Aký je maximálny povolený menovitý prúd vodiča a prípustný stratový výkon
Keď elektrický prúd prechádza drôtom, elektrická energia sa premieňa na teplo. Rýchlosť procesu premeny elektrickej energie na teplo sa vyznačuje moc P = používateľské rozhranie.
Množstvo tepla generovaného prúdom v drôteúmerné štvorcu prúdu, odporu vodiča a času prechodu prúdu: Q = Az2rt (Joule-Lenzov zákon).
Premena elektrickej energie na tepelnú energiu má veľký praktický význam pri vytváraní žiaroviek, vykurovacích zariadení a elektrických pecí. Uvoľňovanie tepla vo vodičoch a vinutiach elektrických, strojov, transformátorov, meracích a iných zariadení je nielen zbytočné plytvanie elektrickou energiou, ale aj proces, ktorý môže viesť k neprijateľne vysokému nárastu teploty a poškodeniu izolácie vodičov a dokonca aj samotné zariadenia.
Množstvo tepla vytvoreného vo vodiči je úmerné objemu vodiča a nárastu teploty a rýchlosť prenosu tepla do okolia je úmerná rozdielu teplôt medzi vodičom a okolím.
Prvýkrát po zapnutí okruhu je teplotný rozdiel medzi drôtom a prostredím malý. Len malá časť tepla generovaného prúdom sa rozptýli do okolia a väčšina tepla zostáva v drôte a ide na jeho ohrev. To vysvetľuje rýchly nárast teploty drôtu v počiatočnom štádiu zahrievania.
So zvyšujúcou sa teplotou drôtu sa zvyšuje teplotný rozdiel medzi drôtom a prostredím a zvyšuje sa množstvo tepla uvoľneného drôtom. V tomto ohľade sa nárast teploty drôtov stále viac spomaľuje. Nakoniec, pri určitej teplote je dieselová lokomotíva v rovnováhe: za rovnaký čas sa množstvo uvoľnené v tepelnom vodiči rovná rozptylu vo vonkajšom prostredí.
Pri ďalšom prechode jednosmerného prúdu sa teplota drôtu nemení a nazýva sa ustálená teplota.
Čas na zahriatie na ustálenú teplotu nie je rovnaký pre rôzne drôty: závit žiarovky zahreje sa v zlomku sekundy, elektrické auto — po niekoľkých hodinách (ako ukazuje rozbor, teoreticky je čas ohrevu nekonečne dlhý, čas ohrevu budeme chápať ako čas, počas ktorého sa drôt zahreje na teplotu, ktorá nie je väčšia ako 1 % stanovenej teploty).
Zahrievanie izolovaných vodičov nesmie byť povolené nad určitú hranicu, pretože izolácia sa môže pri silnom prehriatí vznietiť alebo dokonca vznietiť, prehriatie holých vodičov vedie k zmene mechanických vlastností (napätie vodiča).
Pre izolované vodiče normy špecifikujú maximálnu teplotu ohrevu 55 – 100 °C v závislosti od vlastností izolácie a podmienok inštalácie. Prúd, pri ktorom teplota v ustálenom stave spĺňa normy, sa nazýva maximálny prípustný alebo menovitý prúd vodiča. Hodnota menovitých prúdov pre rôzne prierezy vodičov je uvedená v špeciáli tabuľky v PUE a elektrické referenčné knihy.
Výkon vyvinutý prúdom vo vodiči, pri ktorom dôjde k tepelnej rovnováhe a nastolí sa prípustná teplota, sa nazýva prípustný stratový výkon.
Ak drôtom preteká viac ako menovitý prúd, potom je drôt "preťažený". Keďže sa však rovnovážna teplota nedosiahne okamžite, je možné krátkodobo nechať prúd v obvode prekročiť nominálny (kým teplota vodiča nedosiahne hraničnú hodnotu). Nadmerná teplota drôtu sa zvyčajne vyskytuje, keď skrat.