categorii: Articole prezentate » Electricieni novici
Număr de vizualizări: 169
Comentarii la articol: 0

Ce este rezistența electrică și cum depinde de temperatură

 

Din punctul de vedere al procesului electromagnetic care se petrece în el, orice element sau secțiune a unui circuit electric este caracterizat în principal de capacitatea de a conduce curent sau de a împiedica trecerea curentului. Această proprietate a elementelor de circuit este evaluată de către acestea conductivitate electrică sau valoarea conductivității inverse - rezistență electrică.

Majoritatea dispozitivelor electrice constau în părți conductoare din conductoare metalice, de obicei prevăzute cu o acoperire izolatoare sau teacă. Rezistența electrică a unui conductor depinde de dimensiunile geometrice și de proprietățile materialului. Valoarea rezistenței electrice este egală cu

R = ρl / s = l / (γs)

unde L - lungimea conductorului, m; s aria secțiunii transversale a conductorului, mm2; ρ conductivitate, ohm·mm2/m; γ conductivitate specifică, m / ohm·mm.

Ce este rezistența electrică și cum depinde de temperatură

Rezistivitate electrică

Rezistivitatea și conductivitatea iau în considerare proprietățile materialului conductorului și dau valorile rezistenței și conductivității conductorului 1 m lungime și o suprafață în secțiune transversală de 1 mm2.


În ceea ce privește rezistivitatea ρ Toate materialele pot fi împărțite în trei grupe:

  • conductoare - metale și aliajele acestora (ρ 0,015 la 1,2 ohmi·mm2/m);

  • electroliți și semiconductori (ρ de la 102 până la 206 ohm·mm2/m);

  • dielectrice sau izolatori (ρ de la 1010 până la 2011 ohm·mm2/m).

În dispozitivele electrice se folosesc materiale cu rezistivități mici și mari. Dacă este necesar ca elementul de circuit să aibă o rezistență ușoară (de exemplu, conectarea firelor), acesta trebuie să fie realizat din conductoare cu o valoare scăzută ρ - de ordinul 0.015-0.03, de exemplu cupru, argint, aluminiu.

Alte dispozitive, dimpotrivă, ar trebui să aibă rezistențe semnificative (lămpi cu incandescență electrică, dispozitive de încălzire etc.), prin urmare, elementele lor purtătoare de curent ar trebui să fie fabricate din materiale cu rezistivitate ridicată ρ, reprezentând de obicei aliaje metalice. Acestea includ, de exemplu, manganina, constantanul, nichromul, care contează ρ de la 0,1 la 1,2.

Înfășurarea motorului de cupru

Dependența de temperatură a rezistenței electrice

Valoarea rezistenței electrice depinde și de temperatura conductorului, care poate varia din cauza încălzirii conductorului prin curent electric sau din cauza modificărilor temperaturii mediului. Când temperatura conductorului se schimbă, rezistivitatea acestuia se schimbă. Valorile p de mai sus pentru unele materiale sunt valabile la temperatură

Independența rezistenței la temperatură este aproximativ exprimată după cum urmează:

RTo = R20despre·[1+α·(to-20°)]

RTo - rezistența conductorului la temperatura to, R20despre- la fel la o temperatură de 20 ° C, ohm; α Este coeficientul de temperatură al rezistenței electrice, care arată schimbarea relativă a rezistenței cablului atunci când acesta este încălzit cu 1 ° C.

Din această expresie, cantitatea α este egal cu

α = (RTo - R20despre) / (R20despre·(to-20°))

Pentru majoritatea metalelor și aliajelor lor, valoarea α > 0, adică, atunci când sunt încălzite, rezistența lor crește și invers.

Pentru cablarea metalelor pure, valorile sunt cuprinse între 0,0037 și 0,0065 la 1 ° C. Pentru aliaje de înaltă rezistență α are valori foarte mici, de zeci și de sute de ori mai mici decât cele ale conductoarelor metalice pure. Deci, de exemplu, pentru manganină α = 0,000015 la ° C.

semnificație α pentru semiconductori, electroliții sunt negativi, de ordinul 0,02. Coeficientul de temperatură al rezistenței electrice este de asemenea negativ și în valoarea sa absolută este de zece ori mai mare decât α pentru metale.

Dependența de rezistență de temperatură este utilizată pe scară largă în tehnologie pentru măsurarea temperaturilor folosind așa-numiteletermometre de rezistențăpentru careαar trebui să fie mare. Într-o serie de dispozitive, dimpotrivă, sunt utilizate materiale cu o valoare scăzutăα pentru a exclude influența fluctuațiilor de temperatură asupra citirilor acestor dispozitive.

Un exemplu de calcul al schimbării rezistenței unui conductor la încălzire: Cum se calculează temperatura filamentului unei lămpi cu filament în modul nominal


Rezistență la curent alternativ

Rezistența aceluiași conductor pentru curent alternativ va fi mai mare decât pentru curent continuu. Acest lucru se datorează fenomenului așa-numitelor efect de suprafațăcare constă în faptul că curentul alternativ este deplasat din partea centrală a conductorului în straturile periferice. Ca urmare, densitatea curentului în straturile interioare va fi mai mică decât în ​​cele exterioare.

Astfel, cu curent alternativ, se utilizează incomplet secțiunea transversală a conductorului. Cu toate acestea, la o frecvență de 50 Hz, diferența de rezistență la curenții direcți și alternanți este nesemnificativă și poate fi neglijată în practică.

Rețeaua de curent alternativ de înaltă tensiune

Se numește rezistența conductorului continuuohmicși curent alternativ -rezistență activă. Rezistențele ohmice și active depind de material (structura internă), dimensiunile geometrice și temperatura conductorului. În plus, în bobine cu miez de oțel, valoarea rezistenței active este afectată de pierderea de oțel.

Rezistențele active includ lămpi cu incandescență electrică, cuptoare cu rezistență electrică, diverse dispozitive de încălzire, reostate și fire, unde energia electrică este transformată aproape complet în căldură.

Pe lângă rezistența activă, în circuitele de curent alternativ există rezistențe inductive și capacitive (vezi -Ce este sarcina inductivă și capacitivă?).

Rezistență la izolație

Fiabilitatea rețelei electrice și a echipamentelor depinde în mare măsură de calitatea izolației între piesele sub tensiune din diferite faze, precum și între piesele sub tensiune și sol.

Calitatea izolației se caracterizează prin amploarea rezistenței sale. Definiția acestei valori este de obicei limitată în timpul testelor de control a rețelelor și instalațiilor cu o tensiune mai mică de 1000 V. Pentru instalațiile cu tensiune mai mare, se determină suplimentar puterea electrică și pierderile dielectrice.

În funcție de starea rețelei (rețeaua cu receptoare de alimentare este oprită sau pornită, fie că este alimentată sau nu), se folosesc diverse dispozitive de comutare pentru dispozitivele de măsurare și metode de calculare a rezistenței de izolare. Cele mai utilizate megaohmetre și voltmetre în acest scop.

Măsurarea rezistenței de izolare

Sarcina de a determina rezistența de izolare este specifică și extinsă în volum, prin urmare, pentru a o studia, vă recomandăm să vă referiți la acest articol:Cum se folosește un megaohmetru


Pentru ce se calculează firele pentru încălzire?

Rezistența electrică afectează pentru încălzirea firelor și cablurilor. Cablurile care conectează sursa de energie la receptoare ar trebui să ofere energie electrică receptoarelor cu o pierdere mică de tensiune și energie, dar în același timp nu trebuie încălzite de curentul care trece prin ele peste temperatura admisă.

Depășirea valorilor admise ale temperaturii duce la deteriorarea izolației firelor și, ca urmare, la un scurtcircuit, adică la o creștere accentuată a valorii curente din circuit. Prin urmare, calculul firelor vă permite să determinați secțiunea transversală în care pierderea de tensiune și încălzirea firelor se vor încadra în limite normale.

De obicei, se verifică secțiunea transversală a firelor și cablurilor pentru încălzire conform tabelelor încărcărilor de curent admise de la PUE. Dacă secțiunea transversală nu se potrivește condițiilor de încălzire, ar trebui să alegeți o secțiune transversală mai mare care să corespundă acestor cerințe.


Unități de încălzire cu rezistență

Elementele principale ale cuptoarelor electrice sunt elementele de încălzire electrică și un dispozitiv de izolare termică care previne pierderea de căldură în spațiul înconjurător. Ca materiale pentru încălzirea electrică, sunt utilizate materiale nemetalice rezistente la căldură, cu rezistivitate ridicată (cărbune, grafit, carborundum) și materiale metalice (nichrom, constantan, fechral etc.).

Materiale de înaltă rezistivitate ρ vă permite să proiectați elemente de încălzire cu o suprafață și suprafață transversală mare și alegerea materialelor cu un coeficient mic de expansiune α, asigură imuabilitatea dimensiunilor geometrice ale elementului atunci când este încălzit.

Elementele de încălzire din materiale precum grafitul sunt realizate sub formă de tije cu secțiune tubulară sau solidă. Elementele de încălzire din metal sunt realizate sub formă de sârmă sau bandă.

Folosirea siguranțelor

Pentru a proteja firele circuitului electric de curenți care depășesc valorile admise, aplicațiîntrerupătoare de circuit șisiguranțe diverse tipuri. În principiu, o siguranță este o secțiune a unui circuit electric cu stabilitate termică scăzută.

63 A Siguranțe

Insertia de siguranță este realizată de obicei sub forma unui conductor scurt de secțiune mică, format dintr-un material cu o conductivitate bună (cupru, argint) sau un conductor cu o rezistivitate relativ ridicată (plumb, staniu). Dacă curentul crește peste valoarea pentru care este proiectat siguranța, acesta din urmă se arde și deconectează secțiunea de circuit protejat sau colectorul de curent.

Vezi și:Tensiunea, rezistența, curentul și puterea sunt principalele cantități electrice

Consultați și la i.electricianexp.com:

  • Cum se calculează temperatura filamentului unei lămpi cu filament în modul nominal
  • Cum se schimbă rezistența la încălzirea metalelor
  • Cupru sau aluminiu - care este mai profitabil?
  • Acțiunea termică a curentului, densității curentului și influența lor asupra încălzirii conductoarelor
  • Ceea ce determină curentul de cablu admis pe termen lung

  •