Akım ile ısıtma telleri

Akımın telden geçerken ürettiği ısı miktarı zamanla orantılı olduğundan, akım telden geçerken telin sıcaklığı sürekli olarak artmalıdır. Aslında, bir telden sürekli olarak bir akım geçtiğinde, bu telde sürekli ısı salınımı devam etse de, belirli bir sabit sıcaklık oluşur.

Bu fenomen, sıcaklığı ortamın sıcaklığından daha yüksek olan herhangi bir cismin şu nedenlerle çevreye ısı enerjisi salması gerçeğiyle açıklanır:

• birincisi, vücudun kendisi ve onunla temas halinde olan cisimler termal iletkenliğe sahiptir;

• ikincisi, cisme bitişik hava katmanları ısınır, yükselir ve yerini daha soğuk katmanlara bırakır, onlar da tekrar ısınır ve bu böyle devam eder. (ısı konveksiyonu);

• üçüncüsü, ısıtılmış cismin çevreye karanlık ve bazen görünür ışınlar yayması ve termal enerjisinin bir kısmını buna (radyasyon) harcaması nedeniyle.

Yukarıdaki ısı kayıplarının tümü, vücudun ve çevrenin sıcaklıkları arasındaki fark ne kadar büyükse, o kadar fazladır.Bu nedenle, iletkenin sıcaklığı o kadar yükseldiğinde, iletken tarafından birim zamanda çevreye verdiği toplam ısı miktarı, bir elektrik akımı tarafından her saniye iletkende üretilen ısı miktarına eşit olur, o zaman sıcaklık iletkenin artması duracak ve kalıcı hale gelecektir.

Bir akımın geçişi sırasında bir iletkenden ısı kaybı, iletkenin sıcaklığının vücudun soğuma hızını etkileyen tüm koşullara bağımlılığını teorik olarak elde etmek için çok karmaşık bir olgudur.

Bununla birlikte, teorik değerlendirmelere dayalı olarak bazı sonuçlar çıkarılabilir. Bu arada, tellerin sıcaklığı sorunu, ağın, reostaların, sargıların vb. tüm teknik hesaplamaları için büyük pratik öneme sahiptir. Bu nedenle teknolojide, tellerin enine kesitleri ile tellerin bulunduğu çeşitli koşullar altında izin verilen akım gücü arasındaki ilişkiyi veren ampirik formüller, kurallar ve tablolar kullanırlar. Bazı niteliksel ilişkiler ampirik olarak tahmin edilebilir ve kolayca kurulabilir.

Açıkçası, vücudun soğumasının üç nedeninden birinin etkisini azaltan herhangi bir durum, iletkenin sıcaklığını artırır. Bu durumlardan bazılarına işaret edelim.

Yatay olarak gerilmiş yalıtılmamış düz bir telin sıcaklığı, dikey konumda aynı akım gücündeki aynı telden daha düşük bir sıcaklığa sahiptir, çünkü ikinci durumda, ısınan hava tel boyunca yükselir ve ısınan havanın soğuk hava ile yer değiştirmesi daha yavaş gerçekleşir. ilk durumda olduğundan daha fazla.

Spiral şeklinde sarılmış bir tel, düz bir çizgide gerilmiş aynı ampere sahip benzer bir telden çok daha fazla ısınır.

Yalıtım tabakasıyla kaplı bir iletken, yalıtılmamış olandan daha fazla ısınır, çünkü yalıtım her zaman zayıf bir ısı iletkenidir ve yalıtım yüzeyinin sıcaklığı iletkenin sıcaklığından çok daha düşüktür, bu nedenle soğuma hava akımları ve radyasyon ile bu yüzey çok daha küçüktür.

Havadan daha yüksek termal iletkenliğe sahip olan hidrojen veya akkor gaz içine bir tel yerleştirilirse, aynı akım gücü için telin sıcaklığı havadan daha düşük olacaktır. Tersine, termal iletkenliği havanınkinden daha düşük olan karbondioksit ile tel daha fazla ısınır.

İletken bir boşluğa (vakum) yerleştirilirse, ısı taşınımı tamamen duracak ve iletkenin ısınması havadan çok daha fazla olacaktır. Bu, akkor ampulleri takarken kullanılır.

Genel olarak tellerin hava akımlarının soğuması diğer soğuma faktörleri arasında birinci derecede öneme sahiptir. Soğutma yüzey alanındaki herhangi bir artış, iletkenin sıcaklığını azaltır. Bu nedenle, birbiriyle temas halinde olmayan ince paralel tellerden oluşan bir demet, kesiti demetteki tüm tellerin enine kesitlerinin toplamına eşit olan aynı dirençli kalın bir telden çok daha iyi soğutulur. .

Nispeten düşük ağırlıklı reostalar yapmak için, uzunluklarını azaltmak için kıvrılan iletkenler olarak çok ince metal şeritler kullanılır.

Bir iletkenden geçen akımın verdiği ısı miktarı, direnciyle orantılı olduğundan, aynı boyutta fakat farklı maddeden iki iletken olması durumunda, direnci büyük olan iletken daha yüksek bir sıcaklığa ısıtılır.

Telin kesitini azaltarak direncini o kadar arttırabilirsiniz ki sıcaklığı erime noktasına ulaşır. Bu, ağın ve cihazların, cihazların ve ağın tasarlandığından daha güçlü akımlardan zarar görmesini önlemek için kullanılır.

Bunun için sözde sigortalar, düşük erime noktalı bir metalden (gümüş veya kurşun) yapılmış kısa teller. Bu telin kesiti, bu tel belirli bir belirli akım gücünde eriyecek şekilde hesaplanır.

Çeşitli akımlar için sigortaların enine kesitlerine bakmak için tablolarda verilen veriler, en azından belirli boyutlarda bir uzunluğa sahip sigortaları ifade eder.

Çok kısa bir sigorta, bağlı olduğu bakır kelepçelerin iyi termal iletkenliği nedeniyle uzun bir sigortadan daha iyi soğur ve bu nedenle biraz daha yüksek bir akımda erir. Ayrıca sigortanın uzunluğu, eridiğinde tellerin uçları arasında elektrik arkı oluşmayacak şekilde olmalıdır. Bu sayede şebeke gerilimine bağlı olarak en küçük sigorta boyu belirlenir.

Ayrıca bakınız:

Formüllerde genişletilmiş akım akışı ile canlı parçaların ısıtılması