大工13春《发电厂电气部分》第二章辅导资料
大工13春《发电厂电气部分》第二章辅导资料主 题：第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理（第1—2节）
学习时间：2013年4月8日—4月14日
内 容：
第二章导体的发热、电动力及开关电器的灭弧原理
这周我们将学习第二章中的第1—2节，这部分主要介绍导体和电气设备的运行状态及导体的发热和散热。导体发热计算，短路导体的电动力计算。
第一节 导体的发热和散热
2.1.1 基本概念
发热——电流通过导体和电器时引起，发热主要由有功功率损耗引起。
电阻损耗：在导体电阻和接触连接部分的电阻中产生的损耗。
介质损耗：在设备的绝缘材料中产生。
磁滞和涡流损耗：在交变电磁场的作用下，在导体周围的金属构件（特别是铁磁物质）中产生。
长期发热——正常工作电流长期通过引起的发热。一部分散到周围介质中，一部分使导体的温度升高。
短时发热——短路电流通过时引起的发热。发热量很大，并来不及散到周围介质中，是导体的温度迅速升高。
发热对电气设备的危害：机械强度下降、接触电阻增加、绝缘性能下降。
2.1.2 导体的发热
无论通过正常工作电流或短路电流，导体都要发热，即由其电阻损耗引起的发热。
导体电阻损耗的热量：即单位长度（1m）的导体通过电流时，由电阻损耗产生的热量：
太阳照射的热量会造成导体温度升高，故凡装于屋外的导体应该考虑日照的影响。对单位长度圆管导体，太阳照射的热量：
2.1.3 导体的散热
导体在发热的同时，还存在散热过程，即热量传递过程，热量传递过程有三种基本形式，对流、辐射、导热。
对流传递的热量：即单位长度导体对流换热所传递的热量，与温差及换热面积成正比。
辐射：热量从高温物体以热射线的方式传至低温物体的过程。
辐射传递的热量：根据斯蒂芬-波尔兹曼定律，导体向周围空气辐射的热量，与导体和空气绝对温度4次方之差成正比。
导热：物质的各部分直接接触，热量从高温区向低温区传递的过程。
导热传递的热量：可忽略不计。（此时导体周围的气体的导热量相对很小）
第二节 导体的长期发热和载流量
2.2.1 导体的温升过程
基于能量守恒定理：
导体发热=导体本身温升+散热
有遮阳措施的导体，忽略日照热量的影响；
忽略散热部分的导热量；
工程上常把辐射换热量表示成与对流换热量相似的形式；
热平衡方程为
温升：
根据热平衡微分方程：
解得：
2.2.2 导体长期发热的特点
1)导体通过电流I后，温度开始升高，经过（3～4）倍Tt(时间常数)，导体达到稳定发热状态；
2)导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流大小无关；
3)导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。
2.2.3 提高导体载流量的措施
减小交流电阻
采用电阻率小的材料如铜、铝
增大导体的截面
减小接触电阻：接触表面镀锡、镀银等
增大复合散热系数
改变导体的布置方式,涂漆
增大散热面积
习题：
(一) 填空题
1、热量传递过程有______________、______________、______________三种基本形式。
答案：对流、辐射、导热
2、热量从高温物体以热射线的方式传至低温物体的过程称为______________。
答案：辐射
（二）简答题
1、导体长期发热的特点有哪些？
答案：
1．导体通过电流后，温度开始升高，经过（3～4）倍Tt(时间常数)，导体达到稳定发热状态；
2．导体升温过程的快慢取决于导体的发热时间常数，即与导体的吸热能力成正比，与导体的散热能力成反比，而与通过的电流大小无关；
3．导体达到稳定发热状态后，由电阻损耗产生的热量全部以对流和辐射的形式散失掉，导体的温升趋于稳定，且稳定温升与导体的初始温度无关。
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