Jaki jest maksymalny dopuszczalny prąd znamionowy przewodu i dopuszczalne rozpraszanie mocy

Kiedy prąd elektryczny przepływa przez drut, energia elektryczna jest przekształcana w ciepło. Charakteryzuje się szybkością procesu przekształcania energii elektrycznej w ciepło moc P = interfejs użytkownika.

Ilość ciepła wytwarzanego przez prąd w przewodzie, proporcjonalna do kwadratu prądu, rezystancji przewodnika i czasu przepływu prądu: Q = Az2rt (Prawo Joule'a-Lenza).

Konwersja energii elektrycznej na energię cieplną ma ogromne znaczenie praktyczne przy tworzeniu żarówek, urządzeń grzewczych i pieców elektrycznych. Wydzielanie się ciepła w przewodach i uzwojeniach urządzeń elektrycznych, maszynach, transformatorach, pomiarach i innych urządzeniach jest nie tylko bezużytecznym marnowaniem energii elektrycznej, ale także procesem, który może doprowadzić do niedopuszczalnie wysokiego wzrostu temperatury i uszkodzenia izolacji przewodów i nawet same urządzenia.

Ilość ciepła wytwarzanego w przewodniku jest proporcjonalna do objętości przewodnika i wzrostu temperatury, a szybkość przekazywania ciepła do otoczenia jest proporcjonalna do różnicy temperatur między przewodnikiem a otoczeniem.

Po raz pierwszy po włączeniu obwodu różnica temperatur między drutem a otoczeniem jest niewielka. Tylko niewielka część ciepła wytwarzanego przez prąd rozprasza się do otoczenia, a większość ciepła pozostaje w drucie i idzie do jego ogrzewania. Wyjaśnia to szybki wzrost temperatury drutu w początkowej fazie nagrzewania.

Wraz ze wzrostem temperatury drutu zwiększa się różnica temperatur między drutem a otoczeniem, a także zwiększa się ilość ciepła wydzielanego przez drut. Pod tym względem wzrost temperatury drutów coraz bardziej spowalnia. Wreszcie, w określonej temperaturze, lokomotywa spalinowa jest w równowadze: w tym samym czasie ilość uwolniona w przewodniku ciepła staje się równa rozproszeniu w środowisku zewnętrznym.

Przy dalszym przepływie prądu stałego temperatura drutu nie zmienia się i nazywana jest temperaturą stanu ustalonego.

Czas nagrzewania do stałej temperatury nie jest taki sam dla różnych drutów: nici lampy żarowe nagrzewa się w ułamku sekundy, samochód elektryczny — po kilku godzinach (jak wynika z analizy, teoretycznie czas nagrzewania jest nieskończenie długi, przez czas nagrzewania będziemy rozumieć czas, w którym drut nagrzewa się do temperatury nie większej niż 1% ustalonej).

Nagrzewanie izolowanych przewodów nie może przekraczać pewnej granicy, ponieważ izolacja może się zapalić lub nawet zapalić w przypadku silnego przegrzania, przegrzanie gołych przewodów prowadzi do zmiany właściwości mechanicznych (napięcia przewodu).

W przypadku przewodów izolowanych normy określają maksymalną temperaturę nagrzewania 55 — 100 ° C, w zależności od właściwości izolacji i warunków instalacji. Prąd, przy którym temperatura w stanie ustalonym spełnia normy, nazywany jest maksymalnym dopuszczalnym lub znamionowym prądem przewodnika. Wartość prądów znamionowych dla różnych przekrojów przewodów podana jest w specyfikacji tablice w PUE i podręczniki elektryczne.

Moc wytwarzana przez prąd w przewodniku, przy której następuje równowaga termiczna i ustala się dopuszczalna temperatura, nazywana jest dopuszczalną stratą mocy.

Jeśli przez przewód przepływa prąd większy niż prąd znamionowy, oznacza to, że przewód jest „przeciążony”. Ponieważ jednak temperatura stanu ustalonego nie jest osiągana od razu, możliwe jest, aby przez krótki czas prąd w obwodzie przekraczał wartość nominalną (aż temperatura przewodu osiągnie wartość graniczną). Nadmierna temperatura drutu zwykle występuje, gdy zwarcie.