发布时间 : 星期六 文章电工笔记 - 图文更新完毕开始阅读d3599683b0717fd5360cdccf
6．电流的热效应、导线的选择和熔丝
（1）电流的热效应
当电流通过导体时，由于导体电阻的存在，会引起导体发热，这种现象称为电流的热效应。试验证明：电流通过导体产生热量的大小与电流的平方、导体的电阻及通电的时间均成正比，即
Q=I2Rt
式中 Q为热量（J），I为电流（A），t为通电时间（s）。
利用电流的热效应，可以制成各种加热电器。但是，在很多情况下电流的热效应是有害的。如变压器和电动机在运行中，由于电流的热效应会使其发热，如果不对通过的电流加以限制，则设备将会因温度升得超过所允许的限度而损坏。 （2）导线的选择
导线的材质组成有铝、铝合金、铜和钢等，按结构又可分为单股、多股绞线和复合材料多股绞线。在选择导线时，首先要考虑在最大负荷情况下，保证导线始终通过允许电流而导线不过热；第二要满足在风、冰等外载荷情况下不致发生断线事故；第三要满足保护条件，以保证所安装的保护开关或熔断器能对导线起到保护作用；另外还要满足电压损失条件。在满足上述条件后可按下面方法选择导线截面：
1) 根据允许电流选择：
表1是各种导线在+２５℃时，导线最高允许工作温度+７０℃时的允许载流量。可在实际空气温度不是+２５℃的地方，允许载流量应每次以表２对应温度下的校正系数（温度取全年最高），即为导线允许电流IY。先求得最大负荷电流Ifm：
Ifm?Pm?1033Uecos??A?
式中
Ｐm——最大功率 kW Ue——额定电压 V
根据ＩY≥Ｉfm的原则，在表1中即可找到导线截面和型号。
当然亦可先选定导线型号和截面，再根据表1确定所带负荷的大小。 2) 按经济电流密度选截面：
即在投资、电能损失都不过大情况下所选用的导线截面。
２
先求Ｉfm，从而得Ｓj＝Ｉfm／Ｊ（ｍｍ），其中J可据所用导线类型及年最大负荷利用小时数算出，由表3查得。在求得Ｓj后，选用与标准型号相近截面导线。
表1 各种导线允许载流量 导线型号 TJ－4 允许载流量(A) 50 导线型号 LJ－10 允许载流量(A) 75
TJ－6 TJ－10 TJ－16 TJ－25 TJ－35 TJ－50 TJ－70 TJ－95 TJ－120 TJ－150 TJ－185 LGJ－16 LGJ－25 LGJ－35 LGJ－50 LGJ－70 LGJ－95 LGJ－120 LGJ－150 LGJ－185 LGJ－240 70 95 130 180 220 270 340 415 485 570 654 105 135 170 220 275 335 380 445 515 610 LJ－16 LJ－25 LJ－35 LJ－50 LJ－70 LJ－95 LJ－120 LJ－150 LJ－185 － － G－14 G－15 G－16 GJ－25 GJ－35 GJ－50 GJ－70 GJ－95 GJ－120 － 105 135 170 215 265 325 375 440 500 － － 35 40 60 68 75 90 125 140 175 －
表2 裸导线载流量校正系数 环境温度 －5 5 15 25 35 45 校正系数 1.29 1.2 1.11 1 0.88 0.74 环境温度 0 10 20 30 40 50 校正系数 1.24 1.15 1.05 0.94 0.81 0.67
表3 经济电流密度（A/mm2） 导线材料 铅 铜 1.65 3.0 在年最大负荷利用小时 3000h以下 3000~5000h 1.15 2.25 5000h以上 0.9 1.75
（3） 熔丝
熔丝(俗称保险丝)是一种为了避免电流过大引起线路发热或电器用具损坏而采取的保护手段，其容量是根据用电负荷确定的(熔丝的规格见表4)。比如:一户人家用电量在5安，那么熔丝不能大于5安。一旦设备发生故障，电流过大，熔丝就会熔断，切断电源，保证安全。有人用铁丝或铜丝代替熔丝，那么在电流增大时铁丝或铜丝不会熔断，电源就不会切断过大的电流，轻则烧毁电表和电线重则引发火灾，甚至给国家和他人生命财产造成巨大损失，这样的教训已经屡见不鲜了
表4 熔丝选用规格表 号码 直径（毫米） 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 1.25 1.02 0.98 0.81 0.71 0.6 0.54 0.52 0.46 0.40 安全用电 （安） 7.5 6 5 3.75 3 2.5 2.25 2 1.85 1.5 熔丝电流 （安） 15 12 10 7.5 6 5 4.5 4 3.7 3 号码 直径（毫米） 28 29 30 31 32 33 35 36 38 44 0.36 0.35 0.32 0.29 0.28 0.25 0.22 0.2 0.15 0.08 安全用电 （安） 1.35 1.25 1.1 1.05 1 0.9 0.8 0.75 0.5 0.25 熔丝电流 （安） 2.7 2.5 2.2 2.1 2 1.8 1.6 1.5 1 0.5 4.1.2交流电路
1．交流电的基本概念
交流电是指电流（电压或电动势）的大小和方向都随时间呈周期性变化（如正弦波、方波、三角波、锯齿波 等），是交流电流、交流电压、交流电动势的总称。
（1）交流电的产生
在磁场中放一可转动的线圈便是最简单的交流发电机模型，若线圈以角速度ω绕
轴匀速旋转，这时在线圈内产生的感应电动势为：
e=Emsinωt
（2）交流电的周期、频率和相位
1)周期：电流完成一次周期性的变化所需的时间T称为电流的周期。单位秒。 2)频率：每秒钟完成周期性变化的次数称为频率，单位是赫兹（即，周/秒），周期与频率关系为T=1/f。在我国和大多数国家都采用50Hz作为电力标准频率，习惯上称为工频。
3)相位：若线圈的电动势为
e=Emsin（ωt+??）?
则??ωt+??。称交流电的相位，若t??，?????，此时的相位称为初相，相位是表示正弦交流电在某一时刻所处的状态，它不仅决定瞬时值的大小和方向，而且还能表示出正弦交流电变化的趋势。 （3）交流电的有效值和平均值
交流电的有效值是从电流的热效应的角度表示其大小的量，我们平常所说的交流电的大小及仪表测量读数，如无特别声明，都是指有效值而言，有效值等于除以2，即
I?Im2，U?Um2，E?Em2
交流电的平均值，就是在正（或负）半周内交流电的瞬时值的大小对时间的平均数，平均值等于最大值的2/π倍或有效值的0.9倍。 （4）交流电的正方向
交流电的正方向就是交流电取正值时的实际方向。在分析交流电路的问题时，必须根据具体情况规定电动势、电压、电流等物理量的正方向，否则，正弦函数的正、负值就不能明确表示它们的实际方向。 2．简单的交流电路
图4-2
简单的交流电路如图4-2，其中u=Umsinωt，伏—安关系为
i?uUm?sin?t?Imsin?t RR