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导体通电后的温度变化和热量平衡

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:导体通入电流后的升温,可按热量平衡来描述。导体升温过程中,导体通过电流产生的热量QR,一部分产生导体的温升,一部分通过对流和辐射散失到周围介质中。导体通过正常工作电流时,温度变化不大,电阻R、比热容c、换热系数a可视为常数。

导体通电后的温度变化和热量平衡

导体通入电流后的升温,可按热量平衡来描述。导体升温过程中,导体通过电流产生的热量QR,一部分产生导体的温升(QW),一部分通过对流和辐射(导热很小,可忽略)散失到周围介质中(Qc+Qf)。为简化计算,用一个总换热系数a来表示对流和辐射总作用,这样对流和辐射的计算形式相似,可表示为:

总平衡为

在时间dt内,由式(9-25)可得

式中 I——流过导体的电流,A;

R——导体的电阻,Ω;

m——导体的质量,kg;

c——导体的比热容,J/(kg·℃);

a——导体的总换热系数,W/(m2·℃);

F——导体的换热面积,m2

θw——导体的温度,℃;(www.xing528.com)

θ0——周围空气的温度,℃。

导体通过正常工作电流时,温度变化不大,电阻R、比热容c、换热系数a可视为常数。

式(9-26)经过整理得

对式(9-27)积分,时间从0→t时,温度从开始温升θi上升至相应温度θ,所以

解得

设开始温升τii0,对应时间t的温升为τ=θ-θ0,代入式(9-29),求得

其中,是t→∞时稳定温升,为导体发热时间常数

式(9-31)说明,温升是按指数曲线变化,实际上,经过t=(3~4)T时,温升就趋于稳定了。

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