电气设备是将电能转化为其他形式的能的设备。
在这个能量转化过程中,设备发热是一种附加能的存在,并不脱离能量守恒定律,也就是说,有部分电能转化成了热能,使得电气设备的效率降低。
电加热设备也同样如此,在电加热设备中,除了发热电阻外,导线、插头等也都会引起发热,消耗电能。
那么,电气设备发热的机理是什么哪?具体包含哪些方面哪?本篇,就重点说一下这两个问题。
电气设备发热,伴随着的是能量转换,包括电能转化为热能,或电能转化为其他形式的能,再转化为热能。
那么,引起电气设备发热的热源主要有什么组成哪?归纳了一下,主要有以下几种形式。
首先是电阻损耗。电流通过电阻是要产生热量的,不管是直流,还是交流。这里的电阻,可以是金属电阻,也可以是接触电阻,只要电流通过,有电阻存在,都会转化为热能,其公式为:P=IR。该公式表明,电气设备发热与电流平方和电阻成正比,不管是电流增大,还是电阻增大,都会使发热功率增大。
再者是磁滞和涡流损耗。这在之前介绍电与磁的时候,重点提过,这两种损耗,出现在交变的磁路中。涡流损耗是由磁路中的涡流引起的损耗,磁滞损耗是由反复磁化引起的损耗。这两种损耗,都属于交变磁通产生的附加损耗,但不管什么损耗,最终都是以转化为热量表现出来的。
再有就是介质损耗。这里的介质,指的是电介质,也叫绝缘介质,这在之前也重点提过,属于交变电场在电介质内所产生的损耗,其公式为:P=2πfCUtanθ。该公式摆明了发热功率与电源频率、电压平方和这个tanθ成正比,θ称为介质损耗角,θ越大,介质损耗就会越大。
还有一种是摩擦损耗。摩擦是可以发热的,这是常识。电气设备在工作过程中,有时会伴随着振动、摩擦,这种振动和摩擦,同样会转化为热量,成为一种发热源。
最后一种是电弧,它属于一种炽热的“燃烧”,以电子崩的形式存在,电弧中心的温度可以达到上万度,可瞬间融化金属,它本身也是电能的一种转化形式。
所以,电气设备发热的成因,一定是以上几种形式中的一种或多种的组合。
正常情况下,电气设备的发热量很小,发热与散热很容易达到动态平衡,可条件一改变,很短的时间就会发生质的改变,比如压接线不紧,开始的时候还没有事,但随着时间的推移,热胀冷缩作用的结果,接触电阻变大了,很短时间内就能把线路烧蚀。
再比如,一个电感线圈,开始也没有事,可由于过电压的影响,出现匝间短路了,很短时间内也能让它变成一个“黑炭”。还有,电机在正常情况下运行,轴承的摩擦系数很小,所产生的热量也能很快散去,可一旦轴承出现了滚珠,这时的热量就大的不得了了,润滑油也会很快遭到破坏。
所以,出现设备发热,一定要做出合理的判断。怎么判断?就是分析上面几种情况到底是哪个或哪几个因素造成的。分析对了原因,才能制定有针对性的措施,如此,才能在以后的日子里加以避免。