1.4. Режимы нагрева электрических аппаратов

Электрические аппараты работают в одном из пяти режимов.

- Продолжительный режим, когда температура аппарата достигает установившегося значения, и аппарат при этом остается под нагрузкой любой промежуток времени.

- Прерывисто-продолжительный, когда аппарат остается под нагрузкой при установившемся значении температуры ограниченное техническими условиями время.

- Повторно-кратковременный, когда температура частей электрического аппарата не достигает установившегося значения за время нагрузки и не достигает температуры холодного состояния за время паузы.

- Кратковременный, когда в период нагрузки температура частей электрического аппарата достигает установившегося значения, а в период отключенной нагрузки достигает температуры холодного состояния.

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

Рассмотрим повторно-кратковременный режим нагрева электрического аппарата, когда он нагружается источниками теплоты постоянной мощности в течение времени t_P (рабочий период) и охлаждается за время t_П (время паузы) таким образом, что рабочие периоды и периоды пауз бесконечно повторяются (рис.10). Пусть мощность в повторно-кратковременном режиме ‑ Р_ПК, а в продолжи-тельном ‑ Р_ПР.

Р _ПК

t

t_P t_П t_P t_П t_P

Рис. 10

Кривая нагрева в повторно-кратковременном режиме принимает пилообразный вид (рис. 11).

Рис. 11

t

Максимальная температура электрического аппарата при повторно-кратковременном режиме нагрева

меньше, чем при продолжительном режиме при условии равенства мощностей источников теплоты в том и другом случаях Р_П-К = Р_ПР.

Поскольку превышения температуры и мощностей, отдаваемых в окружающую среду при установившемся режиме нагрева, в продолжительном и повторно-кратковременных режимах связаны линейной зависимостью Ньютона, то при прочих равных условиях (равенство коэффициентов теплоотдачи К_Т и равенство охлаждающих поверхностей S_ОХЛ)

.

Отношение

называется коэффициентом перегрузки по мощности и 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.

Так как при прочих равных условиях мощность источников теплоты в большинстве случаев пропорциональна квадрату тока (4), то вводят коэффициент перегрузки по току, который равен

К_I = .

Если t_P + t_П ≤ 0,1T то в этом случае с погрешностью, не превышающей 5%, можно определить:

. (25)

Часто в расчетах используется понятие "относительная продолжительность включения", измеряемая в процентах,

ПВ% = . (26)

Тогда коэффициент перегрузки по мощности:

К_Р = . (27)