Vad är elektriskt motstånd och hur beror det på temperaturen

Med tanke på den elektromagnetiska process som uppträder i den kännetecknas varje element eller sektion i en elektrisk krets primärt av förmågan att leda ström eller hindra strömpassage. Denna egenskap hos kretselement utvärderas av deras elektrisk konduktivitet eller värdet på omvänd konduktivitet - elektriskt motstånd.

De flesta elektriska apparater består av ledande delar tillverkade av metallledare, vanligtvis utrustade med en isolerande beläggning eller mantel. Ledarens elektriska motstånd beror på dess geometriska dimensioner och materialegenskaper. Värdet på elektriskt motstånd är lika med

R = ρl / s = l / (ys)

var l - ledarlängd, m; s — ledarens tvärsnittsarea, mm²; ρ — konduktivitet, ohm·mm²/m; γ — specifik konduktivitet, m / ohm·mm.

Elektrisk resistivitet

Resistiviteten och konduktiviteten tar hänsyn till egenskaperna hos ledarens material och ger värdena på motstånd och konduktivitet hos ledaren 1 m lång och ett tvärsnittsarea på 1 mm².

När det gäller resistivitet ρ Allt material kan delas in i tre grupper:

• ledare - metaller och deras legeringar (ρ 0,015 till 1,2 ohm·mm²/m);

• elektrolyter och halvledare (ρ från 10² upp till 20⁶ ohm·mm²/m);

• dielektrik eller isolatorer (ρ från 10¹⁰ upp till 20¹¹ ohm·mm²/m).

I elektriska apparater används material med både små och höga resistiviteter. Om det krävs att kretselementet har ett litet motstånd (till exempel anslutningstrådar), bör det vara tillverkat av ledare med ett lågt värde ρ - i storleksordningen 0,015-0,03, till exempel koppar, silver, aluminium.

Andra anordningar, tvärtom, bör ha betydande motstånd (elektriska glödlampor, värmeanordningar, etc.), därför bör deras strömbärande element vara tillverkade av material med hög resistivitet ρrepresenterar vanligtvis metalllegeringar. Dessa inkluderar till exempel manganin, konstantan, nikrom, vilket betyder ρ från 0,1 till 1,2.

Temperaturberoende av elektriskt motstånd

Värdet på elektriskt motstånd beror också på ledarens temperatur, som kan variera på grund av värmning av ledaren med elektrisk ström eller på grund av förändringar i omgivningens temperatur. När temperaturen på ledaren ändras ändras dess resistivitet. De ovan angivna p-värdena för vissa material är giltiga vid temperaturen

Motståndets oberoende från temperatur uttrycks ungefär enligt följande:

R_t^O = R₂₀^om·[1+α·(t^O-20°)]

R_t^O - ledarens motstånd vid temperatur t^O, R₂₀^om- densamma vid en temperatur på 20 ° C, ohm; α Är temperaturkoefficienten för elektriskt motstånd som visar den relativa förändringen i trådens motstånd när den värms upp med 1 ° C.

Från detta uttryck, kvantiteten α är lika med

α = (R_t^O - R₂₀^om) / (R₂₀^om·(t^O-20°))

För de flesta metaller och deras legeringar är värdet α > 0, dvs vid uppvärmning ökar deras motstånd och vice versa.

För ledningar i ren metall är värdena från 0,0037 till 0,0065 per 1 ° C. För legeringar med hög resistens α har mycket små värden, tiotals och hundratals gånger mindre än för rena metallledare. Så till exempel för manganin α = 0,000015 vid ° C.

innebörd α för halvledare är elektrolyter negativa i storleksordningen 0,02. Temperaturen för elektrisk resistans är också negativ och är i dess absoluta värde tio gånger högre än α för metaller.

Beroendet av resistans på temperatur används ofta inom teknik för att mäta temperaturer med den så kallademotståndstermometrarför vilketαborde vara stort. I flera enheter används tvärtom material med lågt värdeα för att utesluta påverkan av temperatursvingningar på avläsningarna för dessa enheter.

Ett exempel på beräkning av förändringen i motståndet hos en ledare vid uppvärmning: Hur man beräknar glödlampans glödlampa i nominellt läge

AC-motstånd

Motståndet hos samma ledare för växelström kommer att vara större än för likström. Detta beror på fenomenet så kallade yteffektvilket består i det faktum att växelström förskjuts från ledarens centrala del till perifera skikten. Som ett resultat kommer strömtätheten i de inre skikten att vara mindre än i de yttre.

Således, med växelström, används tvärsnittet av ledaren, som det är, ofullständigt. Men vid en frekvens av 50 Hz är skillnaden i motstånd mot direkta och växlande strömmar obetydlig och kan försummas i praktiken.

DC-ledningsmotstånd kallasohmskoch växelström -aktivt motstånd. Ohmiska och aktiva motstånd beror på materialets (inre struktur), geometriska dimensioner och temperatur på ledaren. Dessutom, i spolar med en stålkärna, påverkas värdet på det aktiva motståndet av förlusten i stål.

Aktiva motstånd inkluderar elektriska glödlampor, elektriska motstånd ugnar, olika uppvärmningsanordningar, reostater och ledningar, där elektrisk energi nästan helt omvandlas till värme.

Förutom aktivt motstånd finns det i växelströmskretsar induktiva och kapacitiva resistanser (se -Vad är induktiv och kapacitiv belastning?).

Isoleringsmotstånd

Tillförlitligheten hos det elektriska nätet och utrustningen beror till stor del på kvaliteten på isolering mellan spänningsdelar i olika faser, liksom mellan spänningsdelar och mark.

Kvaliteten på isoleringen kännetecknas av storleken på dess motstånd. Definitionen av detta värde är vanligtvis begränsad under kontrolltesterna för nätverk och installationer med en spänning mindre än 1000 V. För installationer med högre spänning bestäms dessutom den elektriska styrkan och dielektriska förluster.

Beroende på nätets tillstånd (nätverket med strömmottagare avstängd eller på, oavsett om det är under spänning), används olika kopplingskretsar för mätanordningar och metoder för att beräkna värdet på isoleringsmotstånd. De mest använda megaohmmetrarna och voltmetrarna för detta ändamål.

Uppgiften att bestämma isoleringsmotståndet är specifikt och omfattande i volym. För att studera den rekommenderar vi att du hänvisar till den här artikeln:Hur man använder en megaohmmeter

Vad är beräkningen av ledningar för uppvärmning för?

Elektriskt motstånd påverkar för värmetrådar och kablar. Ledningarna som ansluter energikällan till mottagarna bör ge ström till mottagarna med en liten spänningsförlust och energi, men samtidigt bör de inte värmas av strömmen som passerar genom dem över den tillåtna temperaturen.

Överskridande av de tillåtna temperaturvärdena leder till skador på isolering av trådarna och som en följd av detta till en kortslutning, dvs en kraftig ökning av strömvärdet i kretsen. Därför gör beräkningen av ledningarna dig möjlighet att bestämma tvärsnittsarean vid vilket spänningsförlust och uppvärmning av ledningarna kommer att ligga inom normala gränser.

Typiskt kontrolleras tvärsnittet av ledningar och kablar för uppvärmning enligt tabellerna med tillåtna strömbelastningar från PUE. Om tvärsnittet inte passar uppvärmningsförhållandena bör du välja ett större tvärsnitt som uppfyller dessa krav.

Motstånd värmeenheter

Huvudelementen i elektriska ugnar är elektriska värmeelement och en värmeisoleringsanordning som förhindrar värmeförlust i det omgivande utrymmet. Värmebeständiga icke-metalliska material med hög resistivitet (kol, grafit, karborund) och metalliska material (nikrom, konstant, fechral, ​​etc.) används som material för elektriska värmeelement.

Material med hög resistivitet ρ låter dig designa värmeelement med ett stort tvärsnittsarea och yta, och valet av material med en liten expansionskoefficient α, ger immutabilitet för elementets geometriska dimensioner vid uppvärmning.

Värmeelement tillverkade av grafitmaterial tillverkas i form av stänger med en rörformig eller fast sektion. Metallvärmeelement tillverkas i form av tråd eller tejp.

Använda säkringar

För att skydda ledningarna på den elektriska kretsen mot strömmar som överstiger de tillåtna värdena, applicerabrytare ochsäkringar olika typer. I princip är en säkring en sektion av en elektrisk krets med låg termisk stabilitet.

Säkringsinsatsen är vanligtvis tillverkad i form av en kort ledare med liten tvärsektion gjord av ett material med god konduktivitet (koppar, silver) eller en ledare med relativt hög resistivitet (bly, tenn). Om strömmen ökar över det värde som säkringen är utformad för, bränner den senare ut och kopplar bort den del av kretsen som är skyddad av den eller strömkollektorn.

Se även:Spänning, motstånd, ström och effekt är de viktigaste elektriska mängderna