Сила сопротивления проводника
Чем меньше площадь поперечного сечения любого данного провода, тем больше сопротивление для любой данной длины при прочих равных условиях. Провод с большим сопротивлением будет рассеивать большее количество тепловой энергии для любого заданного количества тока, мощность равна P =I 2 . Р.
Рассеиваемая мощность из-за сопротивления проводника проявляется в виде тепла, и чрезмерное тепло может повредить провод (не говоря уже об объектах рядом с проводом), особенно с учетом того факта, что большинство проводов изолированы пластиковым или резиновым покрытием, которое может растопить и сжечь. Таким образом, тонкие провода будут выдерживать меньший ток, чем толстые, при прочих равных условиях. Предел токопроводимости проводника известен как его ampacity .
В первую очередь из соображений безопасности определенные стандарты для электропроводки были установлены в Соединенных Штатах и указаны в Национальном электротехническом кодексе (NEC) . . В типичных таблицах допустимой нагрузки проводов NEC указаны допустимые максимальные токи для различных размеров и применений проводов. Хотя точка плавления меди теоретически накладывает ограничение на допустимую нагрузку на провод, материалы, обычно используемые для изоляции проводов, плавятся при температурах намного ниже точки плавления меди, и поэтому практические значения допустимой нагрузки основаны на тепловых пределах изоляция . Падение напряжения в результате чрезмерного сопротивления проводов также является фактором при выборе размеров проводников для их использования в цепях, но это соображение лучше оценивать с помощью более сложных средств (которые мы рассмотрим в этой главе). Таблица, полученная из списка NEC, показана, например:
Сила медных проводников на открытом воздухе при 30 градусах Цельсия
Таблица:
* =оценочные значения; как правило, провода такого небольшого размера не производятся с изоляцией такого типа
Обратите внимание на существенные различия в допустимой нагрузке между проводами одинакового размера с разными типами изоляции. Это связано, опять же, с тепловыми пределами (60 °, 75 °, 90 °) каждого типа изоляционного материала.
Эти значения допустимой нагрузки указаны для медных проводов в «свободном воздухе» (максимальная типичная циркуляция воздуха), в отличие от проводов, помещенных в кабелепровод или лотки для проводов. Как вы заметите, в таблице не указаны значения силы тока для проводов малых размеров. Это связано с тем, что NEC занимается в первую очередь силовой проводкой (большие токи, большие провода), а не проводами, обычными для слаботочных электронных устройств.
Последовательности букв, используемые для обозначения типов проводников, имеют значение, и эти буквы обычно относятся к свойствам изолирующего слоя (слоев) проводника. Некоторые из этих букв символизируют индивидуальные свойства провода, а другие - просто аббревиатуры. Например, буква «Т» сама по себе означает «термопластик» в качестве изоляционного материала, как в «TW» или «THHN». Однако трехбуквенная комбинация «MTW» является аббревиатурой для Machine Tool Wire , тип провода, изоляция которого сделана так, чтобы быть гибкой для использования в машинах, испытывающих значительные движения или вибрацию.
Изоляционный материал
- C =хлопок
- FEP =фторированный этиленпропилен
- MI =минерал (оксид магния)
- PFA =перфторалкокси
- R =резина (иногда неопрен)
- S =силиконовая «резина»
- SA =силикон-асбест
- T =термопласт.
- TA =Термопласт-асбест
- TFE =политетрафторэтилен («тефлон»)
- X =сшитый синтетический полимер.
- Z =модифицированный этилентетрафторэтилен.
Оценка жары
- H =75 градусов Цельсия.
- ЧВ =90 градусов Цельсия.
Наружное покрытие («куртка»)
- N =нейлон
Особые условия обслуживания
- U =Подземный
- W =мокрый
- -2 =90 градусов Цельсия и влажная
Следовательно, проводник THWN имеет T утеплитель из гермопласта, это Н устойчив к употреблению в пищу до 75 ° Цельсия, рассчитан на Вт et условий и имеет N Илоновая внешняя оболочка.
Подобные буквенные коды используются только для проводов общего назначения, например, используемых в домашних условиях и на предприятиях. Для приложений с большой мощностью и / или тяжелых условий эксплуатации сложность технологии проводников не поддается классификации по нескольким буквенным кодам. Проводники воздушных линий электропередачи обычно изготавливаются из чистого металла и подвешиваются к опорам с помощью стеклянных, фарфоровых или керамических опор, известных как изоляторы. Даже в этом случае фактическая конструкция провода, способного выдерживать физические нагрузки, как статические (собственный вес), так и динамические (ветер) нагрузки, может быть сложной, с несколькими слоями и разными типами металлов, намотанными вместе, чтобы сформировать единый проводник. Большие подземные силовые провода иногда изолируют бумагой, а затем заключают в стальную трубу, заполненную сжатым азотом или маслом, чтобы предотвратить проникновение воды. Такие проводники требуют вспомогательного оборудования для поддержания давления жидкости по всей трубе.
Другие изоляционные материалы находят применение в небольших приложениях. Например, проволока небольшого диаметра, используемая для изготовления электромагнитов (катушек, создающих магнитное поле из потока электронов), часто изолирована тонким слоем эмали. Эмаль является прекрасным изоляционным материалом и очень тонкая, что позволяет намотать много «витков» проволоки на небольшом пространстве.
ОБЗОР:
- Сопротивление проводов вызывает нагрев в рабочих цепях. Это тепло представляет собой потенциальную опасность возгорания.
- У тонких проводов допустимый ток («допустимая нагрузка») ниже, чем у толстых проводов из-за их большего сопротивления на единицу длины и, как следствие, большего тепловыделения на единицу тока.
- Национальный электротехнический кодекс (NEC) определяет допустимую силу тока для силовой проводки в зависимости от допустимой температуры изоляции и области применения проводов.
СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:
- Таблица защиты от сверхтоков
- Таблица типов и размеров проводов
Промышленные технологии