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:
Монтаж светильников в натяжной потолок — особенности, как правильно сделать своими руками, необходимые материалы и инструменты. Разновидности светильников для натяжного полотна, как крепить накладные лампочки, люстры и светодиодные полосы....
25 03 2025 22:45:47
На данный момент на рынке вам может встретиться одинарная, оконечная и проходная ТВ розетка. Все эти изделия отличаются не только названием и имеют разную конструкцию и назначение....
24 03 2025 19:56:50
Порядок подключения светодиодного прожектора. Как подключить к электросети? Техника безопасности и рекомендации по эксплуатации....
23 03 2025 5:46:28
Изготовление светодиодной люстры своими руками. Как выбрать светодиодную ленту для самодельного потолочного светильника. Особенности сборки и инструкция по подключению к сети 220В....
22 03 2025 14:51:56
Узнайте, как выбрать осветительные приборы и лампочки, распределить их и создать оптимальную схему расположения, осуществить установку светильников в натяжной потолок. Смотрите, какие осветительные приборы самые современные и как их сочетать с натяжной конструкцией. Выясните, как вставить светильник в ранее установленный потолок....
21 03 2025 10:23:39
Как правильно подобрать ксеноновые лампы для автомобиля? Преимущества и недостатки моделей....
20 03 2025 20:46:13
Лампа от желтушки — что это такое? Принцип работы лампы от желтухи. Как подобрать лампу? Показания и противопоказания к применению лампы. Как долго можно лечиться лампой? Возможные последствия. Как быстро снижается билирубин?...
18 03 2025 11:52:41
Не горит светодиодная лента — основные причины. Диагностика возможных поломок. Как решить проблему и отремонтировать ленту?...
17 03 2025 2:54:27
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....
16 03 2025 4:16:36
Узнайте, каким образом можно прикрепить настольную лампу к столу. Выясните, для чего это делается и какие преимущества имеют осветительные приборы подобного типа. Виды настольных ламп со струбциной, критерии выбора и особенности использования таких светильников....
15 03 2025 21:20:11
Как правильно сделать электропроводку в гараже? Такой вопрос почти наверняка становится перед каждым занимающимся строительством....
14 03 2025 3:14:23
При устройстве освещения объектов можно использовать различные приемы и оборудование. Сегодня мы вам подробно расскажем об особенностях применения осветительного шинопровода...
11 03 2025 16:31:40
В статье представлен обзор самых популярных галогенных ламп, который поможет понять какие лампы h4 лучше. Рейтинг самых популярных производителей ламп н4....
09 03 2025 7:42:21
На данный момент варианты освещения ванной комнаты достаточно широко представлены в сети интернет. Но к сожалению, далеко не все из них отвечают не только нормам освещения....
08 03 2025 22:48:10
Розетка стиральной машинки имеет определенные требования по своей установке и расположению. Кроме того, есть общие требования по установке розеток о которых частенько забывают при установке машинок. Все это может привести как к поломке розетки или стиральной машинки, так и более тяжелым последствиям вплоть до cмepтельного исхода....
05 03 2025 16:10:12
Узнайте, какие лампы h4 являются наиболее подходящими для головного света автомобилей. Прочитайте, в чем состоят особенности конструкции разных видов светильников, их достоинства и недостатки. Рассмотрите наиболее популярные и качественные модели всех видов ламп h4....
04 03 2025 18:51:38
Читайте здесь, как поменять лампочки разных типов в светильниках на натяжном и подвесном потолках. Что нужно, чтобы снять точечный или другой осветительный прибор и выкрутить или вынуть лампу....
03 03 2025 19:23:38
Провода МГТФ получили широкое распространение во всех сферах электроэнергетики. Благодаря своим уникальным свойствам и богатому спектру выпускаемой продукции такой провод можно использовать пpaктически в любых электроустановках напряжением до 250В....
02 03 2025 4:46:43
Как прозвонить провод на авто, в квартире или на даче? С таким вопросом наверняка не раз сталкивался каждый из нас. Ведь без электроэнергии сейчас некуда, а провода и кабели являются «кровеносной системой» энергетики....
01 03 2025 21:18:59
Освещение без люстры и без бра сложно было себе представить еще несколько десятков лет назад. Сейчас это достаточно часто встречающееся явление....
27 02 2025 2:32:50
Узнайте, какая высота является оптимальной для установки бра в спальне или другом помещении. Прочитайте, какими критериями и соображениями следует руководствоваться при выборе точек расположения светильников, что необходимо учесть для получения максимального функционального и декоративного эффекта....
26 02 2025 6:52:58
Как спланировать освещение частного дома. Подвод электроэнергии к распределительному щитку. Разные типы освещения для каждой комнаты, какие источники освещения выбрать, современные виды и особенности. Управление освещением внутри загородного дома....
25 02 2025 15:43:39
Кривая силы света относится к обязательным критериям, которые производители указывают на упаковке светильников. Причем для разных типов оборудования обозначения различаются. Поэтому стоит разобраться в основных особенностях, чтобы понимать, что подразумевается под термином и что обозначает та или иная маркировка....
24 02 2025 14:16:47
Каким должен быть акустический кабель для колонок, из какого материала, как правильно его рассчитать и выбрать? Ответы на эти и другие вопросы вы найдете в статье...
23 02 2025 0:39:55
Узнайте, для чего используется короб для светодиодной ленты. Выясните, что он из себя представляет, какие бывают разновидности и размеры таких каналов. Читайте, как выбрать и установить наиболее подходящий вид короба для подсветки....
22 02 2025 20:51:32
Читайте, как правильно выбрать и установить подсветку для кухни под шкафы. Смотрите основные этапы монтажа светодиодной ленты на кухню под шкафы....
21 02 2025 19:52:38
ПВС провод - это гибкий медный провод со скрученными жилами имеющий поливинилхлоридную изоляцию и такую же оболочку. Достаточно часто его путают с ПВСП проводом....
20 02 2025 17:55:19
Читайте здесь, что такое мощные светодиоды, какие производители и с какими особенностями их изготавливают, какие главные параметры наиболее полно их хаpaктеризуют, в каких областях они чаще всего применяются и какие входят в ТОП популярных на сегодня моделей....
19 02 2025 1:37:10
Узнайте, что такое дистанционное управление светом. Прочитайте о способах включения и выключения освещения, какой метод лучше использовать, их преимущества и недостатки. Как работают пульты дистанционного управления подсветкой....
18 02 2025 1:25:42
Узнайте, как выглядит схема подключения для двойного выключателя. Статья содержит всю необходимую информацию о монтаже, технике безопасности и устройстве двухклавишного коммутатора. Описывается соединение двух источников освещения с одним выключателем....
17 02 2025 14:38:24
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....
16 02 2025 7:35:53
Смотрите здесь, как выполнить замену сгоревшей лампы ближнего света на новую, по каким первичным признакам можно узнать, что требуется ее замена, как правильно ее выбрать и по каким параметрам, из каких основных этапов состоит процеДypa ее смены и почему новая лампочка может быстро перегореть....
15 02 2025 4:43:55
Резонанс напряжений в электрической цепи Искажения напряжения. Гармоники и интергармоники Напряженность электростатического поля Поток вектора напряженности...
14 02 2025 17:19:36
Подсветка штор светодиодной лентой: все варианты подключения закарнизной подсветки. Преимущества и особенности подсветки штор....
13 02 2025 6:27:36
Узнайте, как можно изготовить своими руками светильник из изолона. Читайте, какими особенностями и преимуществами обладает данный материал. Выясните, какие потребуются материалы и инструменты. Порядок сборки светильника....
12 02 2025 8:19:54
Сегодня постараемся ответить на вопросы, как устроен генератор, что в нем вообще может сломаться, и как оперативно устранить неисправность, если поблизости нет автосервиса....
11 02 2025 22:32:17
Вытяжки уже достаточно давно завоевывают все новые горизонты в нашей стране, и вопрос как устанавливается розетка под вытяжку становится как некогда актуальным....
10 02 2025 18:37:20
В последнее время все чаще используется подключение интернет кабеля к розетке. Ведь это достаточно удобно, позволяет подключать различные устройства и главное позволяет максимально скрыть инженерные сети и избавится от лишних проводов. Кроме того, установка информационных розеток позволяет обеспечить надежное интернет соединение в любом уголке квартиры или дома....
09 02 2025 9:53:23
Выключатели и розетки Vimar в последнее время приобретают все большую популярность в нашей стране. Высокое качество, широкий ассортимент и инновационность решений оценили многие покупатели это торговой марки. А наличие электроустановочного оборудования во всех ценовых группах позволяет осуществить выбор покупателям с различным уровнем доходов....
08 02 2025 8:29:25
Схема и инструкция параллельного и последовательного соединения. Применение в быту. Преимущества и недостатки параллельного соединения. Как не допустить ошибок?...
07 02 2025 4:41:20
Читайте об особенностях и хаpaктеристиках цоколя Е14. В чем его отличия от детали лампочек E27. Какие бывают лампы с этим типом контакта и где они применяются: свойства и параметры. Преимущества и недостатки использования....
05 02 2025 0:38:32
Читайте, что делать, если в комнате или в офисе раблась энергосберегающая лампа. Действительно ли разбитая лампочка так опасна для человека. Порядок утилизации, демеркуризации. Что нельзя делать в такой ситуации и как проявляется отравление ртутью....
04 02 2025 8:33:35
Еще:
товары -1 :: товары -2 :: товары -3 :: товары -4 :: товары -5 ::
