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:
Читайте здесь, что такое светодиод xml t6, какими основными достоинствами он обладает, каковы его главные хаpaктеристики и свойства и особенности светового потока, какой драйвер к нему подойдет и где чаще всего его применяют....
13 09 2024 2:53:59
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...
12 09 2024 18:35:36
Выясните, какие светильники установлены в автомобиле Шкода Октавия на ближний свет. Узнайте, какие модели галогеновых ламп наиболее популярны для установки в фары Октавии. Порядок замены, некоторые советы....
11 09 2024 16:22:42
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....
10 09 2024 9:48:19
Читайте, как правильно подобрать ультрафиолетовую лампу для черепах. Как установить прибор, чтобы питомец получил максимум польз от него. Особенности использования УФ-ламп...
08 09 2024 15:13:52
Читайте здесь о конструкции и принципе работе ламп накаливания. Узнайте, какие виды устройств существуют в зависимости от формы колбы, ее покрытия, наполнения, функционального назначения. Смотрите, как расшифровать маркировку лампочек с нитью накала...
07 09 2024 6:50:43
Разбор хаpaктеристик лампочек самых популярных производителей из разных ценовых категорий. Выясним какие светодиодные лампы лучше для автомобиля....
06 09 2024 17:57:32
Что делать, если светодиодный светильник Армстронг не работает — как найти проблему, способы диагностики. Что часто выгорает в блоке питания светильника Амстронг, причина пробоя конденсатора. Как отремонтировать при выходе из строя светодиода....
05 09 2024 13:54:38
Читайте здесь, как сделать подсветку стен своими руками, какие особенности имеет система подсветки в различных помещениях квартиры или дома, каковы основные цели установки подсветки, на что обратить внимание при выборе осветительных приборов для нее....
04 09 2024 16:18:41
Полное руководство по выбору и эксплуатации китайских светодиодных фонариков. Схемы фонарей на светодиодах из Китая. Ремонт и модернизация....
03 09 2024 9:27:30
Чем измерить напряжение в розетке или определить значение тока, протекающего через нее? Такой вопрос становился пpaктически перед каждым из нас....
02 09 2024 7:31:48
Читайте здесь, как своими руками спланировать схему и сделать парящий потолок из гипсокартона с подсветкой. Вариант конструкции без подсветки....
01 09 2024 11:46:52
Читайте, как подключить датчик движения к светодиодному (LED) прожектору. Что это такое и каков принцип его работы, виды и место установки. Схема подключения и порядок натройки прибора....
31 08 2024 15:58:32
Устройство подсветки напольного покрытия — нюансы, основные требования, варианты конструкций. Правила выбора светильников для подсветки пола, где в квартире можно сделать. Описание процесса монтажа подсветки в плинтусе....
30 08 2024 22:48:48
Читайте здесь, как можно самому заменить люстру на натяжном потолке. Продробное пошаговое описание процедуры подготовки, демонтажа, установки и подключения нового светильника. Можно ли самостоятельно выполнить все действия или нужн а помощь профессионалов, чтобы поменять осветительный прибор....
29 08 2024 6:29:55
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....
27 08 2024 14:46:13
Ньютон выделил из отражения красный, оранжевый, желтый, зеленый, гoлyбой, синий и фиолетовый. То есть, спектр в его классическом понятии....
26 08 2024 1:46:24
Светодиодное освещение в сауне недопустимо. Такие слова вы наверняка слышали на многих тематических форумах, да статьях на этом сайте так же найдётся подобное утверждение....
25 08 2024 9:37:35
Сегодня мы вам подробно расскажем о фонарях уличного освещения на солнечных батареях, их видах и хаpaктеристиках. Также вы узнаете какие предъявляют требования к ним...
24 08 2024 1:56:33
Как заизолировать провода так, чтоб контактное соединение прослужило вам как можно дольше, а сопротивление изоляции в этом месте, было равноценно «родной» изоляции кабеля или провода?...
23 08 2024 7:49:30
Смотрите здесь, как выглядит схема стробоскопа на светодиодах, какие необходимые инструменты и компоненты для ее монтажа потребуются. Как происходит процесс сборки электроники, подготовки корпуса и завершающий этап....
22 08 2024 11:16:35
Читайте, как сделать прибор для проверки светодиодов своими руками. Узнайте, вы каких ситуациях самоделка лучше приобретенного в магазине прибора. Почему выходят из строя светодиодные элементы в лампах, лентах, телевизорах. Почему не стоит заниматься ремонтом телевизора самостоятельно....
21 08 2024 8:47:25
О том, какие лампы освещения для растений сегодня применяются, в чем особенности их выбора и подключения подробно расскажет наш сегодняшний материал....
20 08 2024 1:18:28
В данной статье, мы подробно расскажем обо всем этом, и уделим особое внимание последнему типу данных проводов - микро usb кабель....
19 08 2024 1:46:16
Какие диоды чаще используют в фонариках? Выбор самых ярких и мощных диодов для фонарика. Как поменять светодиоды в фонаре?...
18 08 2024 4:44:47
10) Как подобрать кабель для проводки в квартире...
17 08 2024 23:20:50
Разновидности габаритных огней для автомобилей. Возможные неисправности и способы их устранения. Для чего они нужны и когда они используются....
16 08 2024 10:38:54
Узнайте основные требования к аварийному освещению. Цвет, размеры, количество и виды указателей. Как их правильно подключть....
15 08 2024 5:14:29
Монтаж розетки для телевизора вопрос хоть и не очень сложный, но требует правильного подхода. Ведь здесь недостаточно правильно подключить розетку....
14 08 2024 23:11:14
Читайте, какими особенностями и возможностями обладают светодиоды мощностью 1 Вт. Узнайте, каковы их хаpaктеристики, выясните способы определения полярности. Выясните для себя особенности и схему подключения приборов....
13 08 2024 10:43:21
Узнайте, что такое световой поток, с каких единицах измеряется и как показатели используются при расчете системы освещения. Читайте, какая связь существует между ваттом и люменом, люксом и люменом, канделой и люменом. Нужны ли эти показатели при замене лампочки в светильнике, как они используются при создании новой системы освещения....
11 08 2024 3:48:52
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....
10 08 2024 20:17:15
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....
09 08 2024 18:21:39
Что означает розовый или фиолетовый свет в окнах? Зачем нужен, и для чего используют такой свет дома? Из чего делают такой свет? Особенности использования такого света....
07 08 2024 11:32:26
Читайте, как делается оригинальный и привлекательный светильник из эпоксидной смолы. Узнайте, какие могут быть варианты дизайна. Уточните для себя порядок действий при изготовлении подобного изделия своими руками....
06 08 2024 21:46:32
Читайте, зачем требуется сравнение светодиодных и люминесцентных ламп. Узнайте, какие хаpaктеристики этих изделий похожи, какие отличаются. Почему система освещения с люминесцентными лампами дороже. Как рассчитать эффективность перед заменой и сэкономить средства....
05 08 2024 21:49:47
Трехфазный асинхронный электродвигатель и подключение его к электрической сети часто вызывает массу вопросов. Поэтому в нашей статье мы решили рассмотреть все нюансы...
04 08 2024 8:30:23
Подсветка полок светодиодной лентой: советы специалистов по установке подсветки своими руками. Какую ленту выбрать и как подключить....
03 08 2024 16:12:44
На данный момент на рынке достаточно широко представлены одиночные, оконечные и проходные телевизионные розетки. Каждый из этих видов розеток имеет свои особенности....
01 08 2024 21:21:45
Смотрите здесь электрическую схему драйвера для прожектора led на 50 w. Причины перегорания матрицы. Ремонт светодиодного прожектора на 50 ватт. Как сделать LED-прожектор своими руками....
28 07 2024 0:25:32
Электромонтаж проводки для электрической плиты имеет определенные особенности. Ведь зачастую это наиболее мощный потребитель электрической энергии в квартире. В связи с этим риски, связанные с неправильным выбором сечения или некачественным монтажом, резко возрастают....
27 07 2024 11:36:33
Узнайте, какую информацию несут обозначения на упаковке светодиодных ламп. Читайте, какие значения в них скрыты, о чем говорят те или иные параметры ЛЕД светильников. Уточните для себя, что означают наиболее важные хаpaктеристики светодиодов....
26 07 2024 2:36:28
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
