Установившийся режим нагрева

Процесс нагрева считается установившимся, если с течением времени температура частей аппарата не изменяется. Температура может считаться установившейся, если за 1 час нагрева она возрастает не более чем на 1 °С. В установившемся режиме все выделяющееся тепло отдается в окружающее пространство.

Нагрев аппаратов в переходных режимах

Продолжительный режим работы аппарата, кратковременный, перемежающийся и повторно-кратковременный режим.

После включения аппарата температура его элементов не сразу достигает установившихся значений. Тепло, выделяемое в аппарате, частично отдается в окружающее пространство, частично идет на повышение его температуры.

Зависимость температуры тела от времени при нагреве:

где Θ₀ – превышение температуры в начале процесса;

Θ _у – установившееся превышение температуры;

T – постоянная времени нагрева.

где c – удельная теплоемкость единицы массы, Вт·с/(кг·°С);

M – масса тела, кг.

где P – мощность тепловых потерь в теле, Вт.

После отключения аппарата тепло, накопленное в процессе нагрева, отдается в окружающую среду.

При кратковременном режиме работы при включении аппарата температура его не достигает установившегося значения. После кратковременного нагрева аппарат отключается и его температура падает до значения температуры окружающей среды.

Обычно длительность t_кр прохождения тока кратковременного режима выбирается так, чтобы превышение температуры токоведущих частей не превышало допустимого значения Θ _доп.

При перемежающемся режиме проходящий через аппарат ток циклически меняется, не спадая до нуля. Через некоторое время максимальные и минимальные превышения температуры соседних циклов станут одинаковыми. Наступит квазистационарный режим.

Частным случаем перемежающегося режима является повторно-кратковременный режим (ПКР), при котором I_{р 2} = 0. ПКР характеризуется продолжительность включения:

где t_р – время работы;

t_п – время паузы;

t_ц – время цикла.

При КЗ токи могут в 10-20 раз превышать токи длительного режима. Для уменьшения температуры проводников длительность прохождения токов КЗ ограничивается защитными средствами до 4-5 с. С учетом этой длительности допустимая температура проводников выше, чем в длительном режиме.

Термическая стойкость

Предельные температуры элементов аппаратов определяются свойствами примененных проводниковых, изоляционных и конструкционных материалов, длительностью температурных воздействий и назначением аппарата.

Способность аппарата выдерживать кратковременное тепловое действие тока КЗ без повреждений, препятствующих дальнейшей исправной работе, называется термической стойкостью.

Токоведущие элементы аппарата, рассчитанные для длительного режима, должны быть проверены на термическую стойкость при КЗ.

Термический ток короткого замыкания:

где  – действующее значение периодической составляющей тока трехфазного короткого замыкания, кА;

T_a – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, с;

t_откл. – расчетная продолжительность короткого замыкания (время отключения), с.

Формулу можно использовать при условии:

Постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания:

где x _Σ, r _Σ – суммарные индуктивное и активное сопротивления цепи короткого замыкания, мОм;

ω_с – синхронная угловая частота напряжения сети, равная для 50 Гц –
314 рад/с.