4.2 Нагрев и охлаждение аппаратов при кратковременном режиме работы

При длительном режиме работы допустимая нагрузка Рд выбирается таким образом, чтобы установившееся превышение температуры _у было равно допустимому превышению д. Превышение температуры в этом случае изменяется по кривой 1 (см. рисунок 4.2).

Рисунок 4.2 -Кривые процесса нагревания и охлаждения аппарата при кратковременном режиме работы

При той же нагрузке в кратковременном режиме работы за время превышение температуры достигло бы значения₁ , т.е. аппарат не был бы полностью использован по нагреву.

Поэтому при кратковременном режиме можно увеличить нагрузку так, чтобы превышение температуры изменялось по кривой 2 и к концу режима (за время ) достигло допустимой температуры. Для характеристики кратковременного режима вводится понятие коэффициента перегрузки

,

который показывает, во сколько раз можно увеличить допустимую нагрузку по току при кратковременном режиме по сравнению с длительным режимом

. (4.3)

Анализ (4.3) показывает, что коэффициент перегрузки растет с увеличением постоянной времени. В связи с этим в аппаратах, электробытовых приборах, работающих в кратковременных режимах, рекомендуется увеличивать постоянную времени, что позволяет повысить нагрузку по току. Увеличение постоянной времени достигается в основном за счет увеличения массы материала, участвующего в процессе нагрева.

4.3 Нагрев и охлаждение аппаратов при повторно-кратковременном режиме работы

Повторно-кратковременным называется режим работы, при котором периоды нагрузки чередуются с паузами. Полный периодназывается циклом.

Характеризуется режим продолжительностью включений ПВ% и частотой включения - числом циклов в час.

ПВ% представляет выраженное в процентах отношение продолжительности нагрузки к продолжительности всего цикла.

Кривые процесса нагрева и охлаждения аппарата изображены на рисунке 4.3.

Рисунок 4.3 – Кривые процесса нагрева и охлаждения аппарата при повторно-кратковременном режиме работы

В этом режиме периоды нагрева и охлаждения чередуются и, начиная с некоторого момента, наступает состояние, когда превышение температуры колеблется между некоторым максимумом ₁ и минимумом ₂. Если аппарат нагружать током, соответствующим ПВ% аппарата, то превышение температуры будет равно допустимому превышению температуры (кривая 1). Если при этом токе аппарат оставить включенным на длительное время, то превышение температуры будет больше допустимого и аппарат выйдет из строя.

5 Лекция 5. Термическая устойчивость электрических аппаратов5 Содержание лекции:

нагрев аппаратов при коротком замыкании. Термическая устойчивость аппаратов. Предельно допускаемые температуры нагрева проводников и аппаратов. Косвенный метод определения установившегося превышения температуры и постоянной времени нагрева аппарата.

Цель лекции:

изучить связи между номинальными токами элементов аппарата (или проводника) и их предельно допускаемыми температурами.

5.1 Нагрев аппарата при коротком замыкании

Короткое замыкание характеризуется большим током и малой длительностью, определяемой временем срабатывания максимальной токовой защитой. Как показали исследования, если длительность нагрева не превышает 0,1 T, то можно пренебречь отдачей тепла в окружающее пространство и полагать, что вся энергия, выделяемая при КЗ, идет на нагрев аппарата.

Уравнение теплового баланса (4-1) в этом случае будет иметь вид

откуда

тогда

где ₀ –превышение температуры аппарата в момент начала КЗ.

Нагрев аппарата при КЗ происходит практически по прямой линии (см. рисунок 5.1)

Рисунок 5.1 - Нагрев аппарата при коротком замыкании и охлаждение его после отключения