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短时发热过程与短路电流的热效应

更新时间:2025-01-10 工作计划 版权反馈
【摘要】:载流导体短时发热的特点是:发热时间很短,发出的热量来不及向周围介质散布,因此散失的热量可以不计,基本上是一个绝热过程。将式、式、式代入式,即得导体短时发热的微分方程整理后得对式进行积分,当时间由0到td,导体温度由开始温度θF升到最高温度θd,于是式左端的与短路电流产生的热量成正比,称为短路电流的热效应,用Qd表示。

载流导体短时发热的特点是:发热时间很短,发出的热量来不及向周围介质散布,因此散失的热量可以不计,基本上是一个绝热过程。即导体产生的热量,全都用于使导体温度升高。又因载流导体短路前后温度变化很大,电阻和比热容也随温度而变,故也不能作为常数对待。

在导体短时发热过程中热量平衡关系是,电阻损耗产生的热量应等于升高温度所需的热量,可表示为

在时间dt内,式(9-38)可写成

式中 Idt——短路全电流有效值,A;

Rθ——温度为θ℃时导体的电阻,Ω;

Cθ——温度为θ℃时导体的比热容,J/(kg·℃);

m——导体的质量,kg;

ρ0——0℃时导体的电阻率,Ω·m;

α——ρ0的温度系数,℃-1

C0——0℃时导体的比热容,J/(kg·℃);

β——Cθ的温度系数,℃-1

L——导体的长度,m;

S——导体的截面积,m2;(www.xing528.com)

ρm——导体材料的密度,kg/m3

将式(9-40)、式(9-41)、式(9-42)代入式(9-39),即得导体短时发热的微分方程

整理后得

对式(9-44)进行积分,当时间由0到td(td为短路切除时间),导体温度由开始温度θF升到最高温度θd,于是

式(9-45)左端的与短路电流产生的热量成正比,称为短路电流的热效应,用Qd表示。式(9-45)右端为导体吸热后温度的变化,积分得

图9-5 铜、铝、钢三种材料的θ=f(A)曲线

Ad与AF值与导体材料和温度有关,铜、铝和钢的θ=f(A)如图9-5所示。当已知导体温度θ时,可方便地求出A值;反之,由A值也可求出导体温度θ。

这样,式(9-45)可写成

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