Încălzirea pieselor vii în timpul curgerii prelungite de curent
Dacă prin conductor având temperatura ambiantă, trece curentul, temperatura conductorului este ridicată treptat, deoarece toate pierderile de energie atunci când curentul este transformată în căldură.
Viteza de creștere a temperaturii în timpul curentului conductor de încălzire depinde de raportul dintre cantitatea de căldură eliberată și intensitatea retracție sale, iar capacitatea de absorbție a căldurii a conductorului.
Cantitatea de căldură în conductorul selectat pentru un dt timp, va fi:
în cazul în care I - valoarea curentă a curentului care curge prin conductorul, și; Ra - conductorul de rezistență pentru ohmi AC; Pierderea de putere F transformă în căldură BM. O parte din această căldură este de a încălzi conductor și creșterea temperaturii sale, iar căldura rămasă este îndepărtată de pe suprafața conductorului din cauza căldurii.
Energia pentru încălzirea conductorului, este
unde G - greutatea curent purtătoare kg conductoare; c - căldura specifică a materialului conductor, em • sec / kg • deg; # 920; - temperatura - creșterea temperaturii conductorului în raport cu mediul înconjurător:
v și VO-conductor și temperatura ambiantă, ° C
Energia îndepărtată de pe suprafața conductorului în timpul dt timp datorită transferului de căldură este proporțională cu depășirea temperaturii ambiante a temperaturii conductorului:
unde K - coeficientul de transfer termic totală luând în considerare toate tipurile de transfer de căldură, Bm / cm2 ° C; F - răcirea suprafeței conductorului, cm2
Ecuația echilibrului căldurii în timpul procesului termic tranzitoriu poate fi scris astfel:
Pentru condiții de funcționare normală conductorului când temperatura variază într-un interval mic, se poate presupune că R, C, K sunt constante. Mai mult, trebuie remarcat faptul că, pentru a permite temperatura conductorului a avut un mediu de curent, t. E. conductor primar exces față de temperatura mediului ambiant este egală cu zero.
Soluția acestei ecuații diferențiale este un conductor de încălzire
unde A - constanta de integrare, în funcție de condițiile inițiale.
La t = 0 # 920; = 0 ,. E. inițial conductor momentul este capabil de încălzire la temperatura ambiantă.
Apoi, pentru T = 0, obținem
Substituind valoarea constantei de integrare A, obținem
Din această ecuație rezultă că conductorul parcurs de curent de încălzire să apară la un curbă exponențială (Fig. 1). După cum se poate observa, cu schimbarea în timpul de creștere este temperatura conductorului încetinit, iar temperatura atinge o valoare starea de echilibru.
Această ecuație dă temperatura conductorului la un moment dat t de la începutul trecerii curentului.
Amploarea supraîncălzirii constantă poate fi obținută în cazul în care încălzirea timpului take ecuație t = ∞
în care vy - temperatura la starea de echilibru a suprafeței conductorului; # 920; y - valoarea stabilizată este depășită temperatura conductorului peste temperatura ambiantă.
Fig. 1. Curbele de încălzire și răcire echipamente electrice: A - schimbarea temperaturii uniforme a conductorului în timpul încălzirii prelungite; b - modificarea temperaturii în timpul răcirii
Pe baza acestei ecuații, putem scrie
Acest lucru arată că, atunci când starea de echilibru toată căldura este generată în conductorul va fi acordată mediului.
Introducerea în ecuația principală de căldură # 920; y și denotând prin T = Gc / obține KF aceeași ecuație într-o formă simplă:
Valoarea T = Gc / KF numit timp de încălzire constantă și reprezintă raportul dintre capacitatea de absorbție a căldurii a corpului capacității sale de transfer termic. Aceasta depinde de dimensiunea și de suprafață proprietățile conductorului sau corpul și nu depinde de timp și temperatură.
Pentru acest ghid, sau dispozitiv, această valoare caracterizează timpul pentru a ajunge la starea de echilibru termic și este luată ca măsurătorile la scară de timp pe diagramele de încălzire.
Deși încălzirea ecuației care are loc după starea de echilibru timp la infinit lung, în practică, timpul pentru a ajunge la starea de echilibru de temperatură este determinată să fie (3-4) • T, deoarece în acest caz, temperatura de încălzire este mai mare de 98% din valoarea sa finală # 920; y.
timp de încălzire constantă pentru comune structurilor de transport al curentului poate fi ușor de calculat, și este determinată pentru aparate și mașini prin teste termice și construcții grafice ulterioare. constantă de timp de încălzire determinată ca subtangent RT construită dintr-o curbă de încălzire în sine și tangenta la OB curba (de origine) caracterizează creșterea temperaturii conductorului în absența căldurii.
La densități mari de curent și încălzire intensă timp de încălzire constantă se calculează conform expresiei actualizate:
Presupunând că conductorul de căldură are loc fără emisie de căldură în mediul înconjurător, ecuația de căldură va avea următoarea formă:
iar temperatura supraîncălzit va crește liniar proporțional cu timpul:
Dacă înlocuim în această ecuație t = T, se poate observa că pentru perioada de timp de încălzire T = constanta Gc / KF conductor este încălzit la o temperatură constantă # 920; y = I2Ra / KF, în cazul în care în acest timp nu se va întâmpla de căldură.
Mărimea timpului de încălzire constantă pentru echipamentele electrice variază de la câteva minute anvelopele la mai multe ore în transformatoare de mare putere si generatoare.
Tabel. 1 prezintă valorile constantelor timpului de încălzire pentru anumite mărimi tipice anvelope.
La deconectarea curentului se oprește alimentarea cu energie a conductorului, t. E. PDT = 0, astfel încât, începând din momentul în care curentul este oprit, conductorul este răcit.
Ecuația de căldură principal pentru acest caz, după cum urmează:
Tabelul 1. Constantele Timpul de încălzire bare de cupru și aluminiu
Dacă răcirea conductorului sau a echipamentului începe cu un supraîncălzit # 920; y, soluția acestei ecuații dă variația în timp a temperaturii, după cum urmează:
După cum se poate observa din Fig. 1b, curba de răcire este aceeași ca și curba de încălzire, dar este convexă în jos (axa abscisă).
timpul de încălzire permanentă poate fi determinată din curba de răcire a subtangent cantitate care corespunde la orice punct al curbei.
Condițiile de încălzire de mai sus conductor uniform curentul electric într-o anumită măsură, supuse diferitelor sisteme electrice pentru evaluarea globală a fluxului de procese de încălzire. În ceea ce privește elementele similare curente purtătoare de dispozitive conductoare, bare colectoare si sisteme de autobuz, precum și alte, concluziile permit calculele practice necesare.