电气发热与计算
目录:
电气发热的危害
接触电阻
电气发热与允许温升及散热
导体的长时发热与短时发热
电气发热的不良影响
载流导体的工作状态
载流导体运行中的损耗
电气发热的不良影响
一.绝缘材料性能降低
发热加速绝缘材料老化,缩短绝缘材料寿命,降低绝缘材料的电气特性和机械特性。
绝缘材料的耐热性可以用耐热温度和允许温度来衡量。
耐热温度:该类绝缘材料所能承受的而不致使其机械特性和电气特性降低的最高工作温度。
八度规则:当温度超过其耐热温度时,温度每上升8℃ ,其寿命降低一半。
要点及不足:
绝缘等级不同,起点温度不同。
8℃实际指上升8~10℃ 。
每上升8℃ ,则绝缘材料寿命降低一半。
允许温度:用一定方法测得的电气元件最热温度,并且在此温度下,整个电气能保持连续工作。
规定:
允许温度小于耐热温度(5度)。
允许温度要考虑到电气设备的最薄弱环节。
允许温度要考虑电气设备发热时间的长短。
二.机械强度下降
强度下降原因:载流体长期处于高温状态,会使其慢性退火导致其变形或破坏。
对最高允许温度规定:裸导线的正常最高允许温度,一般不超过70℃,短路最高允许温度可高于正常最高允许温度,硬铝不得超过200℃,硬铜不得超过300 ℃ 。
三.导体接触部分性能下降
接触电阻:
当两个金属导体以某种机械方式互相接触时,在接触区域所呈现的附加电阻。
接触电阻=收缩电阻+表面膜电阻
载流导体的工作状态
1.正常工作状态:当电压和电流不超过额定值时,导体能够长期、安全、经济地运行。
2.短路工作状态:当系统因绝缘故障发生短路时,流经导体的短路电流比额定值高出几倍甚至几十倍。
载流导体运行中的损耗
导体中有电流流过时,要克服各种损耗消耗能量,以热的形式散发出来。
1.电阻损耗(铜损):
电流流过导体时克服电阻作用所消耗的功称为电阻损耗。
电阻损耗大小与电流平方、电阻和时间成正比。
2.附加损耗
附加损耗产生与集肤效应、邻近效应有关。
附加损耗是导体中通过交流电时,由于集肤效应和邻近效应的作用而产生的额外能量损耗。
附加损耗系数 :Kfj=Kj·Kl
Kj:集肤效应系数
Kl:邻近效应系数
交流电阻损耗:p=Kfj·I2·R
3.介质损耗
介质损耗是电导损耗和电介质周期性极化消耗能量造成的损耗的统称。
介质损耗与电场强度和频率有关。电场强度和频率越大,则介质损耗越大。
4.磁滞、涡流损耗(铁损)
磁滞损耗是铁磁物质在交变磁场作用下由于内部的不可逆过程使铁心发热而造成的一种损耗。
磁滞损耗与铁磁材料性质、磁感应强度B、磁场频率f 成正比。
涡流消耗磁场能量,它与普通电流一样要产生焦耳热造成的损耗,即涡流损耗。
涡流损耗与交变频率f、磁感应强度最大值B、铁芯体积V成正比。
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