Kakšna je največja dovoljena vrednost toka žice in dovoljena disipacija moči

Ko električni tok teče skozi žico, se električna energija pretvori v toploto. Hitrost procesa pretvorbe električne energije v toploto je značilna moč P = uporabniški vmesnik.

Količina toplote, ki jo ustvari tok v žici, sorazmeren s kvadratom toka, uporom prevodnika in časom prehoda toka: Q = Az2rt (Joule-Lenzov zakon).

Pretvorba električne energije v toplotno energijo je zelo praktičnega pomena pri ustvarjanju žarnic z žarilno nitko, grelnih naprav in električnih peči. Sproščanje toplote v žicah in navitjih električnih, strojev, transformatorjev, merilnih in drugih naprav ni le neuporabna izguba električne energije, temveč tudi proces, ki lahko privede do nesprejemljivo visokega dviga temperature in poškodbe izolacije žic in celo same naprave.

Količina proizvedene toplote v prevodniku je sorazmerna z volumnom prevodnika in dvigom temperature, hitrost prenosa toplote v okolico pa je sorazmerna temperaturni razliki med prevodnikom in okolico.

Prvič po vklopu tokokroga je temperaturna razlika med žico in okoljem majhna. Le majhen del toplote, ki jo ustvari tok, se razprši v okolje, večina toplote pa ostane v žici in gre za njeno ogrevanje. To pojasnjuje hiter dvig temperature žice v začetni fazi segrevanja.

Z naraščanjem temperature žice se povečuje temperaturna razlika med žico in okoljem, povečuje pa se tudi količina toplote, ki jo žica sprošča. V zvezi s tem se dvig temperature žic vse bolj upočasnjuje. Končno je pri določeni temperaturi dizelska lokomotiva v ravnotežju: za isti čas se količina, sproščena v toplotnem prevodniku, izenači z disipacijo v zunanjem okolju.

Z nadaljnjim prehodom enosmernega toka se temperatura žice ne spremeni in se imenuje temperatura stabilnega stanja.

Čas segrevanja na enakomerno temperaturo ni enak za različne žice: navoj žarnice z žarilno nitko se segreje v delčku sekunde, električni avto — po nekaj urah (kot kaže analiza, je teoretično čas segrevanja neskončno dolg, pod časom segrevanja bomo razumeli čas, v katerem se žica segreje na temperaturo, ki ni večja od 1 % uveljavljene).

Ogrevanja izoliranih vodnikov ne smemo dovoliti nad določeno mejo, ker se lahko izolacija v primeru močnega pregretja vname ali celo vname, pregrevanje golih vodnikov povzroči spremembo mehanskih lastnosti (napetost prevodnika).

Za izolirane žice norme določajo najvišjo temperaturo ogrevanja 55-100 ° C, odvisno od lastnosti izolacije in pogojev namestitve. Tok, pri katerem temperatura v stanju dinamičnega ravnovesja ustreza standardom, se imenuje največji dovoljeni ali nazivni tok prevodnika. Vrednosti nazivnih tokov za različne prereze žic so podane v posebnem tabele v PUE in električne referenčne knjige.

Moč, ki jo razvije tok v prevodniku, pri katerem pride do toplotnega ravnovesja in se vzpostavi dovoljena temperatura, imenujemo dovoljena disipacijska moč.

Če skozi žico teče večji tok od nazivnega, potem je žica "preobremenjena". Ker pa stacionarna temperatura ni dosežena takoj, je mogoče za kratek čas pustiti, da tok v tokokrogu preseže nazivno (dokler temperatura vodnika ne doseže mejne vrednosti). Previsoka temperatura žice se običajno pojavi, ko kratek stik.