Режимы нагрева аппаратов можно разделить на установившиеся и переходные.

Процесс нагрева считается установившимся, если за 1 час нагрева температура элементов аппарата возрастает не более чем на 1 °С. Расчет температуры для установившегося режима проводится по выражениям (35)–(41).

Для расчета температуры в переходном режиме используют уравнение теплового баланса

Первый член правой части уравнения (42) есть количество тепла, отдаваемое телом в окружающую среду за время dt; второй член – количество тепла, воспринимаемого телом при изменении его температуры на dq.

Решением уравнения (42) при постоянстве подводимой мощности P, теплоемкости C, температуре окружающей среды и коэффициенте теплоотдачи является

Зависимость t = f (t) при t₀ = 0 изображена на рис. 18 (кривая 1).

Касательная в начале координат к кривой t = f (t) отсекает на прямой t_у = t отрезок, равный постоянной времени нагрева T.

Постоянная времени нагрева представляет собой время, в течение которого тело нагрелось бы до установившейся температуры при отсутствии отдачи тепла в окружающую среду. С точностью до 1 % можно считать, что процесс установления температуры происходит за время, равное (4–5)T.

После отключения аппарата начинается его охлаждение. Зависимость t = f (t) при охлаждении аппарата изображена кривой 2 на рис. 18.

Рис. 18. Зависимость t = f (t)	Рис. 19. Перемежающийся режим

Таким образом, процессы нагревания и охлаждения целиком определяются значениями постоянной времени T и установившегося превышения температуры t_у при известной температуре окружающей среды q₀ и начальной температуре.

Решение уравнения (43) является приближенным в силу сделанных допущений.

Типичными для аппаратов являются: длительный, кратковременный, повторно - кратковременный режимы работы.

Длительный режим возможен, если время действия нагрузки (время работы) в 4–5 раз превышает постоянную времени нагрева t_р > 4T. Температура достигает установившегося значения.

В кратковременном режиме при работе аппарата температура не достигает установившегося значения, а при отключении (пауза) аппарат охлаждается до температуры окружающей среды (t_р < 4T, t_п > 4T).

Для повторно-кратковременного режима работы t_р < 4T, t_п < 4T. При отключении аппарат не успевает охладиться до температуры окружающей среды, а за время работы t_р не достигает q_у. Простейший случай повторно-кратковременного режима наблюдается, когда интервалы работы t_р и паузы t_п постоянны в следующих друг за другом циклах работы и отключения (t_ц = t_р + t_п).

К повторно-кратковременному режиму относится перемежающийся режим. При этом режиме ток циклически меняется, не спадая до нулевого значения. В течение времени работы t_р1 проходит неизменный ток I_р1. Установившееся превышение температуры при этом токе равно t_у1. В течение времени работы t_р2 через аппарат проходит неизменный ток I_р2. Установившееся превышение температуры при этом токе равно t_у2. Поскольку I_р1 > I_р2, то в течение времени t_р2 аппарат охлаждается.

При кратковременном и повторно-кратковременном режимах величина тока может быть принята большей, чем при длительном. Однако максимальное превышение температуры в таких режимах не должно превосходить допустимых значений.

Для аппаратов, предназначенных для работы в повторно-кратковременном режиме, нормируется продолжительность включения и допустимое число включений в единицу времени (обычно в час). Продолжительность включения ПВ определяется как

(44)

Стандартами установлены следующие значения продолжительности включения и максимально допустимой частоты включений n: ПВ = 15, 25, 40 и 60 %; n = 6, 30, 150, 600, 1200, 2400, 3600 вкл./час.

Коэффициент перегрузки по току рассчитывается в соответствии с ПВ и частотой включений n

(45)