Часть электрической энергии, передаваемой по проводам, кабелю, шинам, переходит в тепловую. Тепловая энергия расходуется на нагрев проводника и на поддержание установившегося перегрева во время работы.
Величина установившегося перегрева зависит от количества тепла, выделяемого в проводнике в единицу времени, от материала проводника (его теплоемкости) и от того количества тепла, которое поверхность проводника способна в единицу времени рассеять.
Количество тепла, выделяемое в подводнике в единицу времени, прямо пропорционально квадрату тока и сопротивлению проводника, а количество тепла, рассеиваемое поверхностью, зависит от состояния поверхности и разности температур проводника и окружающей среды. Однако для условий длительного режима работы, при, котором допускаемые нагревы проводников обычно, невелики, можно считать, что сопротивление проводника, его теплоемкость и коэффициент теплоотдачи величины постоянные.
При этих условиях величина установившегося перегрева зависит только от величины тока – она изменяется прямо пропорционально квадрату тока.
В ПУЭ, для разных проводников в разных условиях прокладки указан длительно допустимый по нормам ток и соответствующие ему установившаяся температура жилы и температура окружающей среды.
Температуря проводника, по которому не проходит ток, такая же как и температура окружающей среды, перегрев отсутствует. При прохождении тока через такой проводник, перегрев начнет увеличиваться и в скором времени достигнет значения, соответствующего величине проходящего через него тока.
На начальном этапе, когда перегрев проводника не велик, его поверхность отдает в атмосферу не большое количество тепла, и практически все выделяемое тепло расходуется на его нагрев, поэтому вначале перегрев возрастает быстро, затем по мере повышения перегрева отдача тепла в окружающую среду повышается, и поэтому процесс повышения перегрева замедляется. Наконец, наступает момент, когда разница между количеством тепла, отдаваемым поверхностью проводника в окружающую среду, и количеством, выделяемым в проводнике, становится незаметной.
Перегрев проводника, длительно находившегося под нагрузкой током неизменной величины, достигает установившегося значения. Если с такого проводника нагрузку снять, то перегрев начнет понижаться от установившегося значения и постепенно достигнет нуля.
На практике часто возникает вопрос, допустим ли для проводников перегрев той или иной величины и длительности, отличный от допустимого по нормам. Такой вопрос возникает, например, при проверке нагрева проводников кратковременной перегрузкой в аварийном режиме или при проверке их нагрева меняющейся нагрузкой с кратковременными пиками.
Для выяснения этого вопроса пользуются законом относительного износа изоляции. Он основан на общем физико-химическом законе, согласно которому каждые дополнительные 8° нагрева ускоряют физические и химические процессы в 2 раза. Применительно к закону относительного износа изоляции это значит, что каждые дополнительные 8° нагрева ускоряют старение изоляции в 2 раза.