Режимы работы электрических аппаратов

Формула Ньютона для расчета процесса нагрева элементов аппарата

Температура наружной поверхности аппарата относительно окружающей среды рассчитывается по формуле Ньютона:

Эту формулу можно представить в виде теплового закона Ома:

Задачей теплового расчета является определение мощности источника теплоты и условий, при которых максимальная температура элементов аппарата не превысит предельно-допустимого.

Для понижения действия источника теплоты используют проводниковые материалы с малым удельным сопротивлением, для передачи вспомогательного тока используют трубчатые проводники.

Различают прямую и обратную задачи теплового расчета:

-прямая- зная допустимую температуру, геометрические размеры и способ охлаждения определяют допустимую нагрузку по формуле Ньютона. Из неё находят длительно допустимый ток.

- обратная- зная способ охлаждения, допустимую температуру и нагрузку находят требуемую площадь охлаждения.

Связь между объемной плотностью источника тепла и намагничивающей силы обмотки определяется выражением:

Уравнение баланса энергии при нагревании

За время dt энергия в виде тепла, генерируемая в аппаратах расходуется на увеличение температуры тела, а часть её отделяется в окружающую среду.

Уравнение баланса можно записать в виде диф. ур-я:

Решением уравнения является сумма установившейся и свободной составляющих. Если процесс перестал изменятся, то производная равна 0.

Зависимость температуры от времени будет иметь вид:

Постоянная времени определяется как время, необходимое для достижения 2/3 установившихся значений температуры. Можно считать, что процесс установления достигает установившегося значения за 5Т.

При эксплуатации электрических аппаратов могут иметь место следующие режимы работы:

- продолжительный – при котором температура аппарата достигает установившегося значения и аппарат при этой температуре остаётся под нагрузкой сколь угодно длительное время;

- прерывисто-продолжительный – при котором аппарат остаётся под нагрузкой при установившемся значении температуры ограниченное техническими условиями (ТУ) время;

- повторно-кратковременный – при котором температура частей электрического аппарата за время нагрузки не достигает установившегося значения, а за время паузы не уменьшается до температуры окружающей среды;

- кратковременный – при котором в период нагрузки температура частей электрического аппарата не достигает установившегося значения, а в период отсутствия нагрузки достигает температуры холодного состояния;

- короткого замыкания – это частный случай кратковременного режима работы, когда температура частей электрического аппарата значительно превосходит установившуюся температуру при нормальном режиме работы.

Мощность источников теплоты в большинстве случаев пропорциональна квадрату тока, то вводится коэффициент перегрузки по току k_I, который равен

Коэффициент перегрузки по мощности показывает, во сколько раз можно увеличить мощность источников теплоты в электрическом аппарате при повторно-кратковременном режиме работы по сравнению с мощностью при продолжительном режиме при условии равенства допустимой температуры в том и другом случаях.

Если , то в этом случае, с погрешностью не более 5% можно определить

В повторно-кратковременном режиме температура аппарата так же не достигает установившегося значения в период t_НГ, а во время паузы тока не успевает снизиться до Т _окр. Этот режим характеризуется относительной продолжительностью включения: