Какво е електрическо съпротивление и как зависи от температурата

От гледна точка на електромагнитния процес, протичащ в него, всеки елемент или участък от електрическа верига се характеризира преди всичко с способността да провежда ток или да пречи на преминаването на тока. Това свойство на елементите на веригата се оценява от тяхното електрическа проводимост или стойността на обратната проводимост - електрическо съпротивление.

Повечето електрически устройства се състоят от проводими части, изработени от метални проводници, обикновено оборудвани с изолиращо покритие или обвивка. Електрическото съпротивление на проводник зависи от неговите геометрични размери и свойства на материала. Стойността на електрическото съпротивление е равна на

R = ρl / s = l / (γs)

където л - дължина на проводника, m; ите — площ на напречното сечение на проводника, mm²; ρ — проводимост, ом·mm²/m; γ — специфична проводимост, m / ohm·мм.

Електрическо съпротивление

Съпротивлението и проводимостта вземат предвид свойствата на материала на проводника и дават стойностите на съпротивление и проводимост на проводника с дължина 1 m и площ на напречното сечение 1 mm².

По отношение на съпротивлението ρ Всички материали могат да бъдат разделени в три групи:

• проводници - метали и техните сплави (ρ 0,015 до 1,2 ома·mm²/т);

• електролити и полупроводници (ρ от 10² до 20⁶ ом·mm²/т);

• диелектрици или изолатори (ρ от 10¹⁰ до 20¹¹ ом·mm²/т).

В електрическите устройства се използват материали с малки и големи съпротивления. Ако се изисква елементът на веригата да има леко съпротивление (например свързващи проводници), той трябва да бъде направен от проводници с ниска стойност ρ - от порядъка на 0,015-0,03, например мед, сребро, алуминий.

Други устройства, напротив, трябва да имат значителни съпротивления (електрически лампи с нажежаема жичка, отоплителни уреди и т.н.), следователно техните тоководещи елементи трябва да бъдат направени от материали с високо съпротивление ρ, обикновено представляващи метални сплави. Те включват например манганин, констанстан, нихром, които имат значение ρ от 0,1 до 1,2.

Температурна зависимост на електрическото съпротивление

Стойността на електрическото съпротивление зависи и от температурата на проводника, която може да варира поради нагряване на проводника с електрически ток или поради промени в температурата на околната среда. Когато температурата на проводника се промени, неговото съпротивление се променя. Горните p стойности за някои материали са валидни при температура

Независимостта на устойчивостта от температура е приблизително изразена, както следва:

R_т^о = R₂₀^за·[1+α·(т^о-20°)]

R_т^о - съпротивление на проводника при температура t^о, R₂₀^за- същото при температура 20 ° С, ом; α Дали температурният коефициент на електрическо съпротивление, показва относителната промяна в съпротивлението на жицата при нагряването й с 1 ° С.

От този израз количеството α е равно на

α = (R_т^о - R₂₀^за) / (R₂₀^за·(т^о-20°))

За повечето метали и техните сплави стойността α > 0, т.е. при нагряване съпротивлението им се увеличава и обратно.

За чисто метално окабеляване стойностите в диапазон от 0,0037 до 0,0065 за 1 ° C. За сплави с висока устойчивост α има много малки стойности, десетки и стотици пъти по-малки от тези на чистите метални проводници. Така например за манганин α = 0,000015 при ° С.

значение α за полупроводници електролитите са отрицателни от порядъка на 0,02. Температурният коефициент на електрическо съпротивление също е отрицателен и в неговата абсолютна стойност е десет пъти по-висок от α за метали.

Зависимостта на устойчивостта от температурата се използва широко в технологията за измерване на температури с помощта на т.нартермометри за съпротивлениеза коетоαтрябва да е голям. В редица устройства, напротив, се използват материали с ниска стойностα за да се изключи влиянието на температурните колебания върху показанията на тези устройства.

Пример за изчисляване на промяната в съпротивлението на проводник при нагряване: Как да се изчисли температурата на нажежаемата жичка на нажежаема лампа в номинален режим

АС съпротивление

Съпротивлението на същия проводник за променлив ток ще бъде по-голямо, отколкото за постоянен ток. Това се дължи на феномена на т.нар повърхностен ефекткоято се състои в това, че променливият ток се измества от централната част на проводника към периферните слоеве. В резултат плътността на тока във вътрешните слоеве ще бъде по-малка, отколкото във външните.

По този начин, с променлив ток, напречното сечение на проводника се използва, както би било, непълно. Въпреки това, при честота 50 Hz, разликата в съпротивлението на постоянни и променливи токове е незначителна и може да бъде пренебрегната на практика.

Повишава се съпротивление на проводника с постоянен токомичнои променлив ток -активна устойчивост, Омичните и активните съпротивления зависят от материала (вътрешна структура), геометричните размери и температурата на проводника. Освен това, при намотки със стоманена сърцевина, стойността на активното съпротивление се влияе от загубата на стомана.

Активните съпротивления включват електрически лампи с нажежаема жичка, пещи с електрическо съпротивление, различни отоплителни устройства, реостати и проводници, при които електрическата енергия почти напълно се преобразува в топлина.

В допълнение към активното съпротивление, в вериги с променлив ток има индуктивни и капацитивни съпротивления (виж -Какво е индуктивно и капацитивно натоварване?).

Изолационна устойчивост

Надеждността на електрическата мрежа и оборудването до голяма степен зависи от качеството на изолацията между частите на тока в различни фази, както и между частите на тока и земята.

Качеството на изолацията се характеризира с големината на нейната устойчивост. Определението за тази стойност обикновено е ограничено по време на контролните изпитвания на мрежи и инсталации с напрежение под 1000 V. За инсталации с по-високо напрежение допълнително се определят електрическата сила и диелектричните загуби.

В зависимост от състоянието на мрежата (мрежата с изключени или включени приемници на захранване, независимо дали се захранва или не), се използват различни комутационни устройства за измервателни устройства и методи за изчисляване на стойността на изолационното съпротивление. Най-широко използваните за тази цел мегаометри и волтметри.

Задачата за определяне на изолационната устойчивост е специфична и обширна по обем, затова, за да я проучите, препоръчваме да се обърнете към тази статия:Как да използвате мегаометър

За какво е изчислението на проводниците за отопление?

Електрическото съпротивление влияе за отопление на проводници и кабели, Проводниците, свързващи източника на енергия към приемниците, трябва да осигуряват захранване на приемниците с малка загуба на напрежение и енергия, но в същото време не трябва да се нагряват от тока, преминаващ през тях над допустимата температура.

Превишаването на допустимите температурни стойности води до повреда на изолацията на проводниците и вследствие на това до късо съединение, т.е. рязко увеличаване на текущата стойност във веригата. Следователно, изчисляването на проводниците ви позволява да определите площта на напречното сечение, при която загубата на напрежение и нагряването на проводниците ще бъде в нормални граници.

Обикновено се проверява напречното сечение на проводници и кабели за отопление според таблиците на допустимите токови натоварвания от PUE. Ако напречното сечение не отговаря на условията за отопление, трябва да изберете по-голямо напречно сечение, което отговаря на тези изисквания.

Съпротивителни отоплителни единици

Основните елементи на електрическите пещи са електрически нагревателни елементи и устройство за топлоизолация, което предотвратява загубата на топлина в околното пространство. Топлоустойчивите неметални материали с високо съпротивление (въглища, графит, карбордун) и метални материали (нихром, констанстан, фехрал и др.) Се използват като материали за електрически нагревателни елементи.

Материали с високо съпротивление ρ ви позволява да проектирате нагревателни елементи с голяма площ на напречното сечение и повърхност, както и избора на материали с малък коефициент на разширение α, осигурява неизменност на геометричните размери на елемента при нагряване.

Нагревателните елементи, изработени от материали като графит, са направени под формата на пръти с тръбна или плътна секция. Металните нагревателни елементи са направени под формата на тел или лента.

Използване на предпазители

За да предпазите проводниците на електрическата верига от токове, надвишаващи допустимите стойности, прилагайтепрекъсвачи ипредпазители различни видове. По принцип предпазителят е участък от електрическа верига с ниска термична стабилност.

Предпазителят с предпазител обикновено е направен под формата на къс проводник с малко напречно сечение, направен от материал с добра проводимост (мед, сребро) или проводник със сравнително високо съпротивление (олово, калай). Ако токът се повиши над стойността, за която е проектиран предпазителят, последният изгаря и изключва секцията на защитената верига или токовия колектор.

Вижте също:Напрежението, съпротивлението, токът и мощността са основните електрически величини