Zakaj je tokovni vodnik segret?

Razstaviti zakaj in kako se vodnik segreva, ko električni tok gre skozi njega

Zakaj se pri vodenju električnega toka vodnik ogreva? Odgovor na to vprašanje je izredno pomemben pri izbiri materialov in odsekov prevodnikov, kot tudi v kontekstu boja proti vplivom tokov kratkega stika.

Zato bomo v našem članku poskušali čim bolj podrobno, vendar hkrati v dostopnem jeziku obravnavati vzroke ogrevanja, njegove faze in uporabo te lastnosti prevodnikov v praksi.

Vzroki grelnih vodnikov in njihovih stopenj

Torej, zakaj se vodnik segreje, ko poteka tok? Odgovor na to vprašanje je neodvisno podal James Joule leta 1841 in Emile Lenz leta 1842. V zvezi s tem. Zakon, ki so ga odprli, se je imenoval Joule-Lenz.

Zakon Joule-Lenz

James Joule

Emil Lentz

Ta zakon zveni kot: moč toplote, ki se sprosti v enoti prostornine prevodnika, je enaka zmnožku napetosti električnega toka do njegove gostote. Če ste iz te definicije takoj postali jasni, potem naš članek ni za vas. Pogovarjali se bomo s tistimi, ki so, tako kot jaz, ko je prvič slišal definicijo, z neverjetnimi očmi stresel oči.

Zato bomo uporabili vsaj formulo in skušali bomo na prstih razložiti, kaj ta zakon pomeni:

Zakon Joule-Lenz	Zato imamo prevodnik, na katerem teče tok. Voditelj ima določeno presečišče, pa tudi odpor. Vrednost tega upora običajno ni visoka, vendar je. Poleg tega, ko imamo tok skozi prevodnik, ima določen potencial ali napetost. Z delovanjem teh konceptov bomo ugotovili, zakaj se tokovni vodnik ogreva.
Specifična odpornost različnih snovi	Začnimo z razlago odpornosti vodnika. Vsak material ima tako imenovano specifično prevodnost - to je sposobnost vodenja električnega toka. V nekaterih materialih je ta indikator precej visok in se imenujejo vodniki. V drugih materialih je ta sposobnost zelo nizka in se imenujejo dielektriki.
Odvisnost upora žice od upornosti materiala	Čim večja je zmožnost materiala za vodenje električnega toka, tem manjša je njegova upornost. Toda odpornost vodnika je odvisna od enega parametra - to je njegovo presečišče. Ker je prevodnik kot hodnik za nabite delce, bolj ko so, težje jih je prenesti. Zato je večji tok, večji mora biti presek v prevodniku.
Odvisnost odpornosti kabla od njegovega preseka	Vse sodobne žice in kabli imajo strogo določen upor, ki je neposredno odvisen od njihovega presečišča. Ponavadi je naveden v potnem listu izdelka in ga ureja GOST kot video.
Delo, ki ga opravi električni tok v prevodniku, je enako količini dodeljene toplote	Tok, ki razbija odpornost prevodnika, opravlja delo. Rezultat tega dela je dodeljevanje toplote. Večja količina te toplote,hitreje se grelnik.

Glede na to, da več časa teče tok skozi vodnik, večji je upor vodnika, večji je tok skozi vodnik, hitreje in več se segreje. Tako Joul-Lenzov zakon ureja ogrevanje električnih vodnikov.

Bodite pozorni! Električna prevodnost in s tem upornost prevodnika je neposredno odvisna od njegove temperature. Višja kot je, večji je upor vodnika. Zato se izkaže, da je proces, podoben plazu. Vodnik se ogreje, odpornost raste in se še segreje. Pri tem je treba posvetiti največ pozornosti procesu odstranjevanja toplote iz prevodnika.

Izpust toplote iz faz vodnika in ogrevanja

V zvezi z zgoraj navedeno lastnostjo se je treba boriti proti ogrevanju vodnikov. To se doseže z izbiro optimalnega preseka tako žice kot materiala. To pomeni, da mora presek žice ustrezati največjemu dovoljenemu toku, ki lahko teče v njem, kot tudi normalno vzdržati kratkotrajne preobremenitve.

• Da bi to pravilno izračunali, moramo vedeti ne samo, kako Joule-Lenzesov zakon izračunava ogrevanje vodnikov z električnim tokom, temveč tudi, kako izračunati vrnitev toplote s pomočjo vodnika.Navsezadnje naš vodnik ni v vakuumu in daje toploto okolju.

Območje Leader

• Takoj ugotovimo, kateri parametri vplivajo na prevodnost prevodnika.Najprej je to presečiščevodnika, ker je logično, da večja površina vodnika trči z okoliškim zrakom, hitreje ji daje.

Prenos toplote različnih materialov

\ t

• Naslednje pomembno merilo je tako imenovani koeficient prenosa toplote materiala, iz katerega se vodi prevodnik.Ali pa se ta parameter imenuje tudi - toplotna prevodnost materiala. Nikomur ni skrivnost, da je toplotna prevodnost materialov drugačna.
• Zadnji parameter je razlika med temperaturo okolja in materialom prevodnika.Kot pravi navodilo: bolj ko je ta razlika, hitreje material daje toploto.

Temperatura v stanju pripravljenosti

• Na podlagi vseh teh parametrov, ki vplivajo na prenos toplote, lahko predpostavimo, da za vsak prevodnik in vsak tok obstaja tako imenovana določena temperatura.To je temperatura, pri kateri je enaka prejeta energija iz toka in toplote.

Delovna temperatura vodnika iz PVC izolacije

• Ta temperatura se imenuje stalni režim.In mora biti znotraj delovne temperature žice. Delovna temperatura žic je običajno omejena z uporabljeno vrsto izolacije.

Na primer, za PVC izolacijo ne sme presegati 70 ° C, različni materiali z impregnacijskim lakom pa lahko prenesejo temperature do 120 ° C in več.

izbira prevodnikov

Kot lahko vidite iz vsega zgoraj navedenega, je treba vodnike izbrati iz ogrevalnih pogojev.Pri določenem toku njihova temperatura ne presega največje dovoljene. To lahko storite z lastnimi rokami, zahvaljujoč tabelam v PUE. Toda v tej zadevi morate najprej razumeti.

• V PUE so podane tabele, na katerih je možno izbrati vodnike za ogrevanje, ekonomsko gostoto toka, metodo tesnjenja in druge parametre.Najprej pa moramo zagotovo poznati pogoje namestitve in delovanja žice. Poglejmo, zakaj je to potrebno.

Dovoljena preobremenitev kablov pri izolaciji papirja

• Najprej se bomo ukvarjali s sedanjim.Ni skrivnost, da se bo čez čas tok v prevodniku spremenil. Kateri od njih bi morali upoštevati kot rezultat izbire dela vodnika, ni jasno. Pri tem vprašanju moramo upoštevati določbo 1.3.2 PUE, ki kaže, da je treba povprečni tok uporabiti za izbiro v pol ure, ki je najbolj obremenjena podnevi.

Na foto korekcijskih temperaturnih koeficientih

• Zdaj pa določimo temperaturo.Na različnih mestih namestitve se lahko zelo razlikuje od delovne temperature. To je treba upoštevati. Zato v tab. 1.3.3 PUE zagotavlja korekcijske faktorje za različne produkte kablov in žic, če je temperatura, pri kateri bo kabel deloval, drugačen od delovnega.
• Izbira prevodnikov za ogrevanje, gostote toka, nujno upošteva metodo polaganja prevodnika.To je lahko eno samo tesnilo v zraku in je lahko vgrajeno v zemljo ali v notranjostcevi Strinjali se boste, da bo toplotna prevodnost v takšnih vodnikih bistveno drugačna. In to je vsekakor treba upoštevati.
• Upoštevati je treba tudi število živih vodnikov.Ne glede na to, ali smo hlajeni z eno veno, ali s tremi, ki so obrnjeni.

Bodite pozorni! V tab. 1.3.12 PUE je poseben korekcijski faktor za vgradnjo prevodnikov po nosilcih. Konec koncev, če je zraven več vodnikov, se lahko med seboj segrejejo in opazno slabše ohladijo. To je treba upoštevati tudi.

Izbira prehodov vodnikov v gumijasti in PVC izolaciji

• Na koncu bomo lahko uporabili tabele 1.3.4. - 1.3.11 PUE, ki vodnikom, katerih presek je treba, uporabiti za različne tokove in pri uporabi prevodnikov z različnimi tipi izolacije.

Bodite pozorni! Če izberete vodnik za dnevno sobo, morate takoj izključiti žice in kable iz aluminija. Konec koncev je po novih pravilih PUE iz leta 2001 tak material v električnih napeljavah stanovanjskih stavb prepovedan.

Tabela ekonomske gostote toka

• Toda te tabele se lahko uporabljajo ne za najmočnejše črte.Pri izračunu medsistemskih visokonapetostnih daljnovodov z napetostjo 330 kV ali več ne more biti odvisno od teh tabel. V tem primeru uporabite tabelo 1.3.36 PUE, ki vam omogoča izbiro presečnih vodnikov, ki temeljijo na ekonomski gostoti toka.

Iz tega videa se boste seznanili z zahtevamivodniki.

Uporaba segrevanja materialov med potekom toka v praksi

Vendar vodnikov ni vedno mogoče ogrevati z električnim tokom, kar je negativni dejavnik. Ljudje so se naučili uporabljati ta zakon in v njihovo korist. Primeri takšne uporabe so množični. Podali bomo le nekaj od njih.

Najenostavnejša električna pečica

• Prva in najbolj razširjena je uporaba zakona Joule-Lenz v električnih pečeh, grelnikih in sušilci za lase. V ta namen je kot vodnik namerno nameščen material z visoko odpornostjo. Pri prehodu skozi to tok se dodeli velika količina toplote, ki jo potem ustrezno uporablja človek.
• Drugi način uporabe tega zakona je, da imate v vašem domu topla tla ali ogrevanje kablov, ki se uporabljajo v gradbenih in kanalizacijskih sistemih. Za njih se namerno uporablja tudi vodnik z visoko odpornostjo.

Žarnica z žarilno nitko

• In celo žarnica "Iljič" delno uporablja ta zakon. Samo tukaj je material izbran ne le na podlagi upora, temveč tudi glede na svetlost žara v segretem stanju.
• Vendar pa je električna prevodnost električnega toka našla svojo uporabo v elektroenergetiki. Vsi ste verjetno naleteli na varovalke. Bistvo te zaščitne naprave je omejeno na dejstvo, da je v posodi s pogojno nespremenjenimi parametri postavljen vodnik določenega odseka. Pri prehodu skozi ta prevodnik je tok bolj dovoljen, izgori in s tem izklopi omrežje, karzaščiten

Načelo delovanja varovalke

\ t

In to so le nekateri primeri hitre roke. Pravzaprav so še večji. Zato ogrevanje vodnikov med pretokom električnega toka še zdaleč ni "zlo".

sklep

Resnično upamo, da zdaj veste, kako razložiti ogrevanje z električnim vodnikom in razumeti sam proces. Prav tako morate razumeti, katere omejitve se nanašajo na izbiro odseka prevodnikov in ali bo cena ignoriranja teh pravil previsoka.

Navsezadnje vsi temeljijo na resnični praktični in znanstveni utemeljitvi, elektrotehnika pa zelo kruto kaznuje tiste, ki jih ignorirajo.