Режимы работы аппаратов по условиям нагревания

С точки зрения условий нагревания и охлаждения аппаратов выделяются три режима работы.

Длительный режим характеризуется тем, что аппарат длительное время находится во включенном состоянии и поэтому температура нагрева достигает установившегося значения. Для нормальной работы аппарата эта температура не должна превышать допустимых пределов, τ_у τ_доп. Если предположить, что в рассматриваемом элементе потери выделяются только в токоведущих частях, то тогда P = I²R ив соответствии с (4.5) получим:

τ_у = τ_доп = . (4.9)

Принимая во внимание, что R, k_т, S для данного аппарата постоянны, можно выражение (4.9) заменить эквивалентным ему

I I_доп . (4.10)

При длительном режиме работы допустимое значение – номинальный ток, указанный в паспорте аппарата.

Кратковременный режим характеризуется кратковременным включением аппарата. В этом случае за время работы аппарата его температура не достигает установившегося значения, а после отключения аппарат полностью остывает. Графики изменения тока в токоведущем элементе и температуры перегрева - приведены на рис. 4.1. Для полного использования аппарата и в этом случае необходимо, чтобы темпера тура перегрева не превышала допустимую (τ_max τ_доп). Если аппарат спроектирован для длительного режима, то τ_доп может быть определена через его номинальный ток I_ном.дл в соответствии с неравенством (4.9). Если принять, что τ_доп= τ_{у дл}, то получим: τ_доп = (4.11)

Максимальная температура нагрева при действии кратковременного тока Iкрв течение времени tкропределяется по (4.4): τmax = τу. кр (1 - , (4.12)   где τу. кр – установившееся значение температуры перегрева при длительной работе с током Iкр. Очевидно, что τу. кр = (4.13)

Рис. 4.1. Нагрев при кратко- временном режиме работы

Приняв τ_max τ_допс учетом (4.11) и (4.12) получим:

I_кр I_ном.дл = K₁ I_ном.дл . (4.14)

Таким образом, при использовании в кратковременном режиме аппарата, рассчитанного на длительный режим, рабочий ток может быть увеличен по сравнению с номинальным значением тока по паспорту. Величина

K₁ = (4.15)

называется коэффициентом тепловой перегрузки. Очевидно, что K₁ тем больше, чем меньше t_кр и больше Т.

Повторно-кратковременный режим характеризуется периодическим включением и выключением аппарата (рис. 4.2) . За время работы аппарата t_р его температура не успевает достичь установившегося значения, а за время отключенного состояния t_о аппарат не успевает полностью остыть. При такой работе температура перегрева за время цикла будет изменяться от некоторого

Рис. 4.2. Нагрев при повторно- кратковременном режиме работы

минимального значения τmin до максимального значения τmax. Через определенное число циклов τmaxи τmin станут повторяющимися. Такой режим работы называется квази-устано- вившимся. Используя уравнения (4.4) и (4.8) можно записать для участка tр :τmax = τmin τу. пк (1 - ;

и для участка t_о

τ_min = τ_max .

В результате получим

τ_max = τ_{у. пк} . (4.16)

В этих уравнениях τ_у.пк – установившееся значение температуры перегрева, которое было бы достигнуто при длительном протекании тока I_пк. Если аппарат спроектирован для работы в длительном режиме, то очевидно, что рабочий ток I_пк может превышать номинальный ток аппарата I_ном.дл. Для определения коэффициента перегрузки по току заменим

τ_доп = ; τ_{у. пк}= .

С учетом этого по (4.16) можно получить:

I_пк I_ном.дл = K₂ I_ном.дл , (4.17)

где К₂ – коэффициент перегрузки по току в повторно-кратковременном режиме:

K₂ = . (4.18)