62-104 кДж/моль при меньших температурах. Эти значения можно использовать для предварительной ориентировочной оценки срока службы кабельных изделий.

15. Стойкость к электрическим воздействиям

Свойства проводов и кабелей, определяемые устойчивостью к воздействию электрического напряжения и диэлектрическими характеристиками (е, и tg6). были рассмотрены в гл. 2. Поэтому здесь рассмотрим лишь свойства, связанные с нагрузочной способностью проводов и кабелей с фторопластовой изоляцией.

Как известно, при прохождении электрического тока по проводнику в нем выделяется теплота, разогревающая токопроводящую жилу и материал изоляции. При увеличении тока, за счет повышения температуры жилы может произойти плавление или деструкция изоляции. Температура жилы, которая приводит к необратимым изменениям свойств изоляции, называется критической Гкр. Ток, при котором достигается критическая температура жилы, принимается за предельно допустимую токовую нагрузку.

Допустимые токовые нагрузки в условиях эксплуатации проводов зависят от сечения токопроводящей жилы, условий охлаждения и значения Гкр для выбранного материала изоляции.

В общем случае допустимое значение тока определяется из следующего соотношения:

Я?(5из-Ь5о„р)=АГ,

где АГ=Г„р-Гокр; Гкр - допустимая температура нагрева изоляции, ° С; Гокр - температура окружающего воздуха. ° С; R - сопротивление провода. Ом/см; 5из - термическое сопротивление цилиндрического слоя изоляции, ° С-см/Вт; SoKp - термическое сопротивление окружающей среды.

Логарифмируя это уравнение, получим линейную зависимость g/ (АГ), и далее, задавшись толщиной изоляции и термическими сопротивлениями, получим зависимости для разных сечений, представленные на рис. 22, по которому ориентировочно могут быть определены токовые нагрузки.

Для случая, когда температура окружающей среды составляет, например, 50° С, провод сечением 0,5 мм с

изоляцией из ПТФЭ. допускает ток около 20 А (Г„р= = 250°С), в то время как провод с изоляцией из ПХВ (Г,,р=70°С) - только около 6 А. Для пропускания тока 20 А потребовался бы в случае изоляции из ПВХ провод, сечением порядка 2,5 мм т. е. в 5 раз выше. Это еще раз подтверждает преимущества применения нагре-востойкой изоляции даже при относительно невысокой окружающей температуре.

1,А 60 40

SSMt 10

Рис. 22. Значения тока вызывающего лерегрев жил различных сечений на ДГ (толщина изоляции 0,25 мм; -коэффициент рассежия с поверхности 0,9, теплопроводность 1,45 MBt/cm-C).

/ 2 4 102040 100 Л.Т,°С

Поскольку у проводов, работающих в разреженной атмосфере, теплоотвод от наружной поверхности затруднен, необходимо соответственно снижать допустимую токовую нагрузку по сравнению с указанной на рис. 22:

Давление

2,6 кПа 1,3-10-« Па

Степень снижения нагрузки

1,3 раза 2-2,3 раза

Приведенные значения допустимых токов справедливы дляслучая идеальной прокладки одиночного провода, т. е. горизонтально, в условиях свободной конвекции окружающего воздуха, на расстоянии не менее 50 мм от стенки блока. Если провод проложен не горизонтально, а под углом 30-90 к горизонту, то допустимый ток следует уменьшить в 1,3-2 раза [11]. При прокладке проводов (одинакового сечения) в жгуте допустимый ток наиболее нагретого провода должен быть уменьшен в К раз в зависимости от числа жил:

Число жил К.....

1 2 3 5 10 20 50 100 1 1.25 1.43 1.75 2.2 2.86 4 5

I Если же провода проложены по стенке блока или вблизи ее, то за окружающую температуру должна быть принята температура стенки.

На практике предельно допустимые токовые нагрузки обычно применяют редко, так как, во-первых, резко возрастает температура поверхности провода, что в ряде случаев затрудняет эксплуатацию аппаратуры, а во-вторых, увеличение плотности тока и нагрев жилы при-

Рис. 23. Зависимость оптимальной плотности тока / от массы q генератора на единицу мощности при различном числе параллельных проводов (указано цифрой около кривых).

10 6 4 2

/ 10

q, г/Вт

водят к увеличению падения напряжения вдоль провода, рассчитываемого по формуле

AU=pJl,

где р - удельное сопротивление проводника; / - плотность тока; I - длина провода.

В рассмотренном выше примере, когда по жиле сечением 0,5 мм проходит ток 20 А, падение напряжения на отрезке провода длиной 20 м превысит 12 В, что в ряде случаев, например в бортой сети, недопустимо.

В случаях, когда важна экономия массы, следует учитывать, что применение токовых нагрузок, близких к предельно допустимым, увеличивает потери мощности в проводах, что требует соответствующего возрастания мощности генератора, т. е. увеличения его массы. Оптимальная, плотность тока, при которой суммарная масса генератора и проводов минимальна, приведена на рис. 23 [11]. Из рисунка следует, что в рассматриваемом случае только тогда следует применять большую плотность тока (т. е. полностью использовать нагревостойкость фторопластов), когда применяют генераторы с высокой удельной мощностью. Кроме того, для снижения массы выгоднее применять несколько параллельных проводов, чем один провод большого сечения.