ТЕПЛОВА ДІЯ СТРУМУ - Студопедія
Основні поняття. Поступальні рухи вільних електронів у провіднику, що створює електричний струм, викликає зіткнення електронів з атомами або молекулами всередині провідника. При таких зіткненнях електрони повідомляють атоми або молекули додаткову енергію і посилюють їх безладний тепловий рух (коливання). Останнє проявляється як виділення тепла провідником.
Нагрівання провідника струмом є природним наслідком того, що провідник є деяким опором струму. Роль електричного опору подібна до ролі тертя в механічній системі.
(Рівняння нагрівання провідника струмом; Розрахунок проводів на нагрівання, вивчається самостійно, література: А.С. Касаткіна «Основи електротехніки»).
КОРОТКІ ЗАМИКАННЯ І ТЕПЛОВИЙ ЗАХИСТ
Провід електричних ліній та електротехнічні пристрої повинні бути захищені від перегріву при коротких замиканнях та тривалих перевантаженнях.
Коротким замиканням прийнято називати всяке ненормальне з'єднання через мале опір між проводами чи іншими струмопровідними частинами ланцюга. Причиною короткого замикання може бути випадкове з'єднання голих струмопровідних частин між собою (наприклад, з'єднання двох проводів повітряної лінії) або пошкодження ізоляції внаслідок старіння, зношування, пробою тощо. При короткому замиканні різко збільшується сила струму, оскільки виділення тепла в проводах пропорційно квадрату сили струму ( ), то тепловий вплив струму короткого замикання може викликати руйнування ізоляції і пожежа; разом з тим, при коротких замиканнях часто виникають небезпечні електродинамічні сили взаємодії між проводами. Крім того, коротке замикання викликає сильне збільшення втрати напруги в мережі,Наслідком є зменшення сили світла ламп, зниження швидкості і навіть зупинка електродвигунів і т.д.
Коротке замикання тим небезпечніше, що ближче до джерела електроенергії. При короткому замиканні на затискачах останнього силу струму обмежує лише внутрішній опірrвн цього джерела:Iдо =Е:rвн. В електроенергетичних системах сила струму струмів коротких замикань досягає сотень тисяч ампер і відключення таких струмів пов'язане з чималими труднощами. Але в освітлювальних мережах житлових будинків сила струму короткого замикання – величина близько 30 – 100 А. Проте швидке відключення цих струмів дуже важливе з погляду їхньої пожежної небезпеки.
Найпростішим способом відключення струмів короткого замикання є використання їхньої теплової дії в приладі захисту. Таким приладом єплавкий запобіжник. У ньому основним відключаючим елементом служить плавка вставка - змінна частина запобіжника, що плавиться при збільшенні сили струму в ланцюгу, що захищається, понад певне значення. По суті це коротка ділянка ланцюга, що захищається, відносно легко руйнується тепловою дією струму. Щоб отримати таку знижену термічну стійкість, потрібно збільшити опір вставки, для чого вона виготовляється з матеріалу з відносно високим питомим опором (наприклад, сплаву олова і свинцю) або з металу, що добре проводить (наприклад, срібла, міді), але з відносно малим перетином.
Плавання вставки не повинно супроводжуватися виникненням дуги в запобіжнику вздовж ділянки, що розмикається, отже, плавка вставка повинна мати довжину, відповідну вимикається напрузі; тому на запобіжниках, крім номінального струму, вказується також і напруга.
Номінальноюсилою струму плавкого запобіжника вважається найбільша сила струму, яку запобіжник може витримувати невизначено довгий час, не руйнуючись. Вона вказується на вставці запобіжника. Але сила струму плавлення вставки запобіжника залежить від низки причин і в першу чергу від тривалості навантаження струмом та умов охолодження запобіжника.
Орієнтовно визначення часу відключення можна скористатися представленої малюнку ХХ5 залежністю часу плавлення вставки з так званої кратності струму, тобто. від відношення сили струму плавлення вставки до номінальної сили струму вставки.
Слід розрізняти захист дроту від коротких замикань та захист від тривалих перевантажень. Номінальні струми плавких вставок запобіжників, що служать для захисту окремих ділянок мережі, у всіх випадках слід вибирати по можливості найменшими за розрахунковими струмами відповідних ділянок мережі. Але при цьому вставка не повинна плавитися при короткочасних навантаженнях – пускових струмах електродвигунів тощо. У ряді випадків ці дві вимоги несумісні. Зокрема, якщо лінія живить двигуни, то за основу для вибору запобіжника потрібно брати середнє значення пускової сили струму, яке орієнтовно в 5 – 7 разів більше за номінальний процес зазвичай становить близько 5 – 10 сек; протягом цього часу згідно з малюнком ХХ5 запобіжник повинен витримати силу струму, що перевищує його номінальну приблизно у 2,5 рази. Отже, номінальна сила струму плавкого запобіжника повинна дорівнювати (або більше) 40% від середньої пускової сили струму двигуна, тобто.
Але коли обрані таким чином номінальні значення сили струму плавких вставок значно перевищують допустимі тривалі навантаження провідників, що захищаються, тоді запобіжникизахищають дроти від коротких замикань, але не від тривалих навантажень.
У ряді випадків, коли перегрів проводів не обумовлює пожежну небезпеку, наприклад, у разі голих проводів, згідно з ПУЕ, можна обмежитися тільки захистом від струмів короткого замикання, але при цьому номінальна сила струму плавких вставок запобіжників повинна бути не більше ніж 300% від тривало допустимої
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: