导体的发热和散热
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第02章导体的发热、电动⼒及开关电器的灭弧原理第⼆章导体的发热、电动⼒及开关电器的灭弧原理2-1 导体的发热和散热⼀、概述1.导体和电器的三种运⾏状态(1)正常运⾏状态,即电压和电流都不超过额定值的允许偏移范围。
正常运⾏状态是⼀种长期⼯作状态。
(2)故障运⾏状态,即系统发⽣故障⾄故障切除的短时间内的⼯作状态。
短路故障将引起电流突然增加,短路电流要⽐额定电流⼤⼏倍甚⾄⼏⼗倍。
(3)不正常运⾏状态,即介于上述两种运⾏状态之间的⼀种运⾏状态。
它不能够长期运⾏,但也不需⽴即切除,即可以继续运⾏⼀定的时间。
——设备选择中常⽤“正常”和“短路”两种运⾏状态。
2.发热的形成电流通过导体和电器时,由于有功功率损耗引起发热。
这些损耗包括:1)电阻损耗2)介质损耗3)磁滞和涡流损耗3.发热将对导体和电器产⽣不良的影响。
1)机械强度下降2)接触电阻增加3)绝缘性能下降4.最⾼发热允许温度为了保证导体可靠地⼯作,规定了导体长期⼯作发热和短路时发热的温度限值,称为最⾼允许温度。
1)裸导体长期⼯作发热的最⾼允许温度⼀般为70℃;裸导体通过短路电流时的短时最⾼允许温度,对硬铝及铝锰合⾦为200℃,对硬铜为300℃。
2)电⼒电缆的最⾼允许温度与其导体材料、绝缘材料及电压等级等因素有关。
3)有关规程还规定了交流⾼压电器各部分长期⼯作发热的最⾼允许温度。
——导体发热过程不可避免,则影响不可避免,所以应规定最⾼温度,以减少影响程度,保证设备的正常预期寿命(正常使⽤年限)。
——进⾏发热计算的⽬的,是为了校验导体或电器各部分发热温度是否超过允许值。
⼆、导体的发热1.导体电阻损耗的热量⽆论通过正常⼯作电流或短路电流,导体都要发热,即由其电阻损耗引起的发热。
单位长度(1m )的导体通过电流(A )时,由电阻损耗产⽣的热量为:Q R =I W 2R W m (2?1) R =K s R dc =K s ρ 1+αt θw ?20 Ωm 2.太阳照射的热量太阳照射的热量会造成导体温度升⾼,故凡装于屋外的⽆遮阳措施的导体应考虑⽇照的影响。
载流导体的发热和电动力一、发热和电动力对电气设备的影响电气设备在运行中有两种工作状态,即正常工作状态和短路时工作状态。
电气设备在工作中将产生各种损耗,如:①“铜损”,即电流在导体电阻中的损耗;②“铁损”,即在导体周围的金属构件中产生的磁滞和涡流损耗;③“介损”,即绝缘材料在电场作用下产生的损耗。
这些损耗都转换为热能,使电气设备的温度升高,进而受到各种影响:机械强度下降;接触电阻增加;绝缘性能下降。
当电气设备通过短路电流时,短路电流所产生的巨大电动力对电气设备具有很大的危害性。
如载流部分可能因为电动力而振动,或者因电动力所产生的应力大于其材料允许应力而变形,甚至使绝缘部件(如绝缘子)或载流部件损坏;电气设备的电磁绕组,受到巨大的电动力作用,可能使绕组变形或损坏;巨大的电动力可能使开关电器的触头瞬间解除接触压力,甚至发生斥开现象,导致设备故障。
二、导体的发热和散热1. 发热导体的发热主要来自导体电阻损耗的热量和太阳日照的热量。
2. 散热散热的过程实质是热量的传递过程,其形式一般由三种:导热;对流和辐射。
三、提高导体载流量的措施在工程实践中,为了保证配电装置的安全和提高经济效益,应采取措施提高导体的载流量。
常用的措施有:(1)减小导体的电阻。
因为导体的载流量与导体的电阻成反比,故减小导体的电阻可以有效的提高导体载流量。
减小导体电阻的方法:①采用电阻率ρ较小的材料作导体,如铜、铝、铝合金等;②减小导体的接触电阻(R j);③增大导体的截面积(S),但随着截面积的增加,往往集肤系数(K f)也跟着增加,所以单条导体的截面积不宜做得过大,如矩形截面铝导体,单条导体的最大截面积不超过1250mm2。
(2)增大有效散热面积。
导体的载流量与有效散热表面积(F)成正比,所以导体宜采用周边最大的截面形式,如矩形截面、槽形截面等,并采用有利于增大散热面积的方式布置,如矩形导体竖放。
(3)提高换热系数。
提高换热系数的方法主要有:①加强冷却。