Kas yra elektrinė varža ir kaip ji priklauso nuo temperatūros

Jame vykstančio elektromagnetinio proceso požiūriu bet kuris elektros grandinės elementas ar skyrius pirmiausia pasižymi gebėjimu sukelti srovę arba trukdyti praeiti srovei. Ši grandinės elementų savybė yra įvertinta pagal jų savybes elektros laidumas arba atvirkštinio laidumo vertė - elektrinė varža.

Daugelį elektros prietaisų sudaro laidžios dalys, pagamintos iš metalinių laidininkų, paprastai turinčios izoliacinę dangą arba apvalkalą. Laidininko elektrinė varža priklauso nuo jo geometrinių matmenų ir medžiagų savybių. Elektrinės varžos vertė lygi

R = ρl / s = l / (γs)

kur l - laidininko ilgis, m; s — laidininko skerspjūvio plotas, mm²; ρ — laidumas, omas·mm²/m; γ — savitasis laidumas, m / omas·mm

Elektrinė varža

Atsparumas ir laidumas atsižvelgia į laidininko medžiagos savybes ir nurodo 1 m ilgio laidininko varžą ir laidumą, o skerspjūvio plotas - 1 mm.².

Kalbant apie atsparumą ρ Visas medžiagas galima suskirstyti į tris grupes:

• laidininkai - metalai ir jų lydiniai (ρ Nuo 0,015 iki 1,2 omo·mm²/m);

• elektrolitai ir puslaidininkiai (ρ nuo 10² iki 20⁶ om·mm²/m);

• dielektrikai ar izoliatoriai (ρ nuo 10¹⁰ iki 20¹¹ om·mm²/m).

Elektriniuose prietaisuose naudojamos medžiagos, turinčios mažą ir aukštą atsparumą. Jei reikalaujama, kad grandinės elementas turėtų nedidelį pasipriešinimą (pavyzdžiui, jungiamiesiems laidams), jis turėtų būti pagamintas iš mažos vertės laidininkų ρ - 0,015–0,03, pavyzdžiui, varis, sidabras, aliuminis.

Kiti įtaisai, priešingai, turėtų turėti didelę varžą (elektrinės kaitrinės lempos, šildymo prietaisai ir kt.), Todėl jų srovę nešantys elementai turėtų būti pagaminti iš medžiagų, pasižyminčių dideliu atsparumu. ρ, paprastai atstovaujantys metalų lydiniams. Tai apima, pavyzdžiui, manganiną, konstantą, nichromą ρ nuo 0,1 iki 1,2.

Elektrinės varžos priklausomybė nuo temperatūros

Elektrinės varžos vertė taip pat priklauso nuo laidininko temperatūros, kuri gali skirtis dėl laidininko kaitinimo elektros srove arba dėl aplinkos temperatūros pokyčių. Kai keičiasi laidininko temperatūra, keičiasi jo varža. Aukščiau pateiktos kai kurių medžiagų p vertės galioja esant temperatūrai

Atsparumo nuo temperatūros nepriklausomumas apytiksliai išreiškiamas taip:

R_t^o = R₂₀^apie·[1+α·(t^o-20°)]

R_t^o - laidininko atsparumas t temperatūrai^o, R₂₀^apie- tas pats esant 20 ° C temperatūrai, omas; α Ar elektrinės varžos temperatūros koeficientas parodo santykinį laido varžos pokytį, kai jis kaitinamas 1 ° C.

Iš šios išraiškos kiekis α yra lygus

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

Daugumos metalų ir jų lydinių vertė α > 0, t.y., kaitinant, jų varža didėja ir atvirkščiai.

Gryno metalo laidų vertės svyruoja nuo 0,0037 iki 0,0065 per 1 ° C. Aukšto atsparumo lydiniams α turi labai mažas vertes, dešimtis ir šimtus kartų mažesnes nei gryno metalo laidininkai. Taigi, pavyzdžiui, dėl manganino α = 0,000015 ° C temperatūroje.

Vertybės α puslaidininkiams elektrolitai yra neigiami, 0,02. Elektrinės varžos temperatūros koeficientas taip pat yra neigiamas, o jo absoliuti vertė yra dešimt kartų didesnė už α metalams.

Atsparumo priklausomybė nuo temperatūros yra plačiai naudojama temperatūrų matavimo technologijoje, naudojant vadinamuosiusvaržos termometraikuriamαturėtų būti didelis. Daugelyje prietaisų, priešingai, naudojamos medžiagos, kurių vertė yra mažaα kad būtų galima atmesti temperatūros svyravimų įtaką šių prietaisų rodmenims.

Laidininko pasipriešinimo pokyčio kaitinant apskaičiavimo pavyzdys: Kaip apskaičiuoti kaitrinės lempos kaitrą esant vardiniam režimui

Atsparumas kintamajam

To paties laidininko pasipriešinimas kintamajai srovei bus didesnis nei nuolatinės srovės. Taip yra dėl vadinamojo reiškinio paviršiaus efektaskurią sudaro tai, kad kintamoji srovė yra perkelta iš laidininko centrinės dalies į periferinius sluoksnius. Dėl to srovės tankis vidiniuose sluoksniuose bus mažesnis nei išoriniuose.

Taigi, esant kintamajai srovei, laidininko skerspjūvis naudojamas, kaip buvo, nepilnai. Tačiau esant 50 Hz dažniui, atsparumo tiesioginėms ir kintamosioms srovėms skirtumas yra nereikšmingas ir į jį galima praleisti.

DC laidininko varža vadinamaomų, o kintama srovė -aktyvus pasipriešinimas. Ominės ir aktyviosios varžos priklauso nuo laidininko medžiagos (vidinės struktūros), geometrinių matmenų ir temperatūros. Be to, ritiniuose su plienine šerdimi aktyviojo pasipriešinimo vertei įtakos turi praradimas pliene.

Aktyviam pasipriešinimui priskiriamos elektrinės kaitrinės lempos, elektrinės varžos krosnys, įvairūs šildymo prietaisai, reostatai ir laidai, kur elektros energija beveik visiškai virsta šiluma.

Be aktyviosios varžos, kintamosios srovės grandinėse yra ir indukcinė bei talpinė varža (žr. -Kas yra indukcinė ir talpinė apkrova?).

Izoliacijos varža

Elektros tinklo ir įrangos patikimumas didžiąja dalimi priklauso nuo izoliacijos kokybės tarp skirtingų fazių gyvų dalių, taip pat tarp gyvų dalių ir žemės.

Izoliacijos kokybė pasižymi jos atsparumo dydžiu. Šios vertės apibrėžimas paprastai yra ribotas atliekant kontrolinius tinklų ir įrenginių, kurių įtampa mažesnė nei 1000 V., bandymus. Aukštesnės įtampos įrenginiams papildomai nustatomi elektriniai stipriai ir dielektriniai nuostoliai.

Priklausomai nuo tinklo būklės (tinklas su išjungtais ar įjungtais galios imtuvais, nepriklausomai nuo įtampos ar be jos), naudojamos įvairios matavimo prietaisų perjungimo grandinės ir izoliacijos varžos vertės apskaičiavimo metodai. Šiam tikslui plačiausiai naudojami megaohmmetrai ir voltmetrai.

Izoliacijos varžos nustatymo užduotis yra specifinė ir išsami, todėl norint ją ištirti, rekomenduojame remtis šiuo straipsniu:Kaip naudotis megaohmetru

Kam apskaičiuoti laidus šildymui?

Elektros varža turi įtakos laidų ir kabelių šildymui. Laidai, jungiantys energijos šaltinį su imtuvais, turėtų tiekti energiją imtuvams, turėdami nedidelį įtampos ir energijos praradimą, tačiau tuo pačiu metu jie neturėtų būti kaitinami per juos praeinančios srovės, viršijančios leistiną temperatūrą.

Viršijus leistinas temperatūros vertes, pažeidžiama laidų izoliacija ir dėl to įvyksta trumpasis jungimas, t. Y. Staigus srovės vertės padidėjimas grandinėje. Todėl laidų skaičiavimas leidžia nustatyti skerspjūvio plotą, kuriame laidų įtampos nuostoliai ir šildymas bus normaliose ribose.

Paprastai šildymo laidų ir kabelių skerspjūvis yra tikrinamas pagal leistinų srovių apkrovų lenteles iš PUE. Jei skerspjūvis neatitinka šildymo sąlygų, turėtumėte pasirinkti didesnį skerspjūvį, kuris atitiktų šiuos reikalavimus.

Atsparumo šildymo mazgai

Pagrindiniai elektrinių krosnių elementai yra elektriniai kaitinimo elementai ir šilumos izoliacijos įtaisas, neleidžiantis prarasti šilumos aplinkinėje erdvėje. Elektrinių kaitinimo elementų medžiagoms naudojamos karščiui atsparios nemetalinės medžiagos, turinčios didelį atsparumą (anglis, grafitas, karborundas), ir metalinės (nichromo, konstanto, fechralio ir kt.) Medžiagos.

Didelio atsparumo medžiagos ρ leidžia suprojektuoti kaitinimo elementus, turinčius didelį skerspjūvio plotą ir paviršių, bei medžiagų pasirinkimą su mažu plėtimosi koeficientu α, suteikia elemento geometrinių matmenų nekintamumą kaitinant.

Šildymo elementai, pagaminti iš grafito tipo medžiagų, yra gaminami strypų, turinčių vamzdinę ar tvirtą sekciją, pavidalu. Metaliniai kaitinimo elementai yra pagaminti vielos ar juostos pavidalu.

Saugiklių naudojimas

Norėdami apsaugoti elektros grandinės laidus nuo srovių, viršijančių leistinas vertes, naudokitegrandinės pertraukikliai irsaugikliai įvairių rūšių. Iš esmės saugiklis yra žemos šiluminės stabilumo elektros grandinės dalis.

Saugiklio įdėklas paprastai pagamintas iš mažo skerspjūvio trumpo laidininko, pagaminto iš geros laidumo medžiagos (vario, sidabro) arba laidininko, turinčio palyginti aukštą varžą (švino, alavo). Jei srovė padidėja virš vertės, kuriai skirtas saugiklis, pastarasis sudegina ir atjungia tą grandinės dalį, kurią saugo ji, arba srovės kolektorių.

Taip pat žiūrėkite:Įtampa, varža, srovė ir galia yra pagrindiniai elektros dydžiai