Varmetråder med strøm

Siden mengden varme som genereres av strømmen når den flyter gjennom ledningen er proporsjonal med tiden, må temperaturen på ledningen øke kontinuerlig når strømmen flyter gjennom ledningen. Faktisk, når en strøm kontinuerlig føres gjennom en ledning, etableres en viss konstant temperatur, selv om den kontinuerlige frigjøringen av varme fortsetter i denne ledningen.

Dette fenomenet forklares av det faktum at enhver kropp hvis temperatur er høyere enn temperaturen i miljøet frigjør varmeenergi til miljøet på grunn av det faktum at:

• for det første har selve kroppen og kroppene i kontakt med den termisk ledningsevne;

• for det andre varmes luftlagene ved siden av kroppen opp, stiger opp og gir plass til kaldere lag, som varmes opp igjen, og så videre. (varmekonveksjon);

• for det tredje, på grunn av det faktum at den oppvarmede kroppen sender ut mørke og noen ganger synlige stråler inn i det omkringliggende rommet, og bruker deler av sin termiske energi på dette (stråling).

Alle de ovennevnte varmetapene er jo større, jo større er forskjellen mellom temperaturene i kroppen og omgivelsene.Derfor, når temperaturen på lederen blir så høy at den totale mengden varme som avgis av lederen til det omgivende rommet per tidsenhet er lik mengden varme som genereres i lederen hvert sekund av en elektrisk strøm, da av konduktøren vil slutte å øke og vil bli permanent.

Tapet av varme fra en leder under passering av en strøm er et for komplekst fenomen til å teoretisk oppnå avhengigheten av temperaturen til lederen på alle omstendighetene som påvirker kjølehastigheten til kroppen.

Noen konklusjoner kan imidlertid trekkes basert på teoretiske betraktninger. I mellomtiden er spørsmålet om temperaturen på ledningene av stor praktisk betydning for alle tekniske beregninger av nettverket, reostater, viklinger, etc. Derfor bruker de i teknologien empiriske formler, regler og tabeller som gir forholdet mellom tverrsnitt av ledninger og tillatt strømstyrke under ulike forhold som ledningene er i. Noen kvalitative sammenhenger kan forutsies og enkelt etableres empirisk.

Det er klart at enhver omstendighet som reduserer påvirkningen fra en av de tre årsakene til kroppskjøling øker temperaturen på lederen. La oss peke på noen av disse omstendighetene.

En uisolert rett ledning strukket horisontalt har en lavere temperatur enn den samme ledningen ved samme strømstyrke i vertikal posisjon, fordi i det andre tilfellet stiger den oppvarmede luften langs ledningen og erstatningen av den oppvarmede luften med kald luft skjer langsommere, enn i det første tilfellet.

En ledning viklet i en spiral varmer opp mye mer enn en lignende ledning med samme strømstyrke strukket i en rett linje.

En leder dekket med et lag med isolasjon varmer opp mer enn en uisolert, fordi isolasjonen alltid er en dårlig varmeleder, og temperaturen på overflaten av isolasjonen er mye lavere enn temperaturen på lederen, så kjølingen av denne overflaten av luftstrømmer og stråling er mye mindre.

Hvis en ledning er plassert i hydrogen eller glødende gass, som har høyere varmeledningsevne enn luft, vil temperaturen på ledningen for samme strømstyrke være lavere enn i luft. Tvert imot, med karbondioksid, hvis varmeledningsevne er lavere enn luft, varmes ledningen opp mer.

Hvis lederen er plassert i et hulrom (vakuum), vil konveksjonen av varme stoppe helt og oppvarmingen av lederen vil være mye større enn i luft. Dette brukes ved montering av glødepærer.

Generelt er kjøling av luftstrømmene til ledningene av primær betydning blant andre kjølefaktorer. Enhver økning i kjøleoverflate reduserer temperaturen på lederen. Derfor avkjøles en bunt av tynne parallelle ledninger som ikke er i kontakt med hverandre mye bedre enn en tykk ledning med samme motstand, hvis tverrsnitt er lik summen av tverrsnittene til alle ledningene i bunten .

For å lage reostater med relativt lav vekt, brukes svært tynne metallstrimler som ledere, som krympes for å redusere lengden.

Siden mengden varme som avgis av strømmen i en leder er proporsjonal med dens motstand, blir lederen hvis motstand er større i tilfelle av to ledere av samme størrelse, men forskjellig substans, oppvarmet til en høyere temperatur.

Ved å redusere ledningens tverrsnitt kan du øke motstanden så mye at temperaturen når smeltepunktet. Dette brukes for å beskytte nettverket og enhetene fra å bli skadet av strømmer med større styrke enn enhetene og nettverket er designet for.

For denne såkalte sikringer, som er korte ledninger laget av et lavtsmeltende metall (sølv eller bly). Tverrsnittet til denne ledningen beregnes slik at denne ledningen smelter ved en viss spesifisert strømstyrke.

Dataene gitt i tabellene for å slå opp tverrsnittet av sikringer for ulike strømmer refererer til sikringer med en lengde på minst visse dimensjoner.

En veldig kort sikring kjøler bedre enn en lang på grunn av den gode varmeledningsevnen til kobberklemmene den er koblet til og smelter derfor ved en litt høyere strøm. I tillegg må lengden på sikringen være slik at når den smelter, kan det ikke dannes en elektrisk lysbue mellom endene av ledningene. På denne måten bestemmes den minste sikringslengden avhengig av nettspenningen.

Se også:

Oppvarming av spenningsførende deler med utvidet strømflyt i formlene