02电器发热计算4_生产经营管理_经管营销_专业资料.ppt
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电器导体的发热计算精品课件
式中 τ： 对流时，发热体与流体介质的温差； α：称表面传热系数或对流散热系数，W/(m2 K)； n： 与对流有关的非线性系数。可查表求出。
28
1-3 电器的热传递形式
Rr
dl
n
1
S
Pdl div(c )
29
1-3 电器的热传递形式
三、热辐射： 由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式。 1、热辐射的方式： 热能（发热）→（转变为）→辐射能（实质是一种电磁波）
14
1-2 电器中的热源
2、集肤效应： 交变磁通在导体内产生
反电势，中心部分的反电势 值比外表部分的大，导致导 体中心的电流密度比外表部 分小。
集肤效应的大小用电磁波 在导体中的渗入深度b表示
15
1-2 电器中的热源
渗入深度b的大小为： b＝
式中，ρ：电阻率；f：频率；μ：磁导率。 由于b越小，集肤效应就越强。 由上式可知，当频率f越高时，渗入系数 b越小，则集肤效应越强。
20
1-2 电器中的热源
f R100
21
1-2 电器中的热源
二、铁磁损耗： 电器中的载流导体在附
近的铁磁零件中产生交变磁通， 从而在铁磁体中产生涡流和磁 滞损耗。
22
1-2 电器中的热源 2 估算实心钢导体损耗曲线。
图中，I：流过钢导体 的电流，P：导体截面周长， A：外表面积，f：电流频率， Pm：钢导体损耗。
24
1-3 电器的热传递形式
电器散热有三种形式，即 热传导、热对流 和 热辐射。 电器的热损耗由它们散失到周围。 一、热传导：
由质点之间直接作用产生，存在于绝缘的液体、固 体、气体中。 1、热流量φcd：
a、定义：热流量φcd是指单位时间内通过给定面积Ｓ 的热量，它与该处的温度梯度gradθ（=dθ/dl）有关。
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1-3 电器的热传递形式
Rr
dl
n
1
S
Pdl div(c )
29
1-3 电器的热传递形式
三、热辐射： 由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式。 1、热辐射的方式： 热能（发热）→（转变为）→辐射能（实质是一种电磁波）
14
1-2 电器中的热源
2、集肤效应： 交变磁通在导体内产生
反电势，中心部分的反电势 值比外表部分的大，导致导 体中心的电流密度比外表部 分小。
集肤效应的大小用电磁波 在导体中的渗入深度b表示
15
1-2 电器中的热源
渗入深度b的大小为： b＝
式中，ρ：电阻率；f：频率；μ：磁导率。 由于b越小，集肤效应就越强。 由上式可知，当频率f越高时，渗入系数 b越小，则集肤效应越强。
20
1-2 电器中的热源
f R100
21
1-2 电器中的热源
二、铁磁损耗： 电器中的载流导体在附
近的铁磁零件中产生交变磁通， 从而在铁磁体中产生涡流和磁 滞损耗。
22
1-2 电器中的热源 2 估算实心钢导体损耗曲线。
图中，I：流过钢导体 的电流，P：导体截面周长， A：外表面积，f：电流频率， Pm：钢导体损耗。
24
1-3 电器的热传递形式
电器散热有三种形式，即 热传导、热对流 和 热辐射。 电器的热损耗由它们散失到周围。 一、热传导：
由质点之间直接作用产生，存在于绝缘的液体、固 体、气体中。 1、热流量φcd：
a、定义：热流量φcd是指单位时间内通过给定面积Ｓ 的热量，它与该处的温度梯度gradθ（=dθ/dl）有关。
电气设备发热量计算
电气设备发热量计算
电气设备的发热量计算是一个重要的工程问题，它涉及到能源
消耗、设备运行安全性以及环境影响等方面。
在进行发热量计算时，需要考虑以下几个方面：
1. 设备功率，首先需要确定电气设备的额定功率，通常可以从
设备的技术参数或者设备铭牌上找到。
如果是多个设备并联使用，
需要将它们的功率相加。
2. 运行时间，确定设备的运行时间，不同的运行时间会影响设
备的发热量累积。
如果设备是间歇性运行的，需要考虑到这一点。
3. 环境温度，环境温度对设备散热的影响很大，通常情况下，
环境温度越高，设备的发热量就越大。
4. 设备效率，不同的设备有不同的能量转换效率，这也会影响
到设备的发热量。
一般来说，可以使用以下公式来计算电气设备的发热量：
发热量 = 设备功率× 运行时间。
在实际工程中，还需要考虑到设备的散热方式、设备的安装环境、设备的热损耗等因素，以及可能的温度补偿等。
另外，还需要根据具体情况考虑设备的功率因数、谐波产生等因素对发热量的影响。
总之，电气设备的发热量计算是一个复杂的工程问题，需要综合考虑多个因素，以确保设备的安全运行和能源的合理利用。
电气设备的发热和电动力计算知识培训.pptx
θy ——导体长期发热允许温度，℃， θ——实际环境温度，℃（见表8.3）；
θ0——计算环境温度，℃（见表8.4）。
[例] 某发电厂主母线的截面为50mm×5mm，材料为铝。θ0 为25℃，θ为30℃。试求该母线竖放时长期工作允许电流。 解：
从母线载流量表中查出截面为50mm×50mm，θ0＝25℃， 铝母线竖放时的长期允许电流Iy =665A。将其代入式（5.1） 中，得到θ＝30℃时的母线长期允许电流，即
国产的各种母线和电缆截面已标准化，根据标准截
面为7和0导℃体，计编算制环了境标温准度截为面2允5℃许及电最流高表发。热设计允时许可温从度中θ查取yI y I y
y y 0
(A)
Iyθ——实际环境温度为θ时的导体允许电流，A； Iy ——计算环境温度为θ0时的导体允许电流，A；
8.3 导体短路时的发热计算(短路电流的热效应)
1、计算载流导体短路发热的目的
.
确定当载流导体附近发生最严重的短路时，导体
的最高发热温度θd是否超过所规定的短时发热允许最
高温度θdy （铝及其合金为200℃；铜为300℃）。
2、 短时发热的特点
1）短路电流大而持续时间短（0.15～8秒），导体 内产生的热量来不及扩散，可视为绝热过程；
为了限制发热的有害影响，保证导体和电器工 作的可靠性和正常的使用寿命，对上述两种发 热的允许温度和允许温升做了明确的规定，见 表8.1和表8.2。
如果长期正常工作电流或短路电流通过导体、 电器时，实际发热温度不超过它们各自的发热 允许温度。即有足够的热稳定性。
8.2 导体的长期发热计算
导体的长期发热计算是根据导体长期发热允许温度 θy来确定其允许电流Iy。
1
S2
θ0——计算环境温度，℃（见表8.4）。
[例] 某发电厂主母线的截面为50mm×5mm，材料为铝。θ0 为25℃，θ为30℃。试求该母线竖放时长期工作允许电流。 解：
从母线载流量表中查出截面为50mm×50mm，θ0＝25℃， 铝母线竖放时的长期允许电流Iy =665A。将其代入式（5.1） 中，得到θ＝30℃时的母线长期允许电流，即
国产的各种母线和电缆截面已标准化，根据标准截
面为7和0导℃体，计编算制环了境标温准度截为面2允5℃许及电最流高表发。热设计允时许可温从度中θ查取yI y I y
y y 0
(A)
Iyθ——实际环境温度为θ时的导体允许电流，A； Iy ——计算环境温度为θ0时的导体允许电流，A；
8.3 导体短路时的发热计算(短路电流的热效应)
1、计算载流导体短路发热的目的
.
确定当载流导体附近发生最严重的短路时，导体
的最高发热温度θd是否超过所规定的短时发热允许最
高温度θdy （铝及其合金为200℃；铜为300℃）。
2、 短时发热的特点
1）短路电流大而持续时间短（0.15～8秒），导体 内产生的热量来不及扩散，可视为绝热过程；
为了限制发热的有害影响，保证导体和电器工 作的可靠性和正常的使用寿命，对上述两种发 热的允许温度和允许温升做了明确的规定，见 表8.1和表8.2。
如果长期正常工作电流或短路电流通过导体、 电器时，实际发热温度不超过它们各自的发热 允许温度。即有足够的热稳定性。
8.2 导体的长期发热计算
导体的长期发热计算是根据导体长期发热允许温度 θy来确定其允许电流Iy。
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S2
第3章电气发热与计算PPT课件
事故原因：电器设备过载发热引起导线短路
-
4
浙江省湖州市吴兴区“福音大厦”火灾
2006年14日4时许，浙江省湖州市吴兴区织里 镇个体商厦——“福音大厦”发生火灾。火灾造 成15人死亡，1人失踪。
-
5
3.1 电气发热的危害
3.1.1 载流导体运行中的工作状态
（1）正常工作状态 当电压和电流都不超过额定值时，导体能 够长期、安全、经济地运行。 （2）短路工作状态 当系统因绝缘故障发生短路时，流经导体 的短路电流比额定值要高出几倍甚至几十倍。 保护装置动作、将故障切除的短期内，导体将 承受短时发热和电动力的作用。
允许温度：是用一定方法测定的电器元件 允许达到的最高温度。
设备和导体上的任一部分都不能超过允许 温度。
-
17
绝缘材料的允许温度的规定：
1)允许温度规定必须小于材料损坏的极限允 许温度(耐热温度)。
2)电气设备是由各种导体组合而成，允许温 度要考虑到它的最薄弱环节。
3)设备绝缘材料的老化和金属机械强度的变 坏，除了温度的高低外，还取决于发热持续时 间的长短，因此短时发热允许温度比长时发热 允许温度规定的要高。
-
11
各级绝缘材料的耐热温度
等 级
耐热 温度 /℃
相应的材料
以合适的树脂黏合或浸渍、涂覆后的 云母、玻璃纤维、石棉等，以及其他 F 155 无机材料，合适的有机材料或其组合 物所组成的绝缘结构
硅有机漆，云母、玻璃纤维、石棉等
H
180
用硅有机树脂黏合材料，以及一切经 过试验能用在此温度范围内的各种材
料
-
12
各级绝缘材料的耐热温度
等 级
耐热 温度 /℃
相应的材料
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4
浙江省湖州市吴兴区“福音大厦”火灾
2006年14日4时许，浙江省湖州市吴兴区织里 镇个体商厦——“福音大厦”发生火灾。火灾造 成15人死亡，1人失踪。
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5
3.1 电气发热的危害
3.1.1 载流导体运行中的工作状态
（1）正常工作状态 当电压和电流都不超过额定值时，导体能 够长期、安全、经济地运行。 （2）短路工作状态 当系统因绝缘故障发生短路时，流经导体 的短路电流比额定值要高出几倍甚至几十倍。 保护装置动作、将故障切除的短期内，导体将 承受短时发热和电动力的作用。
允许温度：是用一定方法测定的电器元件 允许达到的最高温度。
设备和导体上的任一部分都不能超过允许 温度。
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17
绝缘材料的允许温度的规定：
1)允许温度规定必须小于材料损坏的极限允 许温度(耐热温度)。
2)电气设备是由各种导体组合而成，允许温 度要考虑到它的最薄弱环节。
3)设备绝缘材料的老化和金属机械强度的变 坏，除了温度的高低外，还取决于发热持续时 间的长短，因此短时发热允许温度比长时发热 允许温度规定的要高。
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11
各级绝缘材料的耐热温度
等 级
耐热 温度 /℃
相应的材料
以合适的树脂黏合或浸渍、涂覆后的 云母、玻璃纤维、石棉等，以及其他 F 155 无机材料，合适的有机材料或其组合 物所组成的绝缘结构
硅有机漆，云母、玻璃纤维、石棉等
H
180
用硅有机树脂黏合材料，以及一切经 过试验能用在此温度范围内的各种材
料
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12
各级绝缘材料的耐热温度
等 级
耐热 温度 /℃
相应的材料
电器发热计算
适用范围
适用于分析复杂电器设备的热性能，如电动机、变压器等。
计算步骤
建立电器设备的有限元模型、对模型进行离散化处理、求解离散化的方程组、得到各部分 的发热量。
03
不同类型电器的发热计算
家用电器的发热计算
空调
空调的发热量主要来自压缩机和电机的运行，以及冷媒在 蒸发器中的蒸发吸热。发热量的计算需要考虑空调的制冷 量、能效比、输入功率等因素。
05
电器发热的未来发展
新材料的应用
高导热材料
随着科技的进步，高导热材料在电器发热中的应用越来越广泛， 能够更高效地传递热量，降低电器温度。
新型绝缘材料
新型绝缘材料在保证良好绝缘性能的同时，具有更低的热阻，有助 于减少热量积聚。
复合材料
通过将不同材料进行复合，可以发挥各材料的优点，提高电器的综 合性能和耐热性。
间的关系计算发热量。
热平衡法
定义
热平衡法是通过分析电器设备在工作状态下的能 量平衡，计算各部分的发热量。
适用范围
适用于分析电器设备在工作状态下的热平衡，尤 其适用于分析大型电器设备的热性能。
计算步骤
分析电器设备的能量平衡、确定各部分的发热量、 考虑散热损失。
有限元分析法
定义
有限元分析法是一种数值分析方法，通过将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方 式相互联结在一起的单元组合体，从而将复杂的热分析问题简化为求解有限个未知量的近 似值问题。
绿色能源的利用
01
太阳能供电
利用太阳能电池板为电器供电， 减少对传统能源的依赖，降低碳 排放。
风能供电
02
03
节能设计
结合风力发电机，为电器提供绿 色能源，尤其适用于户外和偏远 地区。
适用于分析复杂电器设备的热性能，如电动机、变压器等。
计算步骤
建立电器设备的有限元模型、对模型进行离散化处理、求解离散化的方程组、得到各部分 的发热量。
03
不同类型电器的发热计算
家用电器的发热计算
空调
空调的发热量主要来自压缩机和电机的运行，以及冷媒在 蒸发器中的蒸发吸热。发热量的计算需要考虑空调的制冷 量、能效比、输入功率等因素。
05
电器发热的未来发展
新材料的应用
高导热材料
随着科技的进步，高导热材料在电器发热中的应用越来越广泛， 能够更高效地传递热量，降低电器温度。
新型绝缘材料
新型绝缘材料在保证良好绝缘性能的同时，具有更低的热阻，有助 于减少热量积聚。
复合材料
通过将不同材料进行复合，可以发挥各材料的优点，提高电器的综 合性能和耐热性。
间的关系计算发热量。
热平衡法
定义
热平衡法是通过分析电器设备在工作状态下的能 量平衡，计算各部分的发热量。
适用范围
适用于分析电器设备在工作状态下的热平衡，尤 其适用于分析大型电器设备的热性能。
计算步骤
分析电器设备的能量平衡、确定各部分的发热量、 考虑散热损失。
有限元分析法
定义
有限元分析法是一种数值分析方法，通过将连续的求解域离散为一组有限个、且按一定方 式相互联结在一起的单元组合体，从而将复杂的热分析问题简化为求解有限个未知量的近 似值问题。
绿色能源的利用
01
太阳能供电
利用太阳能电池板为电器供电， 减少对传统能源的依赖，降低碳 排放。
风能供电
02
03
节能设计
结合风力发电机，为电器提供绿 色能源，尤其适用于户外和偏远 地区。
电器学原理 第一章 电器导体的发热计算
电器导体的发热 计算实例
常见电器的发热计算
电动机的发热计算：根据电动机的 功率、电压和电流计算其电阻和热 功率，进而得出其发热量。
照明灯具的发热计算：根据照明灯 具的功率和工作时间计算其电阻和 热功率，进而得出其发热量。
添加标题
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添加标题
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电热器的发热计算：根据电热器的 功率和工作时间计算其电阻和热功 率，进而得出其发热量。
变压器的发热计算：根据变压器的 功率、电压和电流计算其电阻和热 功率，进而得出其发热量。
计算实例分析
计算过程：通过具体实例展示电器 导体的发热计算过程
实例应用：说明该计算实例在电器 设计中的应用和意义
添加标题
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添加标题
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计算结果：给出计算结果的展示和 分析
注意事项：强调计算过程中的注意 事项和误差分析
导体温度的计算
计算公式：根据电阻、电流和电压计算导体温度 考虑因素：导体的电阻率、截面积、长度和环境温度
注意事项：导体温度不应超过允许的最高温度，以确保安全和导体的使用寿命
应用场景：广泛应用于各种电器设备中，如电机、变压器、电缆等
导体发热的限制和保护
限制导体发热的原因：防止过热引起火灾或损坏电器设备 保护措施：采用合适的绝缘材料、设置过载保护装置、定期检查维护 计算方法：根据电流、电压和电阻等参数计算导体的发热量 注意事项：在设计和使用电器时，应充分考虑导体的发热问题，采取相应的措施进行限制和保护
添加标题
热阻计算公式：R=L/A*λ，其中R表示热阻，L表示导体的长度，A表示导 体的截面积，λ表示导体的导热系数。
添加标题
热阻的意义：热阻是评估电器导体热量传递能力的重要参数，对于电器的 安全运行和寿命有重要影响。
《电器的发热》PPT课件
目的： 研究电器发热功率与稳定温升的关系 研究电器加热和冷却过程温升的变化关系
仪器： 电烙铁、测温仪、调压器、电压电流表
内容： 1、发热功率与稳定温升的关系
序号 工作电压
1
50V
2
70V
3 100V
4 140V
5 200V
6 220V
工作电流
发热功率
h
稳定温度
环境温度
稳定温升
20
实验一 电器发热研究
指数
0
(
1 2
)
n
h
4
一、散热
1、一杯开水（环境温度 20℃）
100C 12分钟 50C 12分钟 ？
12分钟 ？
表达式？
0
e
t T
0 ?，T ?
h
5
一、散热
2、散热速度（温度变化率）与温升
3、等比、指数、正比 数学意义、例子
成正比
h
6
3、等比、指数、正比的例子
散热问题
温升 散热速度
RC放电问题
(1)发热功率？ (2)内部与表面的温差？ (3)效率提高到94%，97%呢？硅胶导热系数0.4-0.9
解：(1)发热功率为12W
(2)内外的温差 ∆θ=PD/(λS)=12*0.02/(0.6*0.04)=10K
h
14
第三节 散热与综合散热系数
一、传导 二、对流 例子？
散热器叶片的空气、变压器油 三、辐射 例子？
热阻率、热阻、热压、热流 9、综合散热系数 10、稳定温升（牛顿）
Hale Waihona Puke h34小结
11、加热过程的温度变化（从环境温度开始） 12、加热过程的温度变化（从某温升开始） 13、冷却过程的温度变化（从稳定温升开始） 14、冷却过程的温度变化（从某温升开始） 15、哪四种工作制，与通电时间、间断时间的关系 16、短时工作制的过载系数 17、断续周期工作制的过载系数 18、电器短路发热的特点 19、什么是热稳定性 20、如何校核
电器的发热计算
： 发热体温升， ＝θ -θ 0，θ 0是周围环境温度。
KT ：导体表面综合散热系数，单位w/m2·K。
二、发热计算(热平衡)和牛顿公式
理想假设下加热时的热平衡方程：
假设条件：均匀发热；各参数均匀，且与温度无关
Pdt cmd KT A dt
即：热源发热 = 发热体的温升+散热
• 自然对流散热的经验式
dQ Pdl Kdl ( 0 ) A
1-3 电器的热传递形式
三、热辐射
由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式。
1、热辐射的方式： 热能（发热）→（转变为）→辐射能（实质是一种电磁波） →（转变为）→热能（被吸收） 2、热辐射时，单位面积上的热发射功率φfs计算：
1-2 电器中的热源
集肤系数Kj的查表求解： （1）圆截面导体：先求
100m 长 导 体 的 直 流 电 阻 R100-，再求 f ，查图 1-4，得Kj 。 R100
1-2 电器中的热源
（2） 矩形截面导体的Kj值查表1-2得。其中, ke
§1-2 电器中的热源
4、邻近效应：
由于相邻载流导体间磁场的相互作用， 使两导体内产生电流发布不均匀的现象。 邻近效应与相邻载流导体内电流流向有关。
一、电阻损耗 二、铁磁损耗 三、介质损耗
1-2 电器中的热源
一、电阻损耗：也称焦耳损耗。 1、计算公式：
P=KfI2R
式中，Kf:考虑集肤效应和邻近效应的附加损耗系数，数值大小为 Kf=Ks*Kn (Ks为邻近系数，Kn为集肤系数)；
R :电阻，100℃以内时，R=ρ0(1+αθ)*l/ A 。
1-2 电器中的热源 2. 焦耳定律
1-3 电器的热传递形式
KT ：导体表面综合散热系数，单位w/m2·K。
二、发热计算(热平衡)和牛顿公式
理想假设下加热时的热平衡方程：
假设条件：均匀发热；各参数均匀，且与温度无关
Pdt cmd KT A dt
即：热源发热 = 发热体的温升+散热
• 自然对流散热的经验式
dQ Pdl Kdl ( 0 ) A
1-3 电器的热传递形式
三、热辐射
由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式。
1、热辐射的方式： 热能（发热）→（转变为）→辐射能（实质是一种电磁波） →（转变为）→热能（被吸收） 2、热辐射时，单位面积上的热发射功率φfs计算：
1-2 电器中的热源
集肤系数Kj的查表求解： （1）圆截面导体：先求
100m 长 导 体 的 直 流 电 阻 R100-，再求 f ，查图 1-4，得Kj 。 R100
1-2 电器中的热源
（2） 矩形截面导体的Kj值查表1-2得。其中, ke
§1-2 电器中的热源
4、邻近效应：
由于相邻载流导体间磁场的相互作用， 使两导体内产生电流发布不均匀的现象。 邻近效应与相邻载流导体内电流流向有关。
一、电阻损耗 二、铁磁损耗 三、介质损耗
1-2 电器中的热源
一、电阻损耗：也称焦耳损耗。 1、计算公式：
P=KfI2R
式中，Kf:考虑集肤效应和邻近效应的附加损耗系数，数值大小为 Kf=Ks*Kn (Ks为邻近系数，Kn为集肤系数)；
R :电阻，100℃以内时，R=ρ0(1+αθ)*l/ A 。
1-2 电器中的热源 2. 焦耳定律
1-3 电器的热传递形式