第3章 載流導體的發(fā)熱.ppt

1、第三章 導體的發(fā)熱和電動力、導體的選擇,導體和電器在運行中常遇到兩種工作狀態(tài)： (1)正常工作狀態(tài); (2)短路工作狀態(tài) 導體正常工作時將產(chǎn)生各種損耗，包括：電阻損耗；渦流和磁滯損耗；介質(zhì)損耗 。 這些損耗變成熱能使導體的溫度升高，以致使材料的物理性能和化學性能變壞。,3.1 載流導體的發(fā)熱,發(fā)熱對導體和電器產(chǎn)生的不良影響包括： 1) 機械強度下降 2) 接觸電阻增加 3) 絕緣性能降低,導體最高允許溫度的規(guī)定:,導體的正常最高允許溫度： 一般不超過+70。 在計及太陽輻射(日照)的影響時，鋼芯鋁絞線及管形導體，可按不超過+80來考慮。 當導體接觸面處有鍍(搪)錫的可靠覆蓋層時，可提高到+85

2、。 短時最高允許溫度： 對硬鋁及鋁錳合金可取220，硬銅可取320。,3.1.1 導體的長期發(fā)熱,式中： 0-導體周圍介質(zhì)溫度； -導體的溫度； I -導體中通過的負荷電流； s-導體的起始溫度； -導體散熱系數(shù)； A-導體散熱面積,導體的安全載流量,式中： -導體散熱系數(shù)； A-導體散熱面積 al-導體長期發(fā)熱最高允許溫度； Ial-允許載流量；,對于電氣設(shè)備，按照一定的標準使用條件，給出了允許的最大工作電流。 當周圍介質(zhì)溫度與標準條件不同時，導體的安全載流量應加以修正，溫度修正系數(shù)可按下式進行修正,3.1.2 導體的短時發(fā)熱,載流導體短時發(fā)熱的特點是：發(fā)熱時間很短， 基本上是一個絕熱過程。

3、即導體產(chǎn)生的熱量，全都用于使導體溫度升高。 又因載流導體短路前后溫度變化很大，電阻和比熱容也隨溫度而變，故也不能作為常數(shù)對待。,一、短時發(fā)熱過程,在導體短時發(fā)熱過程中熱量平衡的關(guān)系是電阻損耗產(chǎn)生的熱量應等于使導體溫度升高所需的熱量。,式中： tk-短路切除時間； Ak， Aw 與導體的材料有關(guān)，材料一定時為常數(shù)。,銅、鋁、鋼三種材料的 曲線,代表短路全電流在其存在時間內(nèi)的熱效應。 求得短路電流熱效應值后，就可根據(jù) 曲線查的導體短路時的最高溫度。,二、Qk的計算,式中： Qp-短路周期電流熱效應； Qnp-短路電流非周期分量熱效應。,1）短路電流周期分量熱效應,2）短路電流非周期分量熱效應,非周

4、期分量等效時間Ta,三、短路時導體允許的最小截面,計及集膚效應，與導體形狀有關(guān),Kf與導體截面形狀有關(guān)。,3.2 導體的電動力計算,載流導體處在磁場中將受到電磁作用力。 在配電裝置中，許多地方都存在著電磁作用力。 短路電流產(chǎn)生的電磁力稱為電動力效應。 短路電流數(shù)值很大，產(chǎn)生的電動力也非常大，足以使電氣設(shè)備和載流導體產(chǎn)生變形或破壞。,3.2.1 兩平行導體通過電流時的電動力,式中： Kx-導體截面形狀系數(shù),受鄰近效應的影響，實際電流il 和i2并非在軸線而是向?qū)w截面外側(cè)排擠，電流在導體截面上分布不均勻。所以在公式中應引入一個形狀系數(shù)。,3.2.2 三平行導體通過電流時的電動力,最大電動力出現(xiàn)在

5、短路發(fā)生后的半個周期； 今后在設(shè)計水平布置的三相平行載流導體時，以B相所受最大電動力作為驗算機械強度的依據(jù) 。,3.2.3 三相導體的共振,母線作為一個彈性振動系統(tǒng)，具有固有振動頻率。 如果短路電動力中的工頻分量和二倍工頻分量的頻率與母線固有頻率相等或接近，母線將產(chǎn)生共振(強迫振動)。 振動時的位移在兩支點中間就是撓度，撓度越大，母線材料所受彎曲應力越大，超過容許極限應力時母線將變形損壞。,先計算系統(tǒng)的固有頻率；設(shè)計時應使母線的固有頻率避開某段頻率范圍（查表） 不能避開的話，應力計算時計及共振修正系數(shù),3.3 母線的選擇,3.3.1 母線材料、截面形狀和布置方式,母線一般采用導電率高的鋁、銅型材制成。 常用的硬母線截面形狀為矩形、槽形和管形。 母線的散熱條件和機械強度與母線的布置方式有關(guān)。,3.3.2 母線截面選擇,按最大長期工作電流選擇 按經(jīng)濟電流密