电器中热的产生及其来源分析

电器中的热源主要来自三个方面：①电流通过导体产生的电阻损耗；②交流电器铁磁体内涡流磁滞效应产生的铁磁损耗；③交流电器绝缘体产生的介质损耗。由于介质损耗与电场强度和频率有关，电场强度越大，频率越高介质损耗越大，因此在低压电器中介质损耗通常很小，可忽略不计。在此只讨论前两个方面。

1.电阻损耗

电流流经断路器导电部分时，由导体电阻发热产生电阻损耗。电阻损耗功率P（W）由下式表示：

P=I²R （4-143）

式中 I——电流（A）；

R——断路器导电回路电阻（Ω）。

断路器导电回路电阻由两部分组成，即

R=R_c+K_aR_b （4-144）

式中 R_c——导电回路中各接触部分的接触电阻（Ω）；

K_a——交流附加损耗系数，K_a与集肤效应有关（对圆导体，K_a可查图4-150曲线）；

R_b——导体电阻（Ω）。

导体电阻R_b为

式中 l——导体长度（m）；

A——导体截面积（m²）；

ρ——导体材料电阻率（Ω·m）。

电导率ρ与导体温度有关，一般可写作

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式中 ρ₂₀——导体在20℃时的电阻率（Ω·m）；

ρ₀——导体在0℃时的电阻率（Ω·m）；

α——电阻温度系数（1/K）；

θ——导体温度（℃）。

常用金属材料的ρ₂₀和α见表4-18。铜和铝导体在不同温度下的电阻率见表4-19。

图4-150 交流附加损耗系数

d—导体直径（m） f—电流频率（Hz） ρ—电阻率（Ω·m）

表4-18 常用金属材料的ρ₂₀和α

表4-19 铜导体和铝导体在不同温度下的电阻率ρ

为了减少电阻损耗，断路器的回路电阻值要限制在一定数值以下。

断路器导电回路的集肤效应在一般情况下并不显著，可不用考虑，K_a接近1。只有当工作电流很大时集肤效应才比较明显。

2.铁磁损耗

电器中的载流导体有时要从铁磁零件附近通过。由于铁的磁导率高，磁通将通过铁磁零件形成闭路。如果导体通过的电流为交流，则交变磁通在铁磁体内产生涡流和磁滞损耗。在一般情况下，铁磁零件的横截面较大，涡流损耗占大部分，而磁滞损耗很小。

减小铁磁损耗常用的措施如下：①采用非磁性材料，如无磁钢、无磁性铸铁、黄铜等；②采用非磁性间隙：在绕导电杆的环形铁件上开槽，在槽内填充黄铜或无磁钢等非磁性材料。