Отопление на частите под напрежение по време на продължително протичане на ток
Ако чрез проводник с температура на околната среда, преминава ток, температурата на проводник се повишава постепенно, тъй като всички енергийните загуби, когато токът се превръща в топлина.
Процент на нарастване на температурата по време на нагряването проводник ток зависи от съотношението между количеството на освободен топлина и интензивността на неговото прибиране и капацитет на поглъщане на топлина на проводника.
Количеството топлина в проводника избран за DT време, ще бъде:
където I - текущата стойност на тока, протичащ през проводника, и; Ра - диригент на съпротива за AC ома; F загуба на мощност се превръща в топлина BM. Част от тази топлина за нагряване на проводника и повишаване на температурата, и остатъчната топлина се отстранява от повърхността на проводника поради топлината.
Енергията за отопление на проводника, е
където G - теглото на токопровеждащите проводници кг; в - специфичната топлина на проводник материал, ем • сек / кг • ° С; # 920; - температура - за повишаване на температурата на проводник по отношение на околната среда:
V и во-проводник и стайна температура, ° С
В отстранява от повърхността на проводника през DT време поради пренос на топлина енергия е пропорционална на разликата над температурата на околната среда на температурата на проводник:
където К - общ коефициент на пренос на топлина, като се вземат предвид всички видове пренос на топлина, Bm / см2 ° С; F - охлаждане повърхност на проводника, cm2
Топлинен баланс уравнение по време на преходно термичен процес може да се запише по следния начин:
За нормални условия на работа на диригент, когато температурата варира в малки граници, може да се предположи, че R, C, K са константи. Освен това следва да се отбележи, че за да може температурата на проводника има ток среда, т. Е. Основно проводник излишък над температурата на околната среда е равна на нула.
Решението на този диференциално уравнение е нагревателен проводник
където А - константата на интеграция, в зависимост от началните условия.
При Т = 0 # 920; = 0 ,. Е. начален момент нагреваем проводник е при стайна температура.
След това в продължение на т = 0, получаваме
Заместването на стойността на интеграция постоянно, ние се получи
От това уравнение следва, че тоководещия проводник отопление случи при експоненциална крива (фиг. 1). Както се вижда, с промяната на времето на нарастване се забавя температура диригент и температурата достига стабилно състояние стойност.
Това уравнение дава температурата на проводника във всеки даден момент тона от началото на преминаване на ток.
Големината на стабилен прегряването може да бъде получена, ако отопление време вземат уравнение Т = ∞
където Vy - стационарно състояние температура на повърхността на проводника; # 920 у - стабилизиран стойност е превишена температура проводник над стайна температура.
Фиг. 1. Криви за отопление и охлаждане електрически съоръжения: А - промяната на температурата еднакво проводник при продължително нагряване; б - промяна на температурата по време на охлаждането
Въз основа на това уравнение, можем да запишем
Това показва, че когато в равновесно състояние цялата топлина се генерира в проводника ще бъде отделено на околната среда.
Въвеждане в основната уравнение топлина # 920; у и сочещ с Т = GC / KF получи същото уравнение в проста форма:
Т стойност = GC / KF нарича време отопление постоянна и представлява съотношението на способността на поглъщане на топлина от тялото на своя капацитет топлопренасяне. Това зависи от размера и повърхностните свойства на проводника или тялото на и не зависи от времето и температурата.
За това ръководство, или устройство, тази стойност е характерно за времето за достигане на равновесно състояние на топлина и се приема като измерванията на времевата скала в отоплителни диаграми.
Въпреки, че за отопление на уравнението, което настъпва след стабилно състояние неопределено дълго време, на практика, времето за достигане на равновесно състояние температурата е решен да бъде (3-4) • T, тъй като в този случай температурата е по-висока от 98% от окончателната му стойност # 920 у.
Време за загряване константа за общите токопроводящите структури могат лесно да се изчислява и се определя за апарати и машини от топлинни тестове и последващите графични конструкции. Време за загряване постоянна определя като subtangent RT изработена от самата крива на нагряване и допирателната към OB кривата (от произхода) характеризира повишаване на температурата на проводника в отсъствие на топлина.
При високи плътности на тока и времето постоянно отопление интензивно нагряване, се изчислява в съответствие с актуализираната израз:
Ако приемем, че проводник на топлина се осъществява без отделяне на топлина в околната среда, уравнението на топлина ще има следния вид:
и температурата на прегряване увеличава линейно пропорционално на времето:
Ако заменен в това уравнение т = Т, може да се види, че за период от време отопление постоянна Т = GC / KF проводник се нагрява до постоянна температура # 920; у = I2Ra / KF, ако през това време няма да се случи на топлина.
Големината на времето за нагряване постоянна за електрическо оборудване варира от няколко минути на гумите до няколко часа в мощни трансформатори и генератори.
Таблица. 1 показва стойностите на константите на времето отопление за някои типични гуми размери.
При изключване на тока спира захранването на проводника, т. Е. PDT = 0, така че, като се започне от времето ток се изключва, проводникът се охлажда.
Главна топлина уравнение за този случай, както следва:
Таблица 1. Време константи отопляване медни и алуминиеви ленти
Ако охлаждането на проводника или оборудването започва с прегряване # 920 у, разтворът на това уравнение дава отклонението време на температурата, както следва:
Както се вижда от фиг. 1Ь, кривата на охлаждане е същата като крива на нагряване, но е изпъкнала надолу (оста на абсцисата).
Постоянен времето за загряване може да се определи от охлаждащата крива на количеството subtangent съответстващи на всяка точка от кривата.
Горните условия отоплителни униформа диригент електрическия ток до известна степен обект на различни електрически системи за общата оценка на потока на топлинни процеси. Що се отнася до тоководещи проводници, шини устройства и системи на автобус, както и други подобни обекти, констатациите позволяват необходимите практически изчисления.