2.5. Нагрев аппаратов в переходных режимах

Тепло, выделяющееся в аппарате, частично отдается в окружающее пространство, частично идет на повышение его температуры.

Количество тепла, отдаваемого в окружающее пространство, определяется с помощью уравнений Ньютона:

– количество тепла, отдаваемое телом в окружающую среду за время dt;

– количество тепла, воспринимаемое телом при изменении его температуры на .

Где P- мощность тепловых потерь в теле, Вт;

С - теплоемкость тела;

с- удельная теплоемкость единицы массы;

- изменение температуры тела;

- коэффициент теплообмена (является сложной функцией температуры и других физических параметров);

S- площадь охлаждения,  .

Зависимость   показана на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Переходный процесс нагрева и охлаждения

2 6. Нагрев аппаратов при коротком замыкании

Процесс нагрева считается установившимся, если стечением времени температура частей аппарата не изменяется. Температура может считаться установившейся, если за 1 ч нагрева она возрастает не более чем на 1 ⁰С.

В установившемся режиме все выделяющееся тепло отдается в окружающее пространство. В противном случае  часть тепла идет на нагрев аппарата, и его температура изменяется. В режиме короткого  замыкания  время воздействия токов КЗ t_кз значительно меньше постоянной времени нагрева Т токоведущих частей. При t_кз< Т процесс нагрева происходит так, что тепло не отдается в окружающую среду, а расходуется на повышение температуры проводника. Такой процесс нагрева называют адиабатическим. В этом случае процесс нагрева проводника подчиняется соотношению  . В процессе короткого замыкания ток меняется по некоторому закону, который может быть найден, если известны параметры цепи и место, в котором произошло короткое замыкание. Зная этот закон, т.е. имея кривую изменения тока к.з. во времени i_кз(t), то можно считать, что это и есть кривая распределения плотности тока к.з. d_кз(t).И по известным кривым для определения температуры проводников из различных материалов (меди, алюминия, стали) можно отыскать температуру в конце КЗ.

Однако этот метод громоздок. Поэтому реальный процесс короткого замыкания заменяется некоторым фиктивным процессом, в качестве фиктивного процесса выбирается такой, при котором в процессе КЗ ток не меняется и остается во времени постоянным и равным действующему значению установившегося тока к.з. I_д.

Так как температуры проводников в конце процесса КЗ строго ограничены, каждый аппарат может быть охарактеризован допустимой величиной произведения  I²t. Обычно задается не сама величинаI²t, а значение тока неизменной силы, тепловое действие которого электрический аппарат может выдержать в течение заданного времени так, что это  не препятствует его дальнейшей нормальной работе. Это значение тока называется током термической устойчивости. Чаще всего задается ток десяти-, пяти- или односекундной термической устойчивости. Если необходимо найти ток термической устойчивости при времени действия t, отличающимся от 10 с, то это может быть легко сделано из условия

  , т.е.  .