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9
二、导体的发热和散热
2. 导体吸收太阳辐射的热量Qt
导体的吸收率
Qt EtAtD （W/m）
太阳辐射功率密度 导体的直径
.
10
二、导体的发热和散热
3. 导体对流散热量Ql
由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为
对流。
b
Q l l(W0)Fl h
Fl —单位长度导体散热面积， 与导体尺寸、布置方式等因素 有关。导体片（条）间距离越 近，对流条件就越差，故有效 面积应相应减小。
Q l l(W0)Fl
αl －对流散热系数 W/(m2ºC） θW — 导体温度；
θ0 — 周围空气温度。
Fl －导体的散热面积
.
12
二、导体的发热和散热
3. 导体对流散热量Ql
由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为
对流。
Q l l(W0)Fl
al — 对流散热系数。根据 对流条件的不同，有不同 的计算公式。
② 机械强度下降：
温度升高 => 材料退火软化
③ 接触电阻增加：
温度升高 => 接触部分的弹性元件因退火而压 力降低，同时接触表面氧化，接触电阻增加，引 起温度继续升高，产生恶性循环
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4
一、概述
3. 两种工作状态时的发热
① 长期发热：
导体在正常工作状态下由工作电流产生的发热。
② 短时发热：
导体在短路工作状态下由短路电流产生的发热。
bbb h bbbbb
D
Fl D
h
h A1 1000
A2
b 1000
Fl 2(A1A2)
6mm 2A1 当b8mm，Fl 2.5A1A2
10mm 3A14A2
当 b 1 8m m 0m ， mFl 3 4(AA 114A A22)
.
11
二、导体的发热和散热
3. 导体对流散热量Ql
由气体各部分发生相对位移将热量带走的过程，称为 对流。
1. 导体的温升过程
对应时间t内的温升 0
IW 2R F(1em WFct)kem WFct
当时间t很长，温升趋于稳定值
W
I 2R
W F
令
Tr
W F
mc
W (1e T rt)ke T rt
.
17
三、导体载流量的计算
2. 导体的载流量
W
I2R
W F
导体的载流量
IW W FW F (W 0)Q lQ f
第三章 常用计算的基本理论 和方法
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1
§3.1 正常运行时导体载流量计算
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2
一、概述
1. 电气设备通过电流时产生的损耗
① 载流导体的电阻损耗
② 绝缘材料内部的介质损耗
热量
③ 金属构件中的磁滞和涡流损耗
电气设备的 温度升高
.
3
一、概述
2. 发热对电气设备的影响
① 绝缘性能降低：
温度升高 => 有机绝缘材料老化加快
导热面积
Qd
Fd
1
2
导热系数 物体厚度
.
15
三、导体载流量的计算
1. 导体的温升过程
QRQcQl Qf
Q lQ f W (W0)F
dt时间内
I2 R d mt cW d (W 0)F （J/m）
I－流过导体的电流A
R－导体的电阻Ω
m－导体的质量kg
c－导体的比热容J/(kg ºC）
.
16
三、导体载流量的计算
(1) 自然对流散热：
l 1.5(W0)0.35
(2) 强迫对流散热：
l
Nu
D
强迫对流风向修正系数： AB(sin)n
强迫对流散热量： Q lN D u(W 0)A [B (si)n n ]D
.
13
二、导体的发热和散热
4. 导体辐射散热量Qf
热量从高温物体以热射线方式传给低温物体的传播过 程，称为辐射。
Q f 5.73 21 7 0 3W 0 42170 300 4F f
ε －导体材料的辐射系数 Ff —单位长度导体的辐射散热面积，依导体形状和布置 情况而定。
.
14
二、导体的发热和散热
5. 导体导热散热量Qd
固体中由于晶格振动和自由电子运动，使热量由高温 区传至低温区；而在气体中，气体分子不停地运动， 高温区域的分子比低温区域的分子具有较高的速度， 分子从高温区运动到低温区，便将热量带至低温区。 这种传递能量的过程，称为导热。
短时发热的特点： 1o）短路电流大，发热量多 2o）时间短，热量不易散出
导体的温度迅速升高
在短路时，导体还受到很大的电动力作用，如果超过
允许值，将使导体变形或损坏。
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5
一、概述
4. 最高允许温度
正常时：
+70℃； 计及日照+80℃； 表面镀锡+85℃。
短路时：
硬铝及铝锰合金+200℃； 硬铜+300℃。
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6
二、导体的发热和散热
导体的发热：
导体电阻损耗的热量 导体吸收太阳辐射的热量
导体的散热：
导体对流散热 导体辐射散热 导体导热散热
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7
二、导体的发热和散热
稳态时：
QR+Qt=Ql+Qf
QR －单位长度导体电阻损耗的热量 Qt －单位长度导体吸收的热量 Ql －单位长度导体的对流散热量 Qf －单位长度导体的辐射散热量
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8
二、导体的发热和散热
1. 导体电阻损耗的热量QR
QR IW 2 Rac （W/m）
Rac[1t(S W2)0]Kf （Ω/m）
ρ －导体温度为20 ºC的直流电阻率Ωmm2/m αt －导体温度系数 ºC－1 θ －导体温度 ºC S －导体的截面积mm2 Kf －导体的集肤效应，导体的集肤效应系数Kf与电 流的频率、导体的形状和尺寸有关。
R
R
R
考虑到日照影响： I Ql Qf Qt R
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三、导体载流量的计算
2. 导体的载流量
➢ 为提高导体的载流量，应采用电阻率小 的材料。 ➢ 导体的形状不同，散热面不同。 ➢ 导体的布置方式不同，散热效果不同。
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