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七、热双金属元件设计 七、热双金属元件设计 七、热双金属元件设计 吴翊杨飞纽春萍荣命哲 wuyic51@mail.xjtu.edu.cn Xi ’an Jiaotong University, China Xi ’an Jiaotong University, China 电力设备电气绝缘国家重点实验室 1. 双金属片的主要物理性能 在进行断路器过载保护元件之一的热双金属设计 在进行断路器过载保护元件之一的热双金属设计 时，首先必须熟悉热双金属的结构和物理性能。 时，首先必须熟悉热双金属的结构和物理性能。 • 双金属是由不同热膨胀系数的两层金属彼此牢 固结合的组合材料。热膨胀系数高的一层为主 动层，低的为被动层。 • 二者的热膨胀系数之差要求大，并在一定温度 内保持不变，弹性极限大，两层弹性模型模量 相等或接近，化学性能稳定易结合。 双金属组合材料 1. 双金属片的主要物理性能 常用主动层材料及其物理性能 主动层材料 热膨胀系数 电阻率(20℃) 弹性模量 -6 ( Ω×mm2 2 (20-100℃时)( ×10 / ℃) /m) (N/mm ) Mn75 Ni15 Cu10 27-29 1.70 117600 铁镍合金的热膨胀系 数，以含镍量为36%为最 3Ni24 Cr2 18 0.80 196000 小，目前双金属中被动 Ni20 Mn6 20 0.79 235200 层材料大多数是Ni36. Ni19 Cr11 16.5 0.80 196000 常用被动层材料及其物理性能 被动层材料 热膨胀系数 电阻率(20℃) 弹性模量 -6 2 2 (10 / ℃) ( Ω×mm /m) (N/mm ) Ni34 1.68(20-100℃时) 0.82-0.9 147000 Ni36 1.5(20-100℃时) 0.75-0.85 147000 Ni42 5.3(20-300℃时) 0.57 147000 Ni50 9.7(20-500℃时) 0.45 171500 Ni29Co18 4.4-5.2(20-400 ℃时) 0.50 145040 1. 双金属片的主要物理性能 双金属的热敏感性能 热敏感性能用比弯曲K表示。物理意义为：单位厚度的热双金属温度变化1℃时，曲 率变化的一半 1 δ ⎛ 1 1 ⎞ K ⎜ =− ⎟ （1-1） 2 θ−θ λ λ 0 ⎝ 0 ⎠ 式中 δ-双金属片的厚度； θ-加热后双金属片的温度
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