銅導體通電后因自身電阻而發(fā)熱的關(guān)系式為: Q1= (J) (1)
銅導體受熱而溫升的關(guān)系式為: Q2= (J) (2)
一般理論計算時忽略熱損失時: Q1= Q2 (3)
銅導體的電阻: R=ρ20(1+△T)·L/S (Ω) (4)
銅導體加熱的時間: t=L/v (s) (5)
退火電流: I=U/R (A) (6)
銅導體線材的截面積: S=πd2/4 (mm2) (7)
式中:v為線材運動速度(m/s);
T為溫度(℃),△T=T1-T2;
t為時間(s);
L為加熱段長度(m);
U為退火電壓(V);
d為銅線直徑(mm)
c為銅線的比熱:0.1(cal/g·℃)
γ為銅線的比重:8.9 (g/cm3)
ρ20為銅線20℃時的電阻率:0.01754 (Ω·mm2/m)
α為銅線的電阻溫度系數(shù):0.004
將以上各式及參數(shù)代入(3)式并化簡后有:
I=180d2 (A) (8)
再用ln(1+x)≈x來進一步簡化,則ln ≈α△T
則有 I≈11.4d2· (9)
U≈0.255· (10)
根據(jù)前邊論述知銅線的退火溫度為550℃左右,而拉制完出線的溫度可達100℃左右,到達退火裝置接觸輪時溫度會有所下降,一般大概為60℃左右,而退火裝置一般設計2到3個溫度段進行加熱,從60℃到220℃為預熱段,在此溫度段內(nèi)銅線的氧化較慢,不需要氣體保護;當溫度加熱再升至550℃左右為退火段,此時銅線氧化較快,必須加保護氣體。
將(9)式和(10)式可按預熱段(60℃到220℃)和退火段(220℃到550℃)簡化如下:
預熱段:I≈145 d2· (A) U≈4 (V)
退火段:I≈210 d2· (A) U≈7.4 (V)
而每一段的退火功率分別為每一段的退火電流和退火電壓的積:N=UI/1000 (kW)
在退火裝置設計好后,其銅線的預熱段長度和退火段長度就為一定值,于是有退火電壓U與 和退火電流I與d2 成一定的比例關(guān)系,這樣在實際生產(chǎn)中就可以根據(jù)出線速度調(diào)節(jié)退火電壓,根據(jù)出線直徑調(diào)節(jié)退火電流。