低压电器部分理论知识点释疑(内部培训)

｜贺贵兵内部资料仅用于学习、交流一、电器的发热与温升二、电弧的基本特性三、电弧的熄灭原理目录热源热传递四、电器的典型灭弧方式和灭弧装置一、电器的发热与温升指断路器在通以额定工作电流Ie（约定发热电流Ith）一定时间后，各零部件(如作外部连接的接线端子、人力操作部件，可触及但不是手握的部件等)和线圈的温度与周围空气温度之差值。极限温升是指：在额定工作制下，断路器零部件的极限允许温度与发热试验规定的周围最高温度的差。允许的极限温升，在断路器的标准中作了强制规定。温升：≤1K/h0τθθ=−温升035θ=℃周围空气温度不超过+40℃且其在24小时内平均温度值不超过+35℃一、电器的发热与温升后果及危害：电器火灾用火不慎原因不明吸烟玩火自燃放火雷击静电其他近几年来，我国每年发生火灾超过6万起，死亡3000多人，伤残3000~4000人。一、电器的发热与温升1.影响物理、力学性能：后果及危害：当金属材料的温度高达一定数值以后，其机械强度就会显著降低。机械强度开始显著下降时的温度称为材料的软化点。1-硬铝2-青铜3-钢4-电解铜5-黄铜一、电器的发热与温升2.引起接触电阻剧烈增加。如铜触头温度在70-80℃以上时，接触表面会强烈氧化，膜电阻增大，引起发热继续增大，形成恶性循环，最终导致触头熔焊，失去保护功能，带来安全隐患。后果及危害：接触电阻增加。铜ρ20=0.01752/mmmΩ•氧化亚铜Cu2Oρ=5×1052/mmmΩ•一、电器的发热与温升3.绝缘材料发热超过一定温度后，其介电强度下降，材料变脆老化。＞18018015513012010590极限温度℃CHFBEAY等级绝缘材料的耐热等级一个电器的允许温升是由构成它的最低允许温升的材料所决定的一、电器的发热与温升—标准中的要求GB14048.1对端子的温升极限a.在实际使用中外接导体不应显著小于表9和表10规定的导体，否则会促使端子和电器内部部件温度较高，并导致电器损坏。为此在未得到制造商同意的情况下不应采用这种导体。b.温升极限是按使用经验或寿命试验来确定，但不应超过65K。c.产品标准对不同试验条件和小尺寸器件可以规定不同的温升值，但不应超过本表规定的10K。60656570b裸铜裸黄铜铜(或黄铜)镀锡铜(或黄铜)镀银或镀镍其他金属温升极限a，c，K端子材料一、电器的发热与温升—标准中的要求GB14048.1对易接近部件的温升极限4050200b200b—正常操作时不触及的部件：外壳接近电缆进口处外表面：金属的非金属的电阻器外壳的外表面电阻器外壳通风口的气流3040—可触及但不能握住的部件：金属的非金属的1525—人力操作部件:金属的非金属的温升极限K易接近部件一、电器的发热与温升—标准中的要求GB14048.2对接线端子、易接近部件的温升极限4050—正常操作时不触及的部件：金属的非金属的3040—可触及但不能握住的部件：金属的非金属的1525—人力操作部件:金属的非金属的80—人力操作部件温升极限K易接近部件+10K一、电器的发热与温升—标准中的要求GB14048.3对接线端子、易接近部件的温升极限5060—正常操作时不触及的部件：金属的非金属的4050—可触及但不能握住的部件：金属的非金属的2535—人力操作部件:金属的非金属的80—人力操作部件温升极限K易接近部件增加10K一、电器的发热与温升—标准中的要求GB14048.4对接线端子温升极限的要求同GB14048.1135F（155）160H（180）110B（130）100E（120）85A（105）线圈温升极限K绝缘材料耐热等级GB14048.4对绝缘线圈温升极限的要求减小20K一、电器的发热与温升—标准中的要求GB14048.11对接线端子温升极限的要求同GB14048.1接线端子铜(或黄铜)镀银或镀镍温升极限70K一、电器的发热与温升电器中的热源：一、电器的发热与温升导体的阻抗损耗、导磁体的磁滞与涡流损耗、绝缘材料的介质损耗。三大热源：①②③But，这些热源的能量值如何计算呢？一、电器的发热与温升—热能计算热能计算1.电阻损耗：也称焦耳损耗、铜损。P=KfI2R其中R=ρ0(1+αθ)×l/S铜：0.0043（1/234.5)银：0.0038铝：0.00429Kf=Kl×Kj附加损耗系数=集肤效应系数×临近效应系数一、电器的发热与温升—热能计算集肤效应系数Kj产生原因：导体内部电流交链的磁通不同造成交变磁通产生的反电势不同从而导致导体中电流分布不同A：截面积（m2）p：周长（m）f：电流频率（Hz）ρ:电阻率（Ω.m）μ:磁导率（H/m）Kj值大于1.01.低频状态和高频状态的区别？2.有否合理利用的地方？问题？问题？一、电器的发热与温升—热能计算临近效应系数Kl产生原因：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分布不均匀的现象。邻近效应与相邻载流导体内电流流向有关。（1）电流同向：相邻侧感应的反电势大些，故电流密度小些；（2）电流反向：相邻侧感应的反电势小些，故电流密度大些。一、电器的发热与温升—热能计算2.导磁体的磁滞与涡流损耗——铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化时，内部的磁畴不停地往返倒转，磁畴之间不停地互相磨擦而消耗能量，引起的损耗。导磁体的磁滞损耗磁滞损耗等于磁滞回线所包围的面积积分。一、电器的发热与温升—热能计算2.导磁体的磁滞与涡流损耗——导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗。导磁体的涡流损耗涡流制动：导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。应用：磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等当磁场相对于导体转动时，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来的现象。应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。电磁驱动：一、电器的发热与温升—热能计算3.介质损耗介质损耗▲——电介质中的带电质点在交变电场的作用下，往复的移动和重新排列，而质点来回移动需要克服质点间的相互作用力，即分子之间的内摩擦力，由此造成的能量损耗称为介质损耗。▲与电场强度和频率有关。▲介质损耗角（tanδ）表征介质损耗的大小:电介质内流过的电流向量和电压向量之间的夹角的余角。一、电器的发热与温升散热的方式：一、电器的发热与温升—散热计算1.热传导▲——由质点之间直接作用产生，存在于固体、液体、气体中。▲——凡依靠物体之间直接接触而传到热量，或者在物体内部各部分之间传热，统称热传导。=-gradcdSddlSθλφλθ=−热流量（傅里叶定律）温度梯度gradθ（=dθ/dl）λ：材料热导率W/(m×k)102黄铜H6246钢392铜Cu420银Agλ材料名称S：传热面积m2低压电器传热的主要方式！一、电器的发热与温升—散热计算2.对流传热▲——自然对流：流体质点因温度升高而上升形成的对流；▲——只存在于流体中。通过粒子互相移动使热能转移，有自然对流和强迫对流两种方式。▲——强迫对流：质点在外力作用下被迫流动形成的对流。Pdl：功率（W）Kdl：对流换热系数（W/m2．K）θ：发热体表面温度（K）θ0：流体介质温度（K）A：冷却表面面积（m2）一、电器的发热与温升—散热计算3.辐射传热▲——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）；▲——由电磁波传播能量，不需直接接触的传热方式。ξf：辐射率84405.6710()fsfφξθθ−=×××−热辐射功率θ：发热体表面温度（K）θ0：受热体绝对温度（K）综合散热计算－牛顿公式工程上常把三种散热（传导、对流、辐射）合并考虑，用牛顿公式计算一、电器的发热与温升—散热计算对于电器中的线圈，综合散热系数公式为：一、电器的发热与温升—散热计算值一、电器的发热与温升—散热计算一、电器的发热与温升——综合计算综合计算－热平衡牛顿公式三大热源发热体升温一、电器的发热与温升——电器的工作制电器的工作制长期工作制八小时工作制短时工作制反复短时工作制一、电器的发热与温升——电器的工作制电器的工作制和发热1.长期工作制：可以达到稳定温升通电时间≥4T一、电器的发热与温升——电器的工作制1.长期工作制解方程：一、电器的发热与温升——电器的工作制1.长期工作制一、电器的发热与温升——电器的工作制1.长期工作制一、电器的发热与温升——电器的工作制2.短时工作制：通电时间不足以达到稳定温升，断电能完全冷却。为使电器得到充分利用，运行电流可超载（PdPc）；通电时间＜4T，断电时间≥4T；只要温升不超过长期通电时的稳定温升即可。一、电器的发热与温升——电器的工作制2.短时工作制：