Алюминий или медь: споры и истина
В марте 2019 года Минстрой подписал приказ с правилами проектирования и монтажа электросетей, согласно которому разрешено использовать алюминиевую проводку в строительстве жилых и общественных зданий. В связи с этим возникло много споров, ведь до недавнего времени считалось, что обеспечить необходимую безопасность могут лишь кабели с токопроводящими жилами из меди. Чтобы принять верное решение, необходимо знать свойства и технические характеристики обоих металлов, о чем и пойдет речь далее.
Плюсы и минусы токопроводящей жилы (ТПЖ) из алюминия
Важным преимуществом алюминия является его малый вес и низкая цена. Легкий провод упрощает и удешевляет монтаж проводки. Кроме того, кабель на основе алюминия имеет и другие плюсы:● Устойчив к окислению. Неизолированная поверхность металла в местах контакта с воздухом покрывается защитной пленкой, которая предотвращает дальнейшую коррозию.
● Пластичен.
Кабель из алюминия отлично гнется и сохраняет заданную форму. При монтаже проводки можно получить любую необходимую конфигурацию.
Важно, что цена алюминиевого кабеля на 30-50% ниже, чем стоимость аналогичных изделий из меди.
К минусам ТПЖ из алюминия относят:
● Высокое удельное сопротивление, которое ведет к нагреву, соответственно, не допускает больших нагрузок. Очень важно правильно подобрать сечение с «запасом» и ПЗУ.● Хрупкость материала и, как следствие, заниженный срок эксплуатации кабеля при частом перегреве токопроводящей жилы.
● Необходимость специальной смазки или клеммников для устранения образования пленки в местах стыковки проводов.
Кроме того, стоит помнить, что согласно приказу Минстроя для проектирования и монтажа электроустановок не допускается использование кабеля на основе алюминия с сечением менее 16 кв.
мм.
Также к сплаву предъявляются требования по процентному соотношению компонентов — содержание железа и меди должно быть 0,4-0,5% и 0,15% соответственно.
Какой материал для токопроводящей жилы лучше: сравнение
● Долговечность. И медь, и алюминий имеют идентичный ресурс. Кабели с одинарной изоляцией служат 15 лет, с двойной же рассчитаны на 30 лет.
● Прочность. Провод из меди гораздо прочнее, соответственно, допускает больше перегибов. Согласно ГОСТ медный кабель рассчитан на 80 перегибов, алюминиевый — всего на 12. Если проводка проходит в стене, под полом или потолком, то этот показатель не имеет значения.
● Цена кабеля. Изделия с токопроводящей жилой из алюминия стоят в дешевле, чем аналоги из меди.
● Сопротивление. Чем ниже этот показатель, тем меньше потери электроэнергии на линии. Удельное сопротивление меди равно 0,018 Ом*кв.мм/м. У алюминия этот показатель выше и составляет 0,028 Ом*кв.мм/м.
● Монтаж. Прокладка проводов из алюминия осуществляется легче ввиду небольшого веса и пластичности материала, но в то же время возникают сложности при соединении кабеля.
Вывод
Выбор в пользу кабеля с ТПЖ из того или иного материала следует делать с учетом назначения кабельной линии. Медные провода ввиду их высоких эксплуатационных характеристик предпочтительнее использовать для монтажа электросетей на промышленных предприятиях. Благодаря невысокой стоимости современные кабели на основе сплавов алюминия позволят запустить в эксплуатацию ежегодно 80 млн кв. м новой жилой недвижимости.
Кабельный Завод «Эксперт Кабель» осуществляет выпуск новых кабелей из алюминиевой и медной ТПЖ. Они обеспечивают максимальную пожаробезопасность за счет качественного материала жилы и специальной изоляции из полимерных композиций, которая не содержит галогены и не поддерживает горение.
Если Вам нужна особая конструкция кабеля, то наши специалисты кратчайшие сроки разработают согласно вашему техническому заданию КПП, отвечающую всем требованиям.
Задачи на Сопротивление проводников с решениями
Задачи на Сопротивление проводников с решениями
Формулы, используемые на уроках «Задачи на сопротивление проводников».
Название величины | Обозначение | Единица измерения | Формула |
Сила тока | I | А | I = U / R |
Напряжение | U | В | U = IR |
Сопротивление | R | Ом | R = U/I |
Длина проводника | l | м | l = RS / p |
Площадь поперечного сечения проводника | S | мм2 | S = pl / R |
Удельное сопротивление вещества | p | Ом • мм2 /м | p = RS / l |
Сопротивление проводника | R | Ом | R = pl / S |
Краткая теория для решения Задачи на Сопротивление проводников.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача № 1. Длина алюминиевого провода 500 м, площадь его поперечного сечения 4 мм2 , Чему равно сопротивление провода?
Задача № 2. Медный провод с площадью поперечного сечения 0,85 мм2 обладает сопротивлением 4 Ом. Какова длина провода?
Задача № 3. Длина серебряного провода 0,6 м, а сопротивление 0,015 Ом. Определите площадь поперечного сечения провода.
Задача № 4. Жила алюминиевого провода, используемого для электропроводки, имеет площадь поперечного сечения 2 мм2. Какой площадью поперечного сечения должен обладать никелиновый провод, чтобы длина и сопротивление линии не изменились?
Задача № 5. Площади поперечных сечений стальных проволок с одинаковыми длинами равны 0,05 и 1 мм2. Какая из них обладает меньшим сопротивлением; во сколько раз?
Задача № 6.
Сопротивление проволоки длиной 1 км равно 5,6 Ом. Определите напряжение на каждом участке проволоки длиной 100 м, если сила тока в ней 7 мА.
Задача № 7. Имеются два однородных проводника, однако первый в 8 раз длиннее второго, который имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников обладает большим сопротивлением; во сколько раз?
Задача № 8. Шнур, употребляемый для подводки тока к телефону, для гибкости делают из многих тонких медных проволок. Рассчитайте сопротивление такого провода длиной 3 м, состоящего из 20 проволок площадью поперечного сечения 0,05 мм2 каждая.
Задача № 9. Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата равно 45 В.
Задача № 10. Сопротивление проволоки, у которой площадь поперечного сечения 0,1 мм2, равно 180 Ом.
Какой площади поперечного сечения надо взять проволоку той же длины и из того же материала, чтобы получить сопротивление 36 Ом?
Задача № 1. Длина алюминиевого провода 500 м, площадь его поперечного сечения 4 мм2 , Чему равно сопротивление провода?
Задача № 2. Медный провод с площадью поперечного сечения 0,85 мм2 обладает сопротивлением 4 Ом. Какова длина провода?
Задача № 3. Длина серебряного провода 0,6 м, а сопротивление 0,015 Ом. Определите площадь поперечного сечения провода.
Задача № 4. Жила алюминиевого провода, используемого для электропроводки, имеет площадь поперечного сечения 2 мм2. Какой площадью поперечного сечения должен обладать никелиновый провод, чтобы длина и сопротивление линии не изменились?
Задача № 5. Площади поперечных сечений стальных проволок с одинаковыми длинами равны 0,05 и 1 мм2. Какая из них обладает меньшим сопротивлением; во сколько раз?
Задача № 6. Сопротивление проволоки длиной 1 км равно 5,6 Ом.
Определите напряжение на каждом участке проволоки длиной 100 м, если сила тока в ней 7 мА.
Задача № 7. Имеются два однородных проводника, однако первый в 8 раз длиннее второго, который имеет вдвое большую площадь поперечного сечения. Какой из проводников обладает большим сопротивлением; во сколько раз?
Задача № 8. Шнур, употребляемый для подводки тока к телефону, для гибкости делают из многих тонких медных проволок. Рассчитайте сопротивление такого провода длиной 3 м, состоящего из 20 проволок площадью поперечного сечения 0,05 мм2 каждая.
Задача № 9. Определите силу тока, проходящего через реостат, изготовленный из никелиновой проволоки длиной 50 м и площадью поперечного сечения 1 мм2, если напряжение на зажимах реостата равно 45 В.
Задача № 10. Сопротивление проволоки, у которой площадь поперечного сечения 0,1 мм2, равно 180 Ом. Какой площади поперечного сечения надо взять проволоку той же длины и из того же материала, чтобы получить сопротивление 36 Ом?
Сопротивление и реактивное сопротивление на км медных и алюминиевых кабелей ~ Изучение электротехники
Сопротивление и реактивное сопротивление на км медных и алюминиевых кабелей
Для расчета падения напряжения в кабеле в таблице ниже приведены значения реактивного сопротивления и сопротивления для медных и алюминиевых кабелей:Значения для медных кабелей
| Размер кабеля, S (мм2) | Одножильный кабель | Двухжильные/трехжильные кабели | ||
| R(Ом/км) при 80°C | X (Ом/км) при 80°C | R(Ом/км) при 80°C | X(Ом/км) при 80°C | |
| 1,5 | 14,8 | 0,168 | 15,1 | 0,118 |
| 2,5 | 8,91 | 9. 08 | 0,109 | |
| 4 | 5,57 | 0,143 | 5,68 | 0,101 |
| 6 | 3,71 | 0,135 | 3,78 | 0,0955 |
| 10 | 2,24 | 0,119 | 2,27 | 0,0861 |
| 16 | 1,41 | 0,112 | 1,43 | |
| 25 | 0,889 | 0,106 | 0,907 | 0,0813 |
| 35 | 0,641 | 0,101 | 0,654 | 0,0783 |
| 50 | 0,473 | 0,101 | 0,483 | 0,0779 |
| 70 | 0,328 | 0,0965 | 0,334 | 0,0751 |
| 95 | 0,326 | 0,0975 | 0,241 | 0,0762 |
| 120 | 0,188 | 0,0939 | 0,191 | 0,074 |
| 150 | 0,153 | 0,0928 | 0,157 | 0,0745 |
| 185 | 0,123 | 0,0908 | 0,125 | 0,0742 |
| 240 | 0,0943 | 0,0902 | 0,0966 | 0,0752 |
| 300 | 0,0761 | 0,0895 | 0,078 | 0,075 |
| Размер кабеля, S (мм2) | Одножильный кабель | Двухжильные/трехжильные кабели | ||
| R(Ом/км) при 80°C | X (Ом/км) при 80°C | R(Ом/км) при 80°C | X(Ом/км) при 80°C | |
| 1,5 | 24. | 0,168 | 24.878 | 0,118 |
| 2,5 | 14.680 | 0,156 | 14,960 | 0,109 |
| 4 | 9.177 | 0,143 | 9,358 | 0,101 |
| 6 | 6.112 | 0,135 | 6.228 | 0,0955 |
| 10 | 3,691 | 0,119 | 3,740 | 0,0861 |
| 16 | 2,323 | 0,112 | 2,356 | 0,0817 |
| 25 | 1,465 | 0,106 | 1,494 | 0,0813 |
| 35 | 1,056 | 0,101 | 1,077 | 0,0783 |
| 50 | 0,779 | 0,101 | 0,796 | 0,0779 |
| 70 | 0,540 | 0,0965 | 0,550 | 0,0751 |
| 95 | 0,389 | 0,0975 | 0,397 | 0,0762 |
| 120 | 0,310 | 0,0939 | 0,315 | 0,074 |
| 150 | 0,252 | 0,0928 | 0,259 | 0,0745 |
| 185 | 0,203 | 0,0908 | 0,206 | 0,0742 |
| 240 | 0,155 | 0,0902 | 0,159 | 0,0752 |
| 300 | 0,125 | 0,0895 | 0,129 | 0,075 |
Новое сообщение Старый пост Главная
12.
5: Удельное сопротивление — рабочая сила LibreTexts- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 1045
- Тони Р. Купхальдт
- Schweitzer Engineering Laboratories через All About Circuits
Расчет сопротивления проводов
Номинальная допустимая нагрузка проводника — это грубая оценка сопротивления, основанная на способности тока создавать опасность пожара. Однако мы можем столкнуться с ситуациями, когда падение напряжения, создаваемое сопротивлением проводов в цепи, представляет собой проблему, не связанную с пожаром. Например, мы можем проектировать схему, в которой напряжение на компоненте является критическим и не должно опускаться ниже определенного предела.
Если это так, то падение напряжения из-за сопротивления проводов может вызвать техническую проблему, хотя и находится в безопасных (противопожарных) пределах по току:
Формула сопротивления
Если нагрузка в приведенной выше цепи не выдерживает напряжения ниже 220 вольт при исходном напряжении 230 вольт, то лучше убедиться, что напряжение в проводке не падает более чем на 10 вольт. по пути. С учетом как питающего, так и обратного проводников этой цепи остается максимально допустимое падение напряжения в 5 вольт по длине каждого провода. Используя закон Ома (R=E/I), мы можем определить максимально допустимое сопротивление для каждого отрезка провода:
Мы знаем, что длина каждого отрезка провода составляет 2300 футов, но как определить величину сопротивления для провода определенного размера и длины? Для этого нам понадобится другая формула:
Эта формула связывает сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» (ρ), похожая на строчную букву «р»), его длина («l») и площадь поперечного сечения («A»).
Обратите внимание, что с переменной длины в верхней части дроби значение сопротивления увеличивается с увеличением длины (аналогия: протолкнуть жидкость через длинную трубу труднее, чем через короткую) и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения ( аналогия: по толстой трубе жидкость течет легче, чем по тонкой). Удельное сопротивление является константой для типа рассчитываемого материала проводника.
Удельное сопротивление некоторых проводящих материалов можно найти в следующей таблице. Мы находим медь в нижней части таблицы, уступая только серебру по низкому удельному сопротивлению (хорошей проводимости):
Обратите внимание, что цифры удельного сопротивления в приведенной выше таблице даны в очень странных единицах «Ом- смил/фут” (Ω-смил/фут). Эта единица указывает, какие единицы измерения предполагается использовать в формуле сопротивления (R=ρl/A). В этом случае эти цифры для удельного сопротивления предназначены для использования, когда длина измеряется в футах, а площадь поперечного сечения измеряется в круговых милах.
Единицей измерения удельного сопротивления является ом-метр (Ом-м) или ом-сантиметр (Ом-см), где 1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-смил/фут). В столбце таблицы «Ом-см» цифры фактически масштабированы как мкОм-см из-за их очень малых величин. Например, железо указано как 9,61 мкОм-см, что можно представить как 9,61 x 10 -6 Ом-см.
При использовании единицы Ом-метр для удельного сопротивления в формуле R=ρl/A длина должна быть в метрах, а площадь в квадратных метрах. При использовании в той же формуле единиц измерения Ом-сантиметр (Ом-см) длина должна быть выражена в сантиметрах, а площадь — в квадратных сантиметрах.
Все эти единицы измерения удельного сопротивления действительны для любого материала (Ом-смил/фут, Ом-м или Ом-см). Однако можно было бы предпочесть использовать Ω-cmil/ft при работе с круглым проводом, где площадь поперечного сечения уже известна в круглых милах. И наоборот, при работе с шинами нестандартной формы или нестандартными шинами, вырезанными из металлической заготовки, где известны только линейные размеры длины, ширины и высоты, более подходящими единицами удельного сопротивления могут быть Ом-метр или Ом-см.
Решение
Возвращаясь к нашему примеру цепи, мы искали провод с сопротивлением 0,2 Ом или меньше на протяжении 2300 футов. Предполагая, что мы собираемся использовать медную проволоку (наиболее распространенный тип производимой электрической проволоки), мы можем составить нашу формулу следующим образом:
Алгебраически решая для A, мы получаем значение 116 035 круговых мил. Ссылаясь на нашу таблицу размеров сплошной проволоки, мы обнаруживаем, что проволока «двойного размера» (2/0) с 133 100 см-мил подходит, тогда как следующий меньший размер, «одинарная» (1/0) с 105 500 см-мил слишком мал. . Имейте в виду, что ток нашей цепи составляет скромные 25 ампер. Согласно нашей таблице допустимых токов для медного провода на открытом воздухе, провода 14 калибра было бы достаточно (до , а не касается разведения огня). Однако с точки зрения падения напряжения провод 14-го калибра был бы крайне неприемлем.
Просто ради интереса, давайте посмотрим, как провод калибра 14 повлиял бы на производительность нашей силовой цепи.
Глядя на нашу таблицу размеров проводов, мы обнаруживаем, что провод 14 калибра имеет площадь поперечного сечения 4 107 круговых мил. Если мы все еще используем медь в качестве материала провода (хороший выбор, если только мы не действительно богатые и не можем позволить себе 4600 футов серебряной проволоки 14-го калибра!), тогда наше удельное сопротивление все равно будет 10,09.Ом-смил/фут:
Помните, что это 5,651 Ом на 2300 футов медного провода 14-го калибра, и что у нас есть два участка по 2300 футов во всей цепи, поэтому каждый отрезок провода в цепи имеет 5,651 Ом сопротивления:
Суммарное сопротивление проводов нашей цепи в 2 раза больше 5,651, или 11,301 Ом. К сожалению, это далеко слишком большое сопротивление, чтобы обеспечить ток 25 ампер при напряжении источника 230 вольт. Даже если бы наше сопротивление нагрузки было 0 Ом, сопротивление нашей проводки 11,301 Ом ограничило бы ток цепи до 20,352 ампер! Как видите, «небольшое» сопротивление провода может иметь большое значение в характеристиках схемы, особенно в силовых цепях, где токи намного выше, чем обычно встречаются в электронных схемах.
Давайте решим пример задачи сопротивления для куска нестандартной шины. Предположим, у нас есть кусок твердого алюминиевого стержня шириной 4 сантиметра, высотой 3 сантиметра и длиной 125 сантиметров, и мы хотим вычислить сквозное сопротивление по длинному измерению (125 см). Во-первых, нам нужно определить площадь поперечного сечения стержня:
Нам также нужно знать удельное сопротивление алюминия в единицах измерения, подходящих для этого приложения (Ом-см). Из нашей таблицы удельных сопротивлений мы видим, что это 2,65 х 10 -6 Ом-см. Составляя нашу формулу R=ρl/A, мы получаем:
Как видите, сама толщина шины обеспечивает очень низкое сопротивление по сравнению со стандартными размерами проводов, даже при использовании материала с большее удельное сопротивление.
Методика определения сопротивления сборной шины принципиально не отличается от процедуры определения сопротивления круглого провода. Нам просто нужно убедиться, что площадь поперечного сечения рассчитана правильно и что все единицы соответствуют друг другу, как и должны.
Обзор
- Сопротивление проводника увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения при прочих равных условиях.
- Удельное сопротивление («ρ») — это свойство любого проводящего материала, цифра, используемая для определения сквозного сопротивления проводника данной длины и площади в этой формуле: R = ρl/A
- Удельное сопротивление материалов указано в единицах Ом-смил/фут или Ом-метрах (метрических). Коэффициент преобразования между этими двумя единицами составляет 1,66243 x 10 9 .0535 -9 Ом-метров на Ом-смил/фут или 1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-смил/фут.
- Если падение напряжения в цепи является критическим, то перед выбором размера провода необходимо выполнить точные расчеты сопротивления проводов.
Эта страница под названием 12.5: Удельное сопротивление распространяется в соответствии с лицензией GNU Free Documentation License 1.
