Elektrik direnci nedir ve sıcaklığa nasıl bağlıdır?

İçinde meydana gelen elektromanyetik işlem açısından, bir elektrik devresinin herhangi bir elemanı veya bölümü öncelikle akım iletme veya akım geçişini engelleme yeteneği ile karakterize edilir. Devre elemanlarının bu özelliği, elektriksel iletkenlik veya ters iletkenlik değeri - elektrik direnci.

Çoğu elektrikli cihaz, genellikle yalıtkan bir kaplama veya kılıfla donatılmış metal iletkenlerden yapılmış iletken parçalardan oluşur. Bir iletkenin elektriksel direnci geometrik boyutlarına ve malzeme özelliklerine bağlıdır. Elektriksel direncin değeri

R = ρl / s = l / ()s)

nerede l - iletken uzunluğu, m; s — iletken kesit alanı, mm²; ρ — iletkenlik, ohm·aa²/m; γ — özgül iletkenlik, m / ohm·mm.

Elektriksel direnç

Direnç ve iletkenlik, iletkenin malzemesinin özelliklerini dikkate alır ve 1 m uzunluğunda ve 1 mm kesit alanına sahip iletkenin direnç ve iletkenlik değerlerini verir.².

Özdirenç açısından ρ Tüm malzemeler üç gruba ayrılabilir:

• iletkenler - metaller ve alaşımları (ρ 0,015 ila 1,2 ohm·aa²/m);

• elektrolitler ve yarı iletkenler (ρ 10'dan² 20'ye kadar⁶ om·aa²/m);

• dielektrikler veya izolatörler (ρ 10'dan¹⁰ 20'ye kadar¹¹ om·aa²/m).

Elektrikli cihazlarda, hem küçük hem de yüksek dirençli malzemeler kullanılır. Devre elemanının hafif bir dirence sahip olması gerekiyorsa (örneğin, kabloları bağlamak), düşük değerli iletkenlerden yapılmalıdır. ρ - 0.015-0.03 mertebesinde, örneğin bakır, gümüş, alüminyum.

Aksine, diğer cihazlar önemli dirençlere sahip olmalıdır (elektrikli akkor lambalar, ısıtma cihazları vb.), Bu nedenle akım taşıyan elemanları yüksek dirençli malzemelerden yapılmalıdır. ρgenellikle metal alaşımlarını temsil eder. Bunlar, örneğin, manganin, konstantan, nikrom, ρ 0.1'den 1.2'ye.

Elektrik direncinin sıcaklığa bağlılığı

Elektrik direncinin değeri, iletkenin elektrik akımı ile ısıtılması veya ortam sıcaklığındaki değişikliklerden dolayı değişebilen iletkenin sıcaklığına da bağlıdır. İletkenin sıcaklığı değiştiğinde, direnci değişir. Bazı malzemeler için yukarıdaki p değerleri sıcaklıkta geçerlidir

Direncin sıcaklıktan bağımsızlığı yaklaşık olarak şu şekilde ifade edilir:

R,_t^o = R₂₀^hakkında·[1+α·(t^o-20°)]

R,_t^o - iletkenin t sıcaklığında direnci^o, R,₂₀^hakkında- 20 ° C, ohm sıcaklıkta aynı; α Elektrik direncinin sıcaklık katsayısı, 1 ° C ısıtıldığında telin direncindeki nispi değişikliği gösterir mi?

Bu ifadeden miktar α eşittir

α = (R,_t^o - R₂₀^hakkında) / (R₂₀^hakkında·(t^o-20°))

Çoğu metal ve alaşımları için değer α > 0, yani ısıtıldığında, dirençleri artar ve bunun tersi de geçerlidir.

Saf metal kablolama için, 1 ° C başına 0,0037 ila 0,0065 aralığında olan değerler. Yüksek dirençli alaşımlar için α saf metal iletkenlerinkinden onlarca ve yüzlerce kat daha küçük değerlere sahiptir. Yani, örneğin, manganin için α = ° C'de 0.000015.

anlamı α yarı iletkenler için, elektrolitler 0.02 mertebesinde negatiftir. Elektrik direncinin sıcaklık katsayısı da negatiftir ve mutlak değerinden on kat daha yüksektir α metaller için.

Dirençin sıcaklığa bağımlılığı, teknolojide sıcaklıkları ölçmek için teknolojide yaygın olarak kullanılmaktadır.direnç termometrelerbunun içinαbüyük olmalı. Bazı cihazlarda, aksine, düşük değerli malzemeler kullanılırα sıcaklık dalgalanmalarının bu cihazların okumaları üzerindeki etkisini dışlamak için.

Isıtıldığında bir iletkenin direncindeki değişikliği hesaplama örneği: Nominal modda bir filament lambanın filament sıcaklığı nasıl hesaplanır

AC Direnci

Aynı iletkenin alternatif akım için direnci, doğru akımdan daha büyük olacaktır. Bu sözde fenomen nedeniyle yüzey etkisibu, alternatif akımın iletkenin Merkezi kısmından çevresel katmanlara kaydırılmasıdır. Sonuç olarak, iç katmanlardaki akım yoğunluğu dış katmanlardan daha az olacaktır.

Böylece, alternatif akım ile, iletkenin kesiti olduğu gibi eksik kullanılır. Bununla birlikte, 50 Hz frekansında, doğrudan ve alternatif akımlara karşı direnç farkı önemsizdir ve pratikte ihmal edilebilir.

DC iletken direnci deniromve alternatif akım -aktif direnç. Ohmik ve aktif dirençler, iletkenin malzemesine (iç yapı), geometrik boyutlara ve sıcaklığa bağlıdır. Ek olarak, çelik çekirdekli bobinlerde, aktif direncin değeri çelik kaybından etkilenir.

Aktif dirençler, elektrik enerjisinin neredeyse tamamen ısıya dönüştürüldüğü elektrikli akkor lambalar, elektrikli direnç fırınları, çeşitli ısıtma cihazları, reostalar ve telleri içerir.

Aktif dirence ek olarak, alternatif akım devrelerinde endüktif ve kapasitif dirençler vardır (bkz.Endüktif ve kapasitif yük nedir?).

Yalıtım direnci

Elektrik şebekesinin ve ekipmanın güvenilirliği, büyük ölçüde, farklı fazlardaki canlı parçalar arasındaki ve canlı parçalar ile toprak arasındaki yalıtım kalitesine bağlıdır.

Yalıtım kalitesi, direncinin büyüklüğü ile karakterizedir. Bu değerin tanımı, genellikle 1000 V'dan daha düşük voltajlı ağların ve tesisatların kontrol testleri sırasında sınırlıdır. Daha yüksek voltajın kurulumları için ayrıca elektrik gücü ve dielektrik kayıpları da belirlenir.

Şebekenin durumuna bağlı olarak (güç alıcıları kapalı veya açık olan şebeke, enerjili olsun veya olmasın), ölçüm cihazları için çeşitli anahtarlama cihazları ve yalıtım direncinin değerini hesaplama yöntemleri kullanılır. Bu amaçla en çok kullanılan megaohmmetreler ve voltmetreler.

Yalıtım direncini belirleme görevi hacim olarak spesifik ve kapsamlıdır, bu nedenle incelemek için bu makaleye başvurmanızı öneririz:Bir megaohmmetre nasıl kullanılır

Isıtma kablolarının hesaplanması nedir?

Elektrik direnci etkiler telleri ve kabloları ısıtmak için. Enerji kaynağını alıcılara bağlayan kablolar, alıcılara küçük bir voltaj ve enerji kaybı ile güç sağlamalıdır, ancak bunlardan izin verilen sıcaklığın üstünden geçen akımla ısıtılmamalıdır.

İzin verilen sıcaklık değerlerinin aşılması, tellerin yalıtımına zarar verir ve bunun bir sonucu olarak kısa devreye, yani devredeki akım değerinde keskin bir artışa yol açar. Bu nedenle, tellerin hesaplanması, kabloların voltaj kaybının ve ısınmasının normal sınırlar içinde olacağı kesit alanını belirlemenizi sağlar.

Tipik olarak, ısıtma için tel ve kabloların kesiti kontrol edilir izin verilen akım yükleri tablolarına göre PUE. Kesit ısıtma koşullarına uymuyorsa, bu gereksinimleri karşılayan daha büyük bir kesit seçmelisiniz.

Direnç ısıtma üniteleri

Elektrikli fırınların ana elemanları, elektrikli ısıtma elemanları ve çevredeki alana ısı kaybını önleyen bir ısı yalıtım cihazıdır. Yüksek dirençli (kömür, grafit, karborundum) ısıya dayanıklı metalik olmayan malzemeler ve metalik malzemeler (nikrom, konstantan, fechral, ​​vb.) Elektrikli ısıtma elemanları için malzeme olarak kullanılır.

Yüksek dirençli malzemeler ρ geniş bir kesit alanına ve yüzeye sahip ısıtma elemanları ve küçük bir genleşme katsayısı olan malzeme seçimi tasarlamanızı sağlar αısıtıldığında elemanın geometrik boyutlarının değişmezliğini sağlar.

Grafit gibi malzemelerden yapılan ısıtma elemanları, boru şeklinde veya katı bir bölüme sahip çubuklar şeklinde yapılır. Metal ısıtma elemanları tel veya bant şeklinde yapılır.

Sigortaları kullanma

Elektrik devresinin kablolarını izin verilen değerleri aşan akımlardan korumak için uygulayın.devre kesiciler vesigortalar çeşitli. Prensip olarak, sigorta, düşük termal stabiliteye sahip bir elektrik devresinin bir bölümüdür.

Sigorta eki genellikle iyi iletkenliği (bakır, gümüş) olan bir malzemeden veya nispeten yüksek dirençli (kurşun, kalay) bir iletkenden yapılmış küçük kesitli kısa bir iletken şeklinde yapılır. Akım sigortanın tasarlandığı değerin üzerine çıkarsa, ikincisi yanar ve koruduğu devre bölümünü veya akım toplayıcısını kapatır.

Ayrıca bakınız:Gerilim, direnç, akım ve güç ana elektrik miktarlarıdır