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電纜電氣參數綜述

時間:2021/10/19閱讀:2706
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電纜電氣參數綜述,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的角度理解電纜是怎么運行的,也有助于我們對電纜開展物理學分析和計算。


在學習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識,愿你學有所獲。

4.19電氣參數綜述

 ??術語用于所有電氣工程范圍內。電纜工程中的實際應用見本章4.2節,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是時間(s)。

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

??4.19.1電阻

??電阻R是標量(標量(scalar),亦稱“無向量"。有些物理量,只具有數值大小,而沒有方向,部分有正負之分。物理學中,標量(或作純量)指在坐標變換下保持不變的物理量。用通俗的說法,標量是只有大小,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

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

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


??式中,G是電導(S);R是電阻(Ω)。

??4.19.3電導率

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


??式中,G是電導;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率的倒數。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是標量,是在一個回路里或兩個回路間由電流變化引起的電勢差變化

??4.19.5.1自感

??自感是指在一個回路內,電流以指速率變化,電路內形成的電勢差

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


??式中,是同一回路的參數;L是自感系數。

??4.19.5.2互感

 兩個相鄰電路之間由一個電路電流變化對另一個電路造成影響的性能。

??4.19.6多導體電纜電感

??多導體與其他導體排列方式一致,且符合下列公式:


??式中;GMD是導體間幾何意義上的距離(in);GMR是導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,電流流過導體時會在金屬屏敝上產生電動勢如果屏蔽在某些點形成閉合回路,就會產生電流。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,內層導體電感和外層導體電感大于50kHz時只需要考慮氣隙電感,且誤差會在0.5%以內,外層導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);是外層導體內徑(in);是內層導體半徑(in)。

??如果外層導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體和絕緣材料的電氣系統中電壓電流隨時間變化造成導體間電動勢的不同

??電容單位是F,意義是電路中電荷增加1C時,電路中電勢差增加1V

??4.20.1電纜電容

??1cm長的絕緣電纜經典電容公式如下:

??式中,C是電容;是絕緣材料介電常數;D是絕緣外徑;d是絕緣內徑。

??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,這是因為回路部分不考慮電源。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導納

 ??導納(Y)是阻抗的倒數。

4.24電力工程的功率因數

 ??電力工程中的功率因數與電纜工程中的“功率因數"意義不同。在電力工程中功率因數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。功率因數公式如下:

??在電力工程中功率因數用于計算有用功的量。例如,在電動機中,存在阻抗和相當一部分感抗,造成電流滯后于電壓。如果功率因數是1.00并且沒有電抗,電流流人電動機中(忽略損耗)每10kVA功率可*轉化成10kW有用功。而當存在電抗并假設功率因數為0.8的情況下,有8/10電流流人各相,只有8kW會達到電動機中。不同相位部件的電流會增加總電流,進而導致熱損增大




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