Kaava poikkileikkausalan kestävyydelle. Virtavastus: kaava. Kaapelin poikkipintojen valinta

Oppitunti paljastaa yksityiskohtaisesti aiemmin ilmoitetut johtimen parametrit, joista sen vastus riippuu. Osoittautuu, että johtimen resistanssin laskemiseksi sen pituus, poikkipinta-ala ja materiaali, josta se on valmistettu, ovat tärkeitä. Otetaan käyttöön johtimen resistiivisyyden käsite, joka kuvaa johtimen substanssia.

Aihe:Sähkömagneettiset ilmiöt

Oppitunti: Johtimen resistanssin laskenta. Resistanssi

Otimme jo aikaisemmilla tunneilla esille kysymyksen siitä, miten sähkövastus vaikuttaa piirin virranvoimakkuuteen, mutta emme pohtineet, mistä tekijöistä johtimen resistanssi riippuu. Tämän päivän oppitunnilla opimme johtimen parametreista, jotka määräävät sen vastuksen, ja opimme kuinka Georg Ohm tutki johtimien resistanssia kokeissaan.

Saadakseen piirin virran riippuvuuden resistanssista Ohmin oli suoritettava valtava määrä kokeita, joissa johtimien resistanssia oli muutettava. Tältä osin hän kohtasi ongelman tutkia johtimen vastusta riippuen sen yksittäisistä parametreista. Ensinnäkin Georg Ohm kiinnitti huomiota johtimen resistanssin riippuvuuteen sen pituudesta, jota käsiteltiin jo ohimennen aiemmilla tunneilla. Hän päätteli, että johtimen pituuden kasvaessa myös sen vastus kasvaa suoraan verrannollisesti. Lisäksi todettiin, että resistanssiin vaikuttaa myös johtimen poikkileikkaus, eli poikittaisleikkauksesta saadun kuvan pinta-ala. Lisäksi mitä suurempi poikkileikkausala, sitä pienempi vastus. Tästä voimme päätellä, että mitä paksumpi lanka, sitä pienempi sen vastus. Kaikki nämä tosiasiat saatiin kokeellisesti.

Geometristen parametrien lisäksi johtimen resistanssiin vaikuttaa myös suure, joka kuvaa aineen tyyppiä, josta johtime koostuu. Kokeissaan Om käytti eri materiaaleista valmistettuja johtimia. Käyttämällä kuparilangat vastus oli yksi tapa, hopea - toinen, rauta - kolmas jne. Arvo, joka luonnehtii aineen tyyppiä tässä tapauksessa on ns. vastus.

Siten voimme saada seuraavat riippuvuudet johtimen resistanssille (kuva 1):

1. Resistanssi on suoraan verrannollinen johtimen pituuteen, joka mitataan metreinä SI:nä;

2. Resistanssi on kääntäen verrannollinen johtimen poikkileikkauspinta-alaan, jonka mittaamme mm 2 sen pienuuden vuoksi;

3. Resistanssi riippuu aineen ominaisresistanssista (lue "rho"), joka on taulukkoarvo ja mitataan yleensä .

Riisi. 1. Explorer

Esimerkkinä tässä on taulukko joidenkin metallien ominaisvastusarvoista, jotka on saatu kokeellisesti:

Resistanssi,

On syytä huomata, että joukossa hyvät oppaat, jotka ovat metalleja, parhaat ovat jalometallit, kun taas hopeaa pidetään parhaana johtimena, koska sillä on pienin alhainen resistanssi. Tämä selittää jalometallien käytön sähkötekniikan erityisen tärkeitä elementtejä juotettaessa. Aineiden resistiivisyyden arvoista voidaan tehdä johtopäätöksiä niiden käytännön soveltamisesta - korkearesistiiviset aineet sopivat eristysmateriaalien valmistukseen ja pienellä resistiivisellä - johtimiin.

Kommentti. Monissa taulukoissa resistanssi mitataan yksiköissä, mikä liittyy pinta-alan SI-mittaukseen m2.

Resistanssin fyysinen merkitys- johtimen vastus, jonka pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 mm 2.

Kaava johtimen sähkövastuksen laskemiseksi edellä esitettyjen näkökohtien perusteella on seuraava:

Jos kiinnität huomiota tähän kaavaan, voit päätellä, että se ilmaisee johtimen ominaisvastusta, eli määrittämällä johtimen virran ja jännitteen sekä mittaamalla sen pituuden poikkileikkausalalla, voit käyttää Ohmin lakia ja määritettyä kaavaa. resistanssin laskemiseen. Sitten sen arvoa voidaan verrata taulukon tietoihin ja määrittää, mistä aineesta johdin on valmistettu.

Kaikki johtimien resistanssiin vaikuttavat parametrit on otettava huomioon suunniteltaessa kompleksia sähköpiirit, kuten esimerkiksi voimajohdot. Tällaisissa projekteissa on tärkeää tasapainottaa johtimien pituuksien, poikkileikkausten ja materiaalien suhteita, jotta virran lämpövaikutus voidaan kompensoida tehokkaasti.

Seuraavalla oppitunnilla tarkastellaan reostaatiksi kutsutun laitteen suunnittelua ja toimintaperiaatetta, jonka pääominaisuus on vastus.

Bibliografia

1. Gendenshtein L.E., Kaidalov A.B., Kozhevnikov V.B. Fysiikka 8 / Ed. Orlova V.A., Roizena I.I. - M.: Mnemosyne.
2. Peryshkin A.V. Fysiikka 8. - M.: Bustard, 2010.
3. Fadeeva A.A., Zasov A.V., Kiselev D.F. Fysiikka 8. - M.: Valaistuminen.

1. Internet-portaali Exir.ru ().
2. Siistiä fysiikkaa ().

Kotitehtävät

1. Sivu 103-106: kysymykset nro 1-6. Peryshkin A.V. Fysiikka 8. - M.: Bustard, 2010.
2. Alumiini- ja rautalankojen pituus ja poikkipinta-ala ovat samat. Kummalla johtimella on suurempi vastus?
3. Mikä on kuparilangan, jonka pituus on 10 m ja jonka poikkipinta-ala on 0,17 mm 2, vastus?
4. Millä eri halkaisijaltaan olevista umpirautatangoista on suurempi sähkövastus? Tankojen massat ovat samat.

Kaikilla aineilla (yli 0K lämpötiloissa (ja muissa normaaleissa olosuhteissa)) on kyky johtaa sähkövirtaa. Aineen kykyä johtaa sähkövirtaa kuvaava määrä on sähkönjohtavuus. Käänteisen konduktanssin arvo on vastus. Sähkövastus voi olla aktiivinen tai reaktiivinen. Jos langan läpi on vuoto DC. silloin tämän virran kulkeminen estyy vain aktiivisella vastusella. Vaihtovirralla johtimen aktiivinen vastus säilyy. Jos virtaa kuljettavan johdon poikkipinta-ala on vakio koko pituudeltaan, se koostuu homogeenisesta materiaalista ja eri kenttien vaikutus voidaan jättää huomiotta, niin tämän johdon aktiivinen resistanssi voidaan laskea kaavalla 2.

Kuva 1 - Lanka

Johdon resistanssi riippuu sen pituudesta, poikkileikkausalasta ja sen materiaalin resistanssista ρ, josta lanka koostuu. Minkä tahansa materiaalin ominaisvastus ρ (eriasteisesti) riippuu lämpötilasta ja muista tekijöistä. Lasketaan esimerkiksi pyöreän teräslangan, jonka pituus on 869 mm, halkaisija 0,4 mm, aktiivinen sähkövastus ja oletetaan, että teräksen, josta tämä lanka on valmistettu, ominaisvastus pysyy muuttumattomana.

Lasketaan johtimen poikkipinta-ala: Lasketaan langan resistanssi: Johdon resistanssi voidaan määrittää ohmimittarilla (tai yleismittarilla). Tämän langan kokeellisesti määritetty vastusarvo on suunnilleen sama kuin laskettu:
Laskeaksesi langan resistanssin, voit käyttää ohjelmaa:

Osta lanka

electe.blogspot.ru

Kuinka laskea langan vastus - ohjeet taulukoilla ja kaavoilla

Sähköasentaja kohtaa työssään usein erilaisten suureiden ja muunnosten laskemista. Joten valitaksesi kaapelin oikein, sinun on valittava tarvittava poikkileikkaus. Poikkileikkauksen valinnan logiikka perustuu resistanssin riippuvuuteen johdon pituudesta ja johtimen poikkileikkausalasta. Tässä artikkelissa tarkastellaan, kuinka langan vastus lasketaan sen geometristen mittojen perusteella.

Laskennan kaava

Kaikki laskelmat alkavat kaavalla. Johtimen resistanssin laskemisen peruskaava on:

Missä R on vastus ohmeina, ρ on ominaisvastus, l on pituus metreinä, S on langan poikkileikkauspinta-ala mm2.

Tämä kaava soveltuu johtimen resistanssin laskemiseen poikkileikkauksen ja pituuden mukaan. Siitä seuraa, että vastus muuttuu pituuden mukaan; mitä pidempi, sitä suurempi. Ja päinvastoin, poikkileikkausalasta riippuen, mitä paksumpi lanka (suuri poikkileikkaus), sitä pienempi vastus. Kirjaimella ρ (Po) merkitty määrä on kuitenkin epäselvä.

Resistanssi

Ominaisvastus on taulukkoarvo; se on erilainen jokaiselle metallille. Sitä tarvitaan laskelmiin ja riippuu metallin kidehilasta ja atomien rakenteesta.

Taulukosta näkyy, että hopealla on pienin vastus, kuparikaapelilla se on 1,68*10-8 ohm*mm2/m. Tämä mitta kertoo meille, kuinka monta ohmia on 1 neliömillimetrin poikkileikkaukselle ja 1 metrin pituudelle.

Muuten, hopeapinnoitetta käytetään kytkinlaitteiden, katkaisijoiden, releiden ja muiden asioiden koskettimissa. Tämä vähentää ohimenevää kosketusvastusta, pidentää käyttöikää ja vähentää koskettimen kuumenemista. Samanaikaisesti kullattuja koskettimia käytetään mittaus- ja tarkkuuslaitteiden koskettimissa, koska ne ovat hieman hapettuneet tai eivät hapetu ollenkaan.

Alumiinilla, jota käytettiin usein sähköjohdoissa aiemmin, on 1,8 kertaa suurempi resistanssi kuin kuparilla eli 2,82*10-8 ohm*mm2/m. Mitä suurempi johtimen vastus, sitä enemmän se lämpenee. Siksi samalla poikkileikkauksella alumiinikaapeli voi siirtää vähemmän virtaa kuin kuparikaapeli, tästä on tullut tärkein syy siihen, miksi kaikki nykyaikaiset sähköasentajat käyttävät kuparijohdotusta. Nikromilla, jota käytetään lämmityslaitteissa, se on 100 kertaa suurempi kuin kuparilla 1,1*10-6 ohm*mm2/m.

Lasku halkaisijan mukaan

Käytännössä käy usein niin, että ytimen poikkileikkauspinta-alaa ei tunneta. Ilman tätä arvoa ei voida laskea mitään. Selvittääksesi sinun on mitattava halkaisija. Jos lanka on ohut, voit ottaa naulan tai minkä tahansa muun tangon, kiertyä sen ympärille 10 kierrosta lankaa, mitata tavallisella viivaimella tuloksena olevan spiraalin pituus ja jakaa 10:llä, niin saat selville halkaisijan.

No, tai vain mittaa se jarrusatulalla. Poikkileikkaus lasketaan kaavalla:

Tarvitaanko laskelmia?

Kuten olemme jo sanoneet, langan poikkileikkaus valitaan odotetun virran ja sen metallin vastuksen perusteella, josta johdot on valmistettu. Valinnan logiikka on seuraava: poikkileikkaus valitaan siten, että resistanssi tietyllä pituudella ei johda merkittäviin jännitehäviöihin. Jotta ei suoritettaisi sarjaa laskelmia, lyhyille viivoille (jopa 10-20 metriä) on melko tarkkoja taulukoita:

Tämä taulukko näyttää kupari- ja alumiinijohtimien tyypilliset poikkileikkausarvot ja niiden läpi kulkevat nimellisvirrat. Mukavuussyistä ilmoitetaan kuormitusteho, jonka tämä linja kestää. Huomioi virtojen ja tehon ero 380 V:n jännitteellä; tämä luonnollisesti edellyttää kolmivaiheista virtalähdettä.

Johdon resistanssin laskeminen tapahtuu muutaman kaavan avulla, ja voit ladata Play Marketista älypuhelimeesi valmiita laskimia, esimerkiksi "Electroroid" tai "Mobile Electrician". Nämä tiedot ovat hyödyllisiä laskettaessa lämmityslaitteita, kaapelilinjat, sulakkeet ja jopa nykypäivän suositut spiraalit elektroniset savukkeet.

Aiheeseen liittyvät materiaalit:

samelectrik.ru

Johdon vastus

Laskimen käyttämiseen on kaksi vaihtoehtoa

• laskea langan vastus (R), jos tiedät langan materiaalin, halkaisijan (d) tai langan poikkileikkausalan (S) ja langan pituuden (L)
• löytääksesi langan pituuden (L), kun tiedät materiaalin, halkaisijan (d) tai poikkileikkausalan (S) ja halutun langan resistanssin (R)

vastukset rinnakkain

kondensaattorit sarjassa

kelat rinnakkain

värähtelevä piiri L.C.

kapasitiivinen venyttely

yksikerroksinen induktori

pyöreä induktiivinen silmukka

neliönmuotoinen induktiivinen silmukka

taajuus, aalto, jakso

3-numeroinen kondensaattorikoodaus

vastuskoodaus (4 kaistaa)

vastuskoodaus (5 kaistaa)

kuristimien/kelojen värikoodaus

555 vakaa

555 monostabiili

vakio Ex-luokituksen valinta

vakioluokkien E6, E12 ja E24 liitäntä

jännitteen stabilisaattori LM317

dBm ⇆ mW muunnin

muunnin mm ⇆ tuumaa

langan vastus

Ohmin laki

liitäntävastus lampuille "P"

painolastikondensaattori lampuille "P"

liitäntävastus lampuille "U"

liitäntälaite kondensaattori lampuille "U"

antennien optinen näkyvyys

liitäntävastus LEDeille

kolmio-tähti muunnos

delta-tähtimuunnos (kapasitanssi)

peiliantennin vahvistus

AWG muunnin

ekalk.eu

Hyvää päivää! Aion itse kytkeä sähköliesi ja uuni kotiin. Koska kuulin, että vakiojohdotus ei ehkä kestä tällaista jännitettä ja alkaa ylikuumentua, päätin ajaa erilliset johdot paneelista ylimääräisen katkaisijan läpi.

Minulla on jo kone, mutta en tiedä kuinka valita langan poikkileikkaus. Kerro minulle, kuinka laskea johtojen resistanssi tarpeideni mukaan - minun täytyy heittää 20 metriä lankaa, ei vähempää.

Sähkövastuksen yksikkö nimettiin tämän miehen mukaan.

• Vastaa lukijalle
• Teoria ja käytäntö
• Resistanssin laskeminen

Vastaa lukijalle

Tervehdys, valitettavasti tuntematon lukija! Luonnollisesti autamme sinua laskelmissa, mutta suosittelemme silti, että otat asiantuntijan mukaan ongelmaan, koska sinun on valittava oikea johdin lisäksi myös kone. Jos kuitenkin tiedät varmasti, että koneen parametrit ovat sopivat, sinulla ei ole enää mitään...

Teoria ja käytäntö

Joten jos henkilö on vähän perehtynyt sähkötekniikan perusteisiin, hänen pitäisi tietää, että mitä paksumpi lanka, sitä pienempi vastus.

• Teoriassa tätä voidaan verrata vesiputkeen, jonka läpi vesi virtaa. Jos putken halkaisija on riittävä, neste virtaa sen läpi ilman hydraulista vastusta, ja päinvastoin, pieni reikä lisää painetta putkessa, läpijuoksu putoaa, hydraulinen vastus kasvaa.
• Myös elektronien virtaus voidaan esittää vedenä, joka yrittää virrata langan sisällä. Sähkö on kuitenkin täysin erilainen luonne, ja vastaavasti sen fyysiset ominaisuudet ovat erilaiset.
• Mikä voi aiheuttaa liian korkean vastuksen? Yleisin on jännitehäviö, jonka seurauksena osa hehkulamppuista palaa himmeämmin, ja osa sähkölaitteista ei pääse käynnistymään.
• Suora seuraus voimakkaan virran kulkemisesta johtimen läpi, jolla on riittävän korkea vastus, on sen ylikuumeneminen.

Kirjailijalta! Eräänä päivänä liitimme hitsauskoneen hyvin huonoon jatkojohtoon, ja muutaman minuutin työn jälkeen lanka kirjaimellisesti syttyi tuleen. Onneksi oikosulkua ei tapahtunut, mutta se oli erittäin todennäköistä. Kuten on selvää, tällaisia ​​tilanteita ei voida hyväksyä asuinalueella.

• Ensinnäkin selvitä tarkalleen, kuinka paljon kuormitusta molemmat laitteesi muodostavat, kun ne toimivat suurimmalla teholla. Olemme kiinnostuneita virranvoimakkuudesta, mitattuna ampeereina tai tehosta - watteina.
• Löydät nämä parametrit helposti tuoteselosteista.
• Jos molemmat laitteet saavat virtansa samasta linjasta, laske tulokseksi saadut arvot.
• Käytä seuraavaksi taulukkoa, jonka avulla voit määrittää langan poikkileikkauksen tarkasti.

Kuvassa on taulukko johtimien poikkileikkausten valintaa varten

• Kuten yllä olevasta taulukosta voidaan nähdä, kuparilangan, jonka pinta-ala on 0,5, maksimivirta ei saa ylittää 11 ampeeria.

Neuvoja! Nykyään alumiinilankojen käyttö ei ole sallittua asuintiloissa. Vain kuparisia käytetään.

• Periaatteessa voitaisiin rajoittua näihin tietoihin lisäämällä marginaalia, mutta tällaiset taulukot eivät näytä, mikä langan maksimivastuksen tulisi olla, eli johtimen pituutta ei oteta huomioon. Siksi laskelmat ovat välttämättömiä tarkkuuden lisäämiseksi.

Resistanssin laskeminen

Kaikki tiedot voidaan saada taulukoista

Joten muistamme - lanka on paksumpi, vastus on pienempi. Seuraavassa on ohjeet kuinka laskea kaikki tarkasti.

• Tätä varten meidän on selvitettävä johdinmateriaalin ominaisvastus. Tavallisissa verkoissa et todennäköisesti löydä hopeajohtoja, joten otamme perustana tavallista kuparia. Se on 0,017.
• Itse langan vastus lasketaan seuraavalla kaavalla: ; missä R on resistanssi, p on johtimen ominaisvastus, l on langan pituus ja s on sen poikkileikkausala.
• Oletetaan, että uunisi voivat yhdessä kuormittaa 16 ampeerin verkkoa, mikä tarkoittaa, että voimme ottaa johdon, jonka pinta-ala on 0,75 mm2. Muistamme, että tarvitset vähintään 20 metriä. Joten katsomme: 0,017 * 20 / 0,75 = 0,45 ohmia
• Voit käyttää taulukkoa, mutta tulos ei ole yhtä tarkka. Näemme, että 100 metrin kuparilangan poikkileikkaukseltaan tarvitsemme resistanssin 2,38 ohmia. Jaamme tämän arvon viidellä (20 metriin asti) ja saamme 0,476 ohmia - ero on virhetasolla, mutta silti.
• Koska sähkö virtaa kahden johdon läpi, kerromme tuloksena olevan arvon 2:lla ja saamme 0,9 ohmia.
• Nyt voit laskea jännitehäviön kaavalla: dU = R*I = 0,9*16 = 14,4 volttia.
• Muunnamme saadun jännitteen prosentteina: 14,4V/220V*100 = 6,54%

Nykyisten standardien mukaan 5 % jännitehäviö on sallittu. Kuten näette, meidän tapauksessamme arvo osoittautui suuremmaksi, mikä tarkoittaa, että johtimen vastus on liian korkea, joten lisäämme johtimen poikkileikkausta ja toistamme laskelmat.

Joten olemme löytäneet langan vastuksen, ja kuten näet, tämän tekeminen omilla käsilläsi ja päällään ei ole niin vaikeaa. Oheinen video auttaa sinua ymmärtämään materiaalia paremmin. Lähesty asiaa viisaasti, sillä hinta on sinun ja kotisi turvallisuus.

Sähköpiirejä suunniteltaessa on tärkeää valita oikea materiaali ja johtojen poikkileikkaus. Useimmiten näihin tarkoituksiin käytetään kuparia, jolla on pienempi vastus.

Mistä metallin vastus riippuu?

Sähkövirta on varautuneiden hiukkasten suunnattua liikettä. Metalleissa nämä ovat vapaita elektroneja. Ne liikkuvat kidehilan atomien välillä. Niiden liikkeen vastus riippuu metallista tai seoksesta sekä sen lämpötilasta - kun se kasvaa, langan vastus sähkövirralle kasvaa.

Poikkeuksena ovat erikoisseokset, joita käytetään mittauslaitteet. Niistä valmistetaan vastukset, jotka eivät muuta parametrejaan lämpötilan muuttuessa. Lisäksi lämpöparien kytkemiseen käytetään kaksijohtimista johtoja, joista toisen resistanssi kasvaa lämpötilan noustessa ja toisen pienenee. Tämän seurauksena kaapelin parametrit eivät muutu.

Eri metallien resistanssi

Eri metalleilla on erilaisia ​​ominaisuuksia ja niitä käytetään eri tarkoituksiin.

Kuparia ja alumiinia

Yleisimmät johdot ovat kupari ja alumiini. Kuparilla on pienempi sähkövastus kuin alumiinilangalla, ja siitä valmistetuilla kaapeleilla on pienempi poikkileikkaus. Se on vahvempi, minkä ansiosta kaapeleista voidaan tehdä ohuempia, sekä taipuisa ja moniytiminen. Lisäksi kupari juotetaan tinajuotteilla.

Mutta alumiinilla on yksi etu: se on paljon halvempaa. Siksi sitä käytetään muuntajien käämittämiseen ja johtojen asennukseen, joiden käytön aikana ei esiinny mutkia, liikettä tai tärinää.

Muut metallit

• Kulta. Sillä on pienin sähkövastus, mutta hintansa vuoksi sitä käytetään vain tietyissä paikoissa sotilas- ja avaruusteknologiassa;
• Hopea. Sillä on parempi hinta/laatu-suhde kuin kullalla, mutta sitä käytetään myös rajoitetusti, pääasiassa koskettimien ja liittimien valmistukseen - se ei hapetu;
• Nikromi (nikkelin ja kromin seos) ja fekraali (rauta, kromi ja alumiini). Niillä on korkea sulamispiste. Nikromi- ja nikromilangan vastus on riittävän suuri lämmittimien ja vastusjohtojen valmistamiseksi;
• Volframi. Sillä on korkea resistiivisyys ja se on erittäin tulenkestävä - 3422 astetta. Sitä käytetään hehkulamppujen tekemiseen;
• Constantan. Kuparin, nikkelin ja mangaanin seos, joka ei muuta ominaisuuksiaan lämpötilan muutoksissa. Käytetään vastusten valmistukseen mittauslaitteissa;
• Korvaava. Näistä seoksista valmistetaan kaapelit lämpöparien ja muiden antureiden liittämiseen. Lämpötilan noustessa yhden johtimen sähkövastus kasvaa ja toisen pienenee. Tuloksena yleinen merkitys pysyy muuttumattomana.

Mielenkiintoista. 50-luvulla suunniteltiin muuntajia hopeakäämitetyille suurjännitemuuntamoille. Kun otetaan huomioon pienentyneet tappiot, tästä oli hyötyä. Mutta koska hopean hinta nousi maailmanmarkkinoilla, näitä hankkeita ei toteutettu.

Kaapelin poikkipintojen valinta

Laskettaessa johtimen poikkileikkausta otetaan huomioon kuumennus ja jännitehäviö pitkissä kaapeleissa. Voit laskea langan vastuksen käyttämällä erityisiä taulukoita tai käyttämällä online-laskimia.

Häviöille laskettu poikkileikkaus voi olla suurempi tai pienempi kuin lämmitykselle laskettu. Tämä riippuu kaapelin pituudesta. Tiivisteelle valitaan suurempi arvo.

Johtimen poikkileikkauksen valinta sallitun lämmityksen perusteella

Kun sähkövirta kulkee kaapelin läpi, se lämpenee. Tämä lämmitys voi sulattaa eristeen, mikä johtaa sen tuhoutumiseen ja vierekkäisten johtimien oikosulkuun tai maadoitettuihin rakenneosiin.

Tärkeä! Eristyksen tuhoutuminen ja oikosulku. ( oikosulku) voi aiheuttaa tulipalon.

Tällaisen tilanteen estämiseksi kaapelin poikkileikkauksen tulee vastata kuormitusvirtaa, eristystyyppiä ja asennusolosuhteita. Avoin tai lämmönkestävällä eristeellä vedetyt johdot voivat kuljettaa enemmän virtaa kuin kaapelit, jotka on vedetty vinyyli- tai kumivaippaisten putkien läpi.

Poikkileikkauksen valinta jännitehäviön perusteella

Kun sähkövirta kulkee kaapelin läpi, jännite lähellä kuormaa laskee. Tämä johtuu siitä, että vaikka pienen johdinpalan resistanssi ja sen yli menevä jännitehäviö on pieni, se voi saavuttaa pitkällä pituudella merkittävän arvon.

Esimerkiksi kuparilangan ominaisvastus on 0,017 ohmia mm²/m. Mutta yksijohtimisessa 100 m pitkässä kaapelissa, jonka poikkileikkaus on 10 mm², se on 0,17 ohmia. 80 A:n virralla (sallittu lämmitykseen) 220 V verkon jännitehäviö on 27 V (100 m vaihejohtoa ja 100 m nollajohtoa, jossa kummassakin johtimessa on 13 V pudotus). Siksi sallitulla jännitehäviöllä 2 % tai 5 V kaapelin poikkipinnan tulee olla vähintään 66 mm² tai lähin suurempi standardiarvo - 75 mm².

Jos lämmityspoikkipinta-ala lasketaan sähkömoottorin käyttövirran perusteella ja tulokatkaisijan ja laitteen välisellä alueella, niin häviölaskenta on tehtävä käynnistysvirran perusteella ottaen huomioon sähkömoottorin koko pituus. kaapelit: pääjohdosta sähkökoneeseen.

Kuparilangan resistanssi on arvo, joka vaikuttaa käämityskäämien kaapeleiden ja johtimien valintaan sähköpiirejä sekä sähkömoottoreita ja muuntajia suunniteltaessa. Johdinresistanssin laskemisen ja tarvittavien kaavojen tunteminen auttaa sinua suunnittelemaan sähköjohdot oikein ja välttämään hätätilanteita.

Video

Jokaisella kappaleella, jonka läpi sähkövirta kulkee, on tietty vastus sille. Johdinmateriaalin ominaisuutta estää sähkövirtaa kulkemasta sen läpi kutsutaan sähkövastukseksi.

Mitä suurempi johtimen resistanssi on, sitä huonommin se johtaa sähkövirtaa, ja päinvastoin, mitä pienempi johtimen vastus, sitä helpompi sähkövirran kulkee tämän johtimen läpi.

Erilaisten johtimien resistanssi riippuu materiaalista, josta ne on valmistettu. Eri materiaalien sähkövastuksen karakterisoimiseksi on otettu käyttöön ns. resistanssin käsite.

Ominaisvastus on johtimen resistanssi, jonka pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 mm2. Resistanssi on merkitty kreikkalaisten aakkosten kirjaimella p (rho). Jokaisella materiaalilla, josta johdin on valmistettu, on oma ominaisvastus.

Esimerkiksi kuparin ominaisvastus on 0,0175, eli kuparijohtimen, jonka pituus on 1 m ja poikkileikkaus 1 mm2, resistanssi on 0,0175 ohmia. Alumiinin resistiivisyys on 0,029, raudan 0,135, konstantaan 0,48 ja nikromin 1-1,1.

Johtimen resistanssi on suoraan verrannollinen sen pituuteen, eli mitä pidempi johtime, sitä suurempi sen sähkövastus.

Johtimen resistanssi on kääntäen verrannollinen sen poikkipinta-alaan, eli mitä paksumpi johdin on, sitä pienempi sen vastus, ja päinvastoin, mitä ohuempi johtime, sitä suurempi sen vastus.

Johtimen resistanssi voidaan määrittää kaavalla:

missä r on johtimen resistanssi yksikössä (Ohm); ρ - johtimen ominaisvastus (Ohm*m); l on johtimen pituus (m); S - johtimen poikkipinta-ala (mm2).

Esimerkki: Määritä 200 m:n kuparilangan, jonka poikkileikkaus on 1,5 mm2, resistanssi.

Esimerkki: Määritä resistanssi 200 m kuparilangalle, jonka poikkileikkaus on 2,5 mm2.

Eristys

Sähkötekniikan eristys on laitteiden suunnitteluelementti, joka estää sähkövirran kulkeutumisen sen läpi esimerkiksi ihmisten suojelemiseksi.

Eristykseen käytetään materiaaleja, joilla on dielektriset ominaisuudet: lasi, keramiikka, lukuisat polymeerit, kiille. Siellä on myös ilmaeristys, jossa ilma toimii eristimenä ja rakenneosat kiinnittävät eristettyjen johtimien tilarakenteen siten, että saadaan tarvittavat ilmaraot.

Eristäviä kansia voidaan valmistaa:

• valmistettu sähköä eristävästä kumista;
• valmistettu polyeteenistä;
• valmistettu silloitetusta ja vaahdotetusta polyeteenistä;
• silikonikumista;
• valmistettu polyvinyylikloridimuovista (PVC);
• valmistettu kyllästetystä kaapelipaperista;
• valmistettu polytetrafluorietyleenistä.

Kumieristys

Kumieristystä voidaan käyttää vain kumiletkun vaipan kanssa (jos saatavilla). Koska luonnonkumista valmistettu kumi on melko kallista, lähes kaikki kaapeliteollisuudessa käytettävä kumi on keinotekoista. Lisää kumiin:

• vulkanointiaineet (elementit, jotka mahdollistavat kumin lineaaristen sidosten muuttamisen tilasidoksiksi eristeessä, esimerkiksi rikki);
• vulkanointikiihdyttimet (vähentää ajankulutusta);
• täyteaineet (alenna materiaalin hintaa heikentämättä merkittävästi teknisiä ominaisuuksia);
• pehmennysaineet (lisäävät muoviominaisuuksia);
• antioksidantit (lisätty kuoriin auringon säteilyn kestämiseksi);
• väriaineet (halutun värin saamiseksi).

Kumi mahdollistaa suurten taivutussäteiden määrittämisen kaapelituotteisiin, joten sitä käytetään yhdessä kierretyn sydämen kanssa liikkuvien liitäntöjen johtimissa (KG-, KGESH-tuotemerkin kaapelit, RPSh-johto).
Erikoistuminen: käytetään yleisissä teollisuuskaapeleissa kuluttajien mobiiliyhteyksiin.

Positiiviset ominaisuudet:

• alhaiset keinotekoisen kumin kustannukset;
• hyvä joustavuus;
• korkeat sähköeristysominaisuudet (6 kertaa korkeammat kuin PVC-muovin arvo);
• ei käytännössä ime vesihöyryä ilmasta.

Negatiiviset ominaisuudet:

• sähkövastuksen pieneneminen lämpötilan noustessa +80°C:een;
• altistuminen auringonsäteilylle (kevyt hapetus), jota seuraa pintakerroksen tyypillinen halkeilu (kuoren puuttuessa);
• koostumukseen on lisättävä erityisiä aineita tietyn kemiallisen kestävyyden saavuttamiseksi;
• levittää tulta.

Lue myös:

Johdon resistanssin laskenta. Online-laskin.
Resistanssin riippuvuus johtimen materiaalista, pituudesta, halkaisijasta tai poikkileikkauksesta. Johtojen poikkipinta-alan laskenta kuormitustehosta riippuen.

Ensi silmäyksellä saattaa vaikuttaa siltä, ​​että tämä artikkeli on "Huomautuksia sähköasentajille" -osiosta.
Toisaalta, miksi ei, toisaalta meidän, uteliaiden elektroniikkainsinöörien, täytyy joskus laskea kelan käämin resistanssi tai kotitekoinen nikromivastus, ja ollaan rehellisiä, akustinen kaapeli korkealle laadukkaat äänentoistolaitteet.

Kaava tässä on melko yksinkertainen R = p*l/S, missä l ja S ovat vastaavasti johtimen pituus ja poikkipinta-ala ja p on materiaalin ominaisvastus, joten nämä laskelmat voidaan suorittaa itsenäisesti, aseistettuna laskimella ja a-molli ajatteli, että kaikki kerätyt tiedot on johdettava SI-järjestelmään.

No, tavallisille kavereille, jotka päättivät säästää aikaansa ja olla hermostumatta pienistä asioista, piirrämme yksinkertaisen taulukon.

TAULUKKO JOHDISTUSVASTUKSEN LASKEMISTA

Sivu osoittautui yksinäiseksi, joten laitan tänne taulukon niille, jotka haluavat yhdistää aikansa sähköjohtojen asennukseen, kytkeä voimakkaan energiankulutuslähteen tai vain katsoa sähköasentaja Vasilyn silmiin ja " kattilasta siemaillen", kysy reilu kysymys: "Miksi, juuri? Ehkä "Oletko päättänyt pilata minut? Miksi tarvitsen neljä neliötä hapetonta kuparia kahteen hehkulamppuun ja jääkaappiin? Mihin tarkalleen?"

Ja emme tee näitä laskelmia mielivaltaisesti eikä edes kansan viisauden mukaan, jonka mukaan "johdon vaadittava poikkileikkauspinta-ala on yhtä suuri kuin maksimivirta jaettuna 10:llä", vaan tiukasti säädösten mukaisesti. Venäjän energiaministeriön asiakirjat sähköasennusten rakentamista koskevista säännöistä.
Näissä säännöissä ei oteta huomioon johdot, joiden poikkileikkaus on pienempi kuin 1,5 mm2. Jätän myös ne huomiotta, ja myös alumiiniset, niiden räikeän arkaaisen luonteen vuoksi.
Niin.

Sähkövastus ja johtavuus

JOHDAN POIKKA-ALUEEN LASKEMINEN KUORMITUSTEHOSTA RIIPPUVAT

Johtimien häviöt johtuvat niiden resistanssin nollasta poikkeavasta arvosta, joka riippuu langan pituudesta.
Näiden lämmön muodossa ympäröivään tilaan vapautuvien häviöiden tehoarvot on esitetty taulukossa.
Tämän seurauksena jännite saavuttaa energiankuluttajan johtimen toisessa päässä hieman pienentyneessä muodossa - vähemmän kuin se oli lähteellä. Taulukosta käy ilmi, että esimerkiksi verkkojännitteellä 220 V ja 100 metrin johdonpituudella, jonka poikkileikkaus on 1,5 mm2, jännite 4 kW:a kuluttavalla kuormalla ei ole 220, vaan 199 V.
Onko se hyvä vai huono?
Joillekin laitteille sillä ei ole väliä, jotkin toimivat, mutta pienemmällä teholla, ja toiset nousevat ja lähettävät sinut hiustenkuivaajaan pitkien johtojesi ja älypöytiesi mukana.
Energiaministeriö on siis energiaministeriö, eikä oma pää satu missään olosuhteissa. Jos tilanne kehittyy vastaavalla tavalla, on suora tie valita poikkileikkaukseltaan suuremmat johdot.

Johtimen virranvoimakkuus on suoraan verrannollinen sen ylitse kulkevaan jännitteeseen.

Johdon vastus.

Tämä tarkoittaa, että kun jännite kasvaa, myös virta kasvaa. Kuitenkin samalla jännitteellä, mutta käyttämällä eri johtimia, virran voimakkuus on erilainen. Voit sanoa sen toisin. Jos lisäät jännitettä, vaikka virran voimakkuus kasvaa, se on erilainen kaikkialla johtimen ominaisuuksista riippuen.

Tämän tietyn johtimen virran ja jännitteen välinen suhde edustaa kyseisen johtimen vastusta. Sitä merkitään R:llä ja se löytyy kaavasta R = U/I. Toisin sanoen resistanssi määritellään jännitteen ja virran suhteena. Mitä suurempi virta johtimessa on tietyllä jännitteellä, sitä pienempi on sen vastus. Miten lisää jännitettä annetulla virralla, sitä suurempi on johtimen resistanssi.

Kaava voidaan kirjoittaa uudelleen suhteessa virran voimakkuuteen: I = U/R (Ohmin laki). Tässä tapauksessa on selvempää, että mitä suurempi vastus, sitä pienempi virta.

Voidaan sanoa, että vastus estää jännitettä luomasta suurta virtaa.

Vastus itsessään on johtimen ominaisuus. Se ei riipu siihen kytketystä jännitteestä. Jos käytetään suurta jännitettä, virta muuttuu, mutta U/I-suhde ei muutu, eli vastus ei muutu.

Mistä johtimen resistanssi riippuu? Se on kateutta

• johtimen pituus,
• sen poikkileikkausala,
• aine, josta johdin on valmistettu,
• lämpötila.

Aineen ja sen vastustuskyvyn yhdistämiseksi otetaan käyttöön aineen ominaisresistanssin käsite. Se osoittaa, mikä resistanssi on tietyssä aineessa, jos siitä tehdyn johtimen pituus on 1 m ja poikkipinta-ala 1 m2. Samanpituisilla ja -paksuisilla eri aineista valmistetuilla johtimilla on erilaiset resistanssit. Tämä johtuu siitä, että jokaisella metallilla (useimmiten ne ovat johtimia) on oma kidehila, oma määrä vapaita elektroneja.

Mitä pienempi aineen ominaisvastus on, sitä parempi sähkövirtaa se johtaa. Esimerkiksi hopealla, kuparilla, alumiinilla on alhainen resistanssi; paljon enemmän raudalle, volframille; erittäin suuri erilaisille seoksille.

Mitä pidempi johdin on, sitä suurempi vastus sillä on. Tämä käy selväksi, jos otamme huomioon, että elektronien liikkumista metalleissa estävät kidehilan muodostavat ionit. Mitä enemmän niitä, eli mitä pidempi johdin on, sitä suurempi on elektronin mahdollisuus hidastaa matkaansa.

Poikkileikkausalan kasvattaminen tekee tiestä kuitenkin leveämmän. Elektronien on helpompi virrata eikä törmätä kidehilan solmuihin. Siksi mitä paksumpi johdin on, sitä pienempi sen vastus.

Siten vastus on suoraan verrannollinen johtimen resistiivisuuteen (ρ) ja pituuteen (l) ja kääntäen verrannollinen sen poikkileikkauksen pinta-alaan (S). Saamme vastuskaavan:

Ensi silmäyksellä tämä kaava ei heijasta johtimen vastuksen riippuvuutta sen lämpötilasta. Aineen ominaisvastus mitataan kuitenkin tietyssä lämpötilassa (yleensä 20 °C). Siksi lämpötila otetaan huomioon. Laskelmia varten resistiivisteet otetaan erityisistä taulukoista.

Metallijohtimien osalta mitä korkeampi lämpötila, sitä suurempi vastus. Tämä johtuu siitä, että lämpötilan noustessa hila-ionit alkavat värähdellä voimakkaammin ja häiritä enemmän elektronien liikettä. Kuitenkin elektrolyyteissä (ratkaisuissa, joissa varausta kuljettavat ionit eikä elektronit) vastus pienenee lämpötilan noustessa. Tässä tämä johtuu siitä, että mitä korkeampi lämpötila, sitä enemmän tapahtuu dissosiaatiota ioneiksi ja ne liikkuvat nopeammin liuoksessa.

Sähkövastus tarkoittaa mitä tahansa vastustusta, joka havaitsee suljetun piirin läpi kulkevan virran, joka heikentää tai estää sähkövarausten vapaata virtausta.

Fyysinen käsite vastus

Virran kulkiessa elektronit kiertävät johtimen läpi organisoidusti matkan varrella kohtaaman vastuksen mukaan. Mitä pienempi tämä vastus, sitä suurempi on olemassa oleva järjestys elektronien mikromaailmassa. Mutta kun vastus on korkea, ne alkavat törmätä toisiinsa ja vapauttaa lämpöenergiaa. Tässä suhteessa johtimen lämpötila nousee aina hieman, sitä suuremmalla määrällä, mitä korkeampi elektronit löytävät vastuksen liikkeelleen.

Käytetyt materiaalit

Kaikki tunnetut metallit kestävät enemmän tai vähemmän virran kulkua, mukaan lukien parhaat johtimet. Kultalla ja hopealla on pienin vastus, mutta ne ovat kalliita, joten yleisimmin käytetty materiaali on kupari, jolla on korkea sähkönjohtavuus. Pienemmässä mittakaavassa käytetään alumiinia.

Suurin vastustuskyky virran kulkua vastaan ​​on nikromilanka (nikkelin (80 %) ja kromin (20 %) seos). Sitä käytetään laajalti vastuksissa.

Toinen yleisesti käytetty vastusmateriaali on hiili. Siitä valmistetaan kiinteät vastukset ja reostaatit käytettäväksi elektroniset piirit. Kiinteitä vastuksia ja potentiometrejä käytetään virta- ja jännitearvojen säätelyyn, esimerkiksi säädettäessä äänenvoimakkuutta ja äänenvoimakkuutta.

Resistanssin laskenta

Kuormitusvastuksen arvon laskemiseen käytetään Ohmin laista johdettua kaavaa pääasiallisena kaavana, jos virran ja jännitteen arvot tunnetaan:

Mittayksikkö on ohmi.

Vastusten sarjakytkennässä kokonaisresistanssi saadaan laskemalla yhteen yksittäiset arvot:

R = R1 + R2 + R3 + ....

Kun kytketään rinnakkain, käytetään lauseketta:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + …

Kuinka löytää johdon sähkövastus ottaen huomioon sen parametrit ja valmistusmateriaali? Tätä varten on toinen vastustuskaava:

R = ρ x l/S, jossa:

• l – langan pituus,
• S - sen poikkileikkauksen mitat,
• ρ – lankamateriaalin ominaistilavuusvastus.

Langan geometriset mitat voidaan mitata. Mutta vastuksen laskemiseksi tämän kaavan avulla sinun on tiedettävä kerroin ρ.

Tärkeä! Lyö arvot tilavuusvastus on jo laskettu erilaisia ​​materiaaleja ja tiivistetty erityisiin taulukoihin.

Kertoimen arvon avulla voit verrata vastusta eri tyyppejä johtimet tietyssä lämpötilassa niiden mukaisesti fyysiset ominaisuudet ilman mittoja. Tätä voidaan havainnollistaa esimerkein.

Esimerkki 500 m pitkän kuparilangan sähkövastuksen laskemisesta:

1. Jos langan poikkileikkausmitat eivät ole tiedossa, voit mitata sen halkaisijan jarrusatulalla. Oletetaan, että se on 1,6 mm;
2. Poikkileikkausalaa laskettaessa käytetään kaavaa:

Sitten S = 3,14 x (1,6/2)² = 2 mm²;

1. Taulukon avulla löysimme ρ:n arvon kuparille, joka on 0,0172 ohm x m/mm²;
2. Nyt lasketun johtimen sähkövastus on:

R = ρ x l/S = 0,0172 x 500/2 = 4,3 ohmia.

Toinen esimerkki– nikromilanka, jonka poikkileikkaus on 0,1 mm², pituus 1 m:

1. Nikromin ρ-indikaattori on 1,1 ohm x m/mm²;
2. R = ρ x l/S = 1,1 x 1/0,1 = 11 ohmia.

Kaksi esimerkkiä osoittavat selvästi, että metrin pituisen ja poikkileikkaukseltaan 20 kertaa pienemmän nikromilangan sähkövastus on 2,5 kertaa suurempi kuin 500 metrin kuparilangan.

Tärkeä! Resistanssiin vaikuttaa lämpötila, lämpötilan noustessa se kasvaa ja päinvastoin pienenee lämpötilan laskiessa.

Impedanssi

Impedanssi – enemmän yleinen termi vastus, joka ottaa huomioon reaktiivisen kuorman. Piirin vastuksen laskenta vaihtovirta koostuu impedanssin laskemisesta.

Vaikka vastus tarjoaa aktiivisen vastuksen tiettyjen tehtävien suorittamiseen, reaktiivinen komponentti on joidenkin piirikomponenttien valitettava sivutuote.

Kahden tyyppinen reaktanssi:

1. Induktiivinen. Kelojen luoma. Laskentakaava:

X (L) = 2π x f x L, missä:

• f – nykyinen taajuus (Hz),
• L – induktanssi (H);

1. Kapasitiivinen. Kondensaattorien luoma. Laskettu kaavalla:

X (C) = 1/(2π x f x C),

jossa C on kapasiteetti (F).

Kuten sen aktiivinen vastine, reaktanssi ilmaistaan ​​ohmeina ja rajoittaa myös virran virtausta piirin läpi. Jos piirissä on sekä kapasitanssi että induktori, kokonaisvastus on yhtä suuri:

X = X (L) – X (C).

Tärkeä! Mielenkiintoisia ominaisuuksia ilmenee reaktiivisen kuormituksen kaavoista. Vaihtovirran taajuuden ja induktanssin kasvaessa X(L) kasvaa. Ja päinvastoin, mitä korkeammat taajuudet ja kapasitanssi ovat, sitä pienempi X (C).

Impedanssin etsiminen (Z) ei ole yksinkertainen aktiivisten ja reaktiivisten komponenttien lisäys:

Z = √ (R² + X²).

Esimerkki 1

Teollisuustaajuusvirran piirissä olevan kelan aktiivinen resistanssi on 25 ohmia ja induktanssi 0,7 H. Voit laskea impedanssin:

1. X (L) = 2π x f x L = 2 x 3,14 x 50 x 0,7 = 218,45 ohmia;
2. Z = √ (R² + X (L)²) = √ (25² + 218,45²) = 219,9 ohmia.

tan φ = X (L)/R = 218,45/25 = 8,7.

Kulma φ on noin 83 astetta.

Esimerkki 2

Siinä on kondensaattori, jonka kapasiteetti on 100 μF ja sisäinen vastus 12 ohmia. Voit laskea impedanssin:

1. X (C) = 1/(2π x f x C) = 1/2 x 3,14 x 50 x 0,0001 = 31,8 ohmia;
2. Z = √ (R² + X (C)²) = √ (12² + 31,8²) = 34 ohmia.

Internetistä löydät online-laskimen, joka yksinkertaistaa koko sähköpiirin tai sen osien vastuksen ja impedanssin laskemista. Siellä sinun tarvitsee vain syöttää laskentatietosi ja tallentaa laskutoimitukset.

Video