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第5章电气设备发热和电动力计算发热产生原因及发热危害导体和电器在运行中常遇到两种工作状态：(1)正常工作状态——指运行参数都不超过额定值，电气设备能够长期而经济地工作的状态。载流导体的发热(2)短路工作状态——电力系统中发生短路故障时，电气设备要流过很大的短路电流，在短路故障被切除前的短时间内所处的状态用。此时电气设备承受短路电流产生的发热和电动力作用导体和电器在运行中常遇到两种工作状态：载流导体的发热导体正常工作时将产生各种损耗，包括：电阻损耗（铜损）；介质损耗；涡流和磁滞损耗（铁损）。载流导体的发热电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：（1）电阻损耗：根据焦耳定律，电流通过电阻时产生热能，这是电流效应引起的发热，大量表现在载流电气设备中，特别是当电流通过导体或接触连接部分时产生的电能损耗，通常称为“铜损”。一、电器设备工作中产生损耗（2）铁磁物质在交变磁场中产生涡流和磁滞损耗，通常称为“铁损”；涡流损耗是指导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内感生电流导致的能量损耗。在导体内部形成的一圈圈闭合的电流线，称为涡流。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根据导体中的电磁场的方程式，结合具体问题进行分析。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗磁滞损耗是指铁磁材料在磁化过程中由磁滞现象引起的能量损耗。磁滞指铁磁材料的磁性状态变化时，磁化强度滞后于磁场强度，它的磁通密度B与磁场强度H之间呈现磁滞回线关系。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗经一次循环，每单位体积铁芯中的磁滞损耗等于磁滞回线的面积。这部分能量转化为热能，使设备升温，效率降低，这在交流电机一类设备中是不希望的。软磁材料的磁滞回线狭窄，其磁滞损耗相对较小。硅钢片因此而广泛应用于电机、变压器、继电器等设备中。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗（3）绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效应，在其内部会引起能量损耗。也叫介质损失，简称介损。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗以上这些损耗几乎全部转换成热能，一部分散失到周围介质中，一部分加热导体和电器使其温度升高。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗采用绝缘子悬挂或支持的母线，介质损耗很小，通常可以忽略不计，所以母线发热通常认为只与电流平方和电阻成正比。而高压电缆和塑料电缆中，由于介质损耗较大，所以电缆的发热与电压、电流和电阻均有关系。电气设备工作中会产生各种损耗，最主要的有：一、电器设备工作中产生损耗绝缘材料在温度和电场作用下将逐渐老化，老化的速度与使用的温度有关。因此绝缘材料根据其耐热的性能和使用年限的要求，相应规定了使用温度，如果使用过程中超过这个温度，将会加快绝缘材料的老化。1、对绝缘的影响二、发热对电器的影响金属材料当温度超过一定允许值后，机械强度将会降低。金属材料的机械强度不仅与加热温度有关，而且还与加热时间有关。2、对机械强度的影响二、发热对电器的影响例如，实践表明铝导体长期发热温度超过100℃、铜导体长期发热温度超过150℃时，或铝导体短时发热温度超过150℃、铜导体短时发热温度超过200℃时，其抗拉强度显著下降，电气设备可能在短路电动力的作用下变形或者损坏。2、对机械强度的影响二、发热对电器的影响发热温度超过一定值时，弹簧接触部分的弹性元件就会退火，导致压力降低；同时发热使导体表面氧化，产生电阻率很高的氧化层（注：银的氧化层电阻值通常不大，属于特例），以上变化都会使接触电阻增加，使接触部分温度继续升高，导致恶性循环，破坏设备正常工作。3、对导体接触部分的影响二、发热对电器的影响由此可见，电气设备的发热是影响其正常使用寿命和工作状态的主要因素。3、对导体接触部分的影响二、发热对电器的影响