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:
В сегодняшней статье мы расскажем, что собой представляет электрический теплый пол и как его правильно установить. Но в любом случае перед началом работ советуем ознакомиться и с инструкцией производителя!...
26 04 2024 22:31:53
Как уложить и подключить электрический теплый пол Какой электрический теплый пол лучше? Плюсы и минусы кабеля и мата для теплого пола Теплый пол под плитку...
25 04 2024 23:12:45
Светодиодные лампы h11 — какие лампы h11 ближнего света лучшие. Отзывы на лампы ближнего света и противотуманные фары с лампами h11. Светодиодные и галогеновые лампы h11....
24 04 2024 19:46:20
Читайте здесь, какие лампы ближнего света можно установить на ВАЗ 2110, какие экземпляры и каких производителей используют автовладельцы, какие из них самые лучшие, а также как самостоятельно выполнить замену и при необходимости отрегулировать после этого фары....
23 04 2024 20:34:12
Лучшие лампы Н7 для линзованной оптики ближнего света. Как правильно выбирать лучшие лампы Н7. Рейтинг светодиодных ламп для ближнего света....
22 04 2024 8:32:10
Читайте здесь, какие лампы используются на автомобиле Опель Астра h, как выглядит сводная таблица их основных хаpaктеристик, каковы особенности применяемой к ним маркировки и какие их производители самые популярные на сегодня....
21 04 2024 17:38:25
Щиты освещения являются одним из наиболее ответственных элементов электрической сети квартиры или дома. Именно поэтому к их монтажу следует подойти максимально внимательно и не допускать ошибок....
20 04 2024 5:44:43
Чаще всего, такая привычка наблюдается у молодых особей, а с возрастом обычно любовь к проводам начинает угасать. Почему кошка грызет провода, и как ее отучить от этого, рассматривается в статье....
19 04 2024 3:50:44
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
18 04 2024 23:24:41
Добрый день. У меня такой вопрос мы выпускаем холодильники там используем диодные ленты приспосабливаем их в профиль и также устанавливаем блок питание. С нас требуют какой то стандарт на светильник говорят тошто вы сами создали это и должны сертифицировать как быть в этом ситуации...
16 04 2024 5:16:23
На рынке электроинструмента аккумуляторные дрели и шуруповерты представлены в огромном ассортименте. В статье расскажем о их видах, хаpaктеристиках и правилах выбора...
15 04 2024 22:51:13
Смотрите здесь, почему светодиодные лампы после выключения продолжают тускло гореть. Читайте причины свечения отключенных светодиодов и методы их устранения, и узнайте ее зависимость от схемы электропитания.Сохраните себе советы по выбору светодиодных ламп, которые не будут тускло гореть при отсутствии питания....
14 04 2024 15:31:42
Мощность светодиодной ленты — что это за параметр, что нужно знать для самостоятельного расчета. Способы вычисления потрeбляемой мощности 1 метра и всей ленты на один блок питания 12В....
13 04 2024 23:55:46
Короб для светодиодной ленты для самостоятельного монтажа подсветки: разновидности, особенности, способы монтажа....
12 04 2024 22:18:30
Как подключить датчик движения к прожектору: типовые схемы коммутации. Принцип работы и устройство датчиков для светодиодных прожекторов. Как правильно настроить после установки....
11 04 2024 23:20:45
Требования настоящих Правил рекомендуется применять для действующих электроустановок, если это повышает надежность электроустановки, или если ее модернизация направлена на обеспечение требований безопасности....
10 04 2024 12:38:18
Узнайте, что такое диммер, как происходит процесс регулировки параметров светодиодной ленты. Читайте, какими особенностями обладают устройства, их разновидности и принцип действия. Выясните, как самостоятельно подключить диммер к подсветке....
09 04 2024 11:24:18
Какого цвета провод заземления? Такой вопрос часто встает перед многими нашими согражданами при подключении современного высокотехнологичного оборудования, которое выполнено согласно всем нормам и правилам соответствующих нормативных документов....
08 04 2024 13:33:39
Расчет освещения светодиодными светильниками, при замене обычных ламп накаливания. Калькулятор с примерами и таблицами для расчетов....
07 04 2024 16:46:16
Узнайте, чем отличаются светодиодные светильники на батарейках от стационарных конструкций. Выясните, в чем их преимущества, в каких сферах распространены такие осветительные приборы. Отметьте для себя, какие модели автономных светильников бывают, как производится установка приборов....
06 04 2024 15:33:55
Уличное освещение для загородного дома выполняет не столько сугубо функциональную роль, сколько призвано украшать сам дом и приусадебный участок....
05 04 2024 18:32:21
Узнайте, как освещение в кафе влияет на эффективность работы заведения. Существуют ли особые принципы и правила, по которым проектируется освещение и как этот инструмент работает в реальности....
04 04 2024 1:11:42
169) Рассмотрим как подключить тройную розетку...
03 04 2024 0:15:49
Узнайте из этой статьи, как проверить с помощью мультиметра работоспособность светодиодов различного типа. Выясните, какими методами пользуются для определения их состояния, порядок действий и варианты решения вопроса....
02 04 2024 15:11:32
Узнайте, отчего иногда появляется ощутимый гул при работе светодиодных ламп. Читайте, какие причины его вызывают, как их обнаружить и устранить. Запомните наиболее распространенные источники, чтобы при необходимости не тратить время на бесполезные поиски....
01 04 2024 15:55:54
Как сделать подсветку потолка светодиодными лентами, как выбрать блок питания, расчет и выбор подходящей ленты в зависимости от площади и высоты помещения....
31 03 2024 8:24:34
Читайте здесь, что такое неоновая подсветка, из каких конструктивных элементов состоит неоновый светильник и на каком принципе он работает, какие популярные варианты применения его в интерьере существуют, что нужно учесть при установке такой системы освещения и на что обратить внимание при выборе оборудования для нее....
30 03 2024 10:31:35
Предлагаем идеи для организации освещения на кухне. Как правильно расположить и самому сделать кухонный свет. Основное освещение и подсветка в дизайне маленького и просторного помещения. Зоны расположения светильников: рабочая, над обеденным столом, другие варианты. Какие лампочки лучше для натяжног опотолка в кухне....
29 03 2024 7:42:26
Читайте здесь, что такое неоновая лампа, из каких элементов она состоит и по какому принципу работает, как получаются различные цветовые оттенки свечения, в каких областях используется, как правильно собрать схему и подключить ее в сеть, а также каковы основные плюсы и минусы неоновой подсветки....
28 03 2024 9:51:59
В вечернее и ночное время для обеспечения безопасности и комфорта людей важную роль играет парковое освещение. О его особенностях мы вам и расскажем...
27 03 2024 14:25:10
Освещение на дачном участке несколько отличается от освещения самого дома. И дело здесь не столько в схеме, которая в общем-то достаточно похожа, а в принципе построения самой сети и схеме ее монтажа....
26 03 2024 0:46:27
в обычную розетку может попасть влага, со временем набьется мусор. Поэтому для наружной установки следует применять водонепроницаемые розетки....
25 03 2024 11:42:25
Читайте здесь, что такое led-driver, какое назначение он имеет для подсоединения светодиодного светильника, каков принцип его работы, какими основными параметрами он обладает, какие модификации существуют, чем он отличается от светодиодного блока питания, по каким параметрам его нужно выбирать и как правильно его включить в схему, соблюдая полярность входа и выхода....
24 03 2024 1:19:14
Сколько по времени должен гореть свет в аквариуме. Что влияет на длительность работы подсветки. Интенсивность и яркость подсветки, нужно ли оставлять свет на ночь. Естественное освещение и место установки аквариума....
23 03 2024 20:19:12
Узнайте, какими особенностями и техническими хаpaктеристиками обладают светодиоды типа SMD 5050. Читайте, какие параметры выделяют их среди подобных элементов, в чем состоят особенности конструкции и сборки. Выясните, какие применяются схемы подключения и как выполняется монтаж компонентов....
22 03 2024 6:51:28
Люстра светодиодная с пультом управления, несомненно, украсит любой интерьер. Об их разновидностях, достоинствах и недостатках мы и поговорим сегодня...
21 03 2024 18:11:11
Узнайте, как самостоятельно рассчитать мощность блока питания для светодиодной ленты. Какие преобразователи бывают, их технические хаpaктеристики, как правильно выбрать. Схема подключения диодной полосы к источнику питания....
20 03 2024 0:13:25
Узнайте, какое должно быть освещение в спортивном зале. Требования и нормы светильников для тренировок и спортивных мероприятий. Применение LED-света в школах и во время соревнований....
19 03 2024 13:24:31
Электрический ток в жидкостях. Закон электролиза Электрический ток в вакууме Электрический ток в газах Синусоидальный ток. Основные понятия. Часть 1...
18 03 2024 9:50:25
Как подключить диммер: сферы применения и способы управления. Разновидности диммеров, их устройство и принцип действия. Особенности установки диммера вместо обычного выключателя. Настройка диммирования из нескольких мест....
17 03 2024 0:28:47
Нормы естественного и искусственного освещения зданий прописаны в СНиП 23 – 05 – 95. Но разобраться в этом вопросе с «наскока», не обладая должными минимальными познаниями, достаточно сложно....
16 03 2024 4:33:36
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....
15 03 2024 9:55:14
Точечные светодиодные светильники – лучший способ освещения. Узнайте все о выборе и расположении у нас....
14 03 2024 10:16:21
Люстра в стиле лофт своими руками: основные черты освещения в этом стиле. Какие материалы подходят для изготовления потолочных светильников в лофт стиле. Варианты дизайн лофт-светильников для квартиры или дома[...
13 03 2024 9:18:20
Как работают люминесцентные лампы? Почему перегорают люминесцентные лампы? Выявление неполадок и их устранение. Можно ли включить люминесцентною лампу без дросселя? Схема подключения лампы. Утилизация прибора....
12 03 2024 19:10:51
Читайте здесь, что такое галогеновые лампы, чем они отличаются от обычных лампочек накаливания, какое у них устройство, принцип работы, плюсы и минусы, а также какие их виды существуют для домашнего применения и каковы их главные особенности....
11 03 2024 4:17:45
Каких размеров бывают точечные светильники — как выбрать подходящий, основные параметры светильников, от чего зависит какой взять. Как выбрать размер крепления для натяжного потолочного перекрытия, подвесной конструкции и потолка из ГКЛ....
10 03 2024 19:40:44
Провода электрические АПВ достаточно давно применяются в промышленности. А до недавнего времени широко применялись и в строительстве....
09 03 2024 16:18:27
Габаритные огни в автомобиле: для чего они нужны, какие габаритки выбрать, разновидности и особенности....
08 03 2024 8:56:21
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
