தொடர்ச்சியான மின்னோட்ட ஓட்டத்துடன் நேரடி பாகங்களை சூடாக்குதல்

அனைத்து பக்கங்களிலும் சமமாக குளிர்ந்த ஒரே மாதிரியான கடத்தியின் உதாரணத்தைப் பயன்படுத்தி, மின்சார உபகரணங்களை சூடாக்குவதற்கும் குளிரூட்டுவதற்கும் அடிப்படை நிலைமைகளைப் பார்ப்போம்.

சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் ஒரு கடத்தி வழியாக ஒரு மின்னோட்டம் பாய்ந்தால், கடத்தியின் வெப்பநிலை படிப்படியாக உயர்கிறது, ஏனெனில் மின்னோட்டத்தின் போது ஏற்படும் அனைத்து ஆற்றல் இழப்புகளும் வெப்பமாக மாற்றப்படுகின்றன.

மின்னோட்டத்தால் வெப்பமடையும் போது கடத்தியின் வெப்பநிலை உயரும் விகிதம் உருவாக்கப்பட்ட வெப்பத்தின் அளவு மற்றும் அதை அகற்றும் தீவிரம், அத்துடன் கடத்தியின் வெப்ப உறிஞ்சுதல் திறன் ஆகியவற்றின் விகிதத்தைப் பொறுத்தது.

டிடி நேரத்திற்கு கடத்தியில் உருவாகும் வெப்பத்தின் அளவு:

I என்பது கடத்தி வழியாக செல்லும் மின்னோட்டத்தின் rms மதிப்பு, மற்றும்; Ra என்பது மாற்று மின்னோட்டத்தில் கடத்தியின் செயலில் உள்ள எதிர்ப்பு, ஓம்; பி - இழப்பு சக்தி, வெப்பமாக மாற்றப்படுகிறது, wm.இந்த வெப்பத்தின் சில கம்பியை சூடாக்குவதற்கும் அதன் வெப்பநிலையை உயர்த்துவதற்கும் செல்கிறது, மேலும் வெப்ப பரிமாற்றத்தின் காரணமாக மீதமுள்ள வெப்பம் கம்பியின் மேற்பரப்பில் இருந்து அகற்றப்படுகிறது.

கம்பியை சூடாக்க செலவழித்த ஆற்றல் சமம்

இதில் G என்பது மின்னோட்டத்தை சுமந்து செல்லும் கம்பியின் எடை, கிலோ; c என்பது கடத்தி பொருளின் குறிப்பிட்ட வெப்ப திறன், em • நொடி / கிலோ • கிரேடு; Θ - அதிக வெப்பம் - சுற்றுச்சூழலுடன் தொடர்புடைய கடத்தியின் வெப்பநிலையை மீறுதல்:

v மற்றும் vo - கடத்தி மற்றும் சுற்றுப்புற வெப்பநிலை, ° С.

வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் காரணமாக dt நேரத்திற்கு கடத்தியின் மேற்பரப்பில் இருந்து அகற்றப்படும் ஆற்றல் சுற்றுப்புற வெப்பநிலைக்கு மேல் கடத்தியின் வெப்பநிலையின் உயர்வுக்கு விகிதாசாரமாகும்:

இதில் K என்பது வெப்பப் பரிமாற்றத்தின் மொத்த குணகம், அனைத்து வகையான வெப்பப் பரிமாற்றத்தையும் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்கிறது, Vm / cm2 ° C; F — கடத்தியின் குளிரூட்டும் மேற்பரப்பு, cm2,

ஒரு நிலையற்ற வெப்ப செயல்முறையின் நேரத்திற்கான வெப்ப சமநிலை சமன்பாட்டை பின்வரும் வடிவத்தில் எழுதலாம்:

அல்லது

அல்லது

சாதாரண நிலைமைகளுக்கு, கடத்தியின் வெப்பநிலை சிறிய வரம்புகளுக்குள் மாறுபடும் போது, ​​R, c, K நிலையான மதிப்புகள் என்று கருதலாம். கூடுதலாக, மின்னோட்டத்தை இயக்குவதற்கு முன்பு, கடத்தி சுற்றுப்புற வெப்பநிலையில் இருந்தது என்பதை கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டும், அதாவது. சுற்றுப்புற வெப்பநிலைக்கு மேல் கடத்தியின் ஆரம்ப வெப்பநிலை உயர்வு பூஜ்ஜியமாகும்.

கடத்தியை சூடாக்குவதற்கான இந்த வேறுபட்ட சமன்பாட்டின் தீர்வு இருக்கும்

இதில் A என்பது ஆரம்ப நிலைகளைப் பொறுத்து ஒருங்கிணைப்பின் மாறிலி ஆகும்.

t = 0 Θ = 0 இல், அதாவது ஆரம்ப தருணத்தில் சூடான கம்பி சுற்றுப்புற வெப்பநிலையைக் கொண்டுள்ளது.

பின்னர் t = 0 இல் நாம் பெறுவோம்

ஒருங்கிணைப்பு மாறிலி A இன் மதிப்பை மாற்றினால், நாம் பெறுகிறோம்

இந்தச் சமன்பாட்டிலிருந்து மின்னோட்டத்தைச் செலுத்தும் கடத்தியின் வெப்பம் ஒரு அதிவேக வளைவில் நிகழ்கிறது (படம் 1). நீங்கள் பார்க்க முடியும் என, நேர மாற்றத்துடன், கம்பியின் வெப்பநிலை உயர்வு குறைகிறது மற்றும் வெப்பநிலை ஒரு நிலையான மதிப்பை அடைகிறது.

இந்த சமன்பாடு மின்னோட்ட ஓட்டத்தின் தொடக்கத்திலிருந்து எந்த நேரத்திலும் கடத்தியின் வெப்பநிலையைக் கொடுக்கிறது.

வெப்பச் சமன்பாட்டில் t = ∞ நேரத்தை எடுத்துக் கொண்டால், நிலையான-நிலை சூப்பர் ஹீட் மதிப்பைப் பெறலாம்

vu என்பது கடத்தியின் மேற்பரப்பின் நிலையான வெப்பநிலை; Θу - சுற்றுப்புற வெப்பநிலைக்கு மேல் கடத்தியின் வெப்பநிலை அதிகரிப்பின் சமநிலை மதிப்பு.

அரிசி. 1. மின்சார உபகரணங்களின் வெப்பம் மற்றும் குளிரூட்டலின் வளைவுகள்: a - நீடித்த வெப்பத்துடன் ஒரே மாதிரியான கடத்தியின் வெப்பநிலையில் மாற்றம்; b - குளிரூட்டும் போது வெப்பநிலை மாற்றம்

இந்த சமன்பாட்டின் அடிப்படையில், நாம் அதை எழுதலாம்

எனவே, ஒரு நிலையான நிலையை அடையும் போது, ​​கடத்தியில் வெளியிடப்படும் அனைத்து வெப்பமும் சுற்றியுள்ள இடத்திற்கு மாற்றப்படும் என்பதைக் காணலாம்.

அடிப்படை வெப்பமூட்டும் சமன்பாட்டில் அதைச் செருகி, T = Gc / KF ஆல் குறிப்பதன் மூலம், அதே சமன்பாட்டை எளிமையான வடிவத்தில் பெறுகிறோம்:

மதிப்பு T = Gc / KF வெப்பமூட்டும் நேர மாறிலி என்று அழைக்கப்படுகிறது மற்றும் உடலின் வெப்ப-உறிஞ்சும் திறனுக்கும் அதன் வெப்ப-பரிமாற்ற திறனுக்கும் உள்ள விகிதமாகும். இது கம்பி அல்லது உடலின் அளவு, மேற்பரப்பு மற்றும் பண்புகளைப் பொறுத்தது மற்றும் நேரம் மற்றும் வெப்பநிலையில் சுயாதீனமாக உள்ளது.

கொடுக்கப்பட்ட கடத்தி அல்லது எந்திரத்திற்கு, இந்த மதிப்பு நிலையான வெப்பமாக்கல் முறையை அடைவதற்கான நேரத்தை வகைப்படுத்துகிறது மற்றும் வெப்ப வரைபடங்களில் நேரத்தை அளவிடுவதற்கான அளவாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது.

காலவரையற்ற நீண்ட காலத்திற்குப் பிறகு நிலையான நிலை ஏற்படும் என்பது வெப்பச் சமன்பாட்டிலிருந்து பின்பற்றப்பட்டாலும், நடைமுறையில் நிலையான வெப்பநிலையை அடைவதற்கான நேரம் (3-4) • T க்கு சமமாக எடுத்துக் கொள்ளப்படுகிறது, ஏனெனில் இந்த வழக்கில் வெப்ப வெப்பநிலை 98% ஐ விட அதிகமாக உள்ளது. இறுதி மதிப்பு Θy.

எளிமையான மின்னோட்டம்-சுற்றும் கட்டமைப்புகளுக்கான வெப்ப நேர மாறிலி எளிதில் கணக்கிடப்படலாம், மேலும் எந்திரங்கள் மற்றும் இயந்திரங்களுக்கு இது வெப்ப சோதனைகள் மற்றும் அடுத்தடுத்த வரைகலை கட்டுமானங்களால் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. வெப்பமூட்டும் நேர மாறிலியானது, வெப்பமூட்டும் வளைவில் திட்டமிடப்பட்ட துணைக்கோடு OT என வரையறுக்கப்படுகிறது, மேலும் வளைவுக்கு (தோற்றத்திலிருந்து) தொடுகோடு OT வெப்ப பரிமாற்றம் இல்லாத நிலையில் கடத்தியின் வெப்பநிலை உயர்வை வகைப்படுத்துகிறது.

அதிக மின்னோட்ட அடர்த்தி மற்றும் தீவிர வெப்பத்தில், மேம்பட்ட வெளிப்பாட்டைப் பயன்படுத்தி வெப்ப மாறிலி கணக்கிடப்படுகிறது:

கடத்தியை சூடாக்கும் செயல்முறை சுற்றியுள்ள இடத்திற்கு வெப்ப பரிமாற்றம் இல்லாமல் நடைபெறுகிறது என்று நாம் கருதினால், வெப்ப சமன்பாடு பின்வரும் வடிவத்தைக் கொண்டிருக்கும்:

மற்றும் சூப்பர் ஹீட் வெப்பநிலை நேர விகிதத்தில் நேர்கோட்டில் அதிகரிக்கும்:

கடைசி சமன்பாட்டில் t = T மாற்றியமைக்கப்பட்டால், வெப்ப நேர மாறிலி T = Gc / KF க்கு சமமான காலத்திற்கு, கடத்தியானது நிறுவப்பட்ட வெப்பநிலையான Θу = I2Ra / KF க்கு வெப்பப்படுத்தப்படுவதைக் காணலாம். இந்த நேரத்தில் ஏற்படாது.

மின் சாதனங்களுக்கான வெப்ப மாறிலி பேருந்துகளுக்கு சில நிமிடங்களில் இருந்து மின்மாற்றிகள் மற்றும் உயர் சக்தி ஜெனரேட்டர்களுக்கு பல மணிநேரம் வரை மாறுபடும்.

சில வழக்கமான டயர் அளவுகளுக்கான வெப்ப நேர மாறிலிகளை அட்டவணை 1 காட்டுகிறது.

மின்னோட்டம் அணைக்கப்படும் போது, ​​கம்பிக்கு ஆற்றல் வழங்கல் நிறுத்தப்படும், அதாவது, Pdt = 0, எனவே, மின்னோட்டத்தை அணைக்கும் தருணத்திலிருந்து தொடங்கி, கம்பி குளிர்ச்சியடையும்.

இந்த வழக்கிற்கான அடிப்படை வெப்பச் சமன்பாடு பின்வருமாறு:

அட்டவணை 1. செம்பு மற்றும் அலுமினிய பஸ்பார்களின் வெப்ப நேர மாறிலிகள்

டயர் பிரிவு, மிமீ *

வெப்ப மாறிலிகள், நிமிடம்

தேனுக்கு

அலுமினியத்திற்கு

25×3

7,3

5,8

50×6

14,0

11,0

100×10

20,0

15,8

கடத்தி அல்லது உபகரணங்களின் குளிரூட்டல் ஒரு குறிப்பிட்ட சூப்பர் ஹீட் வெப்பநிலை Θy உடன் தொடங்கினால், இந்த சமன்பாட்டின் தீர்வு பின்வரும் வடிவத்தில் வெப்பநிலை மாற்றத்தைக் கொடுக்கும்:

அத்திப்பழத்திலிருந்து பார்க்க முடியும். 1b, குளிரூட்டும் வளைவு அதே வெப்பமூட்டும் வளைவு, ஆனால் கீழ்நோக்கிய குவிவு (அப்சிஸ்ஸா அச்சை நோக்கி).

வெப்ப நேர மாறிலியை குளிரூட்டும் வளைவிலிருந்து அந்த வளைவில் உள்ள ஒவ்வொரு புள்ளிக்கும் தொடர்புடைய துணைக்கருவியின் மதிப்பாகவும் தீர்மானிக்க முடியும்.

ஒரு குறிப்பிட்ட அளவிற்கு மின்சாரத்துடன் ஒரே மாதிரியான கடத்தியை சூடாக்குவதற்கு மேலே கருதப்பட்ட நிபந்தனைகள் வெப்ப செயல்முறைகளின் போக்கின் பொதுவான மதிப்பீட்டிற்காக பல்வேறு மின் சாதனங்களுக்கு பயன்படுத்தப்படுகின்றன. சாதனங்கள், பேருந்துகள் மற்றும் பஸ்பார்களின் தற்போதைய கம்பிகள் மற்றும் பிற ஒத்த பாகங்களைப் பொறுத்தவரை, பெறப்பட்ட முடிவுகள் தேவையான நடைமுறை கணக்கீடுகளை செய்ய அனுமதிக்கின்றன.