Все проводники при прохождении по ним электрического тока нагреваются и отдают тепло окружающей среде (воздуху, жидкости, твердому телу). Температура проводника будет повышаться до тех пор, пока количество тепла, получаемое проводником, не станет равным количеству тепла, отдаваемому проводником окружающей среде. Температура нагрева проводника зависит от тока в проводнике, сечения и материала проводника и условий охлаждения. При заданных токе и материале проводника температура его нагрева не зависит от длины его, так как чем больше длина, тем больше поверхность охлаждения.
Если выбрать проводник из определенного материала и поместить его в определенные условия охлаждения, то нагрев такого проводника током будет тем больше, чем больше плотность тока в самом проводнике.
В целях экономии материала стараются пропустить по проводнику наибольший ток, но для каждого проводника существует температура, выше которой проводник нельзя нагревать по ряду причин. Так, например, проводники, имеющие в качестве изоляции резину и хлопчатобумажную оплетку, в целях предохранения изоляции от порчи не должны нагреваться выше 50°. Поэтому в зависимости от сечения проводники выбирают на определенную плотность тока. Например, наибольшая допустимая плотность тока для изолированных медных проводов и кабелей, проложенных не в земле, в зависимости от сечения, показана в табл.10.
Как видно из таблицы, плотность тока с увеличением сечения проводников уменьшается. Это объясняется тем, что проводники небольших сечений, нагреваясь, отдают свое тепло окружающей среде, в то время как внутренние слои проводника большего сечения, нагреваясь, свое тепло могут передать только соседним слоям проводника, которые сами уже нагреты.
Неизолированные («голые») провода благодаря лучшему охлаждению допускают большие величины плотности тока (табл. 11).
Следует отметить, что если медный изолированный провод се-чеиием 25 мм2 допускает ток в 123 а, то сечение алюминиевого провода при том же токе нужно брать не 25 мм2, а в 1,5 раза больше, так как иначе провод будет перегреваться вследствие большего удельного сопротивления алюминия.
Энергия электрического тока, расходуемая на нагревание проводов, теряется бесполезно. Поэтому при расчете проводов тепловые потери стараются свести не более чем к 5—10% от всей энергии.
Но не всегда нагрев проводника является нежелательным. Тепловые действия электрического тока имеют многочисленное практическое применение, и тепло, выделяемое током, проходящим по проводнику, часто стараются получить в большом количестве. Ниже описаны некоторые случаи практического применения тепловых действий тока.
48. Температура нагрева проводника электрическим током
