Apkures vadi ar strāvu

Tā kā siltuma daudzums, ko rada strāva, plūstot caur vadu, ir proporcionāls laikam, stieples temperatūrai nepārtraukti jāpaaugstinās, strāvai plūstot caur vadu. Faktiski, kad strāva nepārtraukti tiek laista caur vadu, tiek izveidota noteikta nemainīga temperatūra, lai gan šajā vadā turpinās nepārtraukta siltuma izdalīšanās.

Šī parādība ir izskaidrojama ar to, ka jebkurš ķermenis, kura temperatūra ir augstāka par apkārtējās vides temperatūru, izdala siltumenerģiju vidē, jo:

• pirmkārt, pašam ķermenim un ķermeņiem, kas ar to saskaras, ir siltumvadītspēja;

• otrkārt, ķermenim blakus esošie gaisa slāņi tiek uzkarsēti, paceļas uz augšu un padodas aukstākiem slāņiem, kas atkal tiek uzkarsēti utt. (siltuma konvekcija);

• treškārt, sakarā ar to, ka sakarsušais ķermenis apkārtējā telpā izstaro tumšus un dažkārt redzamus starus, tērējot tam (starojumam) daļu savas siltumenerģijas.

Visi iepriekš minētie siltuma zudumi ir lielāki, jo lielāka ir atšķirība starp ķermeņa un vides temperatūru.Tāpēc, kad vadītāja temperatūra kļūst tik augsta, ka kopējais siltuma daudzums, ko vadītājs izdala apkārtējai telpai laika vienībā, ir vienāds ar siltuma daudzumu, ko vadītāja katru sekundi rada elektriskā strāva, tad temperatūra diriģenta daļa pārstās palielināties un kļūs pastāvīga.

Siltuma zudums no vadītāja strāvas pārejas laikā ir pārāk sarežģīta parādība, lai teorētiski iegūtu vadītāja temperatūras atkarību no visiem apstākļiem, kas ietekmē ķermeņa dzesēšanas ātrumu.

Tomēr, pamatojoties uz teorētiskiem apsvērumiem, var izdarīt dažus secinājumus. Tikmēr jautājumam par vadu temperatūru ir liela praktiska nozīme visiem tīkla tehniskajiem aprēķiniem, reostatiem, tinumiem utt. Tāpēc tehnoloģijā viņi izmanto empīriskas formulas, noteikumus un tabulas, kas dod attiecības starp vadu šķērsgriezumiem un pieļaujamo strāvas stiprumu dažādos apstākļos, kādos vadi atrodas. Dažas kvalitatīvas attiecības var paredzēt un viegli noteikt empīriski.

Acīmredzot jebkurš apstāklis, kas samazina viena no trim ķermeņa atdzišanas cēloņiem ietekmi, palielina vadītāja temperatūru. Norādīsim dažus no šiem apstākļiem.

Neizolētam taisnam vadam, kas izstiepts horizontāli, temperatūra ir zemāka nekā tai pašai stieplei ar tādu pašu strāvas stiprumu vertikālā stāvoklī, jo otrajā gadījumā sakarsētais gaiss pa vadu paceļas augšup un sasildītā gaisa nomaiņa ar aukstu gaisu notiek lēnāk, nekā pirmajā gadījumā.

Spirālē uztīts vads uzkarst daudz vairāk nekā līdzīgs tāda paša strāvas stipruma vads, kas izstiepts taisnā līnijā.

Ar izolācijas slāni pārklāts vadītājs uzsilst vairāk nekā neizolēts, jo izolācija vienmēr ir slikts siltuma vadītājs, un izolācijas virsmas temperatūra ir daudz zemāka par vadītāja temperatūru, tāpēc šī virsma ar gaisa straumēm un starojumu ir daudz mazāka.

Ja stiepli ievieto ūdeņradi vai kvēlojošā gāzē, kurai ir augstāka siltumvadītspēja nekā gaisam, tad stieples temperatūra tādai pašai strāvas stiprumam būs zemāka nekā gaisā. Gluži pretēji, ar oglekļa dioksīdu, kura siltumvadītspēja ir zemāka nekā gaisa, stieple uzsilst vairāk.

Ja vadītājs tiek ievietots dobumā (vakuumā), tad siltuma konvekcija pilnībā apstāsies un vadītāja sildīšana būs daudz lielāka nekā gaisā. To izmanto, uzstādot kvēlspuldzes.

Kopumā vadu gaisa plūsmu dzesēšanai ir primāra nozīme starp citiem dzesēšanas faktoriem. Jebkurš dzesēšanas virsmas laukuma palielinājums samazina vadītāja temperatūru. Tāpēc tievu paralēlo vadu kūlis, kas nesaskaras savā starpā, tiek atdzesēts daudz labāk nekā biezs tādas pašas pretestības vads, kura šķērsgriezums ir vienāds ar visu kūlī esošo vadu šķērsgriezumu summu. .

Lai izgatavotu salīdzinoši maza svara reostatus, kā vadītāji tiek izmantotas ļoti plānas metāla sloksnes, kuras tiek saspiestas, lai samazinātu to garumu.

Tā kā strāvas izdalītais siltuma daudzums vadītājā ir proporcionāls tā pretestībai, tad divu vienāda izmēra, bet atšķirīgas vielas vadītāju gadījumā tiek uzkarsēts līdz augstākai temperatūrai tas vadītājs, kura pretestība ir lielāka.

Samazinot stieples šķērsgriezumu, jūs varat palielināt tā pretestību tik daudz, lai tā temperatūra sasniegtu kušanas temperatūru. To izmanto, lai aizsargātu tīklu un ierīces, lai tās nesabojātu strāvas, kas ir lielākas nekā ierīces un tīkls ir paredzēti.

Par šo t.s drošinātāji, kas ir īsas stieples, kas izgatavotas no zemu kūstoša metāla (sudraba vai svina). Šīs stieples šķērsgriezums tiek aprēķināts tā, lai pie noteiktas noteiktas strāvas stipruma šis vads kūst.

Dati, kas norādīti tabulās, lai meklētu dažādu strāvu drošinātāju šķērsgriezumu, attiecas uz drošinātājiem, kuru garums ir vismaz noteiktu izmēru.

Ļoti īss drošinātājs atdziest labāk nekā garš drošinātājs, jo vara spailēm, kurām tas ir pievienots, ir laba siltumvadītspēja, un tāpēc tas kūst pie nedaudz lielākas strāvas. Turklāt drošinātāja garumam jābūt tādam, lai, tam kūstot, starp vadu galiem nevarētu veidoties elektriskā loka. Tādā veidā tiek noteikts mazākais drošinātāja garums atkarībā no tīkla sprieguma.

Skatīt arī:

Strāvas daļu sildīšana ar pagarinātu strāvas plūsmu formulās