看360 看360看360

影响导线温升的因素有哪些?

电缆是由几根或者几组导线组成的,是将电力从一个地方传输到另一个地方的导线,很多地方都需要使用到电缆,应用范围广。
以下是为大家精心整理的"影响导线温升的因素有哪些?"相关知识及问题的最佳答案:

影响导线温升的因素有哪些?

题主这个问题具有一定的实用价值。我感兴趣,来讨论一番。

导线流过电流会发热,它的温度会上升,它还会散热。于是,导线的发热Q、导线升温消耗的热量Q1和散热热量Q2之间就形成了一个动态的平衡。

图1:导线的发热和散热

发热的原因很简单,与导线的电阻有关。

我们设导线的电阻为Rx,则导线的发热热量Q为:

,式1。

设导线的长度是L,截面积是S,导线材料的电阻率是 ,电阻温度系数是 ,导线温度是 ,于是式1变成:

,式2

式2告诉我们,导线的发热与它的电阻率、导线长度成正比,与它的截面成反比。

当导线流过持续的电流并且通电一段时间(至少半个小时)后,导线的温度 趋于稳定,导线温度变化值 ,则导线温度升高所消耗的热量 为零,这里的c是导线材料的比热容,m是导线质量。在这种情况下,导线的发热热量Q与导线的散热热量Q2之间达到了平衡。

导线的散热由牛顿散热公式决定的,即: 。

这里的Kt是综合散热系数;A是不计导线两个端面的表面积; 就是温升,它等于导线表面温度与环境温度之差。

把两者结合起来,得到: 。

注意到导体的散热表面积A=ML,M是导线截面积周长,L是导线长度。进一步化简,我们得到:

,式3

题主疑问的回答就在这个式子里了。

1)我们看到,温升τ与电流I的平方成正比。可见电流越大,温升就越高;

2)温升τ与导体材料的电阻率ρ成正比,材料的电阻率越大,温升越高。

图2:常用材料的电阻率

可见在流过相同电流的情况下,铝导线的温升τ是铜导线的1.6倍。

3)我们看到,温升τ与导线表面的综合散热系数Kt成反比。散热越好,Kt值越高,温升τ就越低。

注意:综合散热系数是导体材料的热传导、热对流和热辐射的综合。综合散热系数的数值来自于实测,如下:

图3:综合散热系数的实测值

综合散热系数与导线的敷设条件有关。因此,在密闭环境中的导线温升高于开放环境中的导线温升,包裹了绝缘塑料外皮的导线温升高于裸导线的温升。

特别指出:如果塑料导线的颜色是深色或者黑色的,由于黑色的辐射散热能力高于其它颜色,所以黑色导线的温升最低。关于黑体辐射的原理可参见任何一本《大学物理》,以及相关的文章和参考书。

在配电设备的施工规范中,要求柜内所有控制回路的导线一律采用黑色线,但在线头必须做上标记和标识。其原因就在于此。

4)温升τ与导线的截面积S及截面周长M成反比。导线的截面积越大,温升就越低。

不过,增加导线截面积是一把双刃剑。如果铜导线中流过的是50Hz交流电,由于集肤效应的影响,当导线的半径大于9.3毫米后,电流将集中在截面深度为9.3毫米的一个圆环中,导线温升也将会提高。

所以,铜导线的直径不要超过2x9.3=18.6毫米,相当于272平方毫米。事实上,可以采用导线并联措施的办法来解决这个问题。有关导线和电缆并联的数据,可参加任何一本《电线电缆手册》和施工规范。

5)温升与导线长度毫无关系

我们看到,式3中没有导线长度L的影子。可见,导线温升与导线长度无关。事实上,导线的载流量与导线长度也没有关系。

我们从式3中解出电流I,得到:

,式4

式4告诉我们,当温升为某固定值时,导线的最大载流量也是固定的。导线的允许温升可查阅《电线电缆手册》,并注意到导线在空气中敷设和穿管敷设载流量的区别。

6)温升与导线截面形状有关,相对矩形截面导线,圆截面导线的温升更高

我们设导线截面形状的积周比为B,即 ,或者 。我们把截面M的表达式代入到式3中,得到:

,式5

我们看到,导线截面的积周比B与温升τ成正比。积周比B的值越大,温升就越高。

从中学的平面几何中,我们学过积周比B。事实上,在2000年前古希腊的著名数学家欧几里得就告诉我们,在一切封闭平面图形中,圆具有最大的积周比。

因此,在流过相同电流的条件下,圆截面导线比其它截面导线的温升更高。

这也是在低压配电设备的母线中,采用矩形母线的原因。

图4:低压开关柜中的母线,它们的截面都是矩形的,目的是降低温升提高载流能力

7)温升与工作制的关系

我们看下图:

图5:电器的长期工作制温升曲线,也适用于导线和电缆

一般地,当通电半个小时后电器和导线电缆的温升就趋于稳定,此时的温升相当于长期工作制下的温升。因此,在工程设计中,半小时的电器功率P30非常重要,而计算电流I30决定了电线电缆的载流量数据和温升值。

因此,在实际设计中,首先要把电器的功率用需要系数折算成P30,再把诸电器的P30合并起来得到计算电流,再用同时系数得到总计算电流,并由此决定电线电缆的载流量。

得到电线电缆的载流量后,查表求得它们的截面值。之后,需要对截面值进行温升计算,以及导线通过短路电流后的热稳定性校验。

可见,确定导线的温升十分重要。

==================

就讲这么多吧,已经够题主喝一壶了。不足之处等到想到了再补充。

可见,导线和电缆的选用,其背后的知识量还是十分丰富的。


影响导线温升的因素有哪些?

题主这个问题具有一定的实用价值。我感兴趣,来讨论一番。

导线流过电流会发热,它的温度会上升,它还会散热。于是,导线的发热Q、导线升温消耗的热量Q1和散热热量Q2之间就形成了一个动态的平衡。

图1:导线的发热和散热

发热的原因很简单,与导线的电阻有关。

我们设导线的电阻为Rx,则导线的发热热量Q为:

,式1。

设导线的长度是L,截面积是S,导线材料的电阻率是 ,电阻温度系数是 ,导线温度是 ,于是式1变成:

,式2

式2告诉我们,导线的发热与它的电阻率、导线长度成正比,与它的截面成反比。

当导线流过持续的电流并且通电一段时间(至少半个小时)后,导线的温度 趋于稳定,导线温度变化值 ,则导线温度升高所消耗的热量 为零,这里的c是导线材料的比热容,m是导线质量。在这种情况下,导线的发热热量Q与导线的散热热量Q2之间达到了平衡。

导线的散热由牛顿散热公式决定的,即: 。

这里的Kt是综合散热系数;A是不计导线两个端面的表面积; 就是温升,它等于导线表面温度与环境温度之差。

把两者结合起来,得到: 。

注意到导体的散热表面积A=ML,M是导线截面积周长,L是导线长度。进一步化简,我们得到:

,式3

题主疑问的回答就在这个式子里了。

1)我们看到,温升τ与电流I的平方成正比。可见电流越大,温升就越高;

2)温升τ与导体材料的电阻率ρ成正比,材料的电阻率越大,温升越高。

图2:常用材料的电阻率

可见在流过相同电流的情况下,铝导线的温升τ是铜导线的1.6倍。

3)我们看到,温升τ与导线表面的综合散热系数Kt成反比。散热越好,Kt值越高,温升τ就越低。

注意:综合散热系数是导体材料的热传导、热对流和热辐射的综合。综合散热系数的数值来自于实测,如下:

图3:综合散热系数的实测值

综合散热系数与导线的敷设条件有关。因此,在密闭环境中的导线温升高于开放环境中的导线温升,包裹了绝缘塑料外皮的导线温升高于裸导线的温升。

特别指出:如果塑料导线的颜色是深色或者黑色的,由于黑色的辐射散热能力高于其它颜色,所以黑色导线的温升最低。关于黑体辐射的原理可参见任何一本《大学物理》,以及相关的文章和参考书。

在配电设备的施工规范中,要求柜内所有控制回路的导线一律采用黑色线,但在线头必须做上标记和标识。其原因就在于此。

4)温升τ与导线的截面积S及截面周长M成反比。导线的截面积越大,温升就越低。

不过,增加导线截面积是一把双刃剑。如果铜导线中流过的是50Hz交流电,由于集肤效应的影响,当导线的半径大于9.3毫米后,电流将集中在截面深度为9.3毫米的一个圆环中,导线温升也将会提高。

所以,铜导线的直径不要超过2x9.3=18.6毫米,相当于272平方毫米。事实上,可以采用导线并联措施的办法来解决这个问题。有关导线和电缆并联的数据,可参加任何一本《电线电缆手册》和施工规范。

5)温升与导线长度毫无关系

我们看到,式3中没有导线长度L的影子。可见,导线温升与导线长度无关。事实上,导线的载流量与导线长度也没有关系。

我们从式3中解出电流I,得到:

,式4

式4告诉我们,当温升为某固定值时,导线的最大载流量也是固定的。导线的允许温升可查阅《电线电缆手册》,并注意到导线在空气中敷设和穿管敷设载流量的区别。

6)温升与导线截面形状有关,相对矩形截面导线,圆截面导线的温升更高

我们设导线截面形状的积周比为B,即 ,或者 。我们把截面M的表达式代入到式3中,得到:

,式5

我们看到,导线截面的积周比B与温升τ成正比。积周比B的值越大,温升就越高。

从中学的平面几何中,我们学过积周比B。事实上,在2000年前古希腊的著名数学家欧几里得就告诉我们,在一切封闭平面图形中,圆具有最大的积周比。

因此,在流过相同电流的条件下,圆截面导线比其它截面导线的温升更高。

这也是在低压配电设备的母线中,采用矩形母线的原因。

图4:低压开关柜中的母线,它们的截面都是矩形的,目的是降低温升提高载流能力

7)温升与工作制的关系

我们看下图:

图5:电器的长期工作制温升曲线,也适用于导线和电缆

一般地,当通电半个小时后电器和导线电缆的温升就趋于稳定,此时的温升相当于长期工作制下的温升。因此,在工程设计中,半小时的电器功率P30非常重要,而计算电流I30决定了电线电缆的载流量数据和温升值。

因此,在实际设计中,首先要把电器的功率用需要系数折算成P30,再把诸电器的P30合并起来得到计算电流,再用同时系数得到总计算电流,并由此决定电线电缆的载流量。

得到电线电缆的载流量后,查表求得它们的截面值。之后,需要对截面值进行温升计算,以及导线通过短路电流后的热稳定性校验。

可见,确定导线的温升十分重要。

==================

就讲这么多吧,已经够题主喝一壶了。不足之处等到想到了再补充。

可见,导线和电缆的选用,其背后的知识量还是十分丰富的。


影响导线温升的因素有哪些?

电流和导线电阻(截面积,材质),这个主要是电流在电阻上做功发热(P=IR2),如果是单相导体,导线通过电流会导致涡流发热,另外,导线所在环境的散热条件也会影响导体温升。


影响导线温升的因素有哪些?

电流和导线电阻(截面积,材质),这个主要是电流在电阻上做功发热(P=IR2),如果是单相导体,导线通过电流会导致涡流发热,另外,导线所在环境的散热条件也会影响导体温升。