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2023-06-24
连接导线的规范与要求
【摘要】：开关电器的温升考核，按国标GB/T14048.1和IEC60947标准规定，试验中把所有极串联起来用单相电流进行试验，但其连接导线必须符合标准的规定。对于试验电流不大于450A的连接导线应采用单芯聚氯乙烯绝缘铜线，连接导线截面积决定于电流大小，例如100A的断路器，要求截面积为35mm2，250A则需150mm2，400A为240mm2。两个接线端连接导线长度，当截面积为35mm2及以下，其长度不小于1m；截面积大于35mm2，则长度应不小于2m。求出Q，连接导线就可作为第二类边界条件来处理。
开关电器的温升考核，按国标GB/T14048.1和IEC60947标准规定，试验中把所有极串联起来用单相电流进行试验，但其连接导线必须符合标准的规定。对于试验电流不大于450A的连接导线应采用单芯聚氯乙烯（PCV）绝缘铜线，连接导线截面积决定于电流大小，例如100A的断路器，要求截面积为35mm2，250A则需150mm2，400A为240mm2。两个接线端连接导线长度，当截面积为35mm2及以下，其长度不小于1m；截面积大于35mm2，则长度应不小于2m。当电流超过400A时，在按标准规定需采用铜排或电缆。
由于连接导线本身要有电阻损耗，会发热，而由接线端传入连接导线的热量也可通过连接导线表面散热，所以它对低压开关电器的热分析起着很重要的作用，计算连接导线的传热和散热，可把连接导线的作用当成边界条件来处理。按热分析的第二类边界条件，即接线端导入连接导线的热流密度为已知，由公式（5-4），由于接线导线的截面积Ac已知，因而上述条件也可转变为已知导入连接导线的热量Q：
Q=Acq （5-26）
导入连接导线的热量Q的求取如下：
连接导线处于空气中，通过对流和辐射散热。对流系数与导线直径和周围环境温度有关。根据文献[5-2]，裸导线的对流散热系数为式（5-27）所示：
式中 d——连接导线直径（m）。
导线辐射散热系数αrad根据式（5-24）、式（5-25）计算。因此，导线的总散热系数为α=αconv+αrad，同时，导线中通过电流，因此产生焦耳热，自身温度升高，电流I通过导线时由自身的焦耳热引起的导线温升ΔTr为
式中 α——导线的散热系数（W·m-2·K-1）；
B——导线截面周长（m）；
Ac——导线截面积（m2）；
σ——导线的电导率（Ω-1·m-1）。
根据IEC60943和国标GB/T 14048.1—2000规定，对于额定电流小于1000A的三相电器可以将各级串联，用单相电源进行试验。因此，连接导线与接线端的示意图如图5-5所示，为了便于分析设导线材料为匀质裸导线。
设接线端比裸导线温度高ΔT0，裸导线长度为l，温度达到稳定，根据傅里叶定律列出微元dx段的导热微分方程，如式（5-29）所示：
图5-5 接线端和连接导线示意图
求解得到：
其中：
从接线端流入导线的热量为
当l→∞时， 
当裸导线外面包有绝缘材料时，表面的散热系数会因为绝缘材料的热阻减小，为了用上述的方法计算接线端流入导线的热量，需要对表面散热系数进行处理，连接导线截面积示意图如图5-6所示。
图5-6 导线截面积示意图
a）外包绝缘导线 b）均质材料导线
图5-6a为外包绝缘的导线，阴影部分为导线的外包绝缘，导热系数为λiso。图5-6b为均匀材质的导线。要将图5-6a转换成图5-6b所示的均匀材质的导线，需要将散热系数α转换成αmod。利用热阻分析法可以得式（5-31）：
因此
式中 ra——外包绝缘的导线的半径（m）；
ri——裸导线的半径（m）；
λiso——绝缘材料的热导率（W·m-1·K-1）。
故从接线端流入导线的热量为
式中 Tterminal——接线端的温度（℃）；
Tr——导线的温度（℃）；
αmod——导线散热系数（W·m-2·K-1）；
B——导体截面周长（m）；
Ac——导体截面积（m2）；
λc——导体的热导率（W·m-1·K-1）。
求出Q，连接导线就可作为第二类边界条件来处理。
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