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电缆电气参数综述

时间:2021-10-19      阅读:2335

电缆电气参数综述,主要介绍了电缆工程涉及到的各类物理量,有助于我们从物理学的角度理解电缆是怎么运行的,也有助于我们对电缆开展物理学分析和计算。


在学习这些基本概念过程中,哪些困扰我们的问题,有一些会豁然开朗;也有一些让我们从不同的角度重新认识,愿你学有所获。

4.19电气参数综述

   术语用于所有电气工程范围内。电缆工程中的实际应用见本章4.2节,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是电动势(V);I是电流(A);R是电阻(Q);Q是总电量(C);L是电感(H);C是电容(F);P是功率(W);W是电能(J);t是时间(s)。

注:其中4-22中,O为电量(库伦),1安培电流在1秒内输运的电量,1库仑=1安培·1秒

  4.19.1电阻

  电阻R是标量(标量(scalar),亦称“无向量”。有些物理量,只具有数值大小,而没有方向,部分有正负之分。物理学中,标量(或作纯量)指在坐标变换下保持不变的物理量。用通俗的说法,标量是只有大小,没有方向的量。),在给定电流的情况下电阻是电能转化为热能的速率。热能值是由电流二次方乘以电阻值得到的。

  在直流电路中:


  

  式中,R是电阻(Ω);E是电动势(V);I是电流(A);P是功率(W)。

  4.19.2电导

  电导G是回路中一部分电路两端给定电势差的条件下电能转化为热能的速率。热能的值等于电势差的二次方与电导的乘积。

  式中,P是功率(W);E是相对地电压(kV);G是电导(S)。电导的单位是西门子(S),电导是电阻的倒数。


  式中,G是电导(S);R是电阻(Ω)。

  4.19.3电导率

  某种材料的电导率是指单位长度材料相对截面积间的直流电导。它是电阻率的倒数。


  式中,G是电导;是面积;l是长度。

  4.19.4体积电阻率

  材料的体积电阻率是电导率的倒数。体积电阻率的单位是,意思是材料单位长度单位截面积的电阻。


  式中,R是电阻;是体积电阻率;是面积;l是长度。

  4.19.5电感

  电感L是标量,是在一个回路里或两个回路间由电流变化引起的电势差变化

  4.19.5.1自感

  自感是指在一个回路内,电流以指速率变化,电路内形成的电势差

  电感的单位是亨利(H),1H是指闭合回路中的电流以1A/s的速度变化时产生1V电势差


  式中,是同一回路的参数;L是自感系数。

  4.19.5.2互感

 两个相邻电路之间由一个电路电流变化对另一个电路造成影响的性能。

  4.19.6多导体电缆电感

  多导体与其他导体排列方式一致,且符合下列公式:


  式中;GMD是导体间几何意义上的距离(in);GMR是导体几何意义上的半径(in)。



 4.19.7电缆互感

  对单芯有金属屏蔽电缆而言,电流流过导体时会在金属屏敝上产生电动势如果屏蔽在某些点形成闭合回路,就会产生电流。其中互感符合下列公式:


  式中,是每1000ft的中性线互感(H);是屏蔽半径(in)。

  4.19.8同轴电缆电感

  在同轴电缆中有三种电感需要考虑,分别是气隙电感,内层导体电感和外层导体电感大于50kHz时只需要考虑气隙电感,且误差会在0.5%以内,外层导体呈管状排列的同轴电缆电感符合下述公式:


  式中,是每厘米长度电缆电感(H);是外层导体内径(in);是内层导体半径(in)。

  如果外层导体是绞合或编成辫状的,电感会稍高。

4.20电容

   电缆的电容是指包含导体和绝缘材料的电气系统中电压电流随时间变化造成导体间电动势的不同

  电容单位是F,意义是电路中电荷增加1C时,电路中电势差增加1V

  4.20.1电缆电容

  1cm长的绝缘电缆经典电容公式如下:

  式中,C是电容;是绝缘材料介电常数;D是绝缘外径;d是绝缘内径。

  通常也可以采用如下公式:

4.21电抗

   电抗为电压与电流有效值的比率乘以电流与电压相角差的正弦,这是因为回路部分不考虑电源。回路总电抗是感抗与容抗之和

  4.21.1感抗

  感抗符合以下关系式:


  式中,X,为对中性线的感抗(Ω/ft);f为频率(Hz);L为电感(H/ft)。

  感抗可按下式计算:


  4.21.2容抗


  式中,为容抗(Ω/ft);C为电容(pF/ft)。

  4.21.3总电抗

  回路总电抗为感抗与容抗之和

4.22阻抗

   阻抗是两端电位差的有效值与电流有效值的比值。

4.23导纳

   导纳(Y)是阻抗的倒数。

4.24电力工程的功率因数

   电力工程中的功率因数与电缆工程中的“功率因数”意义不同。在电力工程中功率因数是有功功率与视在功率的比值,视在功率(S)由两部分组成,有功功率。和无功功率。它们的和即为视在功率。功率因数公式如下:

  在电力工程中功率因数用于计算有用功的量。例如,在电动机中,存在阻抗和相当一部分感抗,造成电流滞后于电压。如果功率因数是1.00并且没有电抗,电流流人电动机中(忽略损耗)每10kVA功率可*转化成10kW有用功。而当存在电抗并假设功率因数为0.8的情况下,有8/10电流流人各相,只有8kW会达到电动机中。不同相位部件的电流会增加总电流,进而导致热损增大




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