点击头像关注我，让学习变得更快乐：在湿冷的南方我们冬天为了取暖，都喜欢买个烤火炉，插上电，一会儿就发光发热了，坐在旁边瞬间暖和了起来，还有我们往电饭锅内放入水和米，按下开启按钮，电饭锅就自动加热替我们煮饭。这些都是电器导体的发热现象。但电热毯经常性的短路过载燃烧事故告诉我们，发热量过大将会产生巨大危险。下面我们来学学电器导体的发热计算理论知识，认识一位叫牛顿的大神。艾萨克·牛顿，英国皇家学会会长，著名物理学家1、我们先来看看电器的允许温升：图1 热平衡（1）电器温度过高的影响★绝缘材料的绝缘强度明显下降★金属材料的机械强度显著降低（长时与短时发热不同）★加速触头材料等的氧化、发生熔焊等图2 瓷的击穿电压与温度的关系图3 铜的机械强度与温度的关系（2）极限允许温升(Temperature rise )定义：电器极限允许温度与工作环境温度之差。极限温升 我国标准规定周围空气的温度范围为±40℃制定依据：★保证电器的绝缘不致因温度过高而损坏，或使工作寿命过分降低；★导体和结构部分不致因温度过高而降低其机械性能。2、我们其次看看电器的热源：（产生热源的四大途径）图4 电器中的热源（1）电阻损耗（焦耳损耗）Kf被称为交流附加损耗系数最终得到完整的表达式：（后面计算电流使用此表达式）注意电阻系数却与温度有关，即ρ=ρ0（1+αθ）（2）涡流（eddy current）损耗涡流损耗（eddy current ）导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，导体内的感生的电流导致的能量损耗，叫做涡流损耗。（3）磁滞（magnetic hysteresis）损耗铁磁材料在交变磁场的作用下反复磁化时，内部的磁畴不停地往返倒转，磁畴之间不停地互相磨擦而消耗能量，引起的损耗。（4）介质损耗 l电介质中的带电质点在交变电场的作用下，往复的移动和重新排列，而质点来回移动需要克服质点间的相互作用力，即分子之间的内摩擦力，由此造成的能量损耗称为介质损耗。3、我们再来看看电器中热传递形式：（散热的三种途径）（1）热传导傅里叶定律（2）热对流 自然对流换热公式（3）热辐射斯忒藩—玻尔兹曼定律4、我们最后来看看电器表面稳定温升计算－牛顿公式苹果砸中了牛顿，他想出了万有引力定律和微积分，同时，他也想出了解决导体散热问题的表达式：注意，温升的单位是K，即绝对温标牛顿散热公式中的综合散热系数可以通过实验总结出来，如下：电器中常见综合散热系数的实验数据现在，我们来看一个求电流的实例：已知某断路器的三相铜质导电杆在同一平面上放置，截面尺寸为80mmX8mm，长度为810mm。若导电杆的工作温度是85摄氏度，综合散热系数是：综合散热系数如果忽略集肤效应和邻近效应，试求该导电杆的长期稳定电流。（1）不过，我们略加分析就能弄明白这个例题如何求解。首先查表，得知：电阻率与温度系数温升则等于85-35=50K，注意这里的35度来自于标准《GBT 14048.1-2016 低压开关设备和控制设备总则》中给出的低压电器平均工作温度。（2）现在我们先来计算85度时的电阻率，如下：电阻率（3）导电杆产生的热量为：产生的热量计算公式（4）导电杆散发的热量为：散发的热量计算公式（5）产热等于散热，所以有：我们从中就可以解出电流I，也就是问题的解：计算电流结果 如此说来，是不是就不用做试验了，光凭着我们的简单计算就可以确认了？答案是否定的。我们可以计算导电杆的电流，却未必能计算整台开关电器的温升参数和电流值，更不要提短路参数了。定性的分析还是可以的。至少，我们可以看出开关电器的导电材料是否满足设计要求。我们来总结一下：电器的发热既要考虑到电阻效应，也要考虑到集肤效应。电阻的散热则可以用牛顿散热公式来求解。不过，是有条件的，其温升不得超过100K，超过后准确度就降低了。后续我们再谈谈法拉第、麦克斯韦、基尔霍夫等大神的相关理论知识体系。如果大家觉得对你有帮助，请点个赞！也欢迎评论区提问~点击头像关注我，不定期提供简单有趣的理工科知识~
