Перебіг електричного струму через провідник викликає його нагрівання. Кількість тепла, що виділяється при протіканні струму через провідник, буде пропорційно квадрату струму, опору провідника і часу протікання:
Де: Q - кількість виділеної теплоти, Дж;
I - величина протекаемого струму, А;
R - опір провідника, Ом;
t - час роботи;
У процесі виділення тепла температура проводу або кабелю почне перевищувати температуру навколишнього середовища. Відповідно почнеться процес віддачі тепла проводом в навколишнє середовище. Цей процес триватиме до настання теплової рівноваги - коли кількість віддається кабелем тепла в навколишнє середовище стане рівною кількості одержуваного тепла від протікання електричного струму. При цьому підвищення температури проводу або кабелю відбуватися більше не буде.
Температуру, при якій настає теплова рівновага, називають сталою або номінальної. На практиці досить часто використовують поняття температури перегріву, яка дорівнює різниці температур дроти та навколишнього середовища:
Надмірно висока температура проводів і кабелів призводить до передчасного висихання ізоляції, а у провідників без ізоляції до прискореного окислення сполучних контактів і, як наслідок, погіршення провідності. Крім того, перегрів понад допустимих величин може приводити до пожеж. Тому в ПУЕ встановлюються наступні допустимі максимально довго температури проводів і кабелів:
Температура провідника досягне свого сталого значення не миттєво, а по закінченню якогось проміжку часу після включення.
Закон зміни величини нагрівання провідника можна виразити наступною формулою:
Де: τуст - сталий перегрів для певної струмового навантаження, 0 С;
е - основа натуральних логарифмів (е = 2,71);
Т - постійна часу нагріву, тобто це час, за яке провідник зміг би досягти сталого перегріву, якби не було відведення тепла в навколишнє середовище;
Відповідно після відключення провідника від мережі починається процес його охолодження до температури навколишнього середовища. Цей процес можна описати рівнянням:
Нижче наведені графіки нагрівання та охолодження τ = f (t):
Величини постійних часу нагріву безпосередньо залежать від роду проводки, матеріалу провідника, його ізоляції і перетину. Постійні часу нагріву визначають експериментальним шляхом.
Наведені вище формули дозволяють встановити, через який час перегрів провідника досягне заданого значення.
У разі коли має місце змінне навантаження можна скористатися одним із прийомів і розглядати процес нагріву як суму двох процесів - нагрівання від τ = 0 до τуст і охолодження від τ0 до τ = 0, тобто:
Ця формула може бути застосована при розрахунку проводів і кабелів зі змінними навантаженнями.
Криві перегріву для такого випадку показані нижче:
