《第五章 导体的发热及电动力计算精选文档.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第五章 导体的发热及电动力计算精选文档.ppt（31页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五章 导体的发热及电动力计算本讲稿第一页，共三十一页一、概述一、概述l1、导体和电器运行两种工作状态：l（1）正常工作状态：电压和电流不超过额定值，导体和电器能够安全经济地运行；l（2）短路工作状态：短路电流比额定电流高出几十倍，导体和电器承受短时发热和电动力地作用。l2、导体正常工作产生地损耗：（1）电阻损耗；（2）涡流和磁滞损耗；（3）绝缘材料介质损耗l3、发热对电器不良影响：l（1）机械强度下降；l（2）接触电阻增加；l（3）绝缘性能降低。l导体正常最高工作温度不应超过70摄氏度，通过短路电流上硬铝和铝锰合金可取200摄氏度，硬铜可取300摄氏度。第一节第一节 导体的发热和散热导体的发
2、热和散热本讲稿第二页，共三十一页l1、导体的电阻损耗的热量QRl式中：l2、太阳日照的热量Qs二、二、导体的发热导体的发热本讲稿第三页，共三十一页集肤系数集肤系数本讲稿第四页，共三十一页l1、对流：由气体各部分相对位移将热量带走的过程。l关键求:换热系数acl和单位长度换热面积Fcl（1）自然对流换热：屋内自然通风和屋外风速小于0.2m/s换热。l换热系数acl单位长度换热面积Fc和导体尺寸、布置方式等因数有关。la、单条导体lA1为单位长度导体在高度方向的面积l（导体截面用毫米mm表示）三、三、热量的传递过程热量的传递过程本讲稿第五页，共三十一页lb、二条导体lc、三条导体ld、槽型导体本讲
3、稿第六页，共三十一页d、槽型导体e、圆管导体（2）强迫对流换热（一般指屋外配电装置中的管型导体）本讲稿第七页，共三十一页l2、辐射：热量从高温物体，以热射线方式传至低温物体的传播过程。l（1）辐射系数l（2）辐射换热面积本讲稿第八页，共三十一页（3）导热本讲稿第九页，共三十一页一、一、导体长期发热的特点导体长期发热的特点l l（1 1）发热由正常工作电流引起；）发热由正常工作电流引起；l l（2 2）发热热量少，温升不高；）发热热量少，温升不高；l l（3 3）发热连续且长期；）发热连续且长期；l l（4 4）发热和放热相等；）发热和放热相等；l l（5 5）电阻）电阻R R、比热容、比热容C
4、 C可看成常数；可看成常数；第三节第三节 导体的长期发热导体的长期发热本讲稿第十页，共三十一页二、导体的温升过程二、导体的温升过程l导体产生的热量：QRl导体的散热：Qc+Qr，导体的温升热量：QWl热平衡方程：l其中：l化简得：l整理方程得：l方程求解后可得：l稳定温升为：l温升过程表达式：本讲稿第十一页，共三十一页l根据公式：得：l故导体的载流量为：l考虑日照，对于屋外导体：l提高载流量的措施：l（1）减小导体电阻：a、减小接触电阻；b、增加导体截面；c、减小电阻率，即采用电阻率小的金属如：铜l（2）增加导体散热面积（F)：槽型、矩形的散热面积较大，35KV及以下多采用，大电流母线多采用双
5、槽型。l（3）增加导体散热系数（a)：a、强迫冷却（风冷或水冷）；b、合理布置导体；c、表明涂漆（屋内：A B C相：黄绿红）。三、导体的载流量三、导体的载流量本讲稿第十二页，共三十一页一、一、导体短期发热的特点导体短期发热的特点l l（1 1）发热由短路电流引起；）发热由短路电流引起；l l（2 2）发热热量多，温升高；）发热热量多，温升高；l l（3 3）发热时间短；）发热时间短；l l（4 4）由于发热时间短，所以热量来不及耗散，热量全部）由于发热时间短，所以热量来不及耗散，热量全部用于导体温升（绝热过程）；用于导体温升（绝热过程）；l l（5 5）电阻）电阻R R、比热容、比热容C C
6、不是常数，随温度变化；不是常数，随温度变化；第三节第三节 导体的短期发热导体的短期发热本讲稿第十三页，共三十一页二、短时发热过程二、短时发热过程l热平衡方程：QRQWl化简得：l整理方程得：l方程求解后可得：l令 则上式可表示为：本讲稿第十四页，共三十一页l最终温度的求解：l思路：l曲线：本讲稿第十五页，共三十一页三、热效应三、热效应QQk k的计算方法的计算方法l热效应Qk的化简：l（1）周期分量的热效应Qp的l（2）非周期分量的热效应Qnp的l注：如果短路电流切除时间tk1s，导体的发热主要由周期分量来决定，此时可不计非周期分量的影响。本讲稿第十六页，共三十一页l非周期分量等效时间的查询：
7、本讲稿第十七页，共三十一页例题：本讲稿第十八页，共三十一页一、一、计算电动力的方法计算电动力的方法第四节第四节 导体短路的电动力计算导体短路的电动力计算l1、毕奥沙瓦定律本讲稿第十九页，共三十一页l2、两根平行导体间的电动力计算l导体2全长在dL1处产生的磁感应强度为：l化简得：l由于：l则长度为L的导体上所受的电动力为：本讲稿第二十页，共三十一页l3、不同形状导体间的电动力计算l不同形状导体的形状系数：本讲稿第二十一页，共三十一页二、二、三相导体短路的电动力三相导体短路的电动力l1、电动力计算l（1）作用在中间相（B相）的电动力本讲稿第二十二页，共三十一页l（2）作用在外边相（A或C相）的电
8、动力本讲稿第二十三页，共三十一页l（2）作用在外边相（A或C相）的电动力lFA的四个分量：la、不衰减的固定分量lb、按时间常数衰减l 的非周期分量lc、按时间常数衰减l 的工频分量ld、不衰减的两倍l 工频分量le、合力本讲稿第二十四页，共三十一页l2、最大电动力lA相最大电动力：lB相最大电动力：l最大电动力：本讲稿第二十五页，共三十一页l3、导体振动的动态应力l导体的固有频率：l最大电动力修正：l为避免导体共振应使其固有频率l在下述范围之外：范围之外1本讲稿第二十六页，共三十一页一、分相封闭母线的特点一、分相封闭母线的特点l l1 1、优点：、优点：l l（1 1）运行可靠性高因母线置于
9、外壳中，能防止相间短路，而且外壳）运行可靠性高因母线置于外壳中，能防止相间短路，而且外壳多点接地，可保障人体接触时的安全；多点接地，可保障人体接触时的安全；l l（2 2）短路时母线相间的电动力大大降低，由于外壳涡流和环流）短路时母线相间的电动力大大降低，由于外壳涡流和环流的屏蔽作用，使壳内磁场减弱，对减小短路电动力有明显的效的屏蔽作用，使壳内磁场减弱，对减小短路电动力有明显的效果；果；l l（3 3）壳外磁场亦受外壳电流的屏蔽作用而减弱，可改善母线附近）壳外磁场亦受外壳电流的屏蔽作用而减弱，可改善母线附近钢构的发热；钢构的发热；l l（4 4）安装和维护的工作量小；）安装和维护的工作量小；l
10、 l2 2、缺点：、缺点：l l（1 1）母线散热条件差；）母线散热条件差；l l（2 2）外壳产生损耗；）外壳产生损耗；l l（3 3）金属消耗量大）金属消耗量大第五节第五节 大电流封闭母线的发热和电动力大电流封闭母线的发热和电动力本讲稿第二十七页，共三十一页二、二、封闭母线的发热和散热封闭母线的发热和散热l1、封闭母线的发热l（1）封闭母线导体的发热损失l（2）封闭母线外壳的发热损失本讲稿第二十八页，共三十一页l2、封闭母线的散热l（1）母线的散热l1）母线向外壳的辐射散热l2）母线对外壳的自然对流散热l（2）外壳的散热l1）外壳对周围空气的辐射散热l2）外壳的自然对流散热本讲稿第二十九页，共三十一页l2、封闭母线运行温度计算l（1）外壳的总散热曲线 （2）母线的总散热曲线本讲稿第三十页，共三十一页l2、封闭母线运行温度计算l（3）母线运行温度计算l思路：本讲稿第三十一页，共三十一页