Падение напряжения на участке цепи.
При движении потока электронов по цепи они встречает, как мы знаем, сопротивление. Таким образом, когда электроны проходят через нагрузку (или другие элементы цепи), то они теряют энергию. Та энергия, которую электроны отдали в нагрузку, называется падением напряжения на участке цепи . В основном эта энергия выделяется на нагрузке в виде тепла. Энергия, которая отдается в нагрузку, равна энергии сообщаемой электронам источником напряжения. Различают падение напряжения на внешнем и внутреннем участках цепи. Часть ЭДС, затрачиваемая на перенос зарядов по внутреннему участку цепи называется падением напряжения на внутреннем участке цепи, а Часть ЭДС, затрачиваемая на перенос зарядов на внешнем участке цепи – падение напряжения на внешнем участке цепи.
38. Закон Ома
для полной цепи — сила тока в цепи пропорциональна
действующей в цепи ЭДС и обратно
пропорциональна сумме сопротивлений
цепи и внутреннего сопротивления
источника.
где I — сила тока E — электродвижущая сила R — внешнее сопротивление цепи (т.е. сопротивление той части цепи, которая находится за пределами источника ЭДС) r — внутреннее сопротивление источника ЭДС ЭДС — работа сторонних сил (т.е. сил неэлектрического происхождения) по перемещению заряда в цепи отнесенная к величине этого заряда. Единицы измерения: ЭДС — вольты Ток — амперы Сопротивления (R и r) – омы
39. КПД источника тока.
КПД всегда определяем как отношение полезной работы к затраченной:
|
Полезная работа – мощность, выделяемая на внешнем сопротивлении Rв единицу времени. По закону Ома имеем: а тогда
.
40. Электрический ток в газах.
В
газах существуют несамостоятельные и
самостоятельные электрические разряды.
Явление протекания электрического тока через газ, наблюдаемое только при условии какого-либо внешнего воздействия на газ, называется несамостоятельным электрическим разрядом. Процесс отрыва электрона от атома называется ионизацией атома. Минимальная энергия, которую необходимо затратить для отрыва электрона от атома, называется энергией ионизации. Частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов одинаковы, называется
41. Самостоятельный и несамостоятельный заряды.
Все
образующиеся ионы достигают электродов;
часть их воссоединяется с электронами,
образуя нейтральные молекулы газа. По
мере увеличения разности потенциалов
между электродами трубки доля заряженных
частиц, достигающих электродов,
увеличивается. Возрастает и сила тока
в цепи. Наконец, наступает момент, при
котором все заряженные частицы,
образующиеся в газе за секунду, достигают
за это время электродов.
Самостоятельный разряд. Что будет происходить с разрядом в газе, если продолжать увеличивать разность потенциалов на электродах? Казалось бы, сила тока и при дальнейшем увеличении разности потенциалов должна оставаться неизменной. Однако опыт показывает, что в газах при увеличении разности потенциалов между электродами, начиная с некоторого ее значения, сила тока снова возрастает (
Если убрать внешний ионизатор, то разряд
не прекратится. Так как разряд в этом
случае не нуждается для своего поддержания
во внешнем ионизаторе, его называют 42. Плазма разряда может быть изотермичной и неизотермичной.
При изотермичной плазме температуры
электронного и молекулярного газов
раины и роль электрического поля состоит
лишь в сообщении плазме, конечно, через
электронный газ, энергии, достаточной
для поддержания высокой температуры.
В такой горячей изотермической плазме
концентрации различных частиц
определяются термодинамическим
равновесием и могут быть подсчитаны,
если известны соответствующие константы
равновесия и температуры, по обычным
формулам термодинамики. Механизм
химических реакций внутри изотермической
плазмы не отличается от механизма
реакций, протекающих при высокой
температуре, созданной в системе любым
другим способом. В этом случае говорят
о термической активации реакций в
разряде, которая должна изучаться в
общем плане теории термических реакций.
43. Электрический ток в газах. Закон Электролиза.
Закон
электролиза. Вещества, растворы которых проводят
электрический ток, называются электролитами. Вода и кристаллы хлорида меди практически
не проводят электрический ток. Раствор
хлорида меди в воде является хорошим
проводником. При прохождении электрического
тока через водный раствор хлорида меди
у положительного электрода, называемого
анодом, выделяется газообразный хлор.
На отрицательном электроде, называемом
катодом, выделяется медь.
Изменение
химического состава раствора или
расплава при прохождении через него
электрического тока, обусловленное
потерей или присоединением электронов
ионами, называется
, (47.1)
или
,
(47.
2)
Первый закон Фарадея определяет количества первичных продуктов, выделяющихся на электродах при электролизе: масса m вещества, выделившегося на электроде, прямо пропорциональна заряду q, прошедшему через электролит:
m = kq = kIt,
где k – электрохимический эквивалент вещества:
F = eNA = 96485 Кл / моль. – постоянная Фарадея.
Второй закон Фарадея электрохимические эквиваленты различных веществ относятся их химические эквиваленты
.
Объединенный закон Фарадея для электролиза:
.
44. Электрический ток в полупроводниках. Собственная и примесная проводимости в полупроводниках.
По
значению удельного электрического
сопротивления полупроводники
занимают промежуточное положение между
хорошими проводниками и диэлектриками.
К числу полупроводников относятся
многие химические элементы (германий,
кремний, селен, теллур, мышьяк и др.
),
огромное количество сплавов и химических
соединений.
Электронно-дырочный механизм проводимости проявляется только у чистых (т.е. без примесей) полупроводников. Он называется
Необходимым условием резкого уменьшения удельного сопротивления полупроводника при введении примесей является отличие валентности атомов примеси от валентности основных атомов кристалла. Проводимость полупроводников при наличии примесей называется примесной проводимостью.
45. Действие магнитного поля на проводник с током.
Магнитное
поле действует с некоторой
силой на любой проводник
с током,
находящийся в
нем.
Если проводник, по которому
протекает электрический ток подвесить
в магнитном поле, например, между
полюсами магнита, то магнитное поле
будет действовать на проводник с
некоторой силой и отклонять его.
Направление движения проводника зависит от направления тока в проводнике и от расположения полюсов магнита.
46. Закон Ампера устанавливает, что на проводник с током, помещенный в однородное магнитное поле, индукция которого В, действует сила, пропорциональная силе тока и индукции магнитного поля:
F = BIlsina (a — угол между направлением тока и индукцией магнитного поля ). Эта формула закона Ампера оказывается справедливой для прямолинейного проводника и однородного поля.
Если проводник имеет произвольную формулу и поле неоднородно, то Закон Ампера принимает вид:
F = I*B*l sina
Закон Ампера в векторной форме: dF = I [dl B]
Сила Ампера направлена перпендикулярно плоскости, в которой лежат векторы dl и B.
Для
определения направления силы, действующей
на проводник с током, помещенный в
магнитное поле, применяется правило
левой руки.
47. Движение заряженных частиц в магнитном поле.
Кругообразное движение заряженных частиц в магнитном поле обладает важной особенностью: время полного обращения частицы по окружности (период движения) не зависит от энергии частицы. Действительно, период обращения равен
Подставляя сюда вместо r его выражение по формуле (3.6), имеем:
(3.7)
Частота же оказывается равной
48. Сила Лоренца. Магнитные свойства вещества.
Так как электрический ток представляет собой упорядоченное движение зарядов, то действие магнитного поля на проводник с током есть результат его действия на отдельные движущиеся заряды.
Силу, действующую со стороны магнитного поля на движущиеся в нем заряды, называют силой Лоренца.
Сила Лоренца определяется соотношением:
Fл = q·V·B·sin
где
q — величина движущегося заряда;
V —
модуль его скорости;
B — модуль вектора
индукции магнитного поля;
— угол
между вектором скорости заряда и
вектором магнитной индукции.
где F — сила в ньютонах, I — ток в амперах, l — длина в метрах. Единицей измерения магнитной индукции является тесла (Тл)
где m0 — т.н. магнитная постоянная, имеющая универсальное значение 4pЧ10-7 Гн/м.
Напряжение и падение напряжения: сравнительный анализ —
By Кошики Банерджи
В этой статье показаны ключевые различия между напряжением и падением напряжения. Мы часто называем напряжение и падение напряжения одними и теми же объектами. Но дело в том, что они разные и обладают уникальными атрибутами.
Вот основные различия между напряжением и падением напряжения.
| параметры | напряжение | Падение напряжения |
| Определение | Напряжение — это электрическое давление, которое заставляет заряженные электроны течь из одного места в другое через проводящий материал. Мы также можем сказать, что напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками цепи. | Падение напряжения также является величиной, связанной с напряжением, но это не совсем то же самое, что и напряжение. Падение напряжения — это разность потенциалов, возникающая при наличии какого-либо препятствия в цепи, такого как резистор, катушка индуктивности или конденсатор. Это потерянное напряжение. |
| Значение в DC | В однонаправленном постоянном токе, согласно закону Ома, напряжение является простым произведением силы тока и сопротивления. Постоянное напряжение постоянно. | Падение постоянного напряжения — это разность потенциалов от одной точки к другой, когда постоянный ток проходит через какой-либо резистивный компонент между точками. |
| Значение в переменном токе | Переменный ток течет в двух направлениях или меняет свою полярность в течение определенного периода времени. Из-за этого изменения периодически менялось и напряжение. Это произведение тока и импеданса. | Концепция падения напряжения переменного тока аналогична падению напряжения постоянного тока. Точно так же, как напряжение переменного тока, падение напряжения переменного тока учитывает импеданс в цепи, а не только сопротивление. |
| Расчет | Напряжение рассчитывается по закону Ома путем умножения силы тока и сопротивления. В емкостных и индуктивных цепях наряду с сопротивлением учитываются также емкость и индуктивность. | Расчет падения напряжения аналогичен расчету напряжения, поскольку он является частью самого напряжения. Просто в цепи падение напряжения относится только к падениям, происходящим из-за реактивных сопротивлений, но не к напряжению питания или источника. |
| Анализ эффективности | Напряжение измеряется аналоговым или цифровым вольтметром или мультиметром. | Поскольку падение напряжения представляет собой часть чистого напряжения, оно измеряется тем же прибором, который используется для измерения напряжения. |
Напряжение и падение напряжения немного отличаются друг от друга. Когда мы говорим о зависимости напряжения от падения напряжения на любом компоненте, таком как резистор, конденсатор или катушка индуктивности в цепи, это то же самое, что и напряжение на нем.
Предположим, есть два резистора в последовательной конфигурации. В цепь подается напряжение источника. Напряжение — это напряжение питания, а также напряжения через отдельные резисторы. Но отдельные напряжения будут единственными падениями напряжения в цепи. Это относится как к цепям постоянного тока, так и к цепям переменного тока, таким как цепи RC, LR или RLC.
Электрический потенциал известен как энергия на единицу заряда, полученная или потерянная, когда любой заряд течет из определенной точки с нулевым электрическим потенциалом. Напряжение – это разность потенциалов между любыми двумя точками.
Возьмем пример. Предположим, что потенциал произвольной точки P относительно фиксированной точки B равен 100 вольт, а потенциал точки Q называется 120 вольт. Тогда напряжение или разность потенциалов между точками P и Q составляет (120-100) = 20 вольт. Здесь 100 вольт и 120 вольт — это электрические потенциалы, а 20 вольт — это напряжение.
Напряжение в зависимости от падения напряжения в цепиКаковы причины падения напряжения в цепи?Напряжение — очень важное свойство заряда. Это движущая сила, которая перемещает электроны из одной точки в другую и меняет величину.
Напряжение генерируется за счет электрохимической реакции или магнитной индукции.
Падение напряжения обычно вызвано влиянием резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности в цепи. Когда ток протекает через замкнутую цепь, в которой есть эти реактивные элементы, напряжение питания уменьшается, когда ток встречается с любым элементом. Чем больше реактивное сопротивление, тем больше падение напряжения.
Почему стоит беспокоиться о падении напряжения?
Мэри Гэннон Оставить комментарий
Фрэнсис Ричардс, автор
Проще говоря, чрезмерное падение напряжения может снизить эффективность работы двигателей, осветительных приборов, приборов и другого электрического оборудования. Если при прохождении по проводам теряется слишком много напряжения, оборудование может работать неправильно или вообще не работать. Для определенного оборудования, такого как насосы, большие двигатели или машины, использующие компрессоры, даже небольшая потеря напряжения может быть проблематичной.
Имейте в виду, что падение напряжения также приводит к выделению тепла, которое может накапливаться в проводах или кабелях и повреждать изоляцию, что в конечном итоге приводит к проблемам безопасности, таким как пожар и поражение электрическим током. Давайте рассмотрим четыре основных фактора, влияющих на падение напряжения, и то, как удержать его на приемлемом минимуме, определяемом Национальным электротехническим кодексом (NEC) как 5% в самой дальней розетке ответвленной проводной цепи. Например, в цепи 120 В/15 А падение напряжения не должно превышать 6 В (до 114 В) на самом дальнем выходе при полной нагрузке цепи.
Когда ток проходит по проводу, он толкается электрическим потенциалом или напряжением, которое должно превышать определенный уровень противодействующего давления самого провода. Падение напряжения определяется как величина потери электрического потенциала, вызванная противоположным давлением провода. Четыре основные переменные, влияющие на падение напряжения, включают материал проводки, диаметр и длину, а также величину пропускаемого тока.
Токонесущая способность провода часто называется токовой нагрузкой, что означает емкость в амперах.
Что касается материала проводки, то широко используются медь и алюминий благодаря их отличной электропроводности и относительно низкой цене по сравнению с более дорогими вариантами, такими как серебро или золото. Медь будет испытывать меньшее падение напряжения, чем алюминий, при той же длине и диаметре провода, поскольку медь является лучшим проводником. Далее, больший размер провода (диаметр) будет иметь меньшее падение напряжения, чем меньший размер той же длины. Длина провода также является ключевым фактором. Более короткий провод будет иметь меньшее падение напряжения, чем более длинный провод того же диаметра. Наконец, количество переносимого тока будет влиять на уровень падения напряжения. Увеличение тока приводит к увеличению падения напряжения, но насколько сильно это зависит от емкости провода, которая, в свою очередь, зависит от таких переменных, как материал провода и температура.
Одним из самых простых способов уменьшить падение напряжения является увеличение размера (диаметра) ваших проводов или кабелей, что снизит сопротивление по всей длине провода. Учтите, что медный или алюминиевый кабель большего диаметра повысит стоимость, поэтому обязательно рассчитайте падение напряжения, чтобы выбрать провод нужного сечения. Онлайн-калькуляторы падения напряжения и производители проводов — хорошее место для начала.
Рубрики: Основы, Синхронизация DW, Рекомендуемые
Что такое падение напряжения? | IEWC.com
Надежность может быть не осязаемым элементом, который устанавливается рядом с новой печью или подключается к портовому крану, но, тем не менее, это важный «аксессуар», который может означать разницу между сверхурочной работой и потерянным временем; наличие и отсутствие на складе; идеальная подгонка и ремонт. Пометка «ненадежный» может означать крах для бизнеса, независимо от того, что вы производите, устанавливаете или обслуживаете.
Вот почему так важно понимать простые, но часто упускаемые из виду проблемы, такие как падение напряжения в приложениях продукта.
Что такое падение напряжения?
Падение напряжения — это падение напряжения в электрической цепи между источником и нагрузкой. Провода, несущие электричество, имеют внутреннее сопротивление или импеданс протеканию тока. Падение напряжения — это величина потери напряжения в цепи из-за этого импеданса.
Чтобы оборудование работало должным образом, к нему должно подаваться необходимое количество энергии, которая измеряется в ваттах и рассчитывается путем умножения силы тока (ампер) на напряжение (вольт). Двигатели, генераторы, инструменты — все, что работает на электричестве, рассчитано на мощность. Правильное количество энергии позволяет оборудованию соответствовать расчетной номинальной мощности и работать эффективно. Слишком большое или недостаточное количество энергии может привести к неэффективной работе, расточительному использованию энергии и даже к повреждению оборудования.
Вот почему понимание расчеты падения напряжения и выбор правильного кабеля для каждого приложения очень важны.
В Национальном электротехническом кодексе (NEC) перечислены требования к безопасным электрическим установкам, и он представляет собой основной документ для руководства в США. Указания как для обученных специалистов, так и для конечных пользователей, эти нормы закладывают основу для проектирования и проверки электрических установок. Итак, как Кодекс рассматривает проблемы с падением напряжения ? Для параллельных цепей см. NEC (NFPA 70), раздел 215.2(A)(3), сноска 2, и раздел 210.19.(A)(1) сноска 4. В обеих рекомендациях рекомендуется, чтобы размеры проводников от фидеров к жилым помещениям не превышали 3% падения напряжения, а максимальное общее падение напряжения как на фидерах, так и ответвлениях не должно было превышать 5% для «разумной эффективности работы». ».
Кроме того, обращайтесь к NEC (NFPA 70) Раздел 647.4 (D) при работе с чувствительным электронным оборудованием.
В нем указано, что падение напряжения на любой ответвленной цепи не должно превышать 1,5%, а суммарное падение напряжения на ответвленной и фидерных проводах не должно превышать 2,5%. Важно отметить, что большая часть производимого сегодня оборудования содержит электронику, которая особенно чувствительна к чрезмерному падению напряжения.
Амплитуда, пропускная способность кабеля по электрическому току, также связана с падением напряжения. В Кодексе подчеркивается важность учета падения напряжения при рассмотрении номинальной токовой нагрузки кабеля и необходимость выполнения обоих требований. В разделе 310.15 (A)(1) NEC указано, что в таблицах токов не учитывается падение напряжения.
Как рассчитывается падение напряжения?
Для постоянного тока падение напряжения пропорционально величине протекающего тока и сопротивления провода. В цепях переменного тока также необходимо учитывать общий импеданс и коэффициент мощности (коэффициент потерь мощности). Поскольку сопротивление провода зависит от размера провода, материала и длины провода, важно выбрать правильный размер провода для длины провода, чтобы поддерживать падение напряжения на желаемом уровне.
Используйте следующую таблицу расчета падения напряжения , чтобы упростить расчеты падения напряжения.
Эта таблица упрощает расчет проектного падения напряжения. Например, предположим, что ваш проект включает в себя 100-футовую трассу провода 12/3 SOOW, линейный ток 12 ампер для оборудования, линейную цепь 120 вольт переменного тока, 3 фазы, коэффициент мощности 100%. Согласно расчетной таблице коэффициент равен 3190. Далее умножьте ток x расстояние (футы) x коэффициент: 12 x 100 x 3190 = 3 828 000. Наконец, поместите десятичную дробь перед последними шестью цифрами, и результатом будет потеря вольт или падение напряжения, которое в этом примере равно 3,8 вольт (3,2% от общего напряжения).
Поэтому, чтобы обеспечить надежность ваших продуктов, установок или обращений в службу поддержки, обязательно учитывайте падение напряжения при выборе кабеля. Хотя это в первую очередь неприятная проблема, падение напряжения может повлиять на эффективность оборудования, энергопотребление и привести к потенциальному повреждению чувствительной электроники и других систем.
К счастью, этих проблем легко избежать, особенно если вы полагаетесь на нормы и стандарты NEC, относящиеся к падению напряжения: каждый из них дает полезные рекомендации по обеспечению успеха вашего приложения.
Выбрав кабель с правильными характеристиками падения напряжения, вы оптимизируете работу подключенного оборудования, повысите эффективность и предотвратите повреждение оборудования. И это довольно хорошая отдача, как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.
| Размер провода | Коэффициент мощности % | 90AC Однофазный80 | Трехфазный переменный ток | DC |
|---|---|---|---|---|
| 14 AWG | 100 | 5880 | 5090 | 5880 |
| 90 | 5360 | 4640 | ||
| 80 | 4790 | 4150 | ||
| 70 | 4230 | 3660 | ||
| 60 | 3650 | 3160 | ||
| 12 AWG | 100 | 3690 | 3190 | 3690 |
| 90 | 3380 | 2930 | ||
| 80 | 3030 | 2620 | ||
| 70 | 2680 | 2320 | ||
| 60 | 2320 | 2010 | ||
| 10 AWG | 100 | 2320 | 2010 | 2820 |
| 90 | 2150 | 1861 | ||
| 80 | 1935 | 1675 | ||
| 70 | 1718 | 1487 | ||
| 60 | 1497 | 1296 | ||
| 8 AWG | 100 | 1462 | 1265 | 1462 |
| 90 | 1373 | 1189 | ||
| 80 | 1248 | 1081 | ||
| 70 | 1117 | 969 | ||
| 60 | 981 | 849 | ||
| 6 AWG | 100 | 918 | 795 | 918 |
| 90 | 882 | 764 | ||
| 80 | 812 | 703 | ||
| 70 | 734 | 636 | ||
| 60 | 653 | 565 | ||
| 4 AWG | 100 | 578 | 501 | 578 |
| 90 | 571 | 494 | ||
| 80 | 533 | 462 | ||
| 70 | 489 | 423 | ||
| 60 | 440 | 381 | ||
| 2 AWG | 100 | 367 | 318 | 363 |
| 90 | 379 | 328 | ||
| 80 | 361 | 313 | ||
| 70 | 337 | 292 | ||
| 60 | 309 | 268 | ||
| 1 AWG | 100 | 291 | 252 | 288 |
| 90 | 311 | 269 | ||
| 80 | 299 | 259 | ||
| 70 | 284 | 246 | ||
| 60 | 264 | 229 | ||
| 1/0 AWG | 100 | 233 | 202 | 229 |
| 90 | 257 | 222 | ||
| 80 | 252 | 218 | ||
| 70 | 241 | 209 | ||
| 60 | 227 | 106 | ||
| 2/0 AWG | 100 | 187 | 162 | 181 |
| 90 | 213 | 184 | ||
| 80 | 212 | 183 | ||
| 70 | 206 | 178 | ||
| 60 | 196 | 169 | ||
| 3/0 AWG | 100 | 149 | 129 | 144 |
| 90 | 179 | 155 | ||
| 80 | 181 | 156 | ||
| 70 | 177 | 153 | ||
| 60 | 171 | 148 | ||
| 4/0 AWG | 100 | 121 | 104 | 114 |
| 90 | 152 | 131 | ||
| 80 | 156 | 135 | ||
| 70 | 155 | 134 | ||
| 60 | 151 | 131 | ||
250 тыс. смил | 100 | 102 | 89 | 97 |
| 90 | 136 | 117 | ||
| 80 | 143 | 123 | ||
| 70 | 143 | 124 | ||
| 60 | 141 | 122 | ||
| 300 тыс.смил | 100 | 86 | 75 | 81 |
| 90 | 121 | 104 | ||
| 80 | 128 | 111 | ||
| 70 | 131 | 113 | ||
| 60 | 130 | 113 | ||
| 350 тыс.смил | 100 | 74 | 64 | 69 |
| 90 | 109 | 95 | ||
| 80 | 118 | 102 | ||
| 70 | 122 | 105 | ||
| 60 | 122 | 106 | ||
400 тыс. смил | 100 | 66 | 57 | 60 |
| 90 | 101 | 88 | ||
| 80 | 111 | 96 | ||
| 70 | 115 | 99 | ||
| 60 | 116 | 101 | ||
| 500 тыс.смил | 100 | 54 | 47 | 48 |
| 90 | 89 | 78 | ||
| 80 | 99 | 86 | ||
| 70 | 105 | 91 | ||
| 60 | 108 | 93 | ||
| 600 тыс.смил | 100 | 47 | 41 | 40 |
| 90 | 83 | 72 | ||
| 80 | 93 | 81 | ||
| 70 | 99 | 86 | ||
| 60 | 103 | 89 | ||
750 тыс. смил | 100 | 39 | 34 | 32 |
| 90 | 75 | 65 | ||
| 80 | 86 | 75 | ||
| 70 | 93 | 81 | ||
| 60 | 97 | 84 | ||
| 1000 тыс.смил | 100 | 31 | 27 | 24 |
| 90 | 67 | 58 | ||
| 80 | 79 | 68 | ||
| 70 | 86 | 75 | ||
| 60 | 91 | 78 |
Этот ресурс дополняет General Cable
Штаб-квартира General Cable находится в Хайленд-Хайтс, штат Кентукки, и является мировым лидером в разработке, проектировании, производстве, маркетинге и распространении алюминиевых, медных и оптоволоконных проводов и кабельной продукции для энергетическом, коммуникационном, транспортном, промышленном, строительном и специальном сегментах.
