Rastaviti zašto i kako se vodič zagrijava kada struja prolazi kroz nju
Zašto se pri provođenju električne struje vodič grije? Odgovor na ovo pitanje iznimno je važan u izboru materijala i presjeka vodiča, kao iu kontekstu borbe protiv djelovanja struja kratkog spoja.
Stoga ćemo u našem članku nastojati što detaljnije, ali u isto vrijeme, na pristupačnom jeziku, baviti se uzrocima zagrijavanja, njegovim fazama i uporabom tog svojstva vodiča u praksi.
Uzroci vodiča za grijanje i njihovi stupnjevi
Pa zašto se provodnik zagrijava kad prolazi struja? Odgovor na to pitanje neovisno je dao James Joule 1841., a Emile Lenz 1842. godine. U tom smislu. Zakon koji su im otvorili naziva se Joule-Lenz.
Joule-Lenzov zakon
James Joule 
Emil Lentz
Stoga ćemo koristiti barem jednu formulu i pokušat ćemo objasniti na prstima što ovaj zakon znači:
|
|
Prema tome, imamo vodič, na kojem teče struja.
|
|
|
Počnimo s objašnjenjem otpora vodiča. Svaki materijal ima tzv. Specifičnu vodljivost - to je sposobnost provoditi električnu struju.
U nekim materijalima ovaj je pokazatelj prilično visok i nazivaju se vodičima. U drugim materijalima ta je sposobnost vrlo niska, a nazivaju se dielektrici. |
|
|
Što je veća sposobnost materijala da provodi električnu struju, to je manji otpor. Ali otpor vodiča ovisi o jednom parametru - to je njegovo sjecište.
Budući da je vodič poput koridora za nabijene čestice, što su više, to ih je teže proći. Stoga, što je veća struja, veći je presjek u vodiču. |
 Ovisnost otpora kabela od njegovog presjeka |
Svi moderni kabeli i žice imaju strogo definiran otpor, koji izravno ovisi o njihovom presjeku. Obično je navedena u putovnici proizvoda i propisana je od strane GOST-a kao videozapis. |
|
|
Struja, koja prekida otpor vodiča, obavlja radove. Rezultat ovog rada je dodjela topline. Što je veća količina te topline,što se vodič brže zagrije. |
Sukladno tome, što više struje teče kroz vodič, to je veći otpor vodiča, što veća struja teče kroz vodič, to se brže i više zagrijava. Evo kako Joul-Lenzov zakon regulira zagrijavanje električnih vodiča.
Obratite pozornost! Električna vodljivost, a time i otpornost vodiča, izravno ovisi o njegovoj temperaturi. Što je viši, više je otpora vodiča. Stoga se ispostavlja da je to proces nalik lavini. Vodič se zagrijava, otpor raste, a još više zagrijava. U tom smislu treba posvetiti najveću pozornost procesu uklanjanja topline iz vodiča.
Ispuštanje topline iz stupnjeva vodiča i grijanja
U vezi s gore navedenim svojstvima, mora se voditi grijanje vodiča. To se postiže odabirom optimalnog presjeka žice kao i materijala. To jest, presjek žice treba odgovarati maksimalno dopuštenoj struji koja može protjecati u njoj, kao i da može izdržati kratkoročno preopterećenje normalno.
- Kako bismo to ispravno izračunali, moramo znati ne samo kako Joule-Lenzeseov zakon izračunava zagrijavanje vodiča električnom strujom, nego i kako izračunati povrat topline od strane vodiča. Na kraju krajeva, naš vodič nije u vakuumu i daje toplinu okolišu.
Leader područje
- Odmah utvrdimo koji parametri utječu na provodljivost vodiča.Prije svega, ovo je raskrižjejer je logično da što je veće područje vodiča u sudaru s okolnim zrakom, to ga brže daje.
Prijenos topline različitih materijala
- Sljedeći važan kriterij je tzv. Koeficijent prijenosa topline materijala iz kojeg se provodi vodič.Ili se ovaj parametar naziva i toplinska vodljivost materijala. Nije tajna nikome da je toplinska vodljivost materijala drugačija.
- Pa, zadnji parametar je razlika između temperature okoline i materijala vodiča.Kako naputak kaže: što je ta razlika veća, materijal brže daje toplinu.
Temperatura u pripravnom stanju
- Na temelju svih tih parametara koji utječu na prijenos topline, može se pretpostaviti da za bilo koji vodič i bilo koju struju postoji tzv. Utvrđena temperatura.To jest, temperatura na kojoj postoji jednakost primljene energije iz protoka struje i topline.
Radna temperatura vodiča od PVC izolacije
- Ta se temperatura naziva stacionarni režim. I mora biti unutar radne temperature žice. Radna temperatura žica obično je ograničena vrstom korištene izolacije.
Na primjer, za PVC izolaciju ne smije prelaziti 70 ° C, a različiti materijali s lakom za impregnaciju mogu izdržati temperature do 120 ° C i više.
izbor vodiča
Kao što možete vidjeti iz svega gore navedenog, vodiči se biraju iz uvjeta grijanja.Za određenu struju njihova temperatura ne prelazi maksimalno dopuštenu. To možete učiniti vlastitim rukama, zahvaljujući stolovima u PUE. Ali u ovom slučaju, prvo morate razumjeti.
- U PUE su dane tablice na kojima je moguće odabrati izbor vodiča za grijanje, ekonomsku gustoću struje, način brtvljenja i druge parametre.Prvo, svakako moramo znati uvjete instalacije i rada žice. Da vidimo zašto je to potrebno.
Dopušteno preopterećenje kabela u izolaciji papira
- Ali najprije ćemo se pozabaviti strujom.Nije tajna da će se tijekom vremena struja u vodiču promijeniti. A koji od njih treba uzeti u obzir kao rezultat odabira dijela vodiča nije jasan. Na ovo pitanje moramo se pridržavati klauzule 1.3.2 PUE, koja pokazuje da bi se prosječna struja trebala koristiti za odabir unutar pola sata, najopterećenijeg tijekom dana.
Na foto korekcijskim temperaturnim koeficijentima
- Sada ćemo odrediti temperaturu.Na različitim mjestima ugradnje može se uvelike razlikovati od radne temperature. To treba uzeti u obzir. Zato u tablici. 1.3.3 PUE daje korekcijske faktore za različite kabele i žičane proizvode, ako je temperatura na kojoj će kabel raditi, različit od rada.
- Odabir vodiča za grijanje, gustoće struje, nužno uzima u obzir metodu polaganja vodiča.To može biti jedna brtva u zraku i može biti instalacija u tlu ili unutracijevi. Složit ćete se da će se toplinska vodljivost u takvim vodičima bitno razlikovati. A to se svakako mora uzeti u obzir.
- Trebalo bi također uzeti u obzir broj živih vodiča.Bilo da nas hladi jedna vena, ili tri s kojima se suočavamo.
Obratite pozornost! U tab. 1.3.12 PUE je poseban korekcijski faktor za ugradnju vodiča gredama. Uostalom, ako postoji nekoliko vodiča pored nas, oni mogu dobro zagrijati jedan drugoga i primjetno gore da se ohlade. I to bi također trebalo uzeti u obzir.
Izbor prijelaza vodiča u gumenoj i PVC izolaciji
- Na kraju ćemo moći koristiti tablice 1.3.4. - 1.3.11 PUE koji određuju da vodiči čiji poprečni presjek se koriste za različite struje i kada se koriste vodiči s različitim vrstama izolacije.
Obratite pozornost! Ako odaberete vodič za dnevnu sobu, odmah isključite žice i kablove od aluminija. Uostalom, prema novim pravilima PUE iz 2001. godine, takav materijal u električnim instalacijama stambenih zgrada je zabranjen.
Tablica ekonomske gustoće struje
- Ali ove tablice se mogu koristiti ne za najsnažnije linije.Prilikom izračunavanja međustupanjskih visokonaponskih vodova napona od 330 kV ili više, oslanjanje na te tablice ne može biti. U ovom slučaju, koristite tablicu 1.3.36 PUE, koja vam omogućuje da odaberete vodiče presjeka, na temelju ekonomske gustoće struje.
Iz ovog videa saznat ćete o zahtjevima zavođe.
Korištenje zagrijavanja materijala tijekom prolaska struje u praksi
Ali uvijek nije moguće zagrijati vodiče električnom strujom, što je negativan faktor. Ljudi su naučili primjenjivati ovaj zakon iu njihovu korist. Primjeri takve primjene su masa. Dat ćemo samo neke od njih.
Najjednostavnija električna pećnica
- Prva i najraširenija primjena je Joule-Lenzovog zakona u električnim pećima, grijačima i sušilima za kosu. U tu svrhu, kao vodič, namjerno se instalira materijal s visokim otporom. Pri prolasku kroz njega struji se dodjeljuje velika količina topline, koju onda prikladno koristi čovjek.
- Drugi način primjene ovog zakona je da imate tople podove u vašem domu ili da grijete kabele koji se koriste u građevinskim i kanalizacijskim sustavima. Za njih se namjerno koristi i vodič s visokim otporom.
Žarulja sa žarnom niti
- Čak i žarulja "Iljič" djelomično koristi ovaj zakon. Samo se ovdje materijal bira ne samo na temelju otpora, već i na svjetlini sjaja u zagrijanom stanju.
- Međutim, električna provodljivost električne struje našla je svoju primjenu u elektroenergetici. Svi ste vjerojatno naišli na osigurače. Suština ovog zaštitnog uređaja svodi se na činjenicu da je u posudi s uvjetno nepromijenjenim parametrima postavljen vodič određenog dijela. Pri prolasku kroz ovu struju vodiča je više dopušteno, ona gori, a time i napušta mrežu, kojaje zaštićen
Princip rada osigurača
A ovo su samo neki primjeri brze ruke. Zapravo, oni su više reda veličine. Dakle, grijanje vodiča tijekom struje električne energije je daleko od uvijek "zlo".
