理论教育 电阻的温度系数和阻值折算问题

电阻的温度系数和阻值折算问题

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:电阻温度系数,即导体温度变化1℃时,电阻变化的数值和变化前阻值的比值。设前、后温度分别为t1和t2,电阻值分别为R1和R2,单位分别为℃和Ω,则电阻温度系数α用下式求取:实际上,在不同的温度范围内,电阻的温度系数是不完全相同的,但对于一般常用的导体,在0~100℃范围内的数值变化很小,可以认为是恒定的。

电阻的温度系数和阻值折算问题

(一)口诀

导体电阻随温变,温高阻高是一般,

也有特例正相反,常见一种就是碳。

变化规律咋表达,温度系数阿尔法α)。

温度系数怎样求?记录温度和电阻。

温度变化整一度,电阻增值除原阻。

铝铜两数较接近,数值不足千分五,

一个刚好千分四,一个千分三点九。

(二)说明

1.电阻温度系数的定义和计算式

所有导体的电阻都会随着温度的变化而变化,只是变化的幅度有所不同,有大有小、有正有负,用于表述导体这一特性的参数被称为电阻温度系数,用符号α(希腊字母,读“阿尔法”)来表示,单位为1/℃。在精确计算导体的电阻或利用电阻的这一特性进行有关控制、间接地求取其他相关的数据(如绕组的温升)时,都需要准确地了解所用导体的这一特性系数。

电阻温度系数,即导体温度变化1℃时,电阻变化的数值(或称为电阻值的增量)和变化前阻值的比值。设前、后温度分别为t1t2,电阻值分别为R1R2,单位分别为℃和Ω,则电阻温度系数α用下式求取:

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实际上,在不同的温度范围内,电阻的温度系数是不完全相同的,但对于一般常用的导体,在0~100℃范围内的数值变化很小,可以认为是恒定的。

2.实用计算公式

由式(1-3)可转化成下面的三个不同用途的公式:

(1)已知某一温度t1时的电阻R1,求取另一温度t2时的电阻R2,即

R2=R1[1t2-t1)] (1-4)

(2)已知某一温度t1时的电阻R1,求取达到另一电阻R2时温度的变化量Δt=(t2-t1)。这是利用电阻法求取通电导体(一般为绕组)温升的基本公式,即

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(3)已知某一温度t1时的电阻R1,求取达到另一电阻R2时的温度t2,即

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3.几种常用导体的电阻温度系数

表1-2中列出了温度在0~100℃范围内几种常用导体材料的电阻温度系数。

表1-2 几种常用导体材料的温度系数(0~100℃时)(www.daowen.com)

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(三)应用举例

1:在温度为20℃时,测得一段铜导线的电阻为10Ω,请求出导体的温度达到75℃时的电阻为多少?

设75℃时的电阻为R2(Ω),可用式(1-4)计算本题,其中t1=20℃,t2=75℃,R1=10Ω,α=0.0039/℃。

R2=R1[1t2-t1)]

={10×[1+0.0039×(75-20)]}Ω

=12.145Ω

该导体的温度达到75℃时的电阻为12.145Ω。

2:一台电动机在温度为20℃时,测得绕组(铜线)的直流电阻值为1.25Ω,当该电动机工作到温升稳定后,测得同一绕组的直流电阻值为1.45Ω,求该电动机绕组的温升为多少?

电动机绕组的温升(K)实际上就是绕组在工作发热后温度的变化量Δt=t2-t1),所以可用式(1-5)计算本题,其中t1=20℃,R1=1.25Ω,α=0.0039/℃,R2=1.45Ω。

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该电动机绕组的温升为41K。

要说明的是,本题答案中温升的单位是K,即“开尔文”,而不是℃(摄氏度),这是国家标准中的规定,其目的是将温度差值和实际温度值加于区分(但在实际使用中,还经常写成℃或被读成“度”)。

另外,在实际的温升试验时,若试验前所测得的绕组温度(当电动机已在试验环境中放置了相当长的时间时,其绕组的温度可用环境温度代替)与加负载运行到温升稳定后的环境温度不相同时,还要考虑环境温度变化的影响。在电机行业标准中,普遍采用如下公式计算绕组的温升:

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式中 Δθ——绕组的温升(K);

R1θ1——试验前测量的绕组电阻(Ω)和当时的环境温度(℃);

R2θ2——试验温升稳定后测量的绕组电阻(Ω)和当时的环境温度(℃);

K——与导体材料有关的系数,实际为导体在0℃时温度系数的倒数,在电机行业标准中规定:对铜绕组K=235,对铝绕组K=225。

应注意的是,此计算式中的温度符号与式(1-5)有所不同,这只是规定不同而已,因为两者都是允许的。但θ2和式(1-5)中的t2则完全不同,这里的θ2是代表试验到温升稳定时的环境温度,而不像式(1-5)中的t2是代表绕组的热态温度。另外,对于系数K,与用表1-2中给出的温度系数的倒数也有一定的差距。例如,铜的K=235,而用表1-2中给出的温度系数的倒数为1/0.0039≈256,两者相差8.2%,这是因为表1-2中给出的数值是0~100℃范围内的平均值,而不是0℃时的准确数值。

用式(1-7)重新计算例1时,需增加试验后的环境温度θ2,假设θ2=23℃。则温升Δθ(K)为

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与例2计算的结果41K相比,差值为3K,这刚好是考虑到环境温度变化造成的。

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