功率型线绕电阻器的热计算
电工、电缆、功率、耗电量计算公式大全
电工、电缆、功率、耗电量计算公式大全2011-11-06 1:28电功率的计算公式电功率的计算公式，用电压乘以电流，这个公式是电功率的定义式，永远正确，适用于任何情况。
对于纯电阻电路，如电阻丝、灯炮等，可以用“电流的平方乘以电阻”“电压的平方除以电阻”的公式计算，这是由欧姆定律推导出来的。
但对于非纯电阻电路，如电动机等，只能用“电压乘以电流”这一公式，因为对于电动机等，欧姆定律并不适用，也就是说，电压和电流不成正比。
这是因为电动机在运转时会产生“反电动势”。
例如，外电压为8伏，电阻为2欧，反电动势为6伏，此时的电流是（8－6）/2＝1（安），而不是4安。
因此功率是81＝8（瓦）。
另外说一句焦耳定律，就是电阻发热的那个公式，发热功率为“电流平方乘以电阻”，这也是永远正确的。
还拿上面的例子来说，电动机发热的功率是112＝2（瓦），也就是说，电动机的总功率为8瓦，发热功率为2瓦，剩下的6瓦用于做机械功了。
电工常用计算公式一、利用低压配电盘上的三根有功电度表，电流互感器、电压表、电流表计算一段时间内的平均有功功率、现在功率、无功功率和功率因数。
（一）利用三相有功电度表和电流互感器计算有功功率式中 N——测量的电度表圆盘转数K——电度表常数（即每kWh转数）t——测量N转时所需的时间SCT——电流互感器的变交流比（二）在三相负荷基本平衡和稳定的情况下，利用电压表、电流表的指示数计算视在功率（三）求出了有功功率和视在功率就可计算无功功率（四）根据有功功率和现在功率，可计算出功率因数例1某单位配电盘上装有一块500转／kWh电度表，三支100／5电流互感器，电压表指示在400V，电流表指示在22A，在三相电压、电流平衡稳定的情况下，测试电度表圆盘转数是60S转了5圈。
求有功功率、现在功率、无功功率、功率因数各为多少？[解]①将数值代入公式（1），得有功功率P＝12kW②将数值代入公式（2）；得视在功率S=15kVA③由有功功率和视在功率代入公式（3），得无功功率Q=8l kVar④由有功功率和现在功率代入公式（4），得功率因数cosφ= 0．8二、利用秒表现场测试电度表误差的方法（一）首先选定圆盘转数，按下式计算出电度表有N转内的标准时间式中 N——选定转数P——实际功率kWK——电度表常数（即每kWh转数）CT——电流互感器交流比（二）根据实际测试的时间（S）。
PTC热敏电阻基础知识总结
PTC热敏电阻基础知识总结热敏电阻的物理特性与表⽰热敏电阻的物理特性⽤下列参数表⽰：电阻值、B值、耗散系数、热时间常数、电阻温度系数。
1、电阻值：R〔Ω〕电阻值的近似值表⽰为：R2=R1exp[1/T2-1/T1]其中：R2：绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕R1：绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕B：B值〔K〕2、B值：B〔k〕B值是电阻在两个温度之间变化的函数，表达式为：B= InR1-InR2 =2.3026(1ogR1-1ogR2) 1/T1-1/T2 1/T1-1/T2其中：B：B值〔K〕R1：绝对温度为T1〔K〕时的电阻〔Ω〕R2：绝对温度为T2〔K〕时的电阻〔Ω〕3、耗散系数：δ〔mW/℃〕耗散系数是物体消耗的电功与相应的温升值之⽐。
δ= W/T-Ta = I2 R/T-Ta其中：δ：耗散系数δ〔mW/℃〕W：热敏电阻消耗的电功〔mW〕T：达到热平衡后的温度值〔℃〕Ta：室温〔℃〕I：在温度T时加热敏电阻上的电流值〔mA〕R：在温度T时加热敏电阻上的电流值〔KΩ〕在测量温度时，应注意防⽌热敏电阻由于加热造成的升温。
4、热时间常数：τ〔sec.〕热敏电阻在零能量条件下，由于步阶效应使热敏电阻本⾝的温度发⽣改变，当温度在初始值和最终值之间改变63.2％所需的时间就是热时间系数τ。
5、电阻温度系数：α〔%/℃〕α是表⽰热敏电阻器温度每变化1oC，其电阻值变化程度的系数〔即变化率〕，⽤α=1/R·dR/dT 表⽰，计算式为：α = 1/R·dR/dT×100 = -B/T2×100其中：α：电阻温度系数〔%/℃〕R：绝对温度T〔K〕时的电阻值〔Ω〕B：B值〔K〕PTC热敏电阻发热元件⼀、PTC热敏电阻的简介：PTC热敏电阻发热元件是现代以⾄将来⾼科技尖端之产品。
它被⼴泛应⽤于轻⼯、住宅、交通、航天、农业、医疗、环保、采矿、民⽤器械等，它与镍、铬丝或远红外等发热元件相⽐，具有卓越的优点。
电阻基础知识
电阻基础知识一、电阻的定义概念: 电阻是用来反映导体对电流起阻碍作用大小的物理量. 它最基本的作用是阻碍电流的流动。
在电子技术应用中把具有电阻性能的实体称为电阻器.导体内电阻的大小与长度L 成正比，与其横截面积S 成反比，用公式表示为 : S LR ρ=电阻是一个线性元件。
说它是线性元件，是因为通过实验发现，在一定条件下，流经一个电阻的电流与电阻两端的电压成正比——即它是符合欧姆定律：I=U/R欧姆定律:在导体两端的电压U 与通过导体的电流之比, 称为导体的电阻值R=U/I.物理特征:电阻的主要物理特征是变电能为热能，可以说它是一个耗能元件，电流经过它就产生内能 。
电阻的单位：电阻都有一定的阻值，它的单位是欧姆,用Ω表示,为了便于计算通常也采用千欧( K Ω),兆欧(M Ω)，吉欧（G Ω）、太欧（ T Ω）为单位。
它们之间的换算关系是：1k Ω= 103 Ω 1M Ω= 106Ω1GΩ=109 Ω 1T Ω =1012 Ω 八、电阻的种类电阻器从结构上可分为：固定电阻器（R ）：一经制成阻值不再改变。
可变电阻器(RH)：在一定范围可调，使用时固定在某一值上。
电位器(RP)：在一定范围内连续可调。
按材料分有：碳膜电阻:阻值范围宽,阻值稳定,受频率等影响小,价格便宜,所以应用最广。
水泥电阻:耐负载,耐高温,抗氧化, 水泥电阻器采用电阻丝绕制，一般功率大，外形尺寸也较大。
金属膜电阻:精度高,稳定性好,温度系数小,耐高温线绕电阻等按用途分：通用电阻器：这类电阻器又称为普通电阻器，功率一般在0.01-10w之间，电阻器的阻值为1Ω-10MΩ，工作电压一般在1KV以下．可供一般电子设备使用。
精密电阻器：这类电阻器的精度一般可达0.1％-2％，箔式电阻器的精度较高，可达0.005％。
电阻器的阻值为1Ω-1MΩ。
精密电阻器主要用于精密测量仪器及计算机设备。
高阻电阻器：这类电阻器的阻值较高，一般在1x107-1x1013Ω之间，但它的额定功率很小，只限用于弱电流的检测仪器中。
电气设备发热量的估算及计算方法
高压柜、低压柜、变压器的发热量计算方法变压器损耗可以在生产厂家技术资料上查到（铜耗加铁耗）；高压开关柜损耗按每台200W估算；高压电容器柜损耗按3W/kvar估算；低压开关柜损耗按每台300W估算；低压电容器柜损耗按4W/kvar估算。
一条n芯电缆损耗功率为：Pr=(nI2r)/s，其中I为一条电缆的计算负荷电流（A），r为电缆运行时平均温度为摄氏50度时电缆芯电阻率（Ωmm2/m，铜芯为0.0193，铝芯为0.0316），S为电缆芯截面（mm2）；计算多根电缆损耗功率和时，电流I要考虑同期系数。
上面公式中的"2"均为上标，平方。
一、如果变压器无资料可查，可按变压器容量的1~1.5%左右估算；二、高、低压屏的单台损耗取值200~300W，指标稍高（尤其是高压柜）；三、除设备散热外，还应考虑通过围护结构传入的太阳辐射热。
主要电气设备发热量电气设备发热量继电器小型继电器0.2~1W中型继电器1~3W励磁线圈工作时8~16W功率继电器8~16W灯全电压式带变压器灯的W数带电阻器灯的W数+约10W控制盘电磁控制盘依据继电器的台数,约300W程序盘主回路盘低压控制中心100~500W高压控制中心100~500W高压配电盘100~500W变压器变压器输出kW(1／效率-1)(KW)电力变换装置半导体盘输出kW(1／效率-1)(KW)照明灯白炽灯灯W数放电灯1.1X灯W数假设变压器为1000KVA，其有功输出为680KW，则其效率大致为680/850=0.8，根据上述计算损耗的公式，该变压器的损耗为680*（1/0.8-1)=170KW!!!变压器的热损失计算公式:△Pb=Pbk+0.8Pbd△Pb-变压器的热损失(kW)Pbk-变压器的空载损耗(kW)Pbd-变压器的短路损耗(kW)q k = KA (t g - t n )t具体的计算方法：一、 发电机组发热量发电机组的散热量主要来自于两个方面，一是发电机组的盖板传热和机壳围护结构传热，另一是发电 机组的冷却循环风的漏风所带来的热量。
可靠性降额设计规范
降额准则 •
a.电源电压从额定值降额； b.输入电压从额定值降额； c.输出电流从额定值降额； d.功率从最大允许值降额； e.结温降额给出了最高允许结温。 降额具体参数见表
•
其中
• 1）电源电压降额后不应小于推荐的正常工作电压。 • 2）输入电压在任何情况下不得超过电源电压。 • 3）电压调整器的输入电压在一般情况下即为电源电压。
• • • • • • • • • •
线绕电位器 按线绕电位器的结构和功率额定值，可将其分为功率电位器、普通电位器和 精密微调电位器。 线绕电位器降额的主要参数是电压、功率和环境温度。 由于线绕电位器是部分接入负载，其功率额定值应根据使用阻值按比例作相 应的降额。 应用指南： 随大气压力的减小，电位器可承受的最高工作电压减小，使用时应按元件相 关详细规范要求作进一步降额。 线绕电位器额定功率值的确定均已考虑一定的工作温度和散热面积。对不同 的应用，应考虑其安装技术。 线绕电位器在实际使用中与“地”间电位差大于额定值时，应考虑附加的绝 缘措施。 不推荐使用电阻合金线直径小于0.025mm的电位器。 为保证电路长期可靠的工作，设计应允许线绕电位器有一定的阻值容差：精 密线绕电位器为±0.4％，功率型线绕电位器为±1.5％。
模拟电路
• 主要参数的设计容差 • 为保证设备长期可靠的工作，设计应允许集成电路参数 • 容差为 ： 模拟 电路： 电压增益：-25％（运算放大器） -20％（其他） 输入失调电压：+50％（低失调器件可达300％） 输入失调电流：+50％或+5nA 输入偏置电压：±1mV（运算放大器和比较器） 输出电压：±0.25％（电压调整器） 负载调整率：±0.20％（电压调整器）
应用指南
• 所有为维持最低结温的措施都应考虑。可采取以下措施 ： a.器件应在尽可能小的实用功率下工作； b.为减少瞬态电流冲击应采用去耦电路； c.当工作频率接近器件的额定频率时，功耗将会迅速增加，因此器件 的实际工作频率应低于器件的额定频率； d.应实施最有效的热传递，保证与封装底座间的低热阻，避免选用高 热阻底座的器件。
电阻器的分类与识别
3
3
R
4
R
n–1
5
n
双列直插式(B)
内部电路
1
R
1’
2
R
2’
R
3
3’
R
n
n’
2R
1
n–1
2R R
2
2R R
n–2
3
n– 3
2R n/2
n/2+1
16
敏感 电阻器
热敏电阻器RT
特性：电阻值随温度显著变化。
tº
优点：对温度灵敏、热惰性小、寿命长、体积小、结构简单。
用途：测温、控温、报警、气象探测、微波和激光功率测量等。
误差：金色 — 5% 银色 — 10% 无色 — 20% 棕色 — 1%
5
色环环数 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银
无色
第一环 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2
第二环 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 -1 -2
第三环 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 10-1 10-2
21
线绕电位器
线绕电位器
结构：将电阻丝缠绕在涂有绝缘物的金属或非金属的条板上，再用专用工具 将其弯成环型，装入基座内，配上带滑动触点的转动系统，则构成线绕电位 器。 优点：接触电阻低，精度高，温度系数小。
缺点：分辨力较差（阻值呈阶梯变化），可靠性差，不适于高频电路。阻值 <100 。 品种：微调型、多圈型、功率型。
KΩ（千欧）， MΩ（兆欧）: 1TΩ=1000GΩ；1GΩ=1000MΩ；1MΩ=1000KΩ； 1KΩ=1000Ω
4
三、电阻的标注
RX24型带散热器功率型线绕电阻器
RX24型带散热器功率型线绕电阻器
本产品具有功率大、尺寸小、过载能力强、结构坚固、可靠性高等
特点。
广泛应用于电源、变频器、电梯、工控、舞台音响、伺服等等各
类电子、电器设备中。
执行标准：
国家标准：
GB/T5729-2003 《电子设备用固定电阻器第一部分总规范》；
GB/T5732-85 《电子设备用固定电阻器第四部分分规范功率型固定电阻器》。
外形图及外形尺寸：
外形尺寸（mm）
山东航天正和电子有限公司
负荷特性及表面温升：
技术特性（主要技术参数）
注：用户有特殊要求时，可协议定制。
山东航天正和电子有限公司。
电子元器件系列知识---电阻
电子兀器件系列知识------- 电阻电阻器通常简称为电阻，是一种最基本、最常用的电子元件。
导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Q、K Q、M Q表示。
一、电阻器的分类按其制造材料和结构不同分类：1线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。
2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。
3、实芯电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。
4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻按阻值是否可调整分类1 固定电阻器2、可变电阻器二、电阻器的命名方法电阻器用符号“ R”表示。
图形符号如下图。
电阻器的型号命名由四部分组成。
第一个部分用字母“ R”表示电阻器的主称，第二部分用字母表示构成电阻器的导体材料，第三部分用数字或字母表示电阻器的分类，第四部分用数字表示序号。
例如，型号为RT11,表示普通碳膜电阻器；型号为RJ71，表示精密金属膜电阻器。
上图：电阻器图形符号T电阻RT 10K爨膜示例：RJ71-0.125-5.1KI 型电阻器下图是碳膜电阻及精密金属膜电阻。
0.12^ e.ik T主需.电堪as材料.金■構IyW第一部分第二部分（材料）第三部分第四部分（分类）RH 合成碳膜 1普通 序号I 玻璃釉膜 2普通 J 金属膜 3超咼频 N 无机实芯 4高阻 G 沉积膜5高温 S 有机实芯 7精密 T 碳膜 8咼压 X 线绕9特殊 丫氧化膜G 咼功率 F 复合膜T 可调F 表：电阻器型号的意义三、电阻器的参数：1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。
确定电阻器标称值的一般原则是，生产出来的电阻器按照一定的误差等级从小阻值到大阻值分布，使所有的电阻器都能找到一个标称值，以免造成不必要的损失。
电阻器的误差等级有E6、E12、E24,分别对应土20%、土10%、土5%三个误差等级，分别有六个、十二个和二十四个标称值。
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功率型线绕电阻器的热计算
功率型线绕电阻器是无源元件，以耗散功率大、耐电流冲击而得到使用者的青睐。
常用作大功率电源的启动限流电阻、能量泻放电阻。
在这一过程中，线绕电阻将电能转换为热能消耗掉，因此，电阻表面将有较高的温升。
电阻表面的温升及其能量的耗散将严重的影响到周围元器件的工作状态。
系统设计人员在选用功率型线绕电阻器时应考虑到电阻器的平衡温度、达到平衡温度的时间及断电冷却时间。
当一个系统开始工作后，它的环境温度将随着通电时间的延续而升高，最后达到平衡温度。
平衡温度的大小取决于耗电功率的大小、散热方式、空间大小等。
对于一个功率型线绕电阻器的表面温升除取决于以上条件外更取决于产品的结构和用于产品材料的质量和比热容。
首先建立功率型线绕电阻器的温升函数，并进一步进行讨论。
1 温升函数的建立当电阻受到的电脉冲冲击时，假设脉冲时间足够长，使得电阻体达到热平衡。
在脉冲工作时间范围内，根据能量守恒定律有：式中：Q为电脉冲单位时间内施加的能量，Q=0．24 P，P为脉冲功率(工频)，0．24为转换系数，当P为直流时，转换系数为1，Q1为向外释放的能量，Q1=as(T-T0)，a为散热系数(单位：cal／(s·cm2·℃))。
S为电阻体的表面积，T为t时刻的温度，T0为t=0时的温度(室温)；Q2为电阻体温度每升高1℃所吸收的能量，Q2=Cm，其中，C为电阻体的比热容(单位：cal／(g·℃))。
m为电阻体的质量(单位：g)。
将Q，Q1，Q2代入式(1)，得：经整理得：解方程得：式中：T为脉冲工作时间内的瞬时温度。
时间区间为图1所示的0～t1，其物理意义为电阻器从通电到热平衡期间表面温升与时间的函数关系。
2 最高表面温升由式(5)可知：当t=0时，T=T0。
表明电阻表面温度不会低于室温。
当t→∞时，T=T0+(0．24P／aS)，是一个与时间无关的常量。
此时，温度已达到平衡，电阻器的表面温升达到极限，电阻器所消耗的电能全部转化为热能通过电阻器表面散发出去。
电阻器表面温度不再升高。
最高温升为：由式(6)可知，电阻器表面最高温升正比于所承受的功率，与散热系数、等效散热面积成反比。
要想在同等功率下降低温升要尽可能的增大散热系数和散热面积。
因此，功率型线绕电阻设计时，应选择合适的材料及采取合理的散热结构，以求增大散热面积和获得较好的散热系数。
3 时间常数τ 在式(7)中，常数τ反映了温度变化的速度，决定了电阻器达到热平衡的时间：因此定义为时间常数。
其中a为散热系数，这里的“散热”综合了热传递的三种方式一辐射、传导、对流。
为综合散热系数。
由此可见，时间常数τ是温升达到平衡温度的63.2％时所需的时间当加热时间达到3τ时，温度基本趋于稳定。
由式(7)得：，对等式两边取对数得：式中：τ的大小表示了电阻通电时温度上升的快慢。
通常，认为当时间t=3τ时，升温过程结束。
4 散热系数a 散热系数a与产品的结构有很大关系，他不但影响线绕电阻升温的时间常数，而且控制着线绕电阻最高表面温升。
因此，当电阻的体积和材料已确定时，可以通过改变电阻的结构来调整Tm与τ。
在实际过程中，散热系数a 是一个很复杂的参数，很难通过理论计算获得，但可以通过试验获得。
给一个线绕电阻施加额定功率，在不同的时刻测试电阻的表面温升，直到电阻达到平衡温度(Tm)。
描绘出升温曲线，在曲线上升变化率较大的地方选取△T和对应的t，通过式(8)可计算得出τ。
通过可计算出散热系数a。
以下是RX20被釉功率型线绕电阻器的实验数据：样品：RXG20-200(额定功率：200 W，阻值2．3 Ω)；试验方法：对样品施加额定功率U==21．4 V)；环境温度：19℃。
实验数据如表1所示，曲线。
取：Tm=234℃；t=12 min；△T=188-19=169℃。
经计算得τ=9．38 min。
瓷基体的比热容C=0．17
5 cal／(℃&midd ot;g)，电阻体质量m=630 g，表面积S=0．029 233 4 m2。
将数据带入：可得：a=6．7 cal／(℃·m2·s)。
即：当电阻体表面温度与环境温度相差1℃时，实验电阻释放的热量为6．7 cal／
(s·m2)；将a=6．7cal／(℃·m2·s)、S=0．029 233 4 m2代入式(6)可算出电阻表面最高温升的理论值为244．5℃，高于试验温度。
因为实验时，实验环境有空气流动，加速了能量的耗散，降低了电阻器的表面温度。
5 降温函数同理，根据能量守恒定律，电脉冲结束后，电阻吸收的能量为零，所以有：经推导可得到电脉冲结束后电阻的降温过程的温度函数：式(12)为断电后的表面温升与时间的关系。
6 结语本文通过数学分析的方法建立了功率型线绕电阻器温度函数，并通过实验进行了验证。
将该实验结论应用于电力机车电源系统时，取得了良好的效果。
热模型的建立是一个很复杂的过程，在上述过程中进行了一定的简化，但整个过程是合理的，结论基本上与实际相符。