Общие сведения

При повышении температуры происходит ускоренное старение изоляции проводников и уменьшение их механической прочности. Например, срок службы изоляции при возрастании длительной температуры всего лишь на 8^°С выше номинальной сокращается в 2 раза.

При увеличении температуры от 100° до 250°С механическая прочность меди снижается на 40 %. Эти процессы осложняются тем, что при К3, когда температура может достигнуть 200-300°С, на токоведущие детали воздействуют большие ЭДУ. Поэтому во всех возможных режимах работы температура изоляции и токоведущих частей не должна превосходить допустимых значений.

Тепловое расширение используется в эл.тепловых реле.

Второе направление использование тепловых явлений в аппаратах это перегорание плавкой вставки предохранителя при определенном значении тока.

Без образования дуги в контактных коммутационных аппаратах нельзя отключить цепь постоянного тока. Иначе возникли бы недопустимо высокие перенапряжения, которые постоянно пробивали бы изоляцию цепи. Дуга преобразует запасенную в цепи эл.магнитную энергию в тепловую, рассеиваемую в окружающую среду.

В аппаратах переменного тока эл.дуга также играет положительную роль: она создает токопроводящую связь в цепи от момента размыкания контактов до перехода тока через нуль. Эл.магнитная энергия цепи становится равной нулю и создается благоприятные условия отключения тока.

Активные потери энергии в аппаратах.

Потери в токоведущих частях. В аппаратах постоянного тока нагрев происходит за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи. Энергия, выделяющая в проводнике , где i – ток в цепи; R – активное сопротивление проводника; t – длительность протекания тока.

Активное сопротивление проводника различно при постоянном и переменном токе из–за поверхностного эффекта и эффекта близости.

При переменном токе R_~=R_К_доб, где R_ - сопротивление при постоянном токе; К_доб – коэффициент добавочных потерь, вызванных поверхностным эффектом и эффектом близости.

Поверхностный эффект. Переменный ток проводника, создает переменное магнитное поле, которое наводит в нем ЭДС. Эта ЭДС вытесняет ток к поверхности проводника, в результате наибольшая плотность тока наблюдается на поверхности проводника. Внутренняя часть проводника большого сечения не используется. Чем больше частота тока и меньше удельное сопротивление проводника, тем больше коэффициент добавочных потерь К_п, обусловленных поверхностным эффектом.

Эффект близости. Магнитное поле соседнего проводника наводит в нем ЭДС, в результате ток по сечению распределяется неравномерно. Коэффициент близости К_δ зависит от формы, взаимного расположения проводников и направления токов них. Коэффициент добавочных потерь К_доб.=К_п*К_δ.

В проводниках из ферромагнитного материала (сталь) поверхностный эффект резко увеличивается. Поэтому такие материалы редко применяются для изготовления токоведущих элементов.

Потери в нетоковедущих ферромагнитных деталях.

Переменный магнитный поток наводит в них вихревые токи, которые могут нагреть детали до высоких температур. Кроме потерь от вихревых токов возникает дополнительные потери на перемагничивание материала за счет гистерезиса. Для уменьшения потерь в магнитопроводах они выполняются шихтованными из листов эл.технической стали толщиной 0,2÷0,5 мм, тщательно изолированных друг от друга. Для уменьшения потерь в массивных ферромагнитных деталях применяют ряд специальных мер.

Способность аппарата выдерживать кратковременное тепловое действие тока К3 без повреждений, препятствующих дальнейшей исправной работе, называется термической стойкостью. Термическая стойкость характеризуется током термической стойкости.

Поскольку ток термической стойкости зависит от длительности его прохождения, термическая стойкость относится к определенному времени, обычно 1; 3; 5 и 10 с в зависимости от параметров аппарата. Связь между токами термической стойкости для различных времен выражается равенством