Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Тепловое действие тока
Выделение тепла при прохождении электрического тока. При прохождении электрического тока по проводнику в результате столкновений свободных электронов с его атомами, и ионами проводник нагревается.
Количество, тепла, выделяемого в проводнике при прохождении электрического тока, определяется законом Ленца-Джоуля. Его формулируют следующим образом. Количество выделенного тепла Q равно произведению квадратен силы тока I2, сопротивления проводника r и времени t прохожденыя тока через проводник:
Q = I2rt,
тоесть А = Q
Если в этой формуле силу тока брать в амперах, сопротивление в омах, а время в секундах, то получим количество выделенного тепла, в джоулях. Из этого следует, что количество выделенного тепла равно количеству алектрииеекой энергии, полученной данным проводником при прохождении по нему тока.
Допустимая сила и плотность тока. Превращение электрической энергки в тепловую нашло широкое применение в технике. Оно происходит, например, в различных производственных и бытовых электронагревашельных приборах (электрических печках, электроплитах, электрических паяльниках и пр.), в электрических лампах накаливания, аппаратах для электрической сварки и пр. Однако во многих электрических устройствах, например в электрических машинах и аппаратах, электрических проводах и т. д., превращение электрической энергии в тепло вредно, так как это тепло не только не используется, а, наоборот, ухудшает работу этих машин и аппаратов, а в некоторых случаях может вызвать повреждения и аварии.
Каждый проводник в зависимости от условий, в которых он находится, может пропускать, не перегреваясь, ток силой, не превышающей некоторое допустимое значение. Для определения токовой нагрузки проводов часто пользуются понятием допустимой плотности тока δ (силатока I, приходящаяся на 1 мм2 площади S поперечного сечения проводника):
I / S
Допустимая плотность тока зависит от материала провода (медь или алюминий), вида применяемой изоляции, условий охлаждения, площади поперечного сечения и пр. Например, допустимая плотность тока в проводах обмоток электрических машин не должна превышать 3-6 А/мм2, в нити осветительной электрической лампы — 15 А/мм2. В проводах силовых и осветительных сетей плотность тока допускается различной в зависимости от площади поперечного сечения провода и его изоляции. Например, для медных проводов с резиновой изоляцией и площадью поперечного сечения 4 мм2 допускается плотность тока 10,2 А/мм2, а 50 мм2 — только 4,3 А/мм2; для неизолированных проводов тех же площадей сечения 12,5 и 5,6 А/мм2. Уменьшение допустимой плотности тока при увеличении площади поперечного сечения провода объясняется тем, что в проводах с большей площадью сечения отвод тепла от внутренних слоев затруднен, так как сами они окружены нагретыми слоями. Для неизолированных проводов допускается большая температура нагрева, чем для изолированных.
Превышение допустимого значения силы тока в проводнике может вызвать чрезмерное повышение температуры; в результате этого изоляция проводов электродвигателей, генераторов и электрических сетей обугливается и даже горит, что может привести к короткому замыканию и пожару. Неизолированные же провода могут при высокой температуре расплавиться и оборваться.
Для того чтобы предотвратить недопустимое увеличение силы тока, во всех электрических установках должны приниматься меры для автоматического отключения от источников электрической энергии тех приемников или участков цепи, в которых имеет место перегрузка или короткое замыкание. Для этой цели в технике широко используют плавкие предохранители, автоматические выключатели.и другие устройства.
Нагрев в переходном сопротивлении. Повышенный нагрев проводника, как следует из закона Ленца—Джоуля, может происходить не только вследствие прохождения по нему тока 
большой силы, но и вследствие повышения сопротивления проводника. Поэтому для надежной работы электрических установок большое значение имеет значение сопротивления в месте соединения отдельных проводников. При неплотном электрическом контакте и плохом соединении проводников (рис. 34) электрическое сопротивление в этих местах (так называемое переходное сопротивление электрического контакта) сильно возрастает, и здесь происходит усиленное выделение тепла. В результате место неплотного соединения проводников будет представлять собой опасность в пожарном отношении, а значительный нагрев может привести к полному выгоранию плохо соединенных проводников. Во избежание этого при соединении проводов на электроподвижном составе и тепловозах концы их тщательно зачищают, облуживают и впаивают в кабельные наконечники, которые надежно прикрепляют болтами к зажимам электрических машин и аппаратов. Специальные меры принимают и для уменьшения переходного сопротивления между контактами электрических аппаратов, осуществляющих включение и выключение тока.
16. ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПО ПРОВОДАМ
Потеря напряжения в проводах линии. Передача электрической энергии от источника 1 (рис. 35) к приемнику 2 происходит по проводам, образующим электрическую линию. При передаче энергии возникает потеря напряжения в проводах линии
ΔUл = Irл
где rл — сопротивление проводов линии.
В результате этого напряжение U2 в конце электрической линии оказывается меньше напряжения U1 в начале линии. Потеря напряжения впроводах линии ΔUл не является постоянной величиной; она колеблется в зависимости от силы тока нагрузки от нуля (при I = 0) до наибольшего значения (при максимальной нагрузке). Кроме того, она зависит от сопротивления rл проводов линии, т. е. от их удельной проводимости ρ, площади поперечного сечения S и длины линии l л.
На электрифицированных железных дорогах одним из проводов, соединяющих источник питания — тяговую подстанцию с потребителем — электровозом, является контактный провод, а другим — рельсы. Поэтому под потерей напряжения в проводах ΔUл в этом случае понимается суммарная потеря напряжения в контактной сети и рельсах. Потеря напряжения в линии увеличивается по мере удаления электровоза от тяговой подстанции; в соответствии с этим уменьшается и напряжение на его токоприемнике.
Потери мощности в линии и ее к. п. д. Припрохождении по линии тока I часть мощности Р1 поступающей от источника электрической энергии, теряется в линии, вызывая нагрев проводов; этипотери мощности
ΔPл = I2rл = I ΔUл.
Следовательно, приемник электрической энергии, включенный на конце линии, будет получать меньшую мощность
Р2 = Р1- ΔPл .
При увеличении тока I возрастают потери мощности в проводах линии ΔPл и уменьшаются к. п. д. линии и напряжение U2, подаваемое на нагрузку.
Практически электрическую энергию передают по проводам при η= 0,9 — 0,95; при этом сопротивление проводов линии составляет 5—10% сопротивления нагрузки и потери энергии в них не превышают 5—10% передаваемой мощности.
Рассмотрим теперь, как зависят потери мощности в линии и ее к. п. д. от напряжения U1 при котором осуществляется передача электроэнергии. Потери мощности в проводах линии
Следовательно, чем больше передаваемая мощность Р1 и расстояние lл, на которое она передается, тем больше потери мощности и энергии в проводах; чем больше площадь сечения проводов Sл и напряжение U1 в линии передачи, тем меньше эти потери, поэтому выгоднее передавать электрическую энергию при более высоких напряжениях.
В настоящее время при передаче электрической энергии на дальнее расстояние широко используются выгоды, которые дает повышение напряжения. Чем большую мощность требуется передать и чем больше расстояние, на которое она передается, тем более высокое напряжение применяют в линиях электропередачи. Например, при передаче энергии от мощных электростанций (Куйбышевской, Волгоградской и др.) на расстояние 800—1000 км используют напряжение 500— 750 кВ; при передаче энергии на расстояние 100—200 км — 110—220 кВ; при передаче сравнительно небольшого количества энергии на расстояние нескольких километров или десятков километров — 35 кВ. В электрических установках небольшой мощности при расположении электрических приемников вблизи от источников питания применяют напряжения 110, 220, 440 В (при постоянном токе) и 127, 220, 380, 660 В (при переменном токе).
При электрической тяге также, чем больше напряжение в контактном проводе, тем меньшую площадь сечения он будет иметь а чем на большем расстоянии могут быть расположены источники питания контактной сети (тяговые подстанции). Например, для снабжения электрической энергией трамвая, двигатели которого имеют сравнительно небольшую мощность, а контактная сеть — небольшую протяженность, используют напряжение 600 В, а на магистральных железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе (где эксплуатируются мощные локомотивы) — 3300 В. Электрификация железных дорог на переменном токе дает возможность поднять напряжение в контактной сети до 27 500 В, что позволяет значительно уменьшить площадь сечения проводов контактной сети и увеличить расстояние между тяговыми подстанциями по сравнению с дорогами постоянного тока. В последнее время ведутся работы по дальнейшему повышению напряжения в контактной сети на дорогах переменного тока до 2 х 25 кВ.
Принципы расчета проводов. Для правильной работы приемников электрической энергии весьма важно, чтобы подаваемое к ним напряжение поддерживалось по возможности постоянным и было равно их номинальному напряжению. Понижение напряжения вызывает существенное ослабление накала электрических ламп и ухудшение режима работы электродвигателей, а увеличение по сравнению с номинальным — сокращение срока службы ламп и электрических машин. Электрические провода обычно рассчитывают по допустимой потере напряжения. Потеря напряжения в проводах допускается небольшой по сравнению с напряжением сети для экономии электрической энергии и обеспечения малого колебания напряжения на приемниках. В электрических сетях различного назначения допустимые потери напряжения составляют примерно 2—6%. Исходя из этих условий и проводят расчет электрических проводов, т. е. подбор площади S их поперечного сечения. Ее выбирают такой, чтобы при максимальной нагрузке потеря напряжения на участке от источника питания до самого удаленного приемника не превышала 2—6% номинального напряжения. При электрической тяге выбор площади сечения контактных проводов также производят из условия, чтобы на токоприемнике электровоза действовало напряжение U2, достаточное для нормальной работы электрических машин локомотива.
Date: 2015-11-13; view: 1097; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА... |