溫升

溫升

是指電子電氣設備中的各個部件高出環境的溫度。導體通流後產生電流熱效應,隨著時間的推移, 導體表面的溫度不斷地上升直至穩定。穩定的條件是在3個小時內前後溫差不超過2℃,此時測得導體表面的溫度為此導體的最終溫度,溫度的單位為度(℃)。上升的溫度中超過周圍空氣的溫度(環境溫度)的這一部分溫度稱為溫升,溫升的單位為開氏(K)。有些關於溫升方面的文章和試驗報告及試題中,經常把溫升的單位寫成(℃),單位用度(℃)來表示溫升是不妥當的。應該用(K/W)來表示。為驗證電子產品的使用壽命、穩定性等特性,通常會測試其重要元件(IC晶片等)的溫升,將被測設備置於高於其額定工作溫度(T=25℃)的某一特定溫度(T=70℃)下運行,穩定後記錄其元件高於環境溫度的溫升,驗證此產品的設計是否合理。電氣類產品中:電動機的額定溫升,是指在設計規定的環境溫度(十40℃)下,電動機繞組的最高允許溫升,它取決於繞組的絕緣等級。溫升取決於電動機運行中發熱情況和散熱情況。常根據溫升判斷電動機散熱是否正常。電動機溫度是指電動機各部分實際發熱溫度,它對電動機的絕緣材影響很大,溫度過高會使絕緣老化縮短電動機壽命,甚至導致絕緣破壞·為使絕緣不致老化和破壞,對電動機繞組等各部分溫度作了一不定期的限制,這個溫度限制就是電動機的允許溫度。

基本信息

簡介

是指電子電氣設備中的各個部件高出環境的溫度.

導體通流後產生電流熱效應,隨著時間的推移, 導體表面的溫度不斷地上升直至穩定。穩定的條件是在3個小時內前後溫差不超過2℃,此時測得導體表面的溫度為此導體的最終溫度,溫度的單位為度(℃)。上升的溫度中超過周圍空氣的溫度(環境溫度)的這一部分溫度稱為溫升,溫升的單位為開氏(K)。有些關於溫升方面的文章和試驗報告及試題中,經常把溫升的單位寫成(℃),單位用度(℃)來表示溫升是不妥當的。

為驗證電子產品的使用壽命、穩定性等特性,通常會測試其重要元件(IC晶片等)的溫升,將被測設備置於高於其額定工作溫度(T=25℃)的某一特定溫度(T=70℃)下運行,穩定後記錄其元件高於環境溫度的溫升,驗證此產品的設計是否合理。

電氣類產品中:電動機的額定溫升,是指在設計規定的環境溫度(十40℃)下,電動機繞組的最高允許溫升,它取決於繞組絕緣等級

電動機溫度是指電動機各部分實際發熱溫度,它對電動機的絕緣材影響很大,溫度過高會使絕緣老化縮短電動機壽命,甚至導致絕緣破壞.為使絕緣不致老化和破壞,對電動機繞組等各部分溫度作了一不定期的限制,這個溫度限制就是電動機的允許溫度.

計算

圖

採用空氣冷卻的變壓器,它的溫升除了與磁心損耗和繞組銅損之和有關外,還和輻射表面的面積有關。氣流流經變壓器,變壓器的溫度會降低,降低的程度與氣流速度(in(3) /min)有關。

想要精確、系統地計算出變壓器的溫升是不容易的,但可以通過一些經驗曲線來得到溫升值,誤差只在10℃以內。這些曲線是基於輻射表面面積的熱敏阻抗這一概念得來的。散熱片熱敏阻抗Rt的定義為散熱片每耗散1W功率所帶來的溫升(通常以℃為單位),溫升的增加dT與耗散功率P之間的關係為:dT=PRt。

一些廠家還給出了不同產品的R,值,這就間接說明了磁心外表面的溫升為Rt與磁心損耗和銅損之和的乘積,有經驗的用戶通常會假定內表面最熱點(一般位於磁心的中心柱)的溫升比磁心外表面溫升高10~15℃。

溫升不僅和輻射表面的面積有關,還與磁心總的耗散功率有關。輻射表面的耗散功率越大,輻射表面和周圍空氣的溫差就越大,表面也就更容易冷卻,也就是說表面的熱敏阻抗越低。

因此,在估算變壓器的溫升時,往往將變壓器`總的外表面積看成是一個等效散熱片的輻射表面積。總的外表面積為

(2×寬度×高度+2×寬度×厚度+2×高度×厚度)

等效散熱片的熱敏阻抗可以根據總的耗散功率(磁心損耗與銅損之和)來校正。

散熱片的熱敏阻抗與表面積的關係曲線如圖(a)所示。這是一條經驗曲線,它是根據大量的不同廠家、不同尺寸和不同形狀的散熱片的平均值得來的。圖中標出的都是1 W功率級的熱敏阻抗值,它位於雙對數坐標中的直線上。

儘管片狀散熱片的熱敏阻抗在某種程度上與葉片的形狀、葉片之間的空隙和葉片是否黑化或鍍鋁有關,但這些都只是次要因素。在某種程度上可以說熱敏阻抗完全由散熱片輻射表面的面積決定。

不同的散熱片廠家的產品目標中也會給出如圖(b)所示的熱敏阻抗與耗散功率的關係曲線。

綜合圖(a)和圖(b)可以得到圖(c)所示的不同散熱片面積的溫升與功率損耗的關係曲線。此曲線用起來更直接更方便。它提供了不同散熱面積(對角線)和耗散功率的散熱片的溫升值。因此可以直接從圖中讀出變壓器外表面的溫升,因為總損耗和輻射表面總面積都已給出。

(a)散熱片熱敏阻抗與表面積的關係曲線

(b)熱敏阻抗與耗散功率的關係曲線

(c)不同散熱片面積的溫升與功率損耗的關係

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