Определить количество теплоты, выделяющейся в одном метре длины шинопровода распределительного устройства, шинопровод имеет диаметр d и нагрет до температуры Θ. Расчет произвести для двух случаев: при протекания по шинопроводу постоянного тока I; при протекания по шинопроводу переменного тока I промышленной частоты 50 Гц.
Объяснить причину расхождения количества теплоты, выделяющейся в одном метре длины шинопровода распределительного устройства, при протекании по нему токов различной природы.
Исходные данные: I=350 A, род тока – переменный 50 Гц, материал шинопровода – медь, d=50 мм, Θ=70°С, l=1 м.
Найти: Р.
Нужно полное решение этой работы?
Решение
Мощность, выделяемая в однородном проводнике при прохождении через него тока определим по формуле:
(1.1)
где, - коэффициент поверхностного эффекта,
- коэффициент эффекта близости,
- удельное сопротивление меди,
- температурный коэффициент сопротивления меди,
- площадь, поперечного сечения проводника.
Для постоянного тока коэффициенты и принимаются равными единице.
Рассчитаем площадь поперечного сечения проводника:
(1.2)
Коэффициент поверхностного эффекта для переменного тока определим по графику на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – График для определения коэффициента
поверхностного эффекта.
Определим активное сопротивления проводника току длинной 100 м:
(1.3)
Для соотношение определим по графику коэффициент поверхностного эффекта для переменного тока .
Рассчитаем мощность при протекании постоянного тока:
Рассчитаем мощность при протекании переменного тока:
Ответ: .
Причиной расхождения количества теплоты, выделяющейся в одном метре длины шинопровода распределительного устройства, при протекании по нему токов различной природы является явление поверхностного эффекта, которое заключается в увеличении сопротивления проводника при переменном токе, плотность тока которого не одинакова в различных точках поперечного сечения проводника