Šildymo laidai su srove

Kadangi srovės, tekančios laidu, generuojamos šilumos kiekis yra proporcingas laikui, srovei tekant laidu, laido temperatūra turi nuolat didėti. Tiesą sakant, kai srovė nuolat teka per laidą, nustatoma tam tikra pastovi temperatūra, nors šiame laide ir toliau vyksta nuolatinis šilumos išsiskyrimas.

Šis reiškinys paaiškinamas tuo, kad bet kuris kūnas, kurio temperatūra yra aukštesnė už aplinkos temperatūrą, išskiria šilumos energiją į aplinką dėl to, kad:

• pirma, pats kūnas ir su juo besiliečiantys kūnai turi šilumos laidumą;

• antra, prie kūno esantys oro sluoksniai įkaista, pakyla aukštyn ir užleidžia vietą šaltesniems sluoksniams, kurie vėl įkaista ir pan. (šilumos konvekcija);

• trečia, dėl to, kad įkaitęs kūnas į supančią erdvę skleidžia tamsius ir kartais matomus spindulius, tam (spinduliavimui) išeikvodamas dalį savo šiluminės energijos.

Visi aukščiau išvardyti šilumos nuostoliai yra didesni, tuo didesnis kūno ir aplinkos temperatūrų skirtumas.Todėl, kai laidininko temperatūra tampa tokia aukšta, kad bendras šilumos kiekis, kurį laidininkas išskiria aplinkinei erdvei per laiko vienetą, yra lygus šilumos kiekiui, kurį laidininke kas sekundę sukuria elektros srovė, tada dirigento skaičius nustos didėti ir taps nuolatinis.

Šilumos praradimas iš laidininko praeinant srovei yra pernelyg sudėtingas reiškinys, kad teoriškai būtų galima nustatyti laidininko temperatūros priklausomybę nuo visų aplinkybių, turinčių įtakos kūno aušinimo greičiui.

Tačiau remiantis teoriniais samprotavimais galima padaryti tam tikras išvadas. Tuo tarpu laidų temperatūros klausimas turi didelę praktinę reikšmę atliekant visus techninius tinklo, reostatų, apvijų ir kt. Todėl technologijoje jie naudoja empirines formules, taisykles ir lenteles, kurios pateikia ryšį tarp laidų skerspjūvių ir leistinos srovės stiprio įvairiomis sąlygomis, kuriomis yra laidai. Kai kuriuos kokybinius ryšius galima nuspėti ir lengvai nustatyti empiriškai.

Akivaizdu, kad bet kokia aplinkybė, sumažinanti vienos iš trijų kūno aušinimo priežasčių įtaką, padidina laidininko temperatūrą. Pažymėkime kai kurias iš šių aplinkybių.

Neizoliuotas tiesus laidas, ištemptas horizontaliai, turi žemesnę temperatūrą nei tas pats laidas esant tokiam pačiam srovės stiprumui vertikalioje padėtyje, nes antruoju atveju šildomas oras kyla išilgai laido ir šildomo oro pakeitimas šaltu oru vyksta lėčiau, nei pirmuoju atveju.

Spirale suvyniotas laidas įkaista daug labiau nei panašus to paties stiprumo laidas, ištemptas tiesia linija.

Izoliacijos sluoksniu padengtas laidininkas įkaista labiau nei neizoliuotas, nes izoliacija visada yra prastas šilumos laidininkas, o izoliacijos paviršiaus temperatūra yra daug žemesnė už laidininko temperatūrą, todėl šis paviršius oro srovėmis ir spinduliuote yra daug mažesnis.

Jei laidas dedamas į vandenilį arba žėrinčias dujas, kurių šilumos laidumas yra didesnis nei oro, tada laido temperatūra tokio pat stiprumo srovėje bus žemesnė nei oro. Priešingai, naudojant anglies dioksidą, kurio šilumos laidumas yra mažesnis nei oro, viela įkaista labiau.

Jei laidininkas yra patalpintas į ertmę (vakuumas), tada šilumos konvekcija visiškai sustos ir laidininko įkaitimas bus daug didesnis nei ore. Tai naudojama montuojant kaitinamąsias lemputes.

Apskritai, laidų oro srovių aušinimas yra svarbiausias tarp kitų aušinimo veiksnių. Bet koks aušinimo paviršiaus ploto padidėjimas sumažina laidininko temperatūrą. Todėl plonų lygiagrečių laidų, kurie nesiliečia vienas su kitu, pluoštas aušinamas daug geriau nei storas tokios pat varžos laidas, kurio skerspjūvis lygus visų pluošto laidų skerspjūvių sumai. .

Norint pagaminti palyginti mažo svorio reostatus, kaip laidininkai naudojamos labai plonos metalinės juostelės, kurios suspaudžiamos, kad sumažintų jų ilgį.

Kadangi srovės išskiriamas šilumos kiekis laidininke yra proporcingas jo varžai, tai esant dviem vienodo dydžio, bet skirtingos medžiagos laidininkams, tas laidininkas, kurio varža didesnė, įkaitinamas iki aukštesnės temperatūros.

Sumažinus vielos skerspjūvį, galite padidinti jo atsparumą tiek, kad jo temperatūra pasiektų lydymosi tašką. Tai naudojama apsaugoti tinklą ir įrenginius nuo sugadinimo dėl stipresnių srovių, nei įrenginiai ir tinklas skirti.

Dėl šios vadinamosios saugiklius, kurie yra trumpi laidai, pagaminti iš mažai tirpstančio metalo (sidabro arba švino). Šios vielos skerspjūvis apskaičiuojamas taip, kad esant tam tikram nurodytam srovės stiprumui šis laidas išsilydo.

Duomenys, pateikti lentelėse, skirtose įvairių srovių saugiklių skerspjūviui ieškoti, nurodo saugiklius, kurių ilgis yra bent tam tikrų matmenų.

Labai trumpas saugiklis vėsina geriau nei ilgas dėl gero varinių spaustukų, prie kurių jis prijungtas, šilumos laidumo, todėl tirpsta esant šiek tiek didesnei srovei. Be to, saugiklio ilgis turi būti toks, kad jam tirpstant tarp laidų galų negalėtų susidaryti elektros lankas. Tokiu būdu, priklausomai nuo tinklo įtampos, nustatomas mažiausias saugiklio ilgis.

Taip pat žiūrėkite:

Įtampingųjų dalių šildymas su išplėstu srovės srautu formulėse