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=550 A, род тока – переменный 50 Гц, материал шинопровода – алюминий, d=60 мм, Θ=90°С, l=1 м.
Найти: Р.
Нужно полное решение этой работы?
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. У поверхности проводника плотность тока получается больше, чем при постоянном токе, а в центре меньше. При высокой частоте неравномерность проявляется так резко, что плотность тока в значительной центральной чисти сечения проводника практически равна нулю, ток проходит только в поверхностном слое, отчего это явление и получило название поверхностного эффекта. Таким образом, поверхностный эффект приводит к уменьшению сечения проводника, по которому проходит ток (активного сечения), и, следовательно, к увеличению его сопротивления по сравнению с сопротивлением постоянному току.
Решение
Мощность, выделяемая в однородном проводнике при прохождении через него постоянного тока определим по формуле:
(1.1)
где, - удельное сопротивление,
- температурный коэффициент сопротивления,
- площадь, поперечного сечения проводника.
Рассчитаем площадь поперечного сечения проводника:
(1.2)
Рассчитаем мощность при протекании постоянного тока:
Мощность, выделяемая в однородном проводнике при прохождении через него переменного тока определим по формуле:
(1.3)
где, - коэффициент поверхностного эффекта,
- коэффициент эффекта близости.
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:
(1.4)
Для соотношения определим по графику коэффициент поверхностного эффекта для переменного 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
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
