Каждый раз, когда по проводу проходит электрический ток, выделяется тепловая энергия. Величина, характеризующая скорость преобразования энергии электрического тока в тепловую энергию, называется мощностью. P=UI.
Количество тепловой энергии, выделяемой при прохождении тока по проводнику, находится в прямой зависимости от квадрата силы тока, сопротивления данного проводника, а так же от величины отрезка времени. Эта зависимость носит название закона Джоуля-Ленца. Q = I2rt.
Данная зависимость имеет огромное значение. С помощью этой формулы можно точно рассчитать сколько тепла выделит за единицу времени определенного состава и сечения проводник при данной силе тока. Этот расчет необходим при проектировании любых электрических приборов и устройств, в которых электричество используется для получения тепла.
Не всегда тепловая энергия, выделяемая проводником, является полезной. Но провода греются всегда, даже там, где это вовсе не нужно – в обмотках трансформаторов, в измерительных приборах и так далее. Скорость передачи тепла от нагревающегося проводника в окружающую среду не постоянна. В момент включения температура провода и окружающей среды равны. Затем проводник нагревается и тепло постепенно переходит в окружающее пространство. Скорость передачи тепла нарастает по мере того, как увеличивается разница между температурой проводника и окружающим пространством. Этот процесс длится до тех пор, пока скорость нагрева проводника не станет равной скорости передачи тепла в окружающее пространство.
В случае, если ток, подаваемый на проводник, не будет меняться, температура провода так же остановится на достигнутом значении, которое называется установившейся температурой. В зависимости от металла, из которого изготовлен проводник, время достижения установившейся температуры будет неодинаково. Это учитывается при выборе типа проводов для тех или иных целей.
В зависимости от типа изоляции допустимая температура нагрева изолированных проводов колеблется в пределах от 50 до 100 градусов. Предельно допустимый ток провода – это значение силы тока, при котором провод не перегревается выше допустимых пределов. Электротехнические справочники, а так же таблицы в ПУЭ содержат точные данные по номинальным токам для всех категорий проводов в зависимости от материала и площади сечения.
