导体截面的合宜尺寸,应根据导体输电电流和导体的允许电流密度确定。导体的允许 使用温度是决定导体允许电流密度和判断导体工况的依据。导体的材质一般是铜或铝,允 许使用温度通常定为70C,温度过高,电能损耗过大。
根据电热转换原理,导出导体允许电流密度计算式。导体导电时因电阻作用发热,自身 温度升高向环境散热’当电热量等于散热量时导体温度稳定’即
I2R = a(t~ta)F
其中 尺=;0^~; /° = i°o[l + b{t - ^o)]; F = si
整理后得到导体使用电流和使用电流密度
式中,a为导体向环境的散热系数,W/(m2 •!:);&为在标定温度下导体的电阻率,IV m; b为电阻率的温度系数,^:-1;^^、^分别为导体温度、导体电阻率温度系数标定温度、环 境温度,t:;A为导体截面积,m2y为导体截面的周长,m。
由上式可知,根据导体的温度可评估导体载流情况。导体温度过高,表示导体电流过 载。几根导体并联输电,各导体温度差异表示载流不均匀。
导体的允许电流密度,是指给定散热条件下较大电流密度。文献中给出的允许电流密 度,应注明给定的散热条件,如导体的允许使用温度,环境温度,影响散热系数的条件等。电 工规范通常规定空气中的导体的允许使用温度为7or,依据是:电阻(率)较常温约增加 20 %;多数绝缘材料能够承受;两导体的连接处不致严重氧化。
由式(2-53)可知,导体的允许电流密度还取决于S/A的比值。截面形状和大小影响 s/A,故型材(槽形与工字形截面)的/允较大;截面小的导体J允较大。
文献介绍的导体允许电流密度是参考数据而非限定数据,因为导体的实际使用条件和 文献给定条件往往不同。
[例2-7]铜带截面尺寸为120mmxl0mm,架空敷设,允许使用温度为701C,周围环 境为35C,求允许电流密度和允许使用电流。
[解]辐射传热系数
注意,式(2-53)是按导体截面均勻导电导出的,如果导体截面导电不均勻,还应考虑趋 肤效应和邻近效应的影响。