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功率型线绕电阻器的热计算

作者: 时间:2011-04-12 来源:网络 收藏


2 最高表面温升
由式(5)可知:当t=0时,T=T0。表明电阻表面温度不会低于室温。当t→∞时,T=T0+(0.24P/aS),是一个与时间无关的常量。此时,温度已达到平衡,的表面温升达到极限,所消耗的电能全部转化为热能通过表面散发出去。
电阻器表面温度不再升高。最高温升为:

由式(6)可知,电阻器表面最高温升正比于所承受的,与散热系数、等效散热面积成反比。要想在同等下降低温升要尽可能的增大散热系数和散热面积。因此,型线绕电阻设计时,应选择合适的材料及采取合理的散热结构,以求增大散热面积和获得较好的散热系数。

3 时间常数τ

在式(7)中,常数τ反映了温度变化的速度,决定了电阻器达到热平衡的时间:因此定义为时间常数。其中a为散热系数,这里的“散热”综合了热传递的三种方式一辐射、传导、对流。为综合散热系数。

由此可见,时间常数τ是温升达到平衡温度的63.2%时所需的时间当加热时间达到3τ时,温度基本趋于稳定。
由式(7)得:, 对等式两边取对数得:

式中:τ的大小表示了电阻通电时温度上升的快慢。通常,认为当时间t=3τ时,升温过程结束。

4 散热系数a
散热系数a与产品的结构有很大关系,他不但影响线绕电阻升温的时间常数,而且控制着线绕电阻最高表面温升。因此,当电阻的体积和材料已确定时,可以通过改变电阻的结构来调整Tm与τ。在实际过程中,散热系数a是一个很复杂的参数,很难通过理论获得,但可以通过试验获得。给一个线绕电阻施加额定功率,在不同的时刻测试电阻的表面温升,直到电阻达到平衡温度(Tm)。描绘出升温曲线,在曲线上升变化率较大的地方选取△T和对应的t,通过式(8)可得出τ。通过出散热系数a。以下是RX20被釉功率型线绕电阻器的实验数据:
样品:RXG20-200(额定功率:200 W,阻值2.3 Ω);
试验方法:对样品施加额定功率U==21.4 V);
环境温度:19℃。
实验数据如表1所示,曲线如图2所示。取:Tm=234℃;t=12 min;△T=188-19=169℃。经计算得τ=9.38 min。瓷基体的比热容C=0.175 cal/(℃·g),电阻体质量m=630 g,表面积S=0.029 233 4 m2。将数据带入:可得:a=6.7 cal/(℃·m2·s)。
即:当电阻体表面温度与环境温度相差1℃时,实验电阻释放的热量为6.7 cal/(s·m2);
将a=6.7cal/(℃·m2·s)、S=0.029 233 4 m2代入式(6)可算出电阻表面最高温升的理论值为244.5℃,高于试验温度。因为实验时,实验环境有空气流动,加速了能量的耗散,降低了电阻器的表面温度。


关键词: 计算 电阻器 功率

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