Demontujte, prečo a ako sa vodič ohrieva, keď prechádza elektrickým prúdom
Prečo sa pri vedení elektrického prúdu ohrieva vodič? Odpoveď na túto otázku je mimoriadne dôležitá pri výbere materiálov a časti vodičov, ako aj v kontexte boja proti účinkom skratových prúdov.
Preto sa v našom článku budeme snažiť čo najviac podrobne, ale zároveň v prístupnom jazyku riešiť príčiny vykurovania, jeho etapy a využitie tejto vlastnosti dirigentov v praxi.
Príčiny vykurovacích vodičov a ich stupňov
Tak prečo sa vodič zahreje, keď prechádza prúd? Odpoveď na túto otázku nezávisle dala James Joule v roku 1841 a Emile Lenz v roku 1842. V tejto súvislosti. Zákon, ktorý otvorili, sa nazýva Joule-Lenz.
Zákon Joule-Lenz
James Joule 
Emil Lentz
Tento zákon znie: energia tepla uvoľnená v jednotkovom objeme vodiča sa rovná výsledku napätia elektrického prúdu k jeho hustote. Ak sa z tejto definície okamžite stal jasný, potom náš článok nie je pre vás. Budeme hovoriť s tými, ktorí, ako ja, keď prvýkrát počul definíciu, zavrčal oči úžasne.
Preto budeme používať aspoň formu a budeme sa snažiť na prstoch vysvetliť, čo tento zákon znamená:
|
|
V dôsledku toho máme vodič, na ktorom preteká prúd.
|
|
|
Začneme s vysvetlením odporu vodiča. Každý materiál má takzvanú špecifickú vodivosť - je to schopnosť vykonávať elektrický prúd.
V niektorých materiáloch je tento ukazovateľ pomerne vysoký a nazýva sa vodičmi. V iných materiáloch je táto schopnosť veľmi nízka a nazýva sa dielektrika. |
|
|
Čím vyššia je schopnosť materiálu vykonávať elektrický prúd, tým nižší jeho odpor. Ale odpor vodiča závisí od jedného parametra - to je jeho priesečník.
Pretože vodič je ako chodba pre nabité častice, čím viac sú, tým ťažšie ich prechádza. Preto čím je prúd väčší, tým väčší musí byť prierez vo vodiči. |
 Závislosť odolnosti káblov od ich priesečníka |
Všetky moderné drôty a káble majú striktne definovaný odpor, ktorý priamo závisí od ich križovatky. Zvyčajne je to uvedené v pasu produktu a je regulované spoločnosťou GOST ako video. |
|
|
Súčasná odolnosť vodiča proti prerušeniu vykonáva prácu. Výsledkom tejto práce je rozdelenie tepla. Čím vyššie je množstvo tohto tepla,čím rýchlejšie sa ohrieva vodič. |
Čím viac času prúdi prúd cez vodič, tým väčší je odpor vodiča, tým väčší prúd preteká vodičom, tým rýchlejšie a viac sa zahrieva. Tu je, ako zákon Joul-Lenz upravuje vykurovanie elektrických vodičov.
Venujte pozornosť! Elektrická vodivosť a teda aj odpor vodiča priamo závisí od jeho teploty. Čím vyššie je, tým väčší odpor vodiča. Preto sa ukáže lavínový proces. Vodič sa zohreje, jeho odpor rastie a ešte viac sa ohrieva. V tomto ohľade by mal byť venovaný najväčší pozornosť procesu odstraňovania tepla z vodiča.
Vypúšťanie tepla z vodiča a vykurovacích etáží
V súvislosti s vyššie uvedenou vlastnosťou sa musí vykurovať vodiče. To sa dosiahne výberom optimálneho priesečníka drôtu, ako aj materiálu. To znamená, že prierez drôtu by mal zodpovedať maximálnemu prípustnému prúdu, ktorý v ňom môže prúdiť, rovnako ako normálne vydržať krátkodobé preťaženie.
- Aby sme to správne vypočítali, musíme vedieť nielen to, ako zákon Joule-Lenzese vypočítava ohrev elektrických vodičov elektrickým prúdom, ale tiež ako vypočítať návrat tepla vodičom.Koniec koncov, náš vodič nie je vo vákuu a dodáva teplo životnému prostrediu.
Oblasť leader
- Okamžite zistiť, ktoré parametre ovplyvňujú vodivosť vodiča.Najprv to je križovatkavodič, pretože je logické, že čím väčšia oblasť vodiča narazí na okolitý vzduch, tým rýchlejšie to dáva.
Prenos tepla z rôznych materiálov
- Ďalším dôležitým kritériom je takzvaný koeficient prenosu tepla materiálu, z ktorého sa vykonáva vodič.Alebo ako sa nazýva aj tento parameter - tepelná vodivosť materiálu. Nie je nikoho tajomstvom, že tepelná vodivosť materiálov je iná.
- Posledným parametrom je rozdiel medzi teplotou okolia a materiálom vodiča. Ako hovorí inštrukcia: čím viac tento rozdiel, tým rýchlejšie materiál prináša teplo.
Teplota v pohotovostnom režime
- Na základe týchto parametrov, ktoré ovplyvňujú prenos tepla, možno predpokladať, že pre akýkoľvek vodič a akýkoľvek prúd existuje takzvaná stanovená teplota.To je teplota, pri ktorej je rovnosť prijímanej energie z prúdu prúdu a tepla.
Prevádzková teplota vodiča z PVC izolácie
- Táto teplota sa nazýva stály režim.A musí byť v pracovnej teplote drôtu. Prevádzková teplota drôtov je zvyčajne obmedzená typom použitých izolácií.
Napríklad pri izolácii z PVC nesmie prekročiť 70 ° C a rôzne materiály s impregnačným lakom môžu vydržať teploty až do 120 ° C a vyššie.
voľba vodičov
Ako vidíte zo všetkého vyššie, vodiče by sa mali vyberať z vykurovacích podmienok.Pre určitý prúd ich teplota nepresahuje maximálne prípustné. Môžete to urobiť svojimi vlastnými rukami vďaka tabuľkám v PUE. Ale v tejto veci musíte najprv pochopiť.
- V tabuľke PUE sú uvedené tabuľky, na ktorých je možné vybrať vodiče na vykurovanie, ekonomickú hustotu prúdu, spôsob tesnenia a iné parametre.Ale najprv musíme určite poznať podmienky inštalácie a prevádzky drôtu. Pozrime sa, prečo je to potrebné.
Prípustné preťaženie káblov v papierovej izolácii
- Ale najprv sa budeme zaoberať súčasnosťou.Nie je žiadnym tajomstvom, že v priebehu času sa prúd v dirigente zmení. A ktoré z nich by sa malo považovať za výsledok výberu časti vodiča nie je jasné. Na túto otázku musíme dodržať ustanovenie 1.3.2 PUE, ktoré naznačuje, že priemerný prúd by mal byť použitý na výber v priebehu pol hodiny, najneskôr v priebehu dňa.
Na korekčných teplotných koeficientoch fotografie
- Teraz určite teplotu.V rôznych miestach inštalácie sa môže výrazne líšiť od prevádzkovej teploty. Toto by sa malo vziať do úvahy. Preto v tabuľke. 1.3.3 PUE poskytuje korekčné faktory pre rôzne káblové a drôtové výrobky, ak teplota, pri ktorej bude kábel fungovať, je odlišná od pracovnej teploty.
- Voľba vodičov na vykurovanie, prúdová hustota nevyhnutne zohľadňuje spôsob kladenia vodiča.Toto môže byť jediné tesnenie vo vzduchu a môže byť inštalácia v zemi alebo vo vnútrirúrky. Súhlasíte s tým, že tepelné vedenie v takýchto vodičoch sa výrazne líši. A to musí byť určite zohľadnené.
- Mal by sa zohľadniť aj počet živých vodičov.Či sme ochladení jedinou žilou alebo troma, ktoré sú obrátené.
Venujte pozornosť! V tabuľke. 1.3.12 PUE je samostatný korekčný faktor pre inštaláciu vodičov nosníkmi. Koniec koncov, ak je vedľa nás niekoľko vodičov, môžu sa dobre zahriať a výrazne horšie, aby sa ochladili. A to by sa malo vziať do úvahy.
Výber vodičových križovatiek z gumy a PVC izolácie
- Nakoniec budeme môcť použiť tabuľky 1.3.4. - 1.3.11 PUE, ktoré určujú vodiče, ktorých prierez sa používa na rôzne prúdy a pri použití vodičov s rôznymi druhmi izolácie.
Venujte pozornosť! Ak si zvolíte dirigent pre obývaciu izbu, mali by ste okamžite vylúčiť drôty a káble vyrobené z hliníka. Koniec koncov, podľa nových pravidiel PUE od roku 2001 je tento materiál v elektrických rozvodoch obytných budov zakázaný.
Tabuľka hustoty ekonomického prúdu
- Ale tieto tabuľky môžu byť použité nie pre najsilnejšie linky.Pri výpočte vysokonapäťových vedení medzi sieťami s napätím 330 kV alebo vyšším nemožno spoliehať sa na tieto tabuľky. V tomto prípade použite tabuľku 1.3.36 PUE, ktorá vám umožňuje vybrať priesečníky na základe ekonomickej hustoty prúdu.
Z tohto videa sa dozviete o požiadavkách navodcovia.
Využitie vykurovania materiálov v priebehu prechodu prúdu v praxi
Ale nie je vždy možné ohrievať vodiče elektrickým prúdom, čo je negatívny faktor. Ľudia sa naučili uplatňovať tento zákon a mali prospech. A príklady takejto aplikácie sú masové. Dáme len pár z nich.
Najjednoduchšia elektrická rúra
- Prvým a najrozšírenejším je uplatňovanie zákona Joule-Lenz v elektrických peciach, ohrievačoch a sušiacich vlasoch. Na tento účel je ako vodič materiálom s vysokým odporom zámerne inštalovaný. Pri prechode sa prúdu pridelí veľké množstvo tepla, ktoré potom vhodne používa človek.
- Ďalším spôsobom uplatňovania tohto zákona je mať teplé podlahy vo vašej domácnosti alebo na vykurovacie káble používané v stavebných a kanalizačných systémoch. Pre nich je tiež úmyselne použitý vodič s vysokým odporom.
Žiarovka
- A dokonca aj žiarovka "Ilyich" čiastočne využíva tento zákon. Iba tu sa materiál vyberá nielen na základe odporu, ale aj na jasnosti žiarenia v zahriatom stave.
- Elektrické vedenie elektrického prúdu však našlo svoju aplikáciu v elektroenergetike. Všetci ste pravdepodobne narazili na poistky. Podstata tohto ochranného zariadenia je obmedzená na skutočnosť, že v kontajneri s podmienene nezmenenými parametrami je umiestnený vodič určitého úseku. Pri prechode cez tento vodič je prípustný prúd prípustný, vyhorený a tým odpojený od siete, ktorýje chránená
Princíp fungovania poistky
A to sú len pár príkladov rýchlej ruky. V skutočnosti sú oveľa väčšie. Preto je vyhrievanie vodičov počas prúdu elektrického prúdu ďaleko od vždy "zlého".
záver
Naozaj dúfame, že teraz viete, ako vysvetliť ohrev elektrického vodiča a pochopiť samotný proces. Mali by ste tiež pochopiť, aké obmedzenia sa týkajú výberu časti vodičov a či cena ignorovania týchto pravidiel nebude príliš vysoká.
Koniec koncov, všetky sú založené na skutočnom praktickom a vedeckom zdôvodnení a elektrotechnika veľmi kruto potrestá tých, ktorí ich ignorujú.
