Почему нагревается проводник с током: разберем подробности
Почему при прохождении электрического тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос крайне важен при выборе материалов и сечения проводников, а также в контексте борьбы с последствиями токов короткого замыкания.
Поэтому в нашей статье мы постараемся максимально подробно, но при этом на доступном языке, разобраться с причинами нагрева, его этапами и использовании этого свойства проводников на пpaктике.
Содержание
- Причины нагрева проводников и их этапы
- Выбор проводников
- Использование нагрева материалов при прохождении тока на пpaктике
- Вывод
Причины нагрева проводников и их этапы
Так почему при прохождении тока проводник нагревается? Ответ на этот вопрос независимо друг от друга дали Джеймс Джоуль в 1841 году, и Эмиль Ленц в 1842 году. В связи с этим. открытый ими закон получил название Джоуля-Ленца.
Закон Джоуля-Ленца
Джеймс Джоуль Эмиль ЛенцЗвучит этот закон, как: мощность тепла, выделяемого в единице объема проводника, равна произведению напряженности электрического тока к его плотности. Если из этого определения вам сразу все стало понятно, то наша статья не для вас. Мы поговорим с теми, кто, как и я, когда услышал первый раз это определение, удивленно хлопал глазами.
Поэтому мы будем по минимуму использовать формулы, а постараемся на пальцах объяснить, что значит этот закон:
Соответственно, чем большее количество времени протекает ток по проводнику, чем большее сопротивление проводника, чем больший ток протекает по проводнику, тем быстрее и больше он нагревается. Вот так хаpaктеризует нагревание проводников электрическим током закон Джоуля-Ленца.
Обратите внимание! Электрическая проводимость, а соответственно и сопротивление проводника, напрямую зависит от его температуры. Чем она выше, тем больше сопротивление проводника. Поэтому получается лавинообразный процесс. Проводник греется, его сопротивление растет, и он греется еще больше. В связи с этим, процессу отвода тепла от проводника следует уделять самое пристальное внимание.
Отвод тепла от проводника и этапы нагрева
В связи с приведенным выше свойством, с нагревом проводников нужно бороться. Достигается это за счет выбора оптимального сечения провода, а также материала. То есть, сечение провода должно соответствовать максимально допустимому току, который может протекать в нем, а также нормально выдерживать кратковременные перегрузки.
- Дабы все это правильно рассчитать, мы должны знать не только как закон Джоуля-Ленца нагревание проводников электрическим током рассчитывает, но и как посчитать отдачу тепла проводником. Ведь наш проводник находится не в вакууме, и отдает тепло окружающей среде.
- Сразу давайте определимся, какие параметры влияют на теплоотдачу проводника. Прежде всего, это сечение проводника, ведь вполне логично, что чем большая площадь проводника соприкасается с окружающим воздухом, тем быстрее он ее отдает.
- Следующим важным критерием является так называемый коэффициент теплоотдачи материала, из которого выполнен проводник. Или как этот параметр еще называют — теплопроводность материала. Ведь ни для кого не секрет, что теплопроводность у материалов разная.
- Ну и последним параметром, является разность между температурой окружающей среды и материалом проводника. Ведь как говорит инструкция: чем больше этот перепад, тем быстрее материал отдает тепло.
- Исходя из этих всех параметров, влияющих на теплоотдачу, можно предположить, что для любого проводника и любого тока имеется, так называемая, установившаяся температура. То есть, температура, при которой существует равенство получаемой энергии от протекания тока и отводимого тепла.
- Такую температуру называют установившимся режимом. И она должна быть в пределах рабочей температуры провода. Рабочая температура провода обычно ограничена типом используемой изоляции.
Например, для ПВХ-изоляции она не должна превышать 70⁰С, а разнообразные материалы с пропиткой лаком способны выдерживать температуры до 120⁰С и выше.
Выбор проводников
Как вы можете понять из всего выше написанного, проводники следует выбирать из условий нагрева. Дабы при определённом токе их температура не превышала максимально допустимую. Сделать это можно своими руками, благодаря таблицам в ПУЭ. Но и в этом вопросе сначала необходимо разобраться.
- В ПУЭ приведены таблицы, по которым можно осуществить выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока, способу прокладки и другим параметрам. Но для начала мы точно должны знать условия монтажа и работы провода. Давайте разберем, зачем это нужно.
- Но прежде разберемся с током. Ни для кого не секрет, что в течение времени ток в проводнике будет меняться. И какой из них следует рассматривать в качестве результирующего для выбора сечения проводника, непонятно. На этот вопрос нам отвечает п. 1.3.2 ПУЭ, который гласит, что для выбора следует применять средний ток в течении получаса, наиболее нагруженного в течении суток.
- Теперь давайте определимся с температурой. В разных местах монтажа она может достаточно сильно отличаться от рабочей температуры. Это следует учитывать. Поэтому в табл. 1.3.3 ПУЭ приведены поправочные коэффициенты для различной кабельно-проводниковой продукции, если температуры в которых будет работать кабель, отличается от рабочей.
- Выбор проводников по нагреву, плотности тока, обязательно учитывает способ прокладки проводника. Это может быть одиночная прокладка по воздуху, а может быть монтаж в земле или в трубах. Согласитесь, теплоотведение у таких проводников будет существенно отличаться. И это обязательно стоит учитывать.
- Так же следует учитывать количество жил проводника. То ли у нас охлаждается одна жила, то ли три, которые соприкасаются.
Выбор сечения проводников в резиновой и ПВХ изоляцииОбратите внимание! В табл. 1.3.12 ПУЭ имеется отдельный поправочный коэффициент при монтаже проводников пучками. Ведь если у нас рядом проложено сразу несколько проводников, то они вполне могут нагревать друг друга и заметно хуже остывать. И это так же должно учитываться.
- В итоге мы сможем воспользоваться таблицами 1.3.4. – 1.3.11 ПУЭ, которые предписывают, проводники какого сечения использовать для различных токов, и при использовании проводников с различными типами изоляции.
Таблица экономической плотности токаОбратите внимание! Если вы выбираете проводник для жилого помещения, то сразу должны исключить провода и кабели, выполненные из алюминия. Ведь согласно новых норм ПУЭ от 2001 года, такой материал в электропроводках жилых зданий запрещен.
- Но эти таблицы можно применять для не самых мощных линий. При расчётах межсистемных высоковольтных линий с напряжением в 330кВ и выше, опираться на эти таблицы нельзя. В этом случае используют таблицу 1.3.36 ПУЭ, которая позволяет выбрать сечение проводников, исходя из экономической плотности тока.
Из этого видео Вы узнаете о требованиях к проводникам.
Использование нагрева материалов при прохождении тока на пpaктике
Но далеко не всегда нагрев проводников электрическим током является негативным фактором. Люди научились применять этот закон и себе на пользу. И примеров такого применения масса. Мы приведем лишь некоторые из них.
Простейшая электрическая печь- Самым первым и самым распространенным, является применение закона Джоуля-Ленца в электрических печах, нагревателях и фенах. Для этого, в качестве проводника, сознательно устанавливается материал с большим сопротивлением. При протекании через него тока выделяется большое количество тепла, которое потом соответствующим образом используется человеком.
- Еще одним способом применения этого закона, являются теплые полы в вашем доме или греющие кабели, которые применяют в строительстве и канализационных системах. Для них так же сознательно применяется проводник с высоким сопротивлением.
- И даже лампочка «Ильича» отчасти использует этот закон. Только тут материал подбирается не только исходя из сопротивления, но и из яркости свечения в нагретом состоянии.
- Но нагревание электрическим током проводников нашло свое применение и в электроэнергетике. Все вы наверняка сталкивались с пpeдoxpaнителями. Суть данного защитного устройства сводится к тому, что в емкость с условно неизменными параметрами помещают проводник определенного сечения. При протекании через этот проводник тока больше допустимого, он перегорает, и тем самым обесточивает защищаемую сеть.
И это только несколько примеров на скорую руку. На самом деле их на порядок больше. Поэтому нагрев проводников при протекании по ним электрического тока это далеко не всегда «зло».
Вывод
Мы очень надеемся, что теперь вы знаете, как можно объяснить нагревание проводника электрическим током, и понимаете сам процесс. Так же вы должны понимать, с чем связаны определенные ограничения при выборе сечения проводников, и не будет ли слишком велика цена игнорирования этих правил.
Ведь все из них основаны на реальных пpaктических и научных обоснованиях, а электротехника очень жестоко наказывает тех, кто их игнорирует.
Комментарии:
58) Рассмотрим как установить розетку для электроплиты...
15 05 2024 2:55:12
ПВС провод - это гибкий медный провод со скрученными жилами имеющий поливинилхлоридную изоляцию и такую же оболочку. Достаточно часто его путают с ПВСП проводом....
14 05 2024 3:10:53
Подключать светодиодную ленту нужно через стабилизатор. Для машины выбираем ленту малой мощности типа SMD 3528 60 шт/м....
13 05 2024 22:19:40
Изготовление самодельного проектора в домашних условиях — расчет параметров и особенности реализации, что можно использовать как основу конструкции. Как сделать проектор для домашнего кинотеатра на базе телефона....
12 05 2024 11:44:12
Читайте здесь, как перевести Люксы в Люмены при организации освещения. Узнайте, чем отличаются Лк от Лм, какое их соотношение при переводе. Смотрите, какое значение Люменов для разных типов лампочек, и какие нормы освещенности в Люксах для разных помещений...
11 05 2024 10:37:29
Читайте, можно ли ставить ксенон в прортивотуманные фары. Как правильно их установить. Какое будет наказание за незаконное использование ксенона....
10 05 2024 13:48:16
Как выбрать электрический полотенцесушитель так, что он прослужил не один год и полностью отвечал всем нашим пожеланиям? Однозначного ответа на этот вопрос не существует ведь многое зависит от условий и требований, предъявляемых к полотенцесушителю. Поэтому дабы помочь вам в выборе давайте рассмотрим все отличия этих водонагревательных приборов....
09 05 2024 20:19:20
Электрические полотенцесушители для ванной комнаты, на отечественном рынке появились относительно недавно, но они быстрыми темпами завоевывают все новые и новые горизонты....
08 05 2024 14:44:35
Смотрите здесь, для чего предназначены лампочки в приборной панели, по какой причине и с какой регулярностью их можно менять, какие их виды применяются и какими свойствами они обладают, из каких основных этапов состоит процеДypa их переустановки, а также как правильно установить светодиоды в панель приборов....
07 05 2024 13:44:28
Старые и привычные всем лампы накаливания, сегодня всё больше отходят на второй план, уступая место более современным и выгодным осветительным компонентам. Современные технологии не стоят на месте, и время требует всё новых и новых решений и изобретений, поэтому в этой статье мы бы хотели поговорить про наружное освещение светодиодное и в каких областях оно может применяться....
06 05 2024 23:45:14
В поисках не только надежного, но и красивого электроустановочного оборудования все большее количество наших сограждан обращает внимание на выключатели и розетки легранд. Этот французский производитель силового электрооборудования уже давно стал одним из лидеров мирового рынка, и линейка товаров этой компании в нашей стране неуклонно расширяется....
05 05 2024 1:24:11
Настольная лампа для школьника — какая лучше, по каким параметрам качества и безопасности следует выбирать. Рекомендуемые нормы освещения рабочего места школьника. Рейтинг наиболее популярных моделей ламп....
04 05 2024 9:37:29
Особенности освещения в подъезде и на лестничных клетках МКД — какие предъявляются требования, чем нормируется. Схемы автоматизации подъездного освещения. Куда обращаться, если в подъезде многоквартирного дома нет освещения....
03 05 2024 5:57:50
Сравнительный анализ ДРЛ 250 и ДРЛ 400 со светодиодными аналогами для цоколя Е40. Расчет окупаемости светодиодных ламп в сравнении с газоразрядными....
02 05 2024 5:25:41
Естественное освещение помещений является обязательным пpaктически для всех жилых и производственных зданий....
01 05 2024 15:20:11
Розетки для бытовой техники на кухне могут создать массу проблем. Ведь эта комната является своеобразным сосредоточением электроприборов....
30 04 2024 12:53:48
Архитектурно-художественное освещение, в последнее время приобретает все большую популярность....
29 04 2024 6:59:53
Адресная светодиодная лента — что это такое, технические хаpaктеристики, область применения. Варианты управления, правила подключения и частые ошибки. Как проверить на работоспособность, можно ли обойтись без Ардуино....
28 04 2024 0:57:17
Узнайте, как создается освещение в бане, особенности и требования к монтажу системы. Выясните, какие светильники и лампы подходят для работы в сауне, что необходимо учесть, выбирая тип осветительных приборов. Основные этапы монтажа освещения....
27 04 2024 11:49:30
Наружные выключатели и розетки имеют определенные особенности монтажа. В первую очередь, это связано с особенностями монтажа наружной электропроводки, о которых мы тоже поговорим в нашей статье. Кроме того, не маловажным фактором, повлиявшим на особенности монтажа наружных установочных изделий, является необходимость их дополнительной защиты от атмосферных воздействий, что отражается в их конструкции....
26 04 2024 10:11:52
Узнайте, как поменять люминесцентную лампу. Выясните, что нужно знать о типе светильников и цоколей, и какие инструменты могут понадобиться в ходе работ....
25 04 2024 17:39:20
Читайте, какие светодиодные ленты предлагает рынок, какая Led лента лучшая для дома. Узнайте, как расшифровать маркировку и выбрать изделие по напряжению, мощности, световой отдаче, цвету. Как подобрать драйвер для приобретенной ленты. Как определить длину отрезка, если блок питания уже куплен....
24 04 2024 8:20:22
Аккумуляторы общего назначения обычно дешевле других. Они самые распространённые на современном отечественном рынке. Помимо того, почти все импортируемые в...
23 04 2024 22:38:15
Узнайте, как производится замена перегоревших лампочек, установленных в приборной доске Лады Калины. Читайте, какие инструменты понадобятся для выполнения процедуры. Запомните порядок действий и возможные аналоги штатных светильников....
22 04 2024 7:38:40
Электросхема освещения в квартире зависит от многих факторов. Это и суммарная нагрузка квартиры, и типы потребителей, и место расположения электроустановочных устройств, и тип проводки и ваши требования к электробезопасности. Но несмотря на кажущуюся сложность данного вопроса в нем вполне можно разобраться самостоятельно, а дабы упростить вам эту задачу мы постараемся объяснить основные аспекты....
21 04 2024 6:59:10
Итак, вы приняли окончательное решение о том, что теплый электрический пол в ванной вам необходим. Казалось бы, дело за малым, иди и покупай! Но все не так просто. Дело в том, что электрические теплые полы могут быть нескольких видов и выбор правильного вида теплых полов зачастую связан не только с вашими предпочтениями, но и вашими техническими условиями....
20 04 2024 6:19:22
Какое подключение светодиодов выбрать параллельное, последовательное или смешанное? Как выбрать необходимый драйвер для подключения светодиода? Какие ошибки часто допускают при подключении диода?...
19 04 2024 6:17:20
Как устроены энергосберегающие лампы? Почему мигает выключенная энергосберегающая лампа и как устранить причину мигания энергосберегающих ламп? Меры профилактики....
18 04 2024 5:18:34
Но нередко случается так, что при подсоединении ноутбука или персонального компьютера к телевизору, возникает проблема, и после подключения нет звука через кабель hdmi....
17 04 2024 0:34:36
Рейтинг ламп Н11 для ближнего света. Как со всего ассортимента выбрать лучшую лампу для фар ближнего света....
16 04 2024 22:13:28
Где в машине включаются фары ближнего и дальнего света на машине? Как правильно их использовать?...
14 04 2024 12:29:51
Узнайте, как можно самостоятельно определить, где плюс, а где минус светодиода. Зачем нужно соблюдать полярность. Чем отличаются электроды компонента, для какого случая подходит каждый метод определения....
13 04 2024 19:29:35
Какие диоды чаще используют в фонариках? Выбор самых ярких и мощных диодов для фонарика. Как поменять светодиоды в фонаре?...
12 04 2024 8:24:49
Смотрите здесь, что такое Люмен. Узнайте, как выбирать led-лампочки с учетом уровня освещенности и цветовой температуры. Особенности расчета силы светового потока светодиодов. Сравнение хаpaктеристик ЛЕД-ламп и приборов с нитью накала...
11 04 2024 17:17:13
Что такое заземление, зачем оно необходимо и как определить провод заземления? Все это те вопросы, которые достаточно часто ставят в тупик наших сограждан, не обладающих соответствующими знаниями. Поэтому в этой статье мы постараемся раскрыть все эти вопросы и объяснить основные требования, предъявляемые к заземляющим проводникам....
10 04 2024 12:11:28
Как подключить датчик движения к прожектору: типовые схемы коммутации. Принцип работы и устройство датчиков для светодиодных прожекторов. Как правильно настроить после установки....
09 04 2024 13:25:23
Электрический теплый пол в бане — это не просто повышение комфорта, но и снижение вероятности образование грибка и плесени в помещении. Именно поэтому он находит все большее применение при обустройстве банных помещений....
08 04 2024 7:46:43
475) Таблица мощности проводов: рассмотрим подробно...
07 04 2024 12:37:22
91) Как подключить выключатель тройной с розеткой...
06 04 2024 22:59:44
Как выбрать кабель для электропроводки, и на какие параметры следует обращать внимание при его выборе? В нашей статье мы максимально доступным языком попробуем разобраться с видами проводов и кабелей, чем они отличаются друг от друга, как правильно выбирать сечение проводника, и на какие параметры нужно обращать внимание в первую очередь при выборе....
05 04 2024 16:59:31
Смотрите здесь, как самому сделать потолок с подсветкой из гипсокартона, как поэтапно смонтировать потолок с подсветкой, как организовать скрытое освещение, со схемами и вариантами. Подсветка потолка придаст комнате интересный и необычный вид, сделает ее оригинальной и запоминающейся, улучшит некоторые хаpaктеристики помещения....
04 04 2024 19:34:18
Спальня – это достаточно иHTиMная и личная комната, в неё не заходят посторонние, в ней мы отдыхаем и расслабляемся. Поэтому правильное освещение играет большую роль, от этого будет зависеть, насколько комфортно нам будет. Разберём в этой статье, как подобрать освещение спальни, чтобы в ней было уютно....
03 04 2024 22:37:45
Узнайте, почему светодиодный прожектор может продолжать светиться в выключенном состоянии. Ищем причину свечения диодного прибора после выключения в сети, светильнике, выключателе. Как можно исправить....
02 04 2024 21:27:46
О соединение медного и алюминиевого провода ходит немало слухов. Некоторые говорят, что в этом нет ничего страшного, и приводят примеры, когда такие соединения служат десятилетиями, а другие говорят, что из пpaктики знают, как быстро они разрушаются. Кому верить, и как правильно соединять такие провода мы и поговорим в нашей статье....
01 04 2024 23:12:50
В последнее время электрические мясорубки российского производства пpaктически не уступают по качеству зарубежным аналогам. Такие торговые марки как ЭМШ, БРИЗ, АКСИОН, МАСТЕРИЦА, КМ, ПЕНЗМАШ, МИГ, ДИВА, белорусский БЕЛВАР и многие другие находят все большую популярность....
31 03 2024 6:42:14
В нашей статье мы рассмотрим как выполнить освещение на лестничной площадке в подъездах, а также современные способы управления освещения....
30 03 2024 4:19:36
Как правильно обрезать светодиодную ленту — почему можно только по специальным линиям. Как правильно отрезать в зависимости от разновидности ленты, какие шаги разрезов встречаются. Что делать, если нет маркировки....
29 03 2024 5:12:16
Схемы аварийного освещения для различных помещений в значительной степени отличаются. Это зависит от их размеров, мощности системы аварийного освещения и, собственно, требований к самому освещению....
28 03 2024 17:16:29
Особенности монтажа уличных светильников — как правильно подводить электропитание. Монтаж ландшафтных светильников, фасадного и уличного освещения, какие провода следует использовать. Пошаговая инструкция по подключению своими руками, схема....
27 03 2024 22:26:29
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Сколько люменов нужно на 1м2 для освещения разных помещений – от комнаты в квартире до склада, нормы освещенности и как рассчитать необходимый световой поток и количество ламп
Карта России для «Power Grid»
Лучшие смартфоны с оптической стабилизацией (апрель 2019)
Ласты R"Gomoove Взросл. TRIBORD - Подводное плавание Дайвинг Дайвинг, серфинг,...
ПЕРЧАТКИ ГОРНОЛЫЖНЫЕ ВЗРОСЛЫЕ 500 WEDZE - купить в интернет-магазине
Домашнее растение похожее на алоэ
Горный велосипед 26" ST30 ROCKRIDER - купить в интернет-магазине
"Чем отличаются хлопья геркулеса от овсянки
Правила игры «Mission: Red Planet»