Файл: Монтажные провода для радиоэлектронной аппаратуры..pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 124

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

дело с

постоянным током, J = I/na2

и

/? = р/ла2 , уравне­

ние (7-23) можно написать в виде

 

 

 

 

 

 

& к р

_ & с р

= ; 7

2 я

х ^ 2 я Ш г '

'

in

6

 

 

 

к р

ср

j

д

2ттХг

д

 

 

Если

воспользоваться

формулой

(7-4)

и

ввести

обо­

значение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S^^V +^ i - l n - 6 - ,

 

 

( 7 " 2 4 )

то получится в точности уравнение

(7-3)

и

допустимая

токовая

нагрузка

будет

определяться

выражением

(7-5).

В заключение заметим, что примененный здесь об­ щий метод, кроме доказательства полной строгости

формулы (7-5)

для расчета допустимой токовой нагруз­

ки, позволил

получить много полезной информации.

Так, было найдено распределение температур (7-21) по сечению провода, находящегося в условиях свободного

теплообмена с окружающей

средой, при протекании

по нему электрического тока;

устанавливающаяся при

этом на поверхности контакта проводника со слоем изо­ ляции температура (7-22); максимальная температура в центре токопроводящей жилы; наконец, важное соот­ ношение (7-24), выясняющее смысл понятия теплового сопротивления.

7-2. Тепловое сопротивление провода

Как установлено выше, тепловое сопротивление со­ стоит из двух частей: первая часть зависит от внешних размеров провода и коэффициента теплоотдачи, вторая часть — от относительных размеров токоведущей жилы и теплопроводности изоляции. В соответствии с этим тепловое сопротивление разбивается на тепловое сопро­ тивление окружающей среды S0Kp и тепловое сопротив­ ление изоляции Sn3. Обычно принимают следующие обо­ значения:

Здесь d = 2a— диаметр токоведущей жилы; D — 2b— диаметр провода по изоляции; -a=l/ta — удельное теп­ ловое сопротивление.

142

Оценка теплового сопротивления изоляции £>из не составляет труда, если известно удельное тепловое со­ противление изоляции или коэффициент теплопровод­

ности Хг- Основная трудность при

расчете

длительно

допустимых токовых

нагрузок «а

провода

приходится

на оценку теплового

сопротивления

окружающей среды

50 кр, точнее — на оценку коэффициента теплоотдачи а.

Обычно в условиях свободного теплообмена с окру­

жающей средой

считается,

что теплоотдача

происходит

за счет излучения и конвекции. Так что

^—•

 

 

 

а = « л + ак ,

 

 

(7-27)

где

а л — коэффициент

теплоотдачи излучением; а к —

коэффициент теплоотдачи конвекцией.

 

 

 

Коэффициент

теплоотдачи

излучением

а л

определя­

ется

с помощью

закона

Стефана — Больцмана:

 

 

 

a B = B k ^ ^ ,

 

 

(7-28)

где

е — степень

черноты

поверхности; k — постоянная

Стефана — Больцмана;

Оп и

дС р — температура

наруж­

ной

поверхности

изоляции

и

температура

окружающей

среды в обычной

шкале

(°С) соответственно;

Тп

и Tcv —

то же, но в абсолютной шкале, К.

 

 

 

Методы оценки коэффициента конвекционной тепло­ отдачи даются в теории теплопередачи [Л. 17]. Наиболее удобный метод, позволяющий учитывать температуру и давление окружающей среды, что чаще всего прихо­ дится учитывать при установлении эксплуатационных характеристик монтажных проводов, заключается в том,

что коэффициент конвекционной

теплоотдачи выражает­

ся в виде

 

 

 

 

a K = ^ - N u ,

(7-29)

где Яв — коэффициент

теплопроводности воздуха

при за­

данных температуре

и давлении; Nu — термодинамиче­

ский критерий Нуссельта.

 

 

В свою очередь

критерий

Нуссельта определяется

через критерии Грасгофа Gr и Прандтля Рг:

 

Nu = c ( P r G r ) « ,

(7-30)

где с и п — постоянные величины, выбираемые в зави­ симости от величины произведения Рг Gr.

143

Критерий Прандтля для воздуха очень мало зависит от температуры и давления, поэтому при практических расчетах обычно он берется постоянным и равным 0,705.

Зависимость от параметров воздушной среды кри­

терия Грасгофа устанавливается выражением

 

» с р ) .

(7-31)

где б — плотность воздуха; |3 — коэффициент

объемного

расширения воздуха; jx — коэффициент динамической вязкости воздуха; g — ускорение свободного падения.

Наконец, следует иметь в виду, что плотность воз­ духа в окрестности нагретой поверхности зависит от

температуры

поверхности,

и эта зависимость

имеет вид:

 

 

 

 

 

6:

'.,293

 

р

 

 

 

 

 

 

 

(7-32)

 

 

 

 

 

760

1 + 0,0036» с Р '

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

р — давление

окружающей

воздушной

среды,

мм рт. ст.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким

 

образом,

формулы

(7-25) — (7-32)

позволяют

с определенными

допущениями

рассчитать

полное

теп­

'С'Ш'сек/кал

 

 

 

 

 

ловое

 

сопротивление про-

 

 

 

 

 

вода

 

в

зависимости

от

г-

'

L

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

температуры

и

давления

 

 

 

 

 

 

 

 

окружающей

среды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На

рис. 7-1 приведены

1,2

 

 

 

 

 

 

 

зависимости

полного

теп­

 

 

 

 

 

 

 

 

лового

 

сопротивления 5

 

 

 

 

 

 

 

 

от

температуры

окружа­

 

 

 

 

 

 

 

 

ющей

 

среды

при разных

0,8

 

 

 

 

 

 

 

значениях

давления,

рас­

 

 

 

 

 

 

 

считанные

по

приведен­

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

ным выше формулам для

 

 

 

 

 

 

 

провода

марки

МПМ. се­

0,4

65,

 

 

 

 

чением 0,2 мм2. Конструк­

 

 

 

 

тивные

 

размеры

провода:

ZOO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т

 

 

d=0,6

мм,

.0 =

1,15

мм.

0,2

У60мм.-р'т.ст.

 

 

Материалом

 

 

изоляции

 

 

 

 

 

 

 

 

служит полиэтилен, поэто­

О

Тг I

-

 

 

 

 

 

му

критическая

 

темпера­

0,2

 

0,Ь 0,6'

0,8 1,0

 

тура

•Окр принята равной

Рис.

7-1. Зависимость полного

85°С.

По оси абсцисс

на

теплового сопротивления

провода

рис.

7-1

откладывается

марки

МПМ

от

температуры

приведенная

 

температу­

окружающей

 

среды

при различ­

 

ных давлениях.

 

 

 

 

ра

окружающей

среды

144

760мм рт. ст.
Рис. 7-3. Длительно допустимые токовые нагрузки в зависимости от температуры окружающей сре­ ды при различных давлениях.

Фст/Окр,

по оси ординат — масштабированное

полное

тепловое

сопротивление. Цифры, стоящие справа

против

каждой кривой, обозначают давление в окружающей среде в миллиметрах ртутного столба.

Характерным для приведенных кривых является то, что, начиная с атмосферного давления до давления

примерно

1

мм

рт. ст.,

 

 

 

полное

тепловое

сопро­

 

 

 

тивление

с ростом

темпе­

 

 

 

ратуры

окружающей

сре­

 

 

 

ды

монотонно

возрастает.

 

 

 

При

давлениях

 

ниже

 

 

 

1 мм рт. ст. полное тепло­

 

 

 

вое

сопротивление

убы­

 

 

 

вает.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

100 760

7-3. Расчет длительно

 

мм pm.cm.

 

 

 

допустимых токовых

 

Рис. 7-2. Допустимые токовые на­

нагрузок на одиночные

грузки на провод

марки МПМ

провода

 

 

 

 

в зависимости от

давления.

 

 

 

 

 

 

 

Длительно допусти­ мые токовые нагрузки на одиночные провода рас­ считывают по формуле (7-5), в которой величи­ ну 5 для различных усло­ вий окружающей среды вычисляют по формулам (7-25) —(7-32). Этот рас­ чет довольно сложен, по­ этому для выполнения его желательно использовать электронно-счетные ма­ шины.

На рис. 7-2 приведена рассчитанная кривая за­ висимости допустимой то­ ковой нагрузки от давле­

ния для провода марки МПМ сечением 0,5 мм2 при тем­ пературе окружающей среды f } c p = 2 0 o C . Здесь же при­ ведены экспериментально полученные значения допусти­ мой токовой нагрузки. Критическая температура т>к р принималась равной 85°С.

Ю—27

145

Т а б л и ц а

7-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Длительно

допустимые токовые

нагрузки

на

монтажные

провода,

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р, мм рт. ст.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

760

600

400

300

200

 

64

33

15

 

 

 

10-1

10-"

10"3

10-*

10"s

 

 

 

Провод марки

МПМ сечением

0,2

ммг

й к Р = 8 5

°С

 

 

 

 

20

9,06

8,84

8,48

8,24

7,91

7,09

6,67

6,22

5,69

5,05

4,41

4,01

3,76

3,62

3,48

35

7,88

7,69

7,38

7,17

6,90

6,18

5,83

5,44

4,99

4,46

3,92

3,58

3,38

3,25

3,15

50

6,50

6,34

6,20

5,93

5,70

5,13

4,85

4,54

4,17

3,74

3,32

3,06

2,90

2,80

2,71

60

5,42

5,29

5,09

4,95

4,77

4,30

4,06

3,81

3,51

3,16

2,82

2,61

2,49

2,41

2,33

70

4,11

4,02

3,87

3,76

3,63

3,28

3,10

2,92

2,70

2,44

2,20

2,04

1,95

1,90

1,84

80

2,26

2,21

2,13

2,08

2,00

1,82

1,73

1,63

1,51

1,39

1,26

1,18

1,Н

1,11

1,09

 

 

 

 

Провод

марки

В сечением

0,2 ммг

9к р =70 °С

 

 

 

 

20

7,76

7,58

7,28

7,09

6,82

6,62

6,24

5,82

5,33

4,73

4,52

4,32

4,05

3,87

3,72

30

6,88

6,73

6,47

6,29

6,05

5,90

5,55

5,20

4,76

4,24

4,09

3,91

3,67

3,54

3,40

40

5,90

5,76

5,54

5,39

5,19

5,06

4,78

4,48

4,11

3,67

3,54

3,43

3,23

3,11

3,02

50

4,74

4,64

4,45

4,34

4,18

4,09

3,86

3,62

3,34

2,99

2,90

2,82

2,67

2,58

2,51

60

3,25

3,18

3,06

2,98

2,88

2,82

2,67

2,52

2,31

2,10

2,05

2,01

1,91

1,86

1,81

 

 

 

Провод марки ГФМ-ЮО сечением 0,2 мм*

&к Р =200 °С

 

 

 

 

20

14,79

14,45

13,91

13,35

13,06

12,52

12,33

11,60

10,75

9,75

8,23

7,65

7,43

7,24

7,05.

60

13,05

12,78

12,31

12,00

11,58

11,12

11,00

10,42

9,69

8,86

7,55

7,09

6,92

6,76

6,61

100

11,02

10,79

10,42

10,18

9,84

9,51

9,43

8,95

8,37

7,73

6,66

6,30

6,18

6,07

5,95

130

9,18

9,01

8,71

8,60

8,26

8,01

7,96

7,58

.7,13

6,63

5,74

5,48

5,40

5,29

5,21

160

6,87

6,74

6,54

6,40

6,20

6,08

6,05

5,78

5,47

5,12

4,47

4,29

4,25

4,18

4,14

190

3,31

3,25

3,16

3,10

3,02

3,00

2,99

2,88

2,74

2,59

2,30

2,22

2,21

2,18

2,17

Смотрите также файлы