短时工作制优化解析

2023-06-30 理论教育版权反馈

【摘要】：如果电器发热功率保持不变，则该电器工作于短时工作制时其可能达到的最高温升将低于该电器的允许温升。2）冷却过程短时工作制下电器的冷却过程及其计算与长期工作制下完全一致。

1.定义

如果电器的通电时间小于其4倍热时间常数T，而断电时间大于其4倍热时间常数T，则称该电器工作于短时工作制。由此可见，如果电器的发热功率保持不变，则短时工作制下电器可能达到的最高温升将低于该电器长期工作制下的最高温升，即给定发热功率下的电器稳定温升。

2.发热计算

1）发热过程

事实上，在通电时间t内，电器在短时工作制时的热平衡方程式与其在长期工作制时的热平衡方程式完全相同，因此，短时工作制时电器的发热温升可以利用式（2-27）计算，因为根据短时工作制的定义，电器发热初始时刻的起始温升为零。

由于短时工作制下电器的通电时间小于4倍电器的热时间常数，因此，该工作制下电器的最高温升必然低于相同发热功率时长期工作制下电器的最高温升（稳定温升）。在通常情况下，电器设计是以电器在其长期工作制下的最高温升为设计依据的，换句话说，电器的最高允许温升是指其在长期工作制下所允许的温升。对特定电器而言，在使用环境（或散热条件）确定的条件下，长期工作制下电器所允许的最高发热功率Pc是一定的。如果电器发热功率保持不变，则该电器工作于短时工作制时其可能达到的最高温升将低于该电器的允许温升。基于上述原因，工程上为了充分发挥电器的工作能力，在满足温升条件下，完全可以加大电器的发热功率（以下定义为Pd），即对同一电器而言，在短时工作制下要想保证电器工作的可靠性，就必须满足

式中：τd——对应于短时通电时间t末的温升；

　　 τwd——对应于发热功率Pd的电器稳定温升；

　　 τwc——对应于发热功率Pc的电器稳定温升。

为了描述当电器工作于短时工作制时其所能允许提高发热功率程度的大小，工程上常利用功率过载系数Pp来描述，即

此外，还可以利用电流过载系数Pi加以描述，即

如果电器通电的时间比T小得多，将用级数展开，忽略高次项后可得