文档介绍：第六章载流导体的发热和电动力
第一节概述
第二节导体的长期发热
第三节短路电流的电动力效应
思考题与习题
第一节概述
一、发热和电动力对电气设备的影响
▉电气设备的两种工作状态
▉电气设备工作中的两种损耗
▉电气设备工作时的两种发热及不良影响
▉电气设备流过短路电流时的巨大危害
二、导体的发热和散热
▉发热
▉散热
▉发热和电动力对电气设备的影响
1. 电气设备在运行中的两种工作状态
(1)正常工作状态。
指运行参数都不超过额定值,电气设备能够长期而经
济地工作的状态。
(2)短路时工作状态。
当电力系统中发生短路故障时,电气设备要流过很大
的短路电流,在短路故障被切除前的短时间内,电气设备
要承受短路电流产生的发热和电动力的作用。
2. 电气设备工作中的两种损耗
(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。本
章主要讨论铜损发热问题。
▉发热和电动力对电气设备的影响
▉发热和电动力对电气设备的影响
3. 电气设备工作时的两种发热及不良影响
电气设备由正常工作电流引起的发热称为长期发热,由
短路电流引起的发热称为短时发热。发热不仅消耗能量,而
且导致电气设备的温度升高,从而产生不良的影响。
(1)机械强度下降。
(2)接触电阻增加。
(3)绝缘性能下降。
▉发热和电动力对电气设备的影响
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:
(1)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。
(2)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。
(3)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。
▉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。
(1)导体电阻损耗的热量QR;
(2)太阳日照产生的热量。
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:
(1)导热。使热量由高温区传至低温区。
(2)对流。在气体中,各部分气体发生相对位移将
热量带走的过程。
(3)辐射。热量从高温以热射线方式传至低温物体
的传播过程。
第二节导体的长期发热
一、导体的温升过程
二、导体的载流量
三、提高导体载流量的措施
▉导体的温升过程—(1)
导体在未通过电流时,其温度和周围介质温度相同。当
通过电流时,由于发热,使温度升高,并因此与周围介质产
生温差,热量将逐渐散失到周围介质中去。在正常工作情况
下,导体通过的电流是持续稳定的,因此经过一段时间后,
电流所产生的全部热量将随时完全散失到周围介质中去,即
达到发热与散热的平衡,使导体的温度维持在某一稳定值。
当工作状况改变时,热平衡被破坏,导体的温度发生变化;
再过一段时间,又建立新的热平衡,导体在新的稳定温度下
工作。所以,导体温升过程也是一个能量守恒的过程。
▉导体温升过程—(2)
(1)温升过程是按指数曲
线变化,开始阶段上升很快,
随着时间的延长,其上升速度
逐渐减小。
(2)对于某一导体,当通
过的电流不同,发热量不同,
稳定温升也就不同。电流大
时,稳定温升高;电流小时,
稳定温升低。
(3)大约经过(3~4)T
的时间,导体的温升即可认为
已趋近稳定温升τW。
从均匀导体持续发热时温升与时间的关系式看出: