1.1电器(diànqì)的允许温度和热稳定性图1-1所示为导体材料机械强度σ与温度θ的关系，其中曲线(qūxiàn)1为冷拉铜线迅速加热10秒时的曲线(qūxiàn)，曲线(qūxiàn)2是冷拉铜线缓慢加热两小时的变化规律。由两曲线(qūxiàn)可知，缓慢加热时铜的软化点在100-200°C，而迅速加热时可达300°C。因此．通常规定(guīdìng)短路故障时电器零部件的发热温度极限比正常负载时要高得多。绝缘材料温度过高、发热持续时间过长会迅速老化，缩短使用寿命，甚至使介质损耗增加，发热更厉害(lìhɑi)．导致其介电强度下降，严重时引起去穿而损坏。故绝缘材料的极限允许温度同样要受到限制。尽管决定电器各类零部件工作性能(xìngnéng)的是它们的温度，但考核电器的质量时却是以温升作为指标。温升τ是指零部件温度θ与周围介质温度θ0之差。校核电器载流体部件的热稳定性——电器能够短时承受短路电流的热效应而不致(bùzhì)损坏的能力，就是以不超过温度极限。1.2电器(diànqì)的基本热源1.2.1导体通过电流(diànliú)时的能量损耗通常导体电阻随温度(wēndù)升高而增加，即：当导线通以交变电流(diànliú)时，其中的能量损耗将增大，这是电流(diànliú)在导线内分布不均匀所致。因为交流电流(diànliú)通过导体建立交流磁通，导体中心部分匝链的磁通较其表而部分多，交变滋通感应电势和电流(diànliú)用以阻止原电流(diànliú)流通，因而使导体中心部分电流(diànliú)密度减小，导体表面部分电流(diànliú)密度增大，产生所谓集肤效应。集肤效应的强弱可用集肤效应系数来衡量(héngliáng)。集肤效应系数可按下式计算：当两导体平行且靠得较近时，导体中的交流电流建立的交流磁通彼此耦合，使导体截面中的电流分布不均(bùjūn)，这种现象称为邻近效应。交流(jiāoliú)附加损耗系数是集肤效应系数与邻近效应系数的乘积，即：1.2.2磁滞(cízhì)、涡流损耗1.2.3电介质损耗(sǔnhào)在低压电器中．电压U很低，电介质中的电场强度不大，电介质损耗(sǔnhào)很小，通常不考虑。1.3电器的散热及综合(zōnghé)散热系数1.3.1热传导两等温线的温差(wēnchā)由于(yóuyú)热量是向温度降低的方向扩散，而温度梯度则是指向温度升高的方向，故上式有一负号。热导率λ表示物体的传热(chuánrè)能力，其单位为热导率与物体材料的性质、结构、容积、重量、温度、压力、湿度等许多因素有关，其值范围很广，银为425、铜为390、铝为210、黄铜为85、某些气体(qìtǐ)为0.006。金属的传热系数最大，非金属次之，液体和气体(qìtǐ)最小。例：厚度(hòudù)为δ的无穷大单板的热传导在无穷大平面(píngmiàn)的简单情况下，温度θ沿厚度δ的变化是线性的。电参数1.3.2对流(duìliú)计算对流散热通常采用(cǎiyòng)下列经验公式：1.3.3辐射根据斯蒂芬一波尔茨蔓定律，当发热体辐射表面(biǎomiàn)面积比吸收辐射热的受热体表面(biǎomiàn)面积小得多时，发热体单位表面(biǎomiàn)面积的热辐射功率为：1.3.4综合(zōnghé)散热系数与牛顿公式当综合考虑(kǎolǜ)热传导、对流、辐射散热的热计算时，可以采用牛顿热计算公式，即：1．4电器(diànqì)的发热计算其通解(tōngjiě)为：显然(xiǎnrán)，当其表示的物理意义是：电器在绝热条件下温升达到稳态温升τw所需的时间。不难证明，当经过T时间，发热体温升上升(shàngshēng)到稳态温升的63.2%。当经过5T后．可以认为已达到稳态温升，其误差不大于1％。电器脱离电源(diànyuán)后就开始冷却。当切断电源(diànyuán)后，P=0，故式（1-24）将变为1.5电器(diànqì)的发热工作制1.5.1长期(chángqī)工作制1.5.2短时工作制为了充分利用电器，在长期工作制下通以额定电流IN的稳定温升应达到极限允许温升τp。此电器工作在短时工作制下时，在通电时间t1内通以短时制电流Id也应达到极限允许温升τp，随后立即断电降温，并降低到周围介质的温度,如图1-5所示。显然(xiǎnrán)，短时工作制的电流Id、功率Pd将比长期工作制的电流图1-5短时工作制时的温升曲线(qūxiàn)短时工作制时的功率(gōnglǜ)过载系数1.5.3反复(fǎnfù)短时工作制1.6短路时的发热(fārè)过程由于短路电流(diànliú)作用时间非常短．电器可承受较高的温度，且热计算可不考虑散热，全部损耗都用来加热电器若已知可用于进行下列计算：1）根据已知的短