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第三章 常用计算的基本理论和方法 第一节 导体载流量和运行温度计算 一、概述 发热对电气设备的影响 1、绝缘材料的绝缘性能的降低 2、金属材料的机械强度降低 3、导体接触部分的接触电阻增加 二、导体的发热和散热 导体产生的热量＝导体耗散的热量 单位长度导体电阻损耗的热量，W/m 单位长度导体吸收太阳日照热量， W/m 单位长度导体对流散热量，W/m 单位长度导体向周围介质辐射散热量， W/m 1. 导体电阻损耗的热量 QR 其中： － 20℃导体的直流电阻率，Ω·mm2/m － 电阻的温度系数，℃－1 － 导体的运行温度， ℃ － 导体的集肤效应系数 － 导体的截面积，mm2 2. 导体吸收太阳辐射的热量 Qt Qt=EtAtD 3. 导体对流散热量 Ql 其中： － 对流散热系数，W／(m2·℃) － 导体温度， ℃ － 周围空气温度，℃ － 单位长度导体散热面积，m2/m （1）自然对流散热 屋内自然通风／屋外风速小于0.2m/s 图3－3(a) 中 Fl=2(A1+A2) 图3－3(b) 中 当B=6mm时 F1=2A1 当B=8mm时 F1=2.5A1+A2 当B=10mm时 F1=3A1+4A2 图3－3(c) 中 当B=8mm时 F1=3A1+4A2 当B=10mm时 F1=4A1+4A2 图3－3(d) 中 当100mm＜h＜200mm时 当h＞200mm时 当b2/x≈9时，内部热量不易从缝隙散出，平面位值不产生对流 图3－3(e) 中 （2）强迫对流散热 强迫对流散热系数 (3-7) 其中： － 空气的导热系数 － 努谢尔特准则数：传热学中表示对流散热强度的数据 － 空气的运动黏度系数 若：风向与导体不垂直，夹角φ，需要加修正系数β 将（3－7）代入（3－5）式，得到强迫对流散热量 4. 导体辐射散热量 Qf 其中： － 导体材料的辐射系数（表3－2） － 单位长度导体辐射散热表面积 图3－4(a) 中 图3－4(b) 中 其中 辐射系数 三条导体的辐射面积，同理可得 槽形导体的辐射表面积为 圆管导体的辐射表面积为 5. 导体辐射散热量 Qd 式中： － 导热系数 － 导热面积 － 物体厚度 － 高温区和低温区的温度 三、导体载流量的计算 1. 导体的温升过程 － 总散热系数（包含对流散热和辐射散热的作用） － 导体散热面积 导体产生热量 用于温度升高的热量 散失的热量 在时间dt内： 其中： I－ 流过导体的电流 R－ 导体的电阻 m－ 导体的质量 c－ 导体的比热容 － 导体的总散热系数 整理得： 2. 导体的载流量 导体的稳定温升：正比于电流的平方、导体电阻 反比于总散热系数和散热面积 由上式推导出： 导体的载流量为： 屋外导体计及日照： 【例3－1 】：屋内配电装置中装有100mm×8mm的矩形导体。导体正常运行温度为θw＝70℃，周围空气温度为θ0＝25℃，计算该导体的载流量。 解： 由式3－20，无风无日照时导体的载流量为 需要分别求出Ql、Qf 和 R。 求对流散热量 Ql 对流散热面积 Fl 对流散热系数αl 对流散热量 Ql （2）求辐射散热量 Qf 单位长度导体的辐射散热面积 Ff 导体表面涂漆，取辐射系数ε＝0.95 辐射散热量 Qf （3）求交流电阻 R 20℃铝的电阻率为 铝的电阻温度系数为 温度70℃时，1000m长铝导体直流电阻为 （4）求导体的载流量