Što je električni otpor i kako ovisi o temperaturi

S gledišta elektromagnetskog procesa koji se odvija u njemu, bilo koji element ili odjeljak električnog kruga prvenstveno karakterizira sposobnost provođenja struje ili sprečavanja prolaska struje. Ovo svojstvo elemenata kruga ocjenjuju njihovi električna vodljivost ili vrijednosti obrnute vodljivosti - električni otpor.

Većina električnih uređaja sastoji se od vodljivih dijelova izrađenih od metalnih vodiča, obično opremljenih s izolacijskim slojem ili omotačem. Električni otpor vodiča ovisi o njegovim geometrijskim dimenzijama i svojstvima materijala. Vrijednost električnog otpora jednaka je

R = ρl / s = l / (γs)

gdje l - duljina vodiča, m; a — površina presjeka vodiča, mm²; ρ — vodljivost, ohm·mm²/m; γ — specifična vodljivost, m / ohm·mm.

Električni otpor

Otpornost i vodljivost uzimaju u obzir svojstva materijala vodiča i daju vrijednosti otpora i vodljivosti vodiča duljine 1 m i površine poprečnog presjeka 1 mm².

U smislu otpora ρ Svi se materijali mogu podijeliti u tri skupine:

• vodiči - metali i njihove legure (ρ 0,015 do 1,2 ohma·mm²/m);

• elektroliti i poluvodiči (ρ od 10² do 20⁶ om·mm²/m);

• dielektričari ili izolatori (ρ od 10¹⁰ do 20¹¹ om·mm²/m).

U električnim uređajima koriste se materijali s malim i velikim otporom. Ako je potrebno da element kruga ima mali otpor (npr. Spojne žice), moraju biti izrađeni od vodiča male vrijednosti ρ - reda 0,015-0,03, na primjer bakar, srebro, aluminij.

Nasuprot tome, drugi uređaji trebali bi imati značajan otpor (električne žarulje sa žarnom niti, uređaji za grijanje itd.), Stoga bi njihovi elementi za prijenos struje trebali biti izrađeni od materijala visokog otpora ρ, obično predstavljaju legure metala. Tu spadaju, na primjer, manganin, konstantan, nikrom ρ od 0,1 do 1,2.

Temperaturna ovisnost električnog otpora

Vrijednost električnog otpora ovisi i o temperaturi vodiča, koja može varirati uslijed zagrijavanja vodiča električnom strujom ili zbog promjena temperature okoliša. Kad se temperatura vodiča promijeni, mijenja se i njegov otpor. Gornje p vrijednosti nekih materijala vrijede na temperaturi

Neovisnost otpornosti od temperature približno je izražena kako slijedi:

R_t^o = R₂₀^oko·[1+α·(t^o-20°)]

R_t^o - otpor vodiča na temperaturu t^o, R₂₀^oko- isto pri temperaturi od 20 ° C, ohm; α Je li temperaturni koeficijent električnog otpora, pokazuje relativnu promjenu otpora žice kada se zagrijava za 1 ° C.

Iz ovog izraza i količina α jednak je

α = (R_t^o - R₂₀^oko) / (R₂₀^oko·(t^o-20°))

Za većinu metala i njihovih legura vrijednost α > 0, tj. Pri zagrijavanju povećava se njihov otpor i obrnuto.

Za ožičenje od čistog metala vrijednosti se kreću od 0,0037 do 0,0065 po 1 ° C. Za legure visoke otpornosti α ima vrlo male vrijednosti, desetke i stotine puta manje od onih čistih metalnih vodiča. Tako, na primjer, za manganin α = 0,000015 na ° C.

značenje α za poluvodiče, elektroliti su negativni, reda 0,02. Temperaturni koeficijent električnog otpora je također negativan te je u njegovoj apsolutnoj vrijednosti deset puta veći od α za metale.

Ovisnost otpornosti na temperaturu široko se koristi u tehnologiji za mjerenje temperatura pomoću tzvtermometri otpornostiza kojiαtrebao biti velik. Na većini uređaja, naprotiv, koriste se materijali s malom vrijednošćuα kako bi se isključio utjecaj temperaturnih fluktuacija na očitanja ovih uređaja.

Primjer izračuna promjene otpora vodiča pri zagrijavanju: Kako izračunati temperaturu žarulje sa žarnom niti u nazivnom načinu

AC otpor

Otpor istog vodiča naizmjeničnu struju bit će veći nego kod istosmjerne struje. To je zbog fenomena tzv površinski učinakkoji se sastoji u činjenici da se izmjenična struja pomiče iz središnjeg dijela vodiča u periferne slojeve. Kao rezultat toga, gustoća struje u unutarnjim slojevima bit će manja nego u vanjskim.

Tako se s naizmjeničnom strujom presjek vodiča koristi, kao da je nepotpun. Međutim, pri frekvenciji od 50 Hz, razlika u otpornosti istosmjerne i izmjenične struje je neznatna i može se zanemariti u praksi.

Naziva se istosmjerni otpor vodičaomskii izmjenična struja -aktivni otpor, Ohmički i aktivni otpori ovise o materijalu (unutarnjoj strukturi), geometrijskim dimenzijama i temperaturi vodiča. Uz to, u zavojnicama sa čeličnom jezgrom, na vrijednost aktivnog otpora utječe gubitak čelika.

Aktivni otpori uključuju električne žarulje sa žarnom niti, peći s električnim otporom, razne uređaje za grijanje, reostate i žice, gdje se električna energija gotovo u potpunosti pretvara u toplinu.

Osim aktivnog otpora, u sklopovima izmjeničnih struja postoje induktivni i kapacitivni otpori (vidi -Što je induktivno i kapacitivno opterećenje?).

Izolacijski otpor

Pouzdanost električne mreže i opreme uvelike ovisi o kvaliteti izolacije između dijelova pod naponom u različitim fazama, kao i između dijelova pod naponom i tla.

Kvaliteta izolacije karakterizira veličina njegove otpornosti. Definicija ove vrijednosti obično je ograničena tijekom kontrolnih ispitivanja mreža i instalacija napona manjih od 1000 V. Za instalacije višeg napona dodatno se određuju električna čvrstoća i dielektrični gubici.

Ovisno o stanju mreže (mreža s isključenim ili uključenim prijemnicima napajanja, bilo da je napajan ili ne) koriste se različiti uređaji za mjerenje mjernih uređaja i metode za izračun vrijednosti izolacijskog otpora. U tu svrhu se najčešće koriste megaohmetri i voltmetri.

Zadatak određivanja otpornosti na izolaciju je specifičan i opsežan u volumenu, stoga, da biste ga proučili, preporučujemo da pogledate ovaj članak:Kako koristiti megaohmetar

Čemu služi izračun žica za grijanje?

Električni otpor utječe za grijanje žica i kablova, Žice koje povezuju izvor energije s prijemnicima trebale bi osigurati napajanje prijemnika s malim gubitkom napona i energije, ali istodobno se ne smiju zagrijavati strujom koja prolazi kroz njih iznad dopuštene temperature.

Prekoračenje dopuštenih vrijednosti temperature dovodi do oštećenja izolacije žica i, kao posljedica toga, do kratkog spoja, tj. Do naglog porasta trenutne vrijednosti u krugu. Stoga izračunavanje žica omogućava određivanje područja poprečnog presjeka na kojem će gubitak napona i zagrijavanje žica biti u normalnim granicama.

Obično se provjerava presjek žica i kabela za grijanje prema tablicama dopuštenih strujnih opterećenja od PUE. Ako presjek ne odgovara uvjetima grijanja, trebali biste odabrati veći presjek koji udovoljava tim zahtjevima.

Otporne grijaće jedinice

Glavni elementi električnih peći su električni grijaći elementi i uređaj za toplinsku izolaciju koji sprečava gubitak topline u okolni prostor. Nemetalni materijali otporni na toplinu s visokom otporom (ugljen, grafit, karborundum) i metalni materijali (nichrome, konstantan, fechral, ​​itd.) Koriste se kao materijali za električne grijaće elemente.

Materijali velike otpornosti ρ omogućuje vam dizajniranje grijaćih elemenata s velikom površinom presjeka i površine te izbor materijala s malim koeficijentom ekspanzije α, osigurava nepromjenjivost geometrijskih dimenzija elementa pri zagrijavanju.

Grijaći elementi izrađeni od grafitnih materijala izrađeni su u obliku šipki s cevastim ili čvrstim presjekom. Metalni grijaći elementi izrađeni su u obliku žice ili trake.

Upotreba osigurača

Za zaštitu žica električnog kruga od struja koje prelaze dopuštene vrijednosti, primijenitesklopke iosigurači razne vrste. U principu, osigurač je dio električnog kruga s niskom toplinskom stabilnošću.

Umetak osigurača obično se izrađuje u obliku kratkog vodiča malog presjeka izrađenog od materijala dobre provodljivosti (bakar, srebro) ili vodiča s relativno velikim otporom (olovo, kositar). Ako se struja poveća iznad vrijednosti za koju je predviđen osigurač, potonji gori i isključuje odsjek kruga ili kolektora struje koji štiti.

Vidi također:Napon, otpor, struja i snaga su glavne električne veličine