Küttejuhtmed vooluga

Kuna läbi juhtme voolava voolu tekitatud soojushulk on võrdeline ajaga, peab juhtme temperatuur voolu läbimisel pidevalt tõusma. Tegelikult, kui voolu juhitakse pidevalt läbi juhtme, tekib teatud konstantne temperatuur, kuigi selles juhtmes jätkub pidev soojuse vabanemine.

Seda nähtust seletatakse asjaoluga, et iga keha, mille temperatuur on kõrgem kui keskkonna temperatuur, eraldab keskkonda soojusenergiat, kuna:

• esiteks on kehal endal ja sellega kokkupuutuvatel kehadel soojusjuhtivus;

• teiseks kuumenevad kehaga külgnevad õhukihid, tõusevad üles ja annavad teed külmematele kihtidele, mis kuumenevad uuesti jne. (soojuse konvektsioon);

• kolmandaks tänu sellele, et kuumutatud keha kiirgab ümbritsevasse ruumi tumedaid ja kohati nähtavaid kiiri, kulutades sellele (kiirgusele) osa oma soojusenergiast.

Kõik ülaltoodud soojuskaod on seda suuremad, mida suurem on erinevus keha ja keskkonna temperatuuride vahel.Seega, kui juhi temperatuur muutub nii kõrgeks, et juhi poolt ümbritsevasse ruumi ajaühikus eraldatud soojuse summaarne kogus võrdub soojushulgaga, mis juhis tekib elektrivooluga igal sekundil, siis dirigendi suurenemine peatub ja muutub püsivaks.

Juhi soojuskadu voolu läbimise ajal on liiga keeruline nähtus, et teoreetiliselt saada juhi temperatuuri sõltuvust kõigist asjaoludest, mis mõjutavad keha jahtumise kiirust.

Siiski saab teoreetilistest kaalutlustest lähtudes teha mõningaid järeldusi. Samal ajal on juhtmete temperatuuri küsimus väga praktiline kõigi võrgu, reostaatide, mähiste jne tehniliste arvutuste jaoks. Seetõttu kasutavad nad tehnoloogias empiirilisi valemeid, reegleid ja tabeleid, mis annavad seose juhtmete ristlõigete ja lubatud voolutugevuse vahel erinevates tingimustes, milles juhtmed on. Mõnda kvalitatiivset seost saab empiiriliselt ennustada ja hõlpsasti kindlaks teha.

Ilmselgelt suurendab juhi temperatuuri iga asjaolu, mis vähendab ühe kolmest keha jahtumise põhjusest. Toome välja mõned neist asjaoludest.

Horisontaalselt venitatud isoleerimata sirge traadi temperatuur on madalam kui sama juhtmega sama voolutugevuse juures vertikaalasendis, kuna teisel juhul tõuseb soojendatud õhk mööda traati üles ja soojendatud õhu asendumine külma õhuga toimub aeglasemalt, kui esimesel juhul.

Spiraali keritud traat kuumeneb palju rohkem kui samasugune sirgjooneliselt venitatud sama voolutugevusega traat.

Isolatsioonikihiga kaetud juhe soojeneb rohkem kui isoleerimata, kuna isolatsioon on alati halb soojusjuht ja isolatsiooni pinna temperatuur on palju madalam kui juhi temperatuur, mistõttu elektrijuhtme jahutamine. see pind õhuvoolude ja kiirguse toimel on palju -väike.

Kui juhe asetada vesinikku või hõõguvasse gaasi, mille soojusjuhtivus on suurem kui õhul, on traadi temperatuur sama voolutugevuse korral madalam kui õhus. Vastupidi, süsihappegaasiga, mille soojusjuhtivus on õhust madalam, soojeneb traat rohkem.

Kui juht asetada õõnsusse (vaakum), siis soojuse konvektsioon peatub täielikult ja juhi kuumenemine on palju suurem kui õhus. Seda kasutatakse hõõglampide paigaldamisel.

Üldjuhul on muude jahutustegurite hulgas esmatähtis juhtmete õhuvoolude jahutamine. Igasugune jahutuspinna suurenemine vähendab juhi temperatuuri. Seetõttu jahutatakse õhukeste paralleelsete juhtmete kimp, mis ei puutu üksteisega kokku, palju paremini kui sama takistusega jäme traat, mille ristlõige on võrdne kimbu kõigi juhtmete ristlõigete summaga. .

Suhteliselt väikese kaaluga reostaatide valmistamiseks kasutatakse juhtidena väga õhukesi metallribasid, mis nende pikkuse vähendamiseks kokku surutakse.

Kuna voolu poolt eraldatud soojushulk juhis on võrdeline selle takistusega, siis kahe ühesuuruse, kuid erineva ainega juhi puhul kuumutatakse kõrgemale temperatuurile juht, mille takistus on suurem.

Traadi ristlõike vähendamisega saate selle takistust nii palju suurendada, et selle temperatuur jõuab sulamistemperatuurini. Seda kasutatakse võrgu ja seadmete kaitsmiseks kahjustamise eest tugevamate voolude poolt, kui seadmed ja võrk on ette nähtud.

Selle jaoks nö kaitsmed, mis on madalalt sulavast metallist (hõbe või plii) valmistatud lühikesed juhtmed. Selle traadi ristlõige arvutatakse nii, et teatud kindlaksmääratud voolutugevuse korral see traat sulab.

Erinevate voolude kaitsmete ristlõike otsimiseks tabelites toodud andmed viitavad kaitsmetele, mille pikkus on vähemalt teatud mõõtmetega.

Väga lühike kaitsme jahtub paremini kui pikk, kuna see on ühendatud vaskklambrite hea soojusjuhtivusega ja sulab seetõttu veidi suurema vooluga. Lisaks peab kaitsme pikkus olema selline, et selle sulamisel ei saaks juhtmete otste vahele tekkida elektrikaar. Sel viisil määratakse väikseim kaitsme pikkus sõltuvalt võrgupingest.

Vaata ka:

Pinge all olevate osade kuumutamine pikendatud vooluga valemites