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可见,开关电器的环境温度为35摄氏度,这是我们计算涉及到的环境温度数值来源。
那么这个例子如何计算呢?因为我们只需要知道计算的原理,以及计算结果,并不需要了解具体的计算过程。因此我就简单地介绍一下吧:
接触电压为已知,对于每个触头,显然接触电压只有一半。在知道了触点的尺寸和材质的情况下,根据(接触电压-触点温度)理论,计算表达式如下:
这里的Uj就是接触电压,当然我们要除以2。分母的值可以从Wiede-Mann-Franz定律查表求出。这样我们就能求得触头的温升。
接着来计算导电杆的发热,因为:
这里的电流I用给定值,电阻率为100摄氏度时的值,长度L为已知,截面S亦为已知,这样我们就能计算出导电杆1和导电杆2的发热功率。
我们再用牛顿散热公式计算散热功率:
这里的散热系数为已知,导电杆的表面积A亦为已知。因为发热等于散热,两式联立后得到导电杆的温升。
有意思的是:发热公式中有导电杆长度L,而散热公式的表面积A中同样也有导电杆长度,两者分别位于等号的左右侧,可以略去。
最后,我们就可以得到在某电流I下的最高温升了。再加上35度的环境温度,就可以得到触头处的最高温升。当电流为400A时,导电杆截面为7X25mm,散热系数为Kt=7,触头接触电压为0.01V时,计算表明触头温升大约为62K。
但我们从接触电阻的温升公式可以看出,它与电流的关系不大。
其实,电流越小,接触电阻反而越大。反过来,电流越大,接触电阻越小。当电流达到触头熔化值后,接触电阻就接近于零了。
对于铜来说,它的软化电压是0.12V,熔化电压是0.43V;对于银来说,软化电压是0.09V,熔化电压是0.37V。
由于开关电器是整体使用的,因此IEC标准和国家标准都未对触头的温升进行规定。尽管如此,由于开关电器要进入市场必须要做型式试验,因此在型式试验时会对触头温升给出相当详尽的规定。
对于开关电器导电杆的接线端子,IEC和国家标准倒是给出了规定。我们来看GB14048.1-2012的规定:
从发热表达式中我们看到,发热功率与电流的平方成正比,因此当电流减半后,发热功率只有原来的1/4。电流小了,整个开关触头系统的温升是会降低的。
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