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导体的电能转化为热能过程

时间:2023-06-24 理论教育 版权反馈
【摘要】:电流通过载流导体时电能以热能的形式产生损耗,其中一部分散失到周围介质中,一部分使导体本身温度升高。τw的物理意义是稳定温升的大小与电流平方成正比,与导体散热能力成反比,而与导体的起始温度无关,此时导体的发热量等于散热量。Iy决定于导体表面的放热能力和导体电阻。

导体的电能转化为热能过程

电流通过载流导体时电能以热能的形式产生损耗,其中一部分散失到周围介质中,一部分使导体本身温度升高。此时,热平衡方程式为

式中 I——通过载流导体的电流,A;

R——导体的电阻,Ω;

m——导体质量,kg,m=γsL;

C——导体的比热容,J/(kg·℃);

θ——实际环境温度,℃;

θ0——计算环境温度,℃;

αt——导体的散热系数,W/(m2·℃);

F——导体的放热表面积,m2

τ——导体的温升,℃;

mCdτ——导体本身的温升所需的热量;

αtFτdt——导体向周围散发的热量。

式中 I——通过载流导体的电流,A;

R——导体的电阻,Ω;

m——导体质量,kg,m=γsL;

C——导体的比热容,J/(kg·℃);

θ——实际环境温度,℃;

θ0——计算环境温度,℃;(www.xing528.com)

αt——导体的散热系数,W/(m2·℃);

F——导体的放热表面积,m2

τ——导体的温升,℃;

mCdτ——导体本身的温升所需的热量;

αtFτdt——导体向周围散发的热量。

根据边界条件:t=0,τ=τi

根据边界条件:t=0,τ=τi

当t→∞时,τ=w

当t→∞时,τ=w

τw物理意义是稳定温升的大小与电流平方成正比,与导体散热能力成反比,而与导体的起始温度无关,此时导体的发热量等于散热量。式中:T为发热时间常数,T=,表示导体发热过程进行得快慢,T与导体的热容量成正比,与导体散热能力成反比,而与导体电流大小无关。当周围环境温度为θ0,导体长期允许温度θy,根据τw=

τw的物理意义是稳定温升的大小与电流平方成正比,与导体散热能力成反比,而与导体的起始温度无关,此时导体的发热量等于散热量。式中:T为发热时间常数,T=,表示导体发热过程进行得快慢,T与导体的热容量成正比,与导体散热能力成反比,而与导体电流大小无关。当周围环境温度为θ0,导体长期允许温度θy,根据τw=

令αt(θy0)=q,为导体的放热率,W/m2;Fq=Q,为单位时间内导体表面放出的总热量,W。

所以

令αt(θy0)=q,为导体的放热率,W/m2;Fq=Q,为单位时间内导体表面放出的总热量,W。

所以

Iy决定于导体表面的放热能力和导体电阻。放热能力越强,Iy越大;反之越小,而导体电阻越小,Iy越大。

Iy决定于导体表面的放热能力和导体电阻。放热能力越强,Iy越大;反之越小,而导体电阻越小,Iy越大。

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