Шляхи відведення тепла від нагрітих частин електричних апаратів.

За способом відведення тепла від нагріваються елементів, системи охолодження діляться на:

-Системи повітряного (аерогенного) охолодження

-Системи рідинного охолодження

-Фреон ова установка

-Системи відкритого випаровування

При роботі апарата в його струмоведучому колі, ізоляції і деталях конструкції виникають втрати електричної енергії, що перетворюються на тепло. Теплова енергія частково витрачається на підвищення температури апарата, а частково віддається в оточуюче середовище. При підвищенні температури відбувається прискорене старіння ізоляції провідників і зменшення їх механічної міцності. наприклад, якщо при даній припустимій тривалій температурі q_н строк службі ізоляції провідника становить t_і, то при зростанні тривалої температури, лише на 8°С строк служби зменшується удвічі:

t_і = t_н/2.

При збільшенні температури міді із 100 до 250°С механічна міцність знижується на 40%. Треба знати, що при КЗ, коли температура може досягати граничних значень (200¸300°С), струмоведучі частини підлягають впливу великих електродинамічних сил. Робота контактних з’єднань також значно залежить від температури. Нагрів струмоведучих частин і ізоляції апарата значною мірою визначає його надійність. Тому у всіх можливих режимах роботи температура частин апарата не повинна перевищувати таких значень, при яких забезпечується його тривала й надійна робота.

Теплопровідність.

Теплопровідність – це властивість матеріалу передавати теплоту від більш нагрітих місць до менш нагрітих. Передача теплоти може відбуватися всередині одного тіла, між двома дотичними тілами і між двома тілами, розділеними третім.

Кількість теплоти Q, що проходить за одиницю часу t від більш нагрітої ділянки до менш нагрітої, пропорційна площадці (перерізу) S, через яку передається теплота, перепаду температури (Θ1 - Θ2)/ δ в напрямку, перпендикулярному площадці, і залежить від теплопровідних властивостей

середовища λ: Q=

де δ – товщина стінки (рис. 30).

Рис. 30 – Передача теплоти через плоску стінку

(теплота поширюється тільки в одному напрямку);

(Ф0 – густина теплового потоку)

Теплопровідні властивості середовища характеризуються коефіцієнтом

теплопровідності, який чисельно дорівнює кількості теплоти, що проходить

через площадку 1 м2 протягом 1 секунди при перепаді температури 1 К/м. Цей коефіцієнт позначають λ і вимірюють у Ватах на метр – кельвін.

Конвекція.

Конвекція – це перенесення тепла, пов’язане з переміщенням мікро-об’ємів нагрітого газу або рідини. При природній конвекції рух охолоджуючого газу або рідини відбувається за рахунок різниці щільностей нагрітих і холодних об’ємів газу або рідини. При штучній конвекції рух охолоджуючого середовища здійснюється за допомогою вентиляторів або насосів. Кількість тепла, що віддається тілом за рахунок конвекції, визначається у найпростішому випадку з рівняння:

,

де Ф_к – тепло, що віддається за 1с з поверхні S; a_к – коефіцієнт теплопередачі під час конвекції, яке зменшується за 1 с з поверхні в 1 м² при різниці температур поверхні і охолоджуючого середовища; q₂ – температура охолоджуваної поверхні; q₁ – температура охолоджуючого середовища; S – поверхня, що охолоджується.

Газ чи рідина, що стикаються з поверхнею нагрітого тіла (апарата), нагріваються з цієї поверхні. Нагрівання дотичних шарів відбувається за рахунок теплопровідності. Нагріті шари – легші, ніж сусідні, більш холодні шари навколишнього середовища, – піднімаються вгору, несуть відібрану від нагрітого тіла теплоту. Зазначений фізичний процес називається тепловіддачею через конвекцію.

Якщо швидкість руху часток охолоджуючого середовища визначають

тільки ступенем їхнього нагрівання на поверхні гарячого тіла, то конвекція

називається природною.

Якщо швидкість руху часток охолоджуючого середовища задається

примусово (за допомогою вентиляторів, насосів), то конвекція називається штучною.

Теплове випромінювання.

Випромінювання – це процес переносу теплової енергії від нагрітого тіла до тіл, що розташовані в навколишньому просторі. Процес здійснюється електромагнітними коливаннями з різною довжиною хвилі. Найбільше переносять теплову енергію інфрачервоні промені (довжина хвилі 0,8. 40 мкм), менше – світлові промені (довжина хвилі 0,4. 0,8 мкм).

Фізичні властивості теплових і світлових променів подібні. І ті й інші

поширюються зі швидкістю світла, здатні переломлюватися і відзеркалюватися при зустрічі з якимись поверхнями.

Поверхню, що відбиває від себе всі падаючі на неї промені, називають

абсолютно білою поверхнею. Поверхню, що повністю поглинає всі падаючі на неї промені, називають абсолютно чорною. Випромінювальна здатність інших тіл порівнюється з випромінювальною здатністю абсолютно чорного тіла як еталоном.

Кількість теплоти, що випромінюється з поверхні нагрітого тіла за секунду, визначають формулою

де Кл – коефіцієнт випромінювання, Θ1 – температура нагрітого тіла, К;

Θ2 – температура тіл, на які падають промені, К.