Mikä on suurin sallittu johdinvirta ja sallittu tehohäviö
Kun sähkövirta kulkee johdon läpi, sähköenergia muuttuu lämmöksi. Sähköenergian lämmöksi muuntamisprosessin nopeus on ominaista tehoa P = käyttöliittymä.
Johdon virran tuottaman lämmön määrä, verrannollinen virran neliöön, johtimen resistanssiin ja virran kulkuaikaan: Q = Az2rt (Joule-Lenzin laki).
Sähköenergian muuntamisella lämpöenergiaksi on suuri käytännön merkitys hehkulamppujen, lämmityslaitteiden ja sähköuunien luomisessa. Lämmön vapautuminen sähkö-, koneiden, muuntajien, mittaus- ja muiden laitteiden johtoihin ja käämeihin ei ole vain turhaa sähköenergian hukkaa, vaan myös prosessi, joka voi johtaa liiallisen korkeaan lämpötilan nousuun ja johtojen eristysvaurioihin ja jopa itse laitteita.
Johtimessa syntyvän lämmön määrä on verrannollinen johtimen tilavuuteen ja lämpötilan nousuun, ja lämmönsiirtonopeus ympäristöön on verrannollinen johtimen ja ympäristön väliseen lämpötilaeroon.
Ensimmäisellä kerralla virtapiirin päällekytkemisen jälkeen langan ja ympäristön välinen lämpötilaero on pieni. Vain pieni osa virran tuottamasta lämmöstä haihtuu ympäristöön, ja suurin osa lämmöstä jää lankaan ja menee sen lämmittämiseen. Tämä selittää langan nopean lämpötilan nousun lämmityksen alkuvaiheessa.
Kun langan lämpötila nousee, langan ja ympäristön välinen lämpötilaero kasvaa ja langan vapauttaman lämmön määrä kasvaa. Tässä suhteessa johtojen lämpötilan nousu hidastuu yhä enemmän. Lopuksi tietyssä lämpötilassa dieselveturi on tasapainossa: samaksi ajaksi lämmönjohtimessa vapautuva määrä tulee yhtä suureksi kuin häviö ulkoiseen ympäristöön.
Tasavirran kulkeessa edelleen langan lämpötila ei muutu ja sitä kutsutaan vakaan tilan lämpötilaksi.
Aika tasaiseen lämpötilaan lämpenemiseen ei ole sama eri langoilla: lanka hehkulamput lämpenee sekunnin murto-osassa, sähköauto - muutaman tunnin kuluttua (kuten analyysi osoittaa, lämmitysaika on teoriassa äärettömän pitkä, lämmitysajalla tarkoitetaan aikaa, jonka aikana lanka kuumennetaan lämpötilaan, joka on enintään 1 % vakiintuneesta).
Eristettyjä johtimia ei saa kuumentaa yli tietyn rajan, koska eristys voi syttyä tuleen tai jopa syttyä voimakkaassa ylikuumenemisessa, paljaiden johtimien ylikuumeneminen johtaa mekaanisten ominaisuuksien (johdinjännitteen) muutokseen.
Eristetyille johtimille normit määrittelevät maksimilämmityslämpötilan 55 - 100 °C eristeen ominaisuuksista ja asennusolosuhteista riippuen. Virtaa, jolla vakaan tilan lämpötila täyttää standardit, kutsutaan johtimen suurimmaksi sallituksi tai nimellisvirraksi. Nimellisvirtojen arvo eri poikkileikkauksille johtimille on annettu erikoisessa taulukoita PUE-muodossa ja sähköalan hakuteoksia.
Johtimen virran kehittämää tehoa, jossa lämpötasapaino tapahtuu ja sallittu lämpötila muodostuu, kutsutaan sallituksi tehohäviöksi.
Jos johtimen läpi virtaa enemmän kuin nimellisvirta, johto on "ylikuormitettu". Koska vakaan tilan lämpötilaa ei kuitenkaan saavuteta heti, on mahdollista antaa piirin virran hetkeksi ylittää nimellisarvon (kunnes johtimen lämpötila saavuttaa raja-arvon). Liian korkea langan lämpötila ilmenee yleensä silloin, kun oikosulku.