Cables de calefacció amb corrent

Com que la quantitat de calor generada pel corrent a mesura que flueix pel cable és proporcional al temps, la temperatura del cable ha d'augmentar contínuament a mesura que el corrent flueix pel cable. De fet, quan un corrent passa contínuament per un cable, s'estableix una certa temperatura constant, tot i que l'alliberament continu de calor continua en aquest cable.

Aquest fenomen s'explica pel fet que qualsevol cos la temperatura del qual és superior a la temperatura de l'entorn allibera energia tèrmica a l'ambient a causa del fet que:

• primer, el propi cos i els cossos en contacte amb ell tenen conductivitat tèrmica;

• segon, les capes d'aire adjacents al cos s'escalfen, s'eleven i donen pas a capes més fredes, que s'escalfen de nou, etc. (convecció de calor);

• en tercer lloc, pel fet que el cos escalfat emet raigs foscos i de vegades visibles a l'espai circumdant, gastant part de la seva energia tèrmica en això (radiació).

Totes les pèrdues de calor anteriors són com més grans, més gran és la diferència entre les temperatures del cos i l'ambient.Per tant, quan la temperatura del conductor és tan alta que la quantitat total de calor que emet el conductor a l'espai circumdant per unitat de temps és igual a la quantitat de calor generada al conductor cada segon per un corrent elèctric, llavors la temperatura del conductor deixarà d'augmentar i esdevindrà permanent.

La pèrdua de calor d'un conductor durant el pas d'un corrent és un fenomen massa complex per obtenir teòricament la dependència de la temperatura del conductor de totes les circumstàncies que afecten la velocitat de refredament del cos.

Tanmateix, es poden extreure algunes conclusions a partir de consideracions teòriques. Mentrestant, la qüestió de la temperatura dels cables és de gran importància pràctica per a tots els càlculs tècnics de la xarxa, reòstats, bobinatges, etc. Per tant, en tecnologia, utilitzen fórmules empíriques, regles i taules que donen la relació entre les seccions transversals dels cables i la intensitat de corrent admissible en diverses condicions en què es troben els cables. Algunes relacions qualitatives es poden predir i establir fàcilment empíricament.

Evidentment, qualsevol circumstància que redueixi la influència d'una de les tres causes del refredament corporal augmenta la temperatura del conductor. Assenyalem algunes d'aquestes circumstàncies.

Un cable recte no aïllat estirat horitzontalment té una temperatura més baixa que el mateix cable amb la mateixa intensitat actual en posició vertical, perquè en el segon cas l'aire escalfat puja al llarg del cable i la substitució de l'aire escalfat per aire fred es produeix més lentament, que en el primer cas.

Un cable enrotllat en espiral s'escalfa molt més que un cable similar del mateix amperatge estirat en línia recta.

Un conductor cobert amb una capa d'aïllament s'escalfa més que un no aïllat, perquè l'aïllament sempre és un mal conductor de la calor i la temperatura de la superfície de l'aïllament és molt inferior a la temperatura del conductor, de manera que el refredament de aquesta superfície per corrents d'aire i radiació és molt més petita.

Si es col·loca un cable en hidrogen o gas brillant, que tenen una conductivitat tèrmica més alta que l'aire, llavors la temperatura del cable per a la mateixa intensitat de corrent serà més baixa que a l'aire. Al contrari, amb el diòxid de carboni, la conductivitat tèrmica del qual és inferior a la de l'aire, el fil s'escalfa més.

Si el conductor es col·loca en una cavitat (buit), la convecció de calor s'aturarà completament i l'escalfament del conductor serà molt més gran que a l'aire. S'utilitza quan s'instal·len bombetes incandescents.

En general, el refredament dels corrents d'aire dels cables té una importància primordial entre altres factors de refrigeració. Qualsevol augment de la superfície de refrigeració redueix la temperatura del conductor. Per tant, un paquet de cables paral·lels prims que no estan en contacte entre ells es refreda molt millor que un cable gruixut de la mateixa resistència, la secció transversal del qual és igual a la suma de les seccions transversals de tots els cables del paquet. .

Per tal de fabricar reòstats de pes relativament baix, s'utilitzen tires metàl·liques molt primes com a conductors, que s'enrotllen per reduir-ne la longitud.

Com que la quantitat de calor que emet el corrent en un conductor és proporcional a la seva resistència, aleshores, en el cas de dos conductors de la mateixa mida però de substància diferent, el conductor la resistència del qual és més gran s'escalfa a una temperatura més alta.

En reduir la secció transversal del cable, podeu augmentar la seva resistència tant que la seva temperatura arribi al punt de fusió. Això s'utilitza per protegir la xarxa i els dispositius de ser danyats per corrents de major intensitat per als quals estan dissenyats els dispositius i la xarxa.

Per això anomenat fusibles, que són cables curts fets d'un metall de baixa fusió (plata o plom). La secció transversal d'aquest cable es calcula de manera que a una certa intensitat de corrent especificada aquest cable es fon.

Les dades que es donen a les taules per buscar la secció transversal dels fusibles per a diferents corrents es refereixen a fusibles amb una longitud d'almenys determinades dimensions.

Un fusible molt curt es refreda millor que un de llarg a causa de la bona conductivitat tèrmica de les pinces de coure a les quals està connectat i, per tant, es fon a un corrent lleugerament superior. A més, la longitud del fusible ha de ser tal que quan es fon, no es pugui formar un arc elèctric entre els extrems dels cables. D'aquesta manera, es determina la menor longitud del fusible en funció de la tensió de la xarxa.

Vegeu també:

Escalfament de parts actives amb flux de corrent estès en les fórmules