Jaký je maximální přípustný jmenovitý proud drátu a přípustný ztrátový výkon

Při průchodu elektrického proudu drátem se elektrická energie přemění na teplo. Rychlost procesu přeměny elektrické energie na teplo se vyznačuje Napájení P = uživatelské rozhraní.

Množství tepla generovaného proudem v drátu, úměrné druhé mocnině proudu, odporu vodiče a době průchodu proudu: Q = Az2rt (Joule-Lenzův zákon).

Přeměna elektrické energie na tepelnou energii má velký praktický význam při vytváření žárovek, topných zařízení a elektrických pecí. Uvolňování tepla ve vodičích a vinutích elektrických, strojů, transformátorů, měřicích a jiných zařízení je nejen zbytečné plýtvání elektrickou energií, ale také proces, který může vést k nepřijatelně vysokému nárůstu teploty a poškození izolace vodičů a dokonce i samotná zařízení.

Množství tepla generovaného ve vodiči je úměrné objemu vodiče a nárůstu teploty a rychlost přenosu tepla do okolí je úměrná rozdílu teplot mezi vodičem a okolím.

Poprvé po zapnutí obvodu je rozdíl teplot mezi vodičem a okolím malý. Jen malá část tepla generovaného proudem se odvádí do okolí a většina tepla zůstává v drátu a jde na jeho ohřev. To vysvětluje rychlý nárůst teploty drátu v počáteční fázi ohřevu.

S rostoucí teplotou drátu se zvyšuje teplotní rozdíl mezi drátem a okolím a zvyšuje se množství tepla uvolněného drátem. V tomto ohledu se nárůst teploty drátů stále více zpomaluje. Konečně při určité teplotě je dieselová lokomotiva v rovnováze: za stejnou dobu se množství uvolněné v tepelném vodiči rovná ztrátě ve vnějším prostředí.

Při dalším průchodu stejnosměrného proudu se teplota drátu nemění a nazývá se ustálená teplota.

Doba zahřátí na ustálenou teplotu není stejná pro různé dráty: závit žárovky zahřeje se ve zlomku vteřiny, elektrické auto — po několika hodinách (jak ukazuje rozbor, teoreticky je doba ohřevu nekonečně dlouhá, dobu ohřevu budeme chápat jako dobu, za kterou se drát zahřeje na teplotu, která není větší než 1 % stanovené).

Zahřívání izolovaných vodičů nesmí být povoleno nad určitou mez, protože izolace se může při silném přehřátí vznítit nebo dokonce vznítit, přehřátí holých vodičů vede ke změně mechanických vlastností (napětí vodiče).

Pro izolované vodiče normy specifikují maximální teplotu ohřevu 55 – 100 °C v závislosti na vlastnostech izolace a podmínkách instalace. Proud, při kterém ustálená teplota splňuje normy, se nazývá maximální přípustný nebo jmenovitý proud vodiče. Hodnota jmenovitých proudů pro různé průřezy vodičů je uvedena ve speciálu tabulky v PUE a elektrické referenční knihy.

Výkon vyvinutý proudem ve vodiči, při kterém dochází k tepelné rovnováze a je stanovena přípustná teplota, se nazývá přípustný ztrátový výkon.

Pokud drátem protéká více než jmenovitý proud, pak je drát „přetížený“. Protože však ustálené teploty není dosaženo okamžitě, je možné krátkodobě nechat proud v obvodu překročit jmenovitý (dokud teplota vodiče nedosáhne mezní hodnoty). K nadměrné teplotě drátu obvykle dochází, když zkrat.