מהו דירוג זרם החוט המרבי המותר ופיזור הספק המותר

כאשר זרם חשמלי עובר דרך החוט, האנרגיה החשמלית מומרת לחום. מהירות תהליך המרת אנרגיה חשמלית לחום מאופיינת ב כּוֹחַ P = ממשק משתמש.

כמות החום שנוצרת מהזרם בחוט, פרופורציונלי לריבוע הזרם, התנגדות המוליך וזמן מעבר הזרם: Q = Az2rt (חוק ג'ול-לנץ).

להמרה של אנרגיה חשמלית לאנרגיה תרמית חשיבות מעשית רבה ביצירת מנורות ליבון, מכשירי חימום ותנורים חשמליים. שחרור חום בחוטים ובפיתולים של מכשירי חשמל, מכונות, שנאים, מדידה ואחרים הוא לא רק בזבוז חסר תועלת של אנרגיה חשמלית, אלא גם תהליך שעלול להוביל לעליית טמפרטורה גבוהה באופן בלתי מתקבל על הדעת ולפגיעה בבידוד של חוטים. אפילו מכשירים עצמם.

כמות החום שנוצרת במוליך היא פרופורציונלית לנפח המוליך ולעליית הטמפרטורה, וקצב העברת החום לסביבה פרופורציונלי להפרש הטמפרטורה בין המוליך לסביבה.

בפעם הראשונה לאחר הפעלת המעגל, הפרש הטמפרטורה בין החוט לסביבה קטן. רק חלק קטן מהחום שנוצר מהזרם מתפזר לסביבה, ורוב החום נשאר בחוט ועובר לחימום שלו. זה מסביר את העלייה המהירה בטמפרטורה של החוט בשלב הראשוני של החימום.

ככל שהטמפרטורה של החוט עולה, הפרש הטמפרטורות בין החוט לסביבה גדל, וכמות החום שמשחרר החוט עולה. בהקשר זה, עליית הטמפרטורה של החוטים מאטה יותר ויותר. לבסוף, בטמפרטורה מסוימת, קטר הדיזל נמצא בשיווי משקל: באותו זמן, הכמות המשתחררת במוליך החום הופכת שווה לפיזור בסביבה החיצונית.

עם מעבר נוסף של זרם ישר, הטמפרטורה של החוט אינה משתנה ונקראת טמפרטורת מצב יציב.

הזמן להתחמם לטמפרטורה קבועה אינו זהה עבור חוטים שונים: חוט מנורות ליבון מתחמם בשבריר שנייה, מכונית חשמלית - לאחר מספר שעות (כפי שהניתוח מראה, תיאורטית זמן החימום ארוך לאין ערוך, נבין את זמן החימום כזמן שבמהלכו מחומם החוט לטמפרטורה שאינה עולה על 1% מהקבוע).

אסור לאפשר חימום של חוטים מבודדים מעל גבול מסוים, מכיוון שהבידוד עלול להתלקח או אפילו להתלקח במקרה של התחממות יתר חמורה, התחממות יתר של חוטים חשופים מובילה לשינוי בתכונות המכניות (מתח המוליכים).

עבור חוטים מבודדים, הנורמות מציינות את טמפרטורת החימום המקסימלית 55 - 100 מעלות צלזיוס, בהתאם למאפייני הבידוד ותנאי ההתקנה. הזרם שבו טמפרטורת המצב היציב עומדת בתקנים נקרא הזרם המרבי המותר או המדורג של המוליך. הערך של הזרמים הנומינליים עבור חתכים שונים של חוטים ניתן במיוחד טבלאות ב-PUE וספרי עיון חשמליים.

ההספק שפותח על ידי הזרם במוליך שבו מתרחש שיווי משקל תרמי ונקבעת הטמפרטורה המותרת נקרא פיזור ההספק המותר.

אם יותר מהזרם הנקוב זורם דרך החוט, אז החוט "עומס יתר על המידה". עם זאת, מאחר לטמפרטורת המצב היציב אינה מושגת מיד, ניתן לזמן קצר לתת לזרם במעגל לחרוג מהנומינלי (עד שטמפרטורת המוליך תגיע לערך הגבול). טמפרטורת חוט מוגזמת מתרחשת בדרך כלל כאשר קצר.