Зашто је струјни проводник загрејан? Испитајмо детаље - Поправка стана властитим рукама, конструкција, дизајн

Раставља се зашто и како се проводник загрева када струја пролази кроз њу

Зашто се проводник електричном струјом загрева? Одговор на ово питање је изузетно важан у избору материјала и пресјека водича, као иу контексту борбе против ефеката струја кратког споја.

Дакле, у нашем чланку покушаћемо што је више могуће, али у исто вријеме, на приступачном језику, бавити се узроцима загријавања, његовим фазама и употребом ове особине проводника у пракси.

Узроци грејних проводника и њихове фазе

Па зашто се проводник загрева када струја прође? Одговор на ово питање је независно дао Јамес Јоуле 1841. године, а Емиле Ленз 1842. године. У том смислу. Закон који су они отворили зове се Јоуле-Ленз.

Јоуле-Лензов закон

Џејмс Џоул

Емил Лентз

Овај закон звучи као: снага топлоте која се ослобађа у јединици запремине проводника једнака је производу напона електричне струје до његове густине. Ако сте из ове дефиниције одмах постали јасни, онда наш чланак није за вас. Разговараћемо са онима који, као и ја, кад је први пут чуо дефиницију, запрепаштено затресао очи.

Стога ћемо користити барем једну формулу и покушаћемо да на прстима објаснимо шта овај закон значи:

Закон Џула-Ленса	Сходно томе, имамо проводника, на коме тече струја. Сам вођа има одређени пресек, као и отпор. Вредност овог отпора обично није висока, али јесте. Поред тога, када имамо струју кроз проводник, она има одређени потенцијал или напетост. Радом ових концепата одредићемо зашто се струјни проводник загрева.
Специфична отпорност различитих супстанци	Почнимо са објашњењем отпора проводника. Сваки материјал има тзв. Специфичну проводљивост - то је способност проводења електричне струје. У неким материјалима, овај индикатор је прилично висок и називају се водичима. У другим материјалима ова способност је веома ниска, а називају се диелектрици.
Зависност отпора жице од отпорности материјала	Што је већа способност материјала да проводи електричну струју, то је мањи отпор. Али отпор проводника зависи од једног параметра - то је његово пресек. Пошто је проводник као коридор за наелектрисане честице, што су више, то их је теже проћи. Дакле, што је већа струја, већи је попречни пресјек у проводнику.
Зависност отпора кабла од његовог пресека	Све модерне жице и каблови имају строго дефинисан отпор, који директно зависи од њиховог пресека. Обично је наведена у пасошу производа и прописана је од стране ГОСТ-а као видео.
Рад електричне струје у проводнику је једнак количини додељене топлоте	Струја, која прекида отпор проводника, обавља радове. Резултат овог рада је додељивање топлоте. Што је већа количина те топлоте,што се водич брже загреје.

Према томе, што више струје тече кроз водич, већи је отпор проводника, што већа струја тече кроз водич, брже и више се загрева. Ево како Јоул-Лензов закон регулише загревање електричних проводника.

Обратите пажњу! Електрична проводљивост, а тиме и отпор проводника, директно зависи од његове температуре. Што је више, то је отпор проводника већи. Према томе, испоставља се као лавински процес. Проводник се загрева, отпор расте, и још више загрева. У том смислу, највећа патња треба посветити процесу уклањања топлоте из проводника.

Испуштање топлоте из фаза проводника и грејања

У вези са горе наведеним својствима, мора се водити загревање проводника. То се постиже одабиром оптималног пресека жице као и материјала. То јест, попречни пресек жице треба да одговара максимално дозвољеној струји која може да тече у њој, као и да издржи краткорочна преоптерећења нормално.

Да бисмо то правилно израчунали, морамо знати не само како Јоуле-Лензесеов закон израчунава загријавање проводника електричном струјом, већ и како израчунати поврат топлине од стране водича.На крају крајева, наш водич није у вакууму и даје топлину околини.

Леадер ареа

Одмах утврдимо који параметри утичу на проводљивост проводника.Као прво, ово је раскрсницапроводника, јер је логично да што је већа површина проводника у судару са околним ваздухом, брже га даје.

Пренос топлоте различитих материјала

Следећи важан критеријум је тзв. Коефицијент преноса топлоте материјала из кога се изводи проводник.Или како се овај параметар назива - топлотна проводљивост материјала. Није тајна никоме да је топлотна проводљивост материјала другачија.
Па, последњи параметар је разлика између температуре околине и материјала проводника.Како у упутству каже: што је та разлика већа, материјал брже даје топлину.

Стандби температура

На основу свих ових параметара који утичу на пренос топлоте, може се претпоставити да за сваки проводник и било коју струју постоји тзв. Утврђена температура.То јест, температура на којој постоји једнакост примљене енергије из протока струје и топлоте.

Радна температура проводника од ПВЦ изолације

Ова температура се зове стални режим. И мора бити унутар радне температуре жице. Радна температура жица је обично ограничена типом изолације која се користи.

На пример, за ПВЦ изолацију не би требало да пређе 70 ° Ц, а различити материјали са импрегнационим лаком могу да издрже температуре до 120 ° Ц и више.

избор проводника

Као што се може видети из свега горе наведеног, проводнике треба изабрати из услова грејања.За одређену струју њихова температура не прелази максимално дозвољену. То можете урадити својим рукама, захваљујући табелама у ПУЕ. Али у овом случају, прво морате разумети.

У ПУЕ су дате табеле на којима је могуће направити избор проводника за загревање, економску густину струје, методу заптивања и друге параметре.Али прво, морамо дефинитивно знати услове инсталације и рада жице. Да видимо зашто је то потребно.

Дозвољено преоптерећење каблова за изолацију папира

Али прво ћемо се позабавити струјом.Није тајна да ће се временом струја у проводнику промијенити. А који од њих треба узети у обзир као резултат избора дела проводника није јасан. На ово питање морамо се придржавати клаузуле 1.3.2 ПУЕ, која указује да би се просјечна струја требала користити за селекцију у року од пола сата, најоптерећенијем током дана.

На фото корекционим температурним коефицијентима

Сада ћемо одредити температуру.У различитим местима инсталације, може значајно варирати од радне температуре. Ово треба узети у обзир. Зато у табели. 1.3.3 ПУЕ обезбеђује факторе корекције за различите каблове и жичане производе, ако је температура на којој ће кабл функционисати, различит од радног.

Избор проводника за грејање, густина струје, нужно узима у обзир метод полагања проводника.Ово може бити једна заптивка у ваздуху и може бити инсталација у земљи или унутратубе Сложићете се да ће топлотна проводљивост у таквим проводницима бити значајно различита. И то свакако треба узети у обзир.

Треба узети у обзир и број живих водича.Било да нас хлади једна вена, или три које се суочавају.

Обратите пажњу! Ин табл. 1.3.12 ПУЕ је посебан корекциони фактор за инсталацију проводника по гредама. На крају крајева, ако је поред нас неколико проводника, могу се добро загрејати и приметно погоршати да се охладе. И то би требало узети у обзир.

Избор укрштања проводника у гуменој и ПВЦ изолацији

На крају ћемо моћи користити табеле 1.3.4. - 1.3.11 ПУЕ који наводе проводнике чији пресек треба користити за различите струје, и када се користе проводници са различитим типовима изолације.

Обратите пажњу! Ако изаберете проводник за дневну собу, одмах искључите жице и каблове од алуминијума. Уосталом, према новим правилима ПУЕ из 2001. године, такав материјал у електричним инсталацијама стамбених објеката је забрањен.

Табела економске густине струје

Али ове табеле се могу користити за не најмоћније линије.Приликом рачунања интер-системских високонапонских водова напона од 330 кВ или више, ослањање на ове табеле не може бити. У овом случају користите табелу 1.3.36 ПУЕ, која вам омогућава да изаберете проводнике пресека, на основу економске густине струје.

Из овог видео снимка сазнаћете о захтевимапроводници.

Употреба загревања материјала у току пролаза струје у пракси

Али није увек могуће загрејати проводнике електричном струјом, што је негативан фактор. Људи су научили да примјењују овај закон и на њихову корист. Примери такве примене су масовни. Ми ћемо дати само неколико њих.

Најједноставнија електрична пећница

\ т
Прва и најраширенија је примјена Јоуле-Лензовог закона у електричним пећима, гријачима и сушилицама за косу. У ту сврху, као проводник, намерно се инсталира материјал са високим отпором. При проласку кроз њега струји се додељује велика количина топлоте, коју онда на одговарајући начин користи човек.

Други начин примене овог закона је да имате топле подове у вашем дому или да загрејете каблове који се користе у грађевинским и канализационим системима. За њих се намерно користи и проводник са високом отпорношћу.

Жаруља са жарном нити

Чак и жаруља "Илич" делимично користи овај закон. Само овде се материјал не бира само на основу отпора, већ и на осветљености сјаја у загрејаном стању.

Међутим, електрична проводљивост електричне струје нашла је своју примјену у електроенергетици. Сви сте вероватно наишли на осигураче. Суштина овог заштитног уређаја је сведена на чињеницу да је у контејнеру са условно непромењеним параметрима постављен проводник одређене секције. При проласку кроз овај проводник струја је више дозвољена, она гори, а тиме и напаја мрежу, којаје заштићен

Принцип рада осигурача

И ово су само неки примери брзе руке. У ствари, они су више реда величине. Због тога је загревање проводника током протока струје далеко од "зла".

закључак

Заиста се надамо да сада знате како да објасните грејање електричним проводником и разумете сам процес. Такође треба да разумете која ограничења се односе на избор дела проводника и да ли ће цена игнорисања ових правила бити превисока.
На крају крајева, сви они се заснивају на стварној практичној и научној оправданости, а електротехника врло окрутно кажњава оне који их игноришу.