Допустимые токовые нагрузки на провода
19.09.2017
Любому длительно протекающему через проводник току при неизменных внешних условиях будет соответствовать определенная установившаяся температура проводника. Величину тока, при которой температура кабеля становится максимально допустимой для данной марки кабеля или провода, называют длительно допустимой токовой нагрузкой, подробнее тут допустимые токовые нагрузки на провода и кабели.
Величина длительно допустимого тока напрямую зависит от материала изоляции, температуры окружающей среды, способа прокладки кабеля, а также от его материала и сечения.
Не последнюю роль играет и режим работы проводов и кабелей. Например, при повторно-кратковременном режиме допустимая токовая нагрузка может быть больше, чем при длительном режиме.
При прохождении длительно допустимого тока Iдоп по проводу с сопротивлением R будет выделятся тепло:
Количество тепла, которое будет отдано поверхностью голого провода в окружающую среду за единицу времени, можно с достаточной для практики точностью определить по формуле:
Где: С – коэффициент теплоотдачи поверхности голого провода (может приниматься равным 2,3∙10-3 Вт/см2∙град);
F – поверхность провода, см2;
υдоп – длительно допустимая температура провода, 0С;
υср – принятая температура окружающей среды, 0С;
У проводов без изоляции, проложенных на открытом воздухе, теплоотдача происходит в большей мере за счет конвекции, и в незначительной степени за счет лучеиспускания.
Так как при длительно допустимом токе Iдоп количество полученной от протекания последнего теплоты равно количеству отдаваемой в окружающую среду, то справедливо выражение:
Поверхность провода определяется формулой:
А сопротивление при этом будет равно:
Где: l – длина провода, м; γ – удельная проводимость материала провода, м/(Ом∙мм2); s – площадь поперечного сечения, мм2; d – диаметр провода, мм;
Подставив значения F и R в указанное выше равенство, получим длительно допустимый ток провода, изготовленного, например, из меди:
Откуда:
При тех же температурных условиях и токах, а также при одинаковом сечении, но для проводов, изготовленных из других материалов, например алюминия, длительно допустимый ток будет равен:
Разделив одно уравнение на другое получим:
Последствия от перегрузки трансформаторов тока (реальный пример)