电器学第一章电器的发热与电动力2013.ppt

电器学 湖南大学 概述 电器的发热与电动力——热稳定性和电动稳定性 大型设备必须考虑的问题 电力系统中在线监测的主要内容之一 本章研究内容 热源 允许温升 电器的工作制 发热和散热的计算方法 电动力及其计算 交流电的电动力 短路电流的电动力 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第一节 电器中的基本热源 产生热源的三个主要方面：电阻（含接触电阻）损耗、交流电器导磁材料的涡流和磁滞损耗，以及交流电器绝缘材料的介质损耗。 电器中的热源 1）载流体的导体损耗【交、直流】 2）铁损（磁滞、涡流） 【交流】 3）绝缘体的介质损耗【交流】 HVDC的优势之一： 只有第一种损耗 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第一节 电器中的基本热源 焦耳定律 直流时电阻的计算 其中 实际中常常用简化了的二项公式 工程计算公式1－5 注意常用的铜和铝电阻计算的误差情况 P7 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第一节 电器中的基本热源 集肤效应（图1－1） 电流在导体截面的不均匀分布 本质：交变磁通在导体内感生反电势，阻止原电流的流通 电磁波在导体的渗入深度b（式1－7的由来） 一些结论： 越靠近表面电流密度越大 集肤效应还要考虑到截面形状的影响 集肤效应系数Ks ＝1 邻近效应（图1-2） 本质：导线之间的相互影响使各自的电流密度不均有 影响因素：电流频率、导线间距、截面形状和尺寸等 附加损耗系数Ka 通过交变电流和通过直流电流时产生的损耗之比 其中，集肤效应：Ks，邻近效应Kn 综合考虑集肤效应和邻近效应 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第一节 电器中的基本热源 铁损：非载流铁磁部件在交变电磁场作用下产生的的损耗 铁(磁)损(耗) ＝ 磁滞损耗＋ 涡流损耗 式（1－8）～（1－10） 损耗与f成正比例 工程上一般 通过试验确定 查手册求取 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第一节 电器中的基本热源 影响因素： 材料、温度、环境状况 加工、处理工艺等 高压电器必须注意 低压电器可忽略 当电气设备绝缘整体性能下降，如普遍受潮、脏污或老化，以及绝缘中有间隙发生局部放电时，流过绝缘的有功电流分量IRx将增大，tgδ也增大. 通过测量tgδ值可以发现绝缘的分布性缺陷. 若缺陷部分在整个绝缘中的体积较大，则测量tg? 容易发现绝缘的缺陷。 如果绝缘缺陷是集中性的（非贯穿性的），或缺陷部分在整个绝缘中占很小的体积，则该方法不很有效. 用于对套管、电力变压器、互感器和某些电容器的测量. 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第二节 电器的允许温度和温升 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第二节 电器的允许温度和温升 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第二节 电器的允许温度和温升 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第三节 电器的散热与综合散热系数 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第三节 电器的散热与综合散热系数 1）热传导 定义：热能在质点间的传递； 本质：质点间的直接作用（电子、分子等的热运动） 热能从物体的一部分向另一部分传递 热能从一物体向与之接触的另一物体传递 范围： 所有物质 固体物质的主要传热方式 金属热传导过程借助自由电子，比其它物质传热快 充要条件：存在温差 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第三节 电器的散热与综合散热系数 傅立叶公式（热传导的基本定律） 式1－15 确立了热流密度与温度梯度之间的关系 表明沿热流方向单位长度上的温差为1K时在单位时间内通过单位面积的热量 在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率。 第一篇 电器的理论基础 第一章 电器的发热与电动力 第三节 电器的散热与综合散热系数 热导率(导热系数) 式1－16 注意： （1）λ越大，物体的热传导能量越强，且有“λ金属λ非金属λ液λ气”。 （2）金属的 为负值 （3