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電纜電氣參數(shù)綜述

時(shí)間:2021/10/19閱讀:2704
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電纜電氣參數(shù)綜述,主要介紹了電纜工程涉及到的各類物理量,有助于我們從物理學(xué)的角度理解電纜是怎么運(yùn)行的,也有助于我們對電纜開展物理學(xué)分析和計(jì)算。


在學(xué)習(xí)這些基本概念過程中,哪些困擾我們的問題,有一些會豁然開朗;也有一些讓我們從不同的角度重新認(rèn)識,愿你學(xué)有所獲。

4.19電氣參數(shù)綜述

 ??術(shù)語用于所有電氣工程范圍內(nèi)。電纜工程中的實(shí)際應(yīng)用見本章4.2節(jié),重要的公式有:

??E =IR ?                                                        ?(4-21)

??O= It ??                                                        (4-22)

??E =LdI/dt ??                                                   (4-23)

??Q= CE ?                                                         ?(4-24)

?                                               ?(4-25)

??W=EIt ??                                                        (4-26)

??式中,E是電動勢(V);I是電流(A);R是電阻(Q);Q是總電量(C);L是電感(H);C是電容(F);P是功率(W);W是電能(J);t是時(shí)間(s)。

注:其中4-22中,O為電量(庫倫),1安培電流在1秒內(nèi)輸運(yùn)的電量,1庫侖=1安培·1秒

??4.19.1電阻

??電阻R是標(biāo)量(標(biāo)量(scalar),亦稱“無向量"。有些物理量,只具有數(shù)值大小,而沒有方向,部分有正負(fù)之分。物理學(xué)中,標(biāo)量(或作純量)指在坐標(biāo)變換下保持不變的物理量。用通俗的說法,標(biāo)量是只有大小,沒有方向的量。),在給定電流的情況下電阻是電能轉(zhuǎn)化為熱能的速率。熱能值是由電流二次方乘以電阻值得到的。

??在直流電路中:


??式中,R是電阻(Ω);E是電動勢(V);I是電流(A);P是功率(W)。

??4.19.2電導(dǎo)

??電導(dǎo)G是回路中一部分電路兩端給定電勢差的條件下電能轉(zhuǎn)化為熱能的速率。熱能的值等于電勢差的二次方與電導(dǎo)的乘積。

??式中,P是功率(W);E是相對地電壓(kV);G是電導(dǎo)(S)。電導(dǎo)的單位是西門子(S),電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)。


??式中,G是電導(dǎo)(S);R是電阻(Ω)。

??4.19.3電導(dǎo)率

??某種材料的電導(dǎo)率是指單位長度材料相對截面積間的直流電導(dǎo)。它是電阻率的倒數(shù)。


??式中,G是電導(dǎo);是面積;l是長度。

??4.19.4體積電阻率

??材料的體積電阻率是電導(dǎo)率的倒數(shù)。體積電阻率的單位是,意思是材料單位長度單位截面積的電阻。


??式中,R是電阻;是體積電阻率;是面積;l是長度。

??4.19.5電感

??電感L是標(biāo)量,是在一個(gè)回路里或兩個(gè)回路間由電流變化引起的電勢差變化

??4.19.5.1自感

??自感是指在一個(gè)回路內(nèi),電流以指速率變化,電路內(nèi)形成的電勢差

??電感的單位是亨利(H),1H是指閉合回路中的電流以1A/s的速度變化時(shí)產(chǎn)生1V電勢差


??式中,是同一回路的參數(shù);L是自感系數(shù)。

??4.19.5.2互感

 兩個(gè)相鄰電路之間由一個(gè)電路電流變化對另一個(gè)電路造成影響的性能。

??4.19.6多導(dǎo)體電纜電感

??多導(dǎo)體與其他導(dǎo)體排列方式一致,且符合下列公式:


??式中;GMD是導(dǎo)體間幾何意義上的距離(in);GMR是導(dǎo)體幾何意義上的半徑(in)。



?4.19.7電纜互感

??對單芯有金屬屏蔽電纜而言,電流流過導(dǎo)體時(shí)會在金屬屏敝上產(chǎn)生電動勢如果屏蔽在某些點(diǎn)形成閉合回路,就會產(chǎn)生電流。其中互感符合下列公式:


??式中,是每1000ft的中性線互感(H);是屏蔽半徑(in)。

??4.19.8同軸電纜電感

??在同軸電纜中有三種電感需要考慮,分別是氣隙電感,內(nèi)層導(dǎo)體電感和外層導(dǎo)體電感大于50kHz時(shí)只需要考慮氣隙電感,且誤差會在0.5%以內(nèi),外層導(dǎo)體呈管狀排列的同軸電纜電感符合下述公式:


??式中,是每厘米長度電纜電感(H);是外層導(dǎo)體內(nèi)徑(in);是內(nèi)層導(dǎo)體半徑(in)。

??如果外層導(dǎo)體是絞合或編成辮狀的,電感會稍高。

4.20電容

 ??電纜的電容是指包含導(dǎo)體和絕緣材料的電氣系統(tǒng)中電壓電流隨時(shí)間變化造成導(dǎo)體間電動勢的不同

??電容單位是F,意義是電路中電荷增加1C時(shí),電路中電勢差增加1V

??4.20.1電纜電容

??1cm長的絕緣電纜經(jīng)典電容公式如下:

??式中,C是電容;是絕緣材料介電常數(shù);D是絕緣外徑;d是絕緣內(nèi)徑。

??通常也可以采用如下公式:

4.21電抗

 ??電抗為電壓與電流有效值的比率乘以電流與電壓相角差的正弦,這是因?yàn)榛芈凡糠植豢紤]電源。回路總電抗是感抗與容抗之和

??4.21.1感抗

??感抗符合以下關(guān)系式:


??式中,X,為對中性線的感抗(Ω/ft);f為頻率(Hz);L為電感(H/ft)。

??感抗可按下式計(jì)算:


??4.21.2容抗


??式中,為容抗(Ω/ft);C為電容(pF/ft)。

??4.21.3總電抗

??回路總電抗為感抗與容抗之和

4.22阻抗

 ??阻抗是兩端電位差的有效值與電流有效值的比值。

4.23導(dǎo)納

 ??導(dǎo)納(Y)是阻抗的倒數(shù)。

4.24電力工程的功率因數(shù)

 ??電力工程中的功率因數(shù)與電纜工程中的“功率因數(shù)"意義不同。在電力工程中功率因數(shù)是有功功率與視在功率的比值,視在功率(S)由兩部分組成,有功功率。和無功功率。它們的和即為視在功率。功率因數(shù)公式如下:

??在電力工程中功率因數(shù)用于計(jì)算有用功的量。例如,在電動機(jī)中,存在阻抗和相當(dāng)一部分感抗,造成電流滯后于電壓。如果功率因數(shù)是1.00并且沒有電抗,電流流人電動機(jī)中(忽略損耗)每10kVA功率可*轉(zhuǎn)化成10kW有用功。而當(dāng)存在電抗并假設(shè)功率因數(shù)為0.8的情況下,有8/10電流流人各相,只有8kW會達(dá)到電動機(jī)中。不同相位部件的電流會增加總電流,進(jìn)而導(dǎo)致熱損增大




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