Активные потери энергии в аппаратах

а) Потери в токоведущих частях. В аппаратах постоянного тока нагрев происходит только за счет потерь в активном сопротивлении токоведущей цепи.

Энергия, выделяющаяся в проводнике

,

где:

W - энергия;

i - ток в цепи;

R – активное сопротивление;

t - длительность протекания тока.

При переменном токе активное сопротивление проводника отличается от сопротивления при постоянном токе из-за возникновения поверхностного эффекта и эффекта близости. Сопротивление при переменном токе

,

где:

R - сопротивление при постоянном токе;

 - коэффициент добавочных потерь, вызванных эффектом поверхностным и эффектом близости,

 - коэффициент добавочных потерь от поверхностного эффекта рассчитывается по специальным кривым;

;

 - коэффициент эффекта близости;

 - активное сопротивление проводника, находящегося в магнитном поле других проводников;

 -сопротивление уединённого проводника.

б) Потери в нетоковедущих ферромагнитных частях.При переменном токе, кроме активных потерь в токоведущей цепи, появляются активные потери в ферромагнитных деталях аппаратов, расположенных в переменном магнитном поле.

В этих деталях появляются э.д.с. и вихревые токи таких направлений, при которых создаваемые ими потоки противодействуют изменению основного потока. Из-за размагничивающего действия этих потоков магнитный поток по сечению распределяется неравномерно. Толщина слоя, на протяжении которого индукция постоянна, называется глубиной проникновения потока. Эффект этот аналогичен поверхностному эффекту у проводников.

где:

а - глубина проникновения;

ρ - удельное сопротивление;

ω - круговая частота;

 - абсолютная проницаемость материала.

От вихревых токов возникают дополнительные потери на перемагничивание за счет гистерезиса.

Полные потери в магнитопроводе

где:

 - максимальное значение индукции;

 - частота;

 и  - коэффициенты потерь от гистерезиса и вихревых токов;

 - масса магнитопровода.

В аппаратах переменного тока ВН, помимо потерь в проводниковых и ферромагнитных материалах, необходимо учитывать потери, возникающие в изоляции

,

где  - частота;

С - емкость изоляции;

U - действующее значение напряжения на изоляции;

 - тангенс угла диэлектрических потерь.

Изоляция аппарата нагревается за счёт как этих потерь, так и потерь в токоведущей цепи.

Способы передачи тепла внутри нагретых тел и с их поверхности

Различают три вида передачи тепла: теплопроводность, конвекцию и тепловое излучение.

Теплопроводность – процесс распространения тепла между непосредственно соприкасающимися частицами, обусловленный тепловым движением молекул или атомов вещества, а в металлах свободных электронов.

Конвенция - процесс переноса тепла связанный с перемещением микрообъемов нагретого газа или жидкости (естественная и искусственная).

Тепловое излучение - процесс отдачи части тепла нагретого тела в окружающее пространство, путем излучения электромагнитных колебаний (ультрафиолетовых, световых и инфракрасных лучей).