以保证电器工作的可靠性。另外发热计算在电气设计中对于缩小体积、减轻重量、节约原材料、延长使用寿命等方面意义重大。§1-1电器的允许温升一、三种损耗及其影响一般铜线安全计算方法是2.5平方毫米铜电源线的安全载流量－－28A。4平方毫米铜电源线的安全载流量－－3

6、5A。6平方毫米铜电源线的安全载流量－－48A。10平方毫米铜电源线的安全载流量－－65A。16平方毫米铜电源线的安全载流量－－91A。25平方毫米铜电源线的安全载流量－－120A。如果是铝线，线径要取铜线的1.5-2倍。如果铜线电流小于28A，按每平方毫米10A来取肯定安全。如果铜线电流大于120A，按每平方毫米5A来取。§1-1电器的允许温升铜的自然属性铜是人类最早发现的古老金属之一，早在三千多年前人类就开始使用铜。自然界中的铜分为自然铜、氧化铜矿和硫化铜矿。自然铜及氧化铜的储量少，现在世界

7、上80%以上的铜是从硫化铜矿精炼出来的，这种矿石含铜量极低，一般在2-3%左右。金属铜，元素符号CU，原子量63.54,比重8.92，熔点1083Co。纯铜呈浅玫瑰色或淡红色。铜具有许多可贵的物理化学特性，例如其热导率都很高，化学稳定性强，抗张强度大，易熔接，且抗蚀性、可塑性、延展性。纯铜可拉成很细的铜丝，制成很薄的铜箔。能与锌、锡、铅、锰、钴、镍、铝、铁等金属形成合金，形成的合金主要分成三类：黄铜是铜锌合金，青铜是铜锡合金，白铜是铜钴镍合金。电动机铜线改铝线时，电机功率会降低，因为相同线径的铝

8、线比铜线载流密度小，用大些的铝线嵌不下线。0.79平方铜线的电流密度等于1平方铝线的电流密度。铝具有特殊的化学、物理特性，是当今最常用的工业金属之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好的延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国民经济发展的重要基础原材料。铝元素在地壳中的含量仅次于氧和硅，居第三位，是地壳中含量最丰富的金属元素。在金属品种中，仅次于钢铁，为第二大类金属。二、电器温升和极限允许温升：1、“电器温升”的定义：电器温升=电器本身温度-周围环境温度2、“电器各部件极限允许温升”的定义