Jeśli jesteś właścicielem tej strony, możesz wyłączyć reklamę poniżej zmieniając pakiet na PRO lub VIP w panelu naszego hostingu już od 4zł!
Strona wykorzystuje pliki cookies, jeśli wyrażasz zgodę na używanie cookies, zostaną one zapisane w pamięci twojej przeglądarki. W przypadku nie wyrażenia zgody nie jesteśmy w stanie zagwarantować pełnej funkcjonalności strony!

Cieplne działanie prądu

Prąd elektryczny przepływając przez przewód wywołuje wydzielanie się w nim ciepła, a tym samym wzrost jego temperatury. Ciepło to jest spowodowane stratami energii elektrycznej, głównie wskutek istnienia rezystancji przewodu, a ponadto z powodu zjawiska naskórkowości i zbliżenia. Ilość wydzielającego się ciepła Q można obliczyć wg wzoru

Temperatura, do jakiej nagrzeje się przewód, zależy od ilości wydzielanego ciepła oraz od warunków chłodzenia, czyli intensywności oddawania ciepła do otoczenia. Nie można jednak dopuścić, aby urządzenia nagrzewały się do zbyt wysokiej temperatury, gdyż skraca ona znacznie żywotność izolacji (tzw. starzenie się izolacji), pogarsza wytrzymałość mechaniczną urządzenia, a w skrajnym przypadku może spowodować pożar. Wynika stąd konieczność określenia dla każdego urządzenia dopuszczalnej temperatury, dopuszczalnego prądu oraz warunków budowy i otoczenia, przy jakich może to urządzenie pracować.



Na początku procesu nagrzewania przewodu większość wydzielanego ciepła jest zużywana na podwyższanie się temperatury przewodu, a tylko nieznaczne ilości są oddawane do otoczenia. W miarę wzrostu temperatury przewodu zwiększa się ilość ciepła oddawana do otoczenia. Po pewnym czasie następuje równowaga między ciepłem wytwarzanym i oddawanym do otoczenia. Stan ten nazywa się stanem termicznie ustalonym. W stanie tym przewód osiąga swą temperaturę maksymalną dla określonej wartości prądu i warunków chłodzenia. Odpowiada to na wykresie osiągnięciu przez niego temperatury ustalonej.
Na podstawie wzoru oraz powyższych rozważań można dojść do wniosku, że w konkretnych warunkach im większy prąd płynie przewodem, tym do wyższej temperatury nagrzeje się przewód. Z wykresu nagrzewania przewodów wynika również, że im wyższa będzie temperatura początkowa przewodu, tym do wyższej temperatury nagrzeje się przewód przy przepływie takiego samego prądu.
Podwyższona temperatura ma niekorzystny wpływ na elementy aparatów i urzą­dzeń elektrycznych, szczególnie materiałów izolacyjnych. W miarę wzrostu tempera­tury przyspiesza się proces starzenia się izolacji, zwłaszcza izolacji pochodzenia organicznego. Starzenie zaś powoduje zmniejszenie wytrzymałości zarówno mecha­nicznej, jak i elektrycznej. Może to doprowadzić do przebicia izolacji i uszkodzenia przewodów zasilających lub urządzeń. Wytrzymałość porcelany również zmniejsza się w miarę wzrostu temperatury. O ile jednak zmiana wytrzymałości porcelany jest procesem odwracalnym, to starzenie się izolacji jest zjawiskiem nieodwracalnym.
Pogarszają się również parametry materiałów przewodzących, szczególnie wy­trzymałość mechaniczna na rozciąganie (rozrywanie). Badania wykazały, że wytrzy­małość miedzi na rozrywanie maleje gwałtownie w temperaturze 300-340st.C, a wy­trzymałość aluminium wyraźnie zmniejsza się w temperaturze 100-150st.C.
Temperatura ma również wpływ na rezystywność styków w łącznikach. Rezy­stancja w miejscu styku jest większa niż w innych miejscach toru prądowego, czego skutkiem jest większa ilość wydzielanego ciepła (wzór). To z kolei zwiększa in­tensywność utleniania styków, a w ślad za tym następuje dalszy wzrost temperatury. Konsekwencją tego procesu może być zgrzanie styków.