第十二章电器的发热与电动力 重点电器发热的原因 电器在不同工作制下发状态的特点 难点:影响散热功率的因素 电器在短时工作制时的过载倍数
第十二章 电器的发热与电动力 • 重点:电器发热的原因 电器在不同工作制下发状态的特点 • 难点:影响散热功率的因素 电器在短时工作制时的过载倍数
第一节概述 有触点电器是由导电材料、导磁材料 绝缘材料等组成的。电器在工作时由于 有电流通过导体和线圈而产生电阻损耗 如果电器工作于交流电路,则由于交变 电磁场的作用,在铁磁体内产生涡流和 磁滞损耗。在绝缘体内产生介质损耗 所有这些损耗几乎全部都转变为热能 其中一部分散失到周围介质当中,另 部分加热电器本身,使其温度升高
第一节 概 述 • 有触点电器是由导电材料、导磁材料、 绝缘材料等组成的。电器在工作时由于 有电流通过导体和线圈而产生电阻损耗。 如果电器工作于交流电路，则由于交变 电磁场的作用，在铁磁体内产生涡流和 磁滞损耗。在绝缘体内产生介质损耗。 所有这些损耗几乎全部都转变为热能。 其中一部分散失到周围介质当中，另一 部分加热电器本身，使其温度升高
电器温度升高后,其本身温度与周围环 境温度之差,称为温升。 电器的温度超过一定范围以后,其中 的金属材料的机械强度会下降,绝缘材 料的绝缘强度会受到破坏。若电器温度 过高,会使其使用寿命降低,甚至遭到 破坏。反之,电器工作时的温度也不宜 过低,因为电器工作时温度太低,说明 材料没有得到充分利用,经济性差。相 对的体积大、重量重
• 电器温度升高后，其本身温度与周围环 境温度之差，称为温升。 • 电器的温度超过一定范围以后，其中 的金属材料的机械强度会下降，绝缘材 料的绝缘强度会受到破坏。若电器温度 过高，会使其使用寿命降低，甚至遭到 破坏。反之，电器工作时的温度也不宜 过低，因为电器工作时温度太低，说明 材料没有得到充分利用，经济性差。相 对的体积大、重量重
由此可见,研究电器的发热问题,对保证电 器正常可靠的运行及缩小电器体积、节约原材 料、降低成本、增长使用寿命等方面具有重要 义 电器的发热与散热是一个极其复杂的过程, 影响它的因素很多,很难建立一个包括一切影 响因素的热过程解析公式。因此,电器的热计 算只能是近似的,但经过大量实验校核后,对 于不同的具体条件,应用一些经验数据也可以 得到比较准确的结果。近些年来,运用计算机 采用温度场计算方法可以提高计算的准确度
• 由此可见，研究电器的发热问题，对保证电 器正常可靠的运行及缩小电器体积、节约原材 料、降低成本、增长使用寿命等方面具有重要 意义。 • 电器的发热与散热是一个极其复杂的过程， 影响它的因素很多，很难建立一个包括一切影 响因素的热过程解析公式。因此，电器的热计 算只能是近似的，但经过大量实验校核后，对 于不同的具体条件，应用一些经验数据也可以 得到比较准确的结果。近些年来，运用计算机 采用温度场计算方法可以提高计算的准确度
所谓最高允许温度,就是保证电器的机 械强度、导电、导磁性以及介质的绝缘性 不受危害的极限温度。 我国国家标准规定最高环境温度为十 40℃,从最高允许温度减去最高环境温度 即为允许温升值
• 所谓最高允许温度，就是保证电器的机 械强度、导电、导磁性以及介质的绝缘性 不受危害的极限温度。 • 我国国家标准规定最高环境温度为十 40℃，从最高允许温度减去最高环境温度 即为允许温升值
电器的发热 电器工作时,电流通过导电部分将产生 电阻损耗。载流导体单位时间的功率损 耗为: P=I2R 式中P电阻损耗功率(W); I通过导体的电流(A) R导体电阻(Ω)
二、电器的发热 电器工作时，电流通过导电部分将产生 电阻损耗。载流导体单位时间的功率损 耗为： P=I2R 式中 P——电阻损耗功率（W）； I——通过导体的电流（A） R——导体电阻（Ω）
当导体中流过交变电流时,考虑集肤和 邻近效应时人应为交流电阻 此损耗将转变为热能。正常状态时,其 中一部分散发到周围介质中去,另一部 分使导体的温度升高,形成温升。如果 发热时间极短(如短路时的发热),由 于来不及散热,可认为损耗功率全部用 来加热导体,提高导体的温升。此时可 得出能量平衡公式为 PtGcτ
当导体中流过交变电流时，考虑集肤和 邻近效应时人应为交流电阻。 此损耗将转变为热能。正常状态时，其 中一部分散发到周围介质中去，另一部 分使导体的温度升高，形成温升。如果 发热时间极短（如短路时的发热），由 于来不及散热，可认为损耗功率全部用 来加热导体，提高导体的温升。此时可 得出能量平衡公式为 Pt=Gcτ
式中P—电阻损耗功率(W); t—发热时间(s) 导体重量(kg) C—导体的比热(W·s/(kg:℃); τ导体的温升(℃)
式中 P——电阻损耗功率（W）； t——发热时间（s） G——导体重量（kg） c——导体的比热（W·s／（kg·℃）； τ——导体的温升（℃）
·上式可用于计算短路电流导体的温升 对于铁磁体在交变磁通的作均下测 会在铁磁零件中产生相当大的涡流。这 是因为铁的导磁率很高,而磁通变化速 度又快,因而产生相应的电动势和涡流 损耗。同时,磁通的方向和数值变化使 铁磁材料反复磁化,产生磁滞损耗。磁 滞与涡流损耗可以导致铁质零件发热。 般来说这个损耗不大。但如果制造不 如材料较差、铁片较厚或片间绝缘 不好,则涡流损耗就比较大
• 上式可用于计算短路电流导体的温升。 • 对于铁磁体在交变磁通的作均下测 会在铁磁零件中产生相当大的涡流。这 是因为铁的导磁率很高，而磁通变化速 度又快，因而产生相应的电动势和涡流 损耗。同时，磁通的方向和数值变化使 铁磁材料反复磁化，产生磁滞损耗。磁 滞与涡流损耗可以导致铁质零件发热。 一般来说这个损耗不大。但如果制造不 当；如材料较差、铁片较厚或片间绝缘 不好，则涡流损耗就比较大
绝缘介质中的介质损耗一般与电场强度 及频率有关。电场强度和频率愈高则介 质损耗也愈大。对于电场强度较小的低 压电器而言,介质损耗小到实际上可以 忽略不计。但在高压电器中,由于电压 高,介质中的电场强度大,必须考虑介 质损耗并计算介质的发热
• 绝缘介质中的介质损耗一般与电场强度 及频率有关。电场强度和频率愈高则介 质损耗也愈大。对于电场强度较小的低 压电器而言，介质损耗小到实际上可以 忽略不计。但在高压电器中，由于电压 高，介质中的电场强度大，必须考虑介 质损耗并计算介质的发热