02电器发热计算3.pptVIP

* 电器导体的发热 电器在什么条件下才能达到稳定温升？以时间来衡量，电器何时能达到其稳定温升？ 在电器中，发热时间常数与冷却时间常数是否相同?在整个发热过程中，发热时间常数T是否变动？为什么? 何谓电器的发热时间常数？其大小对电器的发热及冷却过程有何影响？在电器的温升试验中如何测定电器的发热时间常数？ 电器在短时工作制下为什么能提高负载能力?短时工作的时间为什么要小于4倍热时间常数才能提高负载能力? * 电器导体的发热 反复短时工作制为什么能提高负载能力?在同样的TD%下，一个电器的热时间常数大，另一个热时间常数小，两者的过载能力是否相同？为什么？ ? 一导体的尺寸一定，散热环境相同，当该导体通以有效值相同、频率不同的交流电流时，试问上述两种情况下的发热温升是否相同？为什么？ 试证明电器的热时间常数T等于电器在绝热条件下温升达到其稳定温升τw所需的时间。 试用电器的热平衡方程式来阐述电器在什么条件下才能达到稳定温升？ * 电器导体的发热 若已知一个铜导体的直径(d)和电阻系数(ρ)，通以电流进行温升实验。如欲求出其综合散热系数KT，应如何进行测量和计算？ 用于反复短时工作制的电器为什么比长期工作制的可以提高负载能力？其功率过载系数及电流过载系数如何计算？ 同一个电器在长期工作制或短时工作制下，若允许温升相同，其允许的发热功率是否相同？为什么？ 何谓电器的热稳定性及热稳定电流？如何校核电器导体的热稳定性?若其热稳定性达不到要求应采取哪些措施？ * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 国标规定电器有四种工作制 长期工作制 间断长期工作制 （几小时工作制） 短时工作制 反复短时长期工作制 * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 1、长期工作制 (1) 定义 电器工作于长期工作制时，其工作时间通常大于8h，有的连续工作几天，甚至几个月。 (2) 电器发热过程温升计算 电器通电产生的功率损耗， 热平衡原理： 发热=散热+吸热 式中： Pdt —在dt时间内电器的总发热量； KTAτdt —在dt时间内电器的总散热量； cmdτ —在dt时间内电器温度升高dτ时所吸收的热量； c —比热容； m —发热体质量。 电器温度达到稳定。 * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 在t = 0，τ = τ0；t →∞，τ =τw=P /KT A 的条件下，求解微分方程，得： 式中： T — 电器的热时间常数，T=cm/(KTA)； τ0 — 电器开始通电时的温升，称为起始温升； τw — 电器通电经无限长时间后的温升，因温升已不再增高， 称为稳定温升，可利用牛顿公式计算。 当t=0，τ0=0时， * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 电器绝热状态：如果电器通电后，全部发热均为电器吸收，并使其温度升高（散热为零）。 电器绝热状态下的热平衡： 积分后 当τ=τw时， * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 电器发热和冷却过程 * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 热时间常数T的物理意义： 电器在绝热条件下温升达到τw所需的时间。 电器的比热容c和质量m越大，散热系数KT和散热面积A越小，热时间常数T越大，意味着电器达到稳定温升所需的时间也越长。 热惯性：电器这种温升不能随时间瞬时变化的现象。 电器温升不能随时间瞬时变化，而代表热惯性大小的主要参量就是热时间常数，它是研究电器动态热过程的重要物理量。 * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 当电器切断电源，电器的热平衡方程： 其解为： 长期工作制：电器通电时间超过4T （电器的热时间常数）。 (3)电器的冷却过程温升计算： * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 2、短时工作制 (1) 定义： 如果电器工作时间(通电时间)4T，且断电时间 4T ，则在通电时间内电器温升不会达到稳定值。 (2) 热计算 设t=0，τ0=0时， 式中： τwd—对应于短时工作功率Pd的电器稳定温升。 * §1-5 不同工作制下的热计算与零部件稳升分布 问题：作为电器产品，在确保其最高工作温升不超过其允许极限温升的条件下，哪种工作制时电器所允许的通电功率更大？ 答：短时工作制。 为了使电器得到充分利用，可以加大电器的电流进行超载运行，只要使电器短时通电结束时的温升不超过长期通电时的稳定温升，电器便不会损坏。 令 得功率过载系数： 式中：τwc—对应于长期工作功率