Як провід нагрівається електричним струмом
При проходженні по дроту електричного струму відбувається перетворення електричної енергії в теплову. Швидкість процесу перетворення електричної енергії в теплову характеризується потужністю P = UI. Кількість тепла, що виділяється струмом в провіднику, пропорційно квадрату струму, опору провідника і часу проходження струму: Q = I2rt (Закон Джоуля-Ленца). Перетворення електричної енергії в теплову має велике практичне значення для створення ламп розжарювання, нагрівальних приладів та електричних печей. Проте виділення тепла в проводах і обмотках електричних, машин, трансформаторів, вимірювальних та інших приладів не тільки марна трата електричної енергії, але й процес, який може принести до неприпустимо високого підвищення температури і до псування ізоляції проводів і навіть самих пристроїв. Кількість тепла, що виділяється в проводі, пропорційно обсягу проводи й збільшенню температури, а швидкість віддачі тепла в навколишній простір пропорційна різниці температур проводи й навколишнього середовища. У перший час після включення ланцюга різниця температур проводи й навколишнього середовища мала. Тільки невелика частина тепла, що виділяється струмом, розсіюється і навколишнє середовище, а велика частина тепла залишається в проводі і йде на його нагрівання. Цим пояснюється швидке зростання температури дроти в початковій стадії нагрівання. У міру збільшення температури дроти зростає різниця температур проводи й навколишнього середовище до збільшується кількість тепла, що віддається проводом. У зв'язку з цим зростання температури дроти все більш сповільнюється. Нарешті, при деякій температурі встановлюється тепловоз рівновага: за однаковий час кількість виділяється в. проводі тепла стає рівним розсіюються в зовнішнє середовище. При подальшому проходженні Незмінних струму температура дроту не змінюється і називається сталою температурою. Час нагрівання до сталої температури неоднаково для різних провідників: нитка лампи розжарювання нагрівається за частки секунди, електрична машина - за кілька годин (як показує аналіз, теоретично час нагрівання нескінченно велике, ми під часом нагрівання будемо розуміти час, протягом якого провід нагрівається до температури , викривав від сталої не більше ніж на 1%). Нагрівання ізольованих проводів не можна допустити вище певної межі, так як ізоляція при сильному перегріві може обвуглитися або навіть загорітися, перегрів голих проводів веде до зміни механічних властивостей (натягу проводу). Для ізольованих проводів нормами встановлена гранична температура нагріву 55 - 100 ° С залежно від властивостей ізоляції та умов монтажу. Струм, при якому усталена температура відповідає нормам, називається гранично допустимим або номінальним струмом дроти. Значення номінальних струмів для різних перетинів проводів наводиться у спеціальних таблицях у ПУЕ та електротехнічних довідниках. Потужність, що розвивається струмом у проводі, при якій настає теплова рівновага до встановлюється допустима температура, називається допустимою потужністю розсіювання. Якщо по дроту проходить струм більше номінального, то провід виявляється "перевантаженим". Однак, оскільки усталена температура досягається не відразу, короткочасно можна допустити в ланцюзі струм більше номінального (до моменту, поки температура дроту не досягне граничного значення). Занадто велика температура дроти, як правило, виходить при короткому замиканні.
| 
>
