Рюкзак со светящимся экраном, на который можно закачать свою картинкуПочему 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.
Обратите 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.
Выбор сечения проводников в резиновой и ПВХ изоляции- 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.
Обратите 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.
Таблица экономической плотности тока- Но эти таблицы можно применять для не самых мощных линий. При расчётах межсистемных высоковольтных линий с напряжением в 330к В 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.
- 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:
Поможем найти причину, если мигает лампа дневного света. Как выяснить почему моргают люминесцентные лампочки, должго зажигаются или вовсе не загорается после включения. Что делать, если светильник мерцает во включенном состоянии....
28 04 2025 4:38:32
Читайте здесь, что такое контроллер для светодиодной ленты, какое назначение он имеет в работе трехцветной лед-полоски, какие виды контроллеров существуют и чем они различаются, какие основные параметры влияют на его выбор и как правильно выполнить его подключение своими руками....
27 04 2025 14:15:53
Какой полотенцесушитель лучше водяной или электрический? Такой вопрос часто возникает во время ремонта ванной или просто при замене этого отопительного прибора. Ответ на этот вопрос зависит от многих параметров и в нашей статье мы попробуем разобрать их более детально....
26 04 2025 17:57:41
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....
25 04 2025 21:31:33
Использование освещения в ландшафтном дизайне — что и как можно подсветить на дачном участке. Основные виды ландшафтного освещения, какое бывает в зависимости от выполняемой функции. Как выбрать светильники для подсветки ландшафта....
24 04 2025 15:43:56
Читайте здесь, как устроена и работает схема энергосберегающей лампы, какие виды таких приборов освещения существуют, какие у них главные эксплуатационные хаpaктеристики, каковы принципы и устройство их работы, какие компоненты составляют их схему и как происходит зажигание....
23 04 2025 13:31:35
Разновидности и особенности солевых ламп. Как работает солевая лампа? Зачем её использовать? Как правильно выбрать лампу? Показания и противопоказания к применению лампы. Как самостоятельно сделать соляную лампу?...
22 04 2025 1:16:59
Сравним световой поток светодиодных ламп, в зависимости от мощности лампы. Разбираем в чем отличие между освещенностью и световым потоком....
21 04 2025 16:50:45
При устройстве освещения объектов можно использовать различные приемы и оборудование. Сегодня мы вам подробно расскажем об особенностях применения осветительного шинопровода...
20 04 2025 9:27:40
Читайте все о цоколях е27: что это за тип, какие лампы с ним производятся. Другие варианты стандартных резьбовых цоколей больших и маленьких, похожих на e27. Размер контакта "обычной" лампочки (высота и диаметр). Совместимость с другими типоразмерами....
19 04 2025 2:52:44
Установка электропроводки в частном доме по многим параметрам отличается от проводки в квартире....
18 04 2025 21:11:28
350)Как выполняется подключение к плафону освещения видеорегистратора...
17 04 2025 18:42:56
Узнайте, разрешена ли подсветка салона автомобиля, какие могут быть варианты и способы установки. Читайте, какие лампы или светильники используются для оформления салона. Выясните, насколько правомерна установка подсветки днища машины и чем она может закончиться для автолюбителя....
16 04 2025 16:50:35
Как соединить диодную ленту: способы с паяльникм и без, подробные советы по соединению светодиднй ленты. Преимущества и недстатки каждого способа....
15 04 2025 13:57:12
Tрaнcформатор для светодиодной ленты: как выбрать, какие виды трaнcформаторов бывают, как подключить - способы со схемами и фото....
13 04 2025 22:14:58
Как сделать герметичное соединение проводов Способы соединения проводов и кабелей Соединение проводов. Колпачки СИЗ Основные типы клемм для соединения...
12 04 2025 5:55:26
Читайте здесь, что такое лампа ДНаТ и как расшифровывается. Принцип работы и сфера применения. Основные плюсы и минусы применения таких лампочек. Какие бывают натриевые лампы высокого и низкого давления. Правильная схема подключения....
11 04 2025 16:29:24
Узнайте, чем отличаются светодиодные двухконтактные лампы от привычных моделей автомобильных осветительных приборов. Выясните, каковы их технические хаpaктеристики и особенности, уточните специфические эксплуатационные требования....
10 04 2025 18:51:31
Наша сегодняшняя тема — светодиодное освещение: его преимущества и недостатки на фоне традиционных источников света, экономичность и виды светильников....
09 04 2025 18:52:39
Читайте, что из себя представляет светодиодная лампа Т8, чем отличается от люминесцентной. Узнайте, какие преимущества и недостатки у этих источников света. Какие критерии необходимо учитывать при выборе. Когда покупать лампу с встроенным драйвером, когда – с отдельным. Когда для подключения лучше пригласить электрика....
08 04 2025 16:29:27
Напольный накопительный электрический водонагреватель не так широко распространен, как их настенные собратья. И дело здесь не столько в их не эффективности, сколько в целесообразности....
07 04 2025 22:50:38
Освещение на лоджии и балконе — особенности, основные требования к электробезопасности. Виды освещения закрытого балкона, как подключить свет самостоятельно. Скрытая или открытая проводка, что выбрать, установка светильников....
06 04 2025 21:21:53
Выбор температуры цвета LED лампы зависит от назначения помещения. Теплый свет дает успокаивающий эффект, а холодный настраивает на рабочий лад....
04 04 2025 4:57:56
Провод для акустических систем, является такой же важной деталью, как и усилитель, который, к слову, выполняет главную работу во всей системе....
03 04 2025 9:16:51
Поляризованный свет: что доказывает и откуда берется явление. История открытия явления. Способы получения такой разновидности света. Разновидности поляризации света в физике....
02 04 2025 1:39:37
Как правильно организовать освещение в кухне-гостиной — основные правила, что нужно учесть. Выбор типов светильников, варианты совмещения. Распределение кухонных зон с помощью света, размещение функциональной и декоративной подсветки....
30 03 2025 11:16:58
Подсветка аквариума светодиодной лентой: какую ленту выбрать, как выполнить подключение и что для этого потребуется. Полная инструкция от профессионалов....
29 03 2025 7:31:31
Освещение в больницах и других медицинских учреждениях должно соответствовать ряду требований и регламентируется законодательством. При составлении проекта нужно подобрать оптимальную цветовую температуру, а также правильно расположить светильники....
25 03 2025 11:17:30
Кабель, защищённый от механических повреждений, воздействия влаги, солнечного УФ и других нeблагоприятных факторов внешней среды гофрированной пластиковой...
24 03 2025 8:28:20
Читайте, можно ли ставить ксенон в прортивотуманные фары. Как правильно их установить. Какое будет наказание за незаконное использование ксенона....
23 03 2025 13:14:52
Прочитайте, каким образом производится определение рабочих хаpaктеристик неизвестных светодиодов. Узнайте, для чего это может понадобиться и какими способами проще всего получить нужную информацию. Наиболее распространенные и доступные методики проверки хаpaктеристик....
22 03 2025 20:20:29
Подключение люстры своими руками. Как правильно подключить китайскою люстру. Схема и процесс подключения люстры. Меры безопасности....
21 03 2025 5:30:23
Требования к освещению помещений и рабочих мест это две взаимосвязанные составляющие. И меняются они лишь в зависимости от хаpaктера выполняемых работ, а также в зависимости от окружающей обстановки рабочего места. Поэтому дабы рассмотреть нормы освещенности на рабочих местах, нам придётся разобраться в целом с вопросом освещения на производстве, и уже затем рассматривать параметры, нормируемые для каждого отдельного рабочего места....
20 03 2025 0:28:34
Читайте, чем SMD 5730 отличается от 5630. Узнайте, почему мощность этих элементов не соответствует заявленной производителем. Какие осветительные приборы производятся из СМД 5730. Как эти чипы используют домашние мастера. На что необходимо обратить особое внимание при работе в домашних условиях....
19 03 2025 8:44:58
Какой теплый пол лучше электрический или водяной? Такой вопрос часто возникает во время ремонта кухни, ванной комнаты и других помещений. Ответ на этот вопрос достаточно неоднозначен и содержит много нюансов....
18 03 2025 22:32:47
Как правильно сделать электрическую проводку? Такой вопрос часто возникает во время ремонта или строительства собственного жилья....
17 03 2025 2:15:28
Как подключить диодную ленту к 220 Вольт: особенности подключения светодиодной ленты 5 м, рекомендации и схемы подключения подсветки....
16 03 2025 15:26:35
Здравствуете. Освещения комнаты и розетки сделал из одной проводов 4 мм2 , соединил в раздаточны коробке и оттуда и до автомата использовал 4 мм2. Поставил автомат В 25 А Так дупустимо?...
15 03 2025 1:38:16
Освещение промышленных зданий — это достаточно емкий вопрос, содержащий массу переменных. Данную сферу регулирует множество нормативных документов, но основными из них является СНиП 23-05-95 и, конечно, ПУЭ. Первый регулирует нормы освещенности для различных видов помещений, а второй является своеобразной «библией» для любого электрика....
14 03 2025 11:17:35
Выборе настольной ламы для рабочего места. Какие существуют на рынке наиболее приятные для глаз. Рейтинг лучших моделей....
13 03 2025 10:49:31
Металлические трубы для электропроводки применяются достаточно часто. Во многих случаях это единственный возможный вариант прокладки провода. Но иногда такую защиту применяют излишне или неправильно. Поэтому мы решили разъяснить условия и сферы применения металлических и не металлических труб для монтажа электропроводки....
12 03 2025 1:51:36
Замена лампы ближнего света форд фокус 2. Какие отличия у рестайлинговой модели. Выбор производителя и процесс установки в фару....
11 03 2025 11:19:52
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
Как крепить петли на двери шкафа?