Нагрев аппаратов в переходных режимах

Кратковременный режим работы аппарата характеризуется тем, что при включении температура его не достигает установившейся, а при отключении аппарат остывает до температуры окружающей среды. Графики нагрева и остывания для кратковременного режима работы приведены на рис. 2.1.

Рис. 2.1. График нагрева и охлаждения аппарата

при кратковременном режиме работы

Обычно длительность прохождения тока кратковременного режима выбирается так, чтобы температура токоведущих частей не превышала допустимого значения .

Если принять, что - установившееся превышение температуры в случае бесконечно длительного времени прохождения тока , то из (1.8) можно найти время, по истечении которого превышение температуры будет равно допустимому:

, (2.1)

откуда

. (2.2)

Из (2.2) видно, что чем больше постоянная времени нагрева Т, тем больше время нахождения аппарата под током. В моменты времени и (см. рис. 2.1) аппарат необходимо отключить, после чего происходит его охлаждение до температуры окружающей среды.

Используя (1.8) и выразив и через ток, получим:

(2.3)

.

Откуда связь между допустимым током длительного режима и допустимым током кратковременного режима равна:

(2.4)

Для характеристики кратковременного режима вводится понятие коэффициента перегрузки = / , который показывает, во сколько раз может возрасти допустимая нагрузка по току при кратковременном режиме по сравнению с длительным режимом:

. (2.5)

При работе в перемежающемся и повторно-кратковременном режимах ток циклически изменяется, не спадая до нулевого значения.

На рис. 2.2 показан график изменения тока и превышения температуры аппаратов при перемежающемся режиме работы.

Рис. 2.2. График изменения тока (нагрузки) и превышения

температуры при перемежающемся режиме работы

В период работы через аппарат проходит ток ; установившееся превышение температуры при этом равно . В период через аппарат проходит ток , и этому току соответствует установившееся превышение температуры . Так как > , то в период аппарат охлаждается.

Через некоторое время работы максимальные и минимальные превышения температуры соседних циклов станут одинаковыми и наступит так называемый квазистационарный режим, в котором в конце интервала превышение температуры достигнет , а в конце интервала достигнет значения .

Используя (1.8), получается, что

. (2.6)

Для периода , когда аппарат охлаждается, справедливо выражение

. (2.7)

При , тогда получается:

. (2.8)

Подставив из (2.8) в (2.6) и решая (2.6) относительно , получим

. (2.9)

Значение не должно превышать максимально допустимое превышение температуры . Если выразить установившееся превышение температуры через соответствующие токи длительных режимов, то есть:

(2.10)

(2.11)

(2.12)

где - допустимый эквивалентный ток длительного режима, то из (2.9)-(2.12) следует

. (2.13)

Частным случаем перемежающегося режима является повторно-кратковременный режим, когда ток = 0. Время называется временем паузы = . Так как = 0, то = 0. Обозначив = , из (2.13) получим для повторно-кратковременного режима

. (2.14)

Повторно-кратковременный режим характеризуется продолжительностью включения ПВ или ПВ%

, (2.15)

где – время цикла работы.

С учетом (2.15) коэффициент перегрузки по току определяется из (2.14)

. (2.16)

Из (2.16) видно, что при неизменном значении ПВ% коэффициент перегрузки p по току и ток зависят от отношения . При возрастании отношения тепловая нагрузка аппарата увеличивается, а коэффициент перегрузки по току уменьшается.