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1、第三章第三章 常用计算的基本理论和常用计算的基本理论和方法方法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、概述载流导体的电阻损耗绝缘材料内部的介质损耗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、概述绝缘性能降低：n温度升高=有机绝缘材料老化加快机械强度下降：n温度升高=材料退火软化接触电阻增加：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、概述长期发热：n导体在正常工作状态
2、下由工作电流产生的发热。短时发热：n导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。3.两种工作状态时的发热两种工作状态时的发热1o）短路电流大，发热量多2o）时间短，热量不易散出短时发热的特点：在短路时，导体还受到很大的电动力作用，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
3、热和散热二、导体的发热和散热稳态时：稳态时：QR+Qt=Ql+QfQR 单位长度导体电阻损耗的热量单位长度导体电阻损耗的热量Qt 单位长度导体吸收的热量单位长度导体吸收的热量Ql 单位长度导体的对流散热量单位长度导体的对流散热量Qf 单位长度导体的辐射散热量单位长度导体的辐射散热量二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热1.导体电阻损耗的热量导体电阻损耗的热量QR（W/m）（/m）导体温度为导体温度为20 C的直流电阻率的直流电阻率mm2/mt 导体温度系数导体温度系数 C1 导体温度导体温度 CS 导体的截面积导体的截面积mm2Kf 导体的集肤效应导体的集肤效应，导体的集肤效应系数Kf与电流
4、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Qt（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由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。Fl 单位长度导体散热面积，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。bhbhbbbhbbbbD二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热n由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。3.导体对流散热量导体对流散热量Qll 对流散热系数对
5、流散热系数 W/(m2C）W 导体温度；0 周围空气温度。Fl 导体的散热面积导体的散热面积二、导体的发热和散热二、导体的发热和散热n由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为对流。(1)自然对流散热：自然对流散热：3.导体对流散热量导体对流散热量Qlal 对流散热系数。根据对流条件的不同，有不同的计算公式。(2)强迫对流散热：强迫对流散热：强迫对流风向修正系数：强迫对流散热量：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热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过程，称为辐射。导体材料的辐射系数导体材料的辐射系数Ff 单位长度导体的辐射散热面积，依导体
6、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；而在气体中，气体分子不停地运动，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。这种传递能量的过程，称为导热。导热系数导热面积物体厚度三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n1.导体的温升过程导体的温升过程dt时间内时间内（J/m）I流过导体的电流流过导体的电流AR导体的电阻导体的电阻m导体的质量导体的质量kgc导体的比热容导体的比热容J/(kg C）三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n1.导体的温升过程导体的温升过程对应时间对应时间t内的内的温升温升当时间当时间t很长，温升趋于稳定值很长，温升趋于稳定值令令三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n2.导体的载流量导体的载流量导体的载流量导体的载流量考虑到日照影响：考虑到日照影响：三、导体载流量的计算三、导体载流量的计算n2.导体的载流量导体的载流量 为提高导体的载流量，应采用电阻率为提高导体的载流量，应采用电阻率小的材料。小的材料。导体的形状不同，散热面不同。导体的形状不同，散热面不同。导体的布置方式不同，散热效果不同。导体的布置方式不同，散热效果不同。