НАГРЕВ ОДНОРОДНОГО ПРОВОДНИКА

Короткое замыкание характеризуется большим током и малой длительностью (от нескольких тысячных секунды до нескольких секунд). При коротких замыканиях допускается в 2 – 3 раза более высокая температура нагрева проводника, чем при номинальном токе; следовательно, и теплоотдача возрастет максимум в три раза. Потери же в проводнике возрастают в сотни раз. Таким образом, теплоотдача составит только 1 – 3 % от всей выделяемой в проводнике энергии, и можно считать, что вся энергия идет на его нагревание.

Уравнение теплового баланса (3-14) в таком случае примет вид

откуда

где i – мгновенный ток; ρ – удельное сопротивление; γ – плотность материала проводника с – удельная теплоемкость; s – сечение проводника; k_д – коэффициент дополнительных потерь.

Рис. 3-9. Нагрев однородного проводника при коротком замыкании

АВ – процесс нагревания при номинальном токе; ВС – то же, при коротком замыкании; CD – охлаждение

Принципиально ρ и с являются переменными величинами, зависящими от температуры. Переменной величиной во времени является и ток короткого замыкания.

Однако для упрощения расчета можно принять эти величины постоянными. При этом значения ρ и с следует брать для температуры нагретого проводника. Тогда

, (3-36)

где τ_Д – превышение температуры проводника над температурой окружающей среды в момент начала короткого замыкания; – плотность тока.

Нагрев проводника при коротком замыкании происходит практически по закону, показанному прямой на рис. 3-9. Охлаждение проводника после отключения короткого замыкания происходит по тем же законам, что и при нормальных режимах [см. выражение (3-20)].