Fűtési vezetékek árammal

Mivel a vezetéken átfolyó áram által termelt hőmennyiség arányos az idővel, a vezeték hőmérsékletének folyamatosan növekednie kell, ahogy az áram áthalad a vezetéken. Valójában, ha egy vezetéken folyamatosan áramot vezetnek át, akkor egy bizonyos állandó hőmérséklet jön létre, bár a folyamatos hőleadás ebben a vezetékben folytatódik.

Ez a jelenség azzal magyarázható, hogy minden test, amelynek hőmérséklete magasabb, mint a környezet hőmérséklete, hőenergiát bocsát ki a környezetbe, mivel:

• először is maga a test és a vele érintkező testek hővezető képességgel rendelkeznek;

• másodszor, a testtel szomszédos levegőrétegek felmelegednek, felemelkednek, és átadják helyét a hidegebb rétegeknek, amelyek újra felmelegednek, és így tovább. (hőkonvekció);

• harmadrészt annak köszönhető, hogy a felhevült test sötét és olykor látható sugarakat bocsát ki a környező térbe, hőenergiájának egy részét erre (sugárzásra) fordítja.

A fenti hőveszteségek mindegyike annál nagyobb, minél nagyobb a különbség a test és a környezet hőmérséklete között.Ezért amikor a vezető hőmérséklete olyan magasra emelkedik, hogy a vezető által a környező térnek egységnyi idő alatt leadott teljes hőmennyisége egyenlő a vezetőben másodpercenként elektromos áram által termelt hőmennyiséggel, akkor a hőmérséklet a karmester emelkedése megáll, és állandóvá válik.

A vezető hővesztesége az áram áthaladása során túl összetett jelenség ahhoz, hogy elméletileg megállapíthassuk a vezető hőmérsékletének függőségét minden olyan körülménytől, amely befolyásolja a test hűtési sebességét.

Elméleti megfontolások alapján azonban néhány következtetés levonható. Eközben a vezetékek hőmérsékletének kérdése nagy gyakorlati jelentőséggel bír a hálózat minden műszaki számításánál, a reosztátok, tekercsek stb. Ezért a technológiában empirikus képleteket, szabályokat és táblázatokat használnak, amelyek megadják a kapcsolatot a vezetékek keresztmetszete és a megengedett áramerősség között különböző körülmények között, amelyekben a vezetékek vannak. Néhány minőségi összefüggés megjósolható és empirikusan könnyen megállapítható.

Nyilvánvaló, hogy minden olyan körülmény, amely csökkenti a test hűtésének három okának egyikét, növeli a vezető hőmérsékletét. Mutassunk meg néhány ilyen körülményt.

A vízszintesen megfeszített szigeteletlen egyenes vezeték alacsonyabb hőmérsékletű, mint az azonos vezeték azonos áramerősség mellett függőleges helyzetben, mert a második esetben a felmelegített levegő a vezeték mentén felfelé emelkedik és a felmelegített levegő hideg levegővel való cseréje lassabban történik, mint az első esetben.

Egy spirálba tekercselt huzal sokkal jobban felmelegszik, mint egy hasonló, azonos áramerősségű, egyenes vonalban megfeszített huzal.

A szigetelőréteggel borított vezető jobban felmelegszik, mint a szigeteletlen, mert a szigetelés mindig rossz hővezető, és a szigetelés felületének hőmérséklete jóval alacsonyabb, mint a vezető hőmérséklete, így a ez a felület légáramlatok és sugárzás hatására sokkal -kicsi.

Ha egy vezetéket hidrogénbe vagy izzó gázba helyeznek, amelyek hővezető képessége nagyobb, mint a levegő, akkor a vezeték hőmérséklete azonos áramerősség mellett alacsonyabb lesz, mint a levegőben. Éppen ellenkezőleg, a szén-dioxiddal, amelynek hővezető képessége alacsonyabb, mint a levegőé, a huzal jobban felmelegszik.

Ha a vezetőt üregbe (vákuum) helyezzük, akkor a hő konvekciója teljesen leáll, és a vezető melegítése sokkal nagyobb lesz, mint a levegőben. Ezt az izzólámpák beszerelésekor használják.

Általában a vezetékek légáramainak hűtése elsődleges fontosságú az egyéb hűtési tényezők mellett. A hűtőfelület bármely növekedése csökkenti a vezető hőmérsékletét. Ezért egy vékony, egymással nem érintkező párhuzamos vezetékköteg sokkal jobban lehűl, mint egy ugyanolyan ellenállású vastag vezeték, amelynek keresztmetszete megegyezik a kötegben lévő összes vezeték keresztmetszete összegével. .

A viszonylag kis tömegű reosztátok előállításához vezetőként nagyon vékony fémszalagokat használnak, amelyeket a hosszuk csökkentése érdekében préselnek.

Mivel egy vezetőben az áram által leadott hőmennyiség arányos az ellenállásával, ezért két azonos méretű, de eltérő anyagú vezető esetén a nagyobb ellenállású vezetőt melegítjük magasabb hőmérsékletre.

A vezeték keresztmetszetének csökkentésével olyan mértékben növelheti az ellenállását, hogy a hőmérséklete elérje az olvadáspontját. Ez arra szolgál, hogy megvédje a hálózatot és az eszközöket az olyan erős áramoktól, amelyekre az eszközöket és a hálózatot tervezték.

Erre az ún biztosítékok, amelyek alacsony olvadáspontú fémből (ezüst vagy ólom) készült rövid huzalok. Ennek a vezetéknek a keresztmetszete úgy van kiszámítva, hogy egy bizonyos meghatározott áramerősségnél ez a huzal megolvad.

A különböző áramok esetén a biztosítékok keresztmetszetének megkeresésére szolgáló táblázatokban megadott adatok legalább bizonyos méretű biztosítékokra vonatkoznak.

A nagyon rövid biztosíték jobban hűt, mint a hosszú, a rácsatlakoztatott rézbilincsek jó hővezető képessége miatt, ezért valamivel nagyobb áramerősséggel megolvad. Ezenkívül a biztosíték hosszának olyannak kell lennie, hogy olvadásakor ne képződhessen elektromos ív a vezetékek végei között. Ily módon a legkisebb biztosíték hossza a hálózati feszültség függvényében kerül meghatározásra.

Lásd még:

A feszültség alatt álló részek fűtése meghosszabbított árammal a képletekben