Odolnosť je v elektrotechnike aplikovaná koncepcia. Označuje, aký odpor na jednotku dĺžky má materiál jednej sekcie voči prúdu, ktorý ňou preteká - inými slovami, aký odpor má drôt milimetrovej sekcie dlhý jeden meter. Tento koncept sa používa v rôznych výpočtoch elektrotechniky.
Je dôležité pochopiť rozdiely medzi špecifickým elektrickým odporom na jednosmerný prúd a špecifickým elektrickým odporom na striedavý prúd. V prvom prípade je odpor spôsobený iba pôsobením jednosmerného prúdu na vodiča. V druhom prípade striedavý prúd (môže mať akýkoľvek tvar: sínusový, pravouhlý, trojuholníkový alebo ľubovoľný) spôsobuje vo vodiči dodatočne pôsobiace vírivé pole, čo tiež vytvára odpor.
Fyzický výkon
V technických výpočtoch týkajúcich sa ukladania káblov rôznych priemerov sa parametre používajú na výpočet požadovanej dĺžky kábla a jeho elektrických charakteristík. Jedným z hlavných parametrov je odpor. Vzorec elektrického odporu:
ρ = R * S / l, kde:
- ρ je odpor materiálu;
- R je ohmický elektrický odpor konkrétneho vodiča;
- S je prierez;
- l je dĺžka.
Rozmer ρ sa meria v Ohm • mm 2 / m alebo so zníženým vzorcom - Ohm • m.
Hodnota ρ rovnakej látky je vždy rovnaká. Preto je to konštanta charakterizujúca materiál vodiča. Zvyčajne je to uvedené v adresároch. Na základe toho je už možné vypočítať technické množstvá.
Je dôležité povedať o elektrickej vodivosti. Táto hodnota predstavuje inverzný odpor materiálu a používa sa spolu s ním. Nazýva sa aj elektrická vodivosť. Čím vyššia je táto hodnota, tým lepšie kov vedie prúd. Napríklad špecifická vodivosť medi je 58, 14 m / (Ohm • mm2). Alebo v jednotkách akceptovaných v systéme SI: 58 140 000 S / m. (Siemens na meter je jednotka elektrickej vodivosti v SI).
Odolnosť rôznych materiálov
O odpore je možné hovoriť iba v prítomnosti prvkov, ktoré vedú prúd, pretože dielektrika majú nekonečný alebo blízky elektrický odpor. Naproti tomu kovy sú veľmi dobrými vodičmi prúdu. Elektrický odpor kovového vodiča môžete merať pomocou miliometra alebo presnejšie mikroohmmetra. Hodnota sa meria medzi ich sondami aplikovanými na časť vodiča. Umožňujú skontrolovať obvod, zapojenie, vinutie motorov a generátorov.
Kovy sa líšia svojou schopnosťou viesť prúd. Rezistencia rôznych kovov je parametrom charakterizujúcim tento rozdiel. Údaje sú uvedené pri teplote materiálu 20 stupňov Celzia:
- Striebro (ρ = 0, 011498 Ohm • mm2 / m);
- Hliník (p = 0, 027);
Meď (ρ = 0, 01721);- Ortuť (p = 0, 94);
- Zlato (ρ = 0, 023);
- Železo (ρ = 0, 1);
- Volfrám (p = 0, 0551);
- Mosadz (ρ = 0, 026 … 0, 109);
- Bronz (p = 0, 095);
- Oceľ (ρ = 0, 103 … 0, 14);
- Zliatina niklu, mangánu, železa a chrómu je nichróm (ρ = 1 051 … 1 398).
Parameter ρ ukazuje, aký odpor bude mať vodič vodomer s prierezom 1 mm2. Čím je táto hodnota väčšia, tým väčší je elektrický odpor požadovaného vodiča určitej dĺžky. Najmenší ρ, ako je možné vidieť zo zoznamu, v prípade striebra bude odpor jedného metra tohto materiálu iba 0, 015 Ohmov, ale jeho použitie v priemyselnom meradle je príliš drahé. Ďalej je to meď, ktorá je v prírode oveľa bežnejšia (nie vzácny, ale neželezný kov). Preto je medené vedenie veľmi bežné.
Aplikácia medeného vodiča
Meď nie je len dobrým vodičom elektrického prúdu, ale aj veľmi plastickým materiálom. Vďaka tejto vlastnosti sa medené káble lepšie hodia, sú odolné proti ohybu a roztiahnutiu.
Meď je na trhu veľmi žiadaná. Z tohto materiálu sa vyrába veľa rôznych produktov:
- Obrovské množstvo vodičov;
- Autosúčiastky (napríklad radiátory);
- Hodinové mechanizmy;
- Počítačové komponenty
- Podrobnosti o elektrických a elektronických zariadeniach.
Elektrický odpor medi je jedným z najlepších medzi elektricky vodivými materiálmi, takže na jeho základe sa vytvára veľa výrobkov z elektrotechnického priemyslu. Okrem toho sa meď ľahko spájkuje, takže je veľmi bežná v amatérskom rádiu.
Vysoká tepelná vodivosť medi umožňuje jej použitie v chladiacich a vyhrievacích zariadeniach a plasticita umožňuje vytvárať najmenšie detaily a najtenšie vodiče.
Vodivosť verzus teplota
Vodiče elektrického prúdu sú prvého a druhého druhu. Vodiče prvého druhu sú kovy. Vodiče druhého druhu sú vodivé roztoky kvapalín. Elektróny prenášajú prúd v prvom a prúdové nosiče v druhom vodiči sú ióny, nabité častice elektrolytickej kvapaliny.
O vodivosti materiálov môžeme hovoriť iba v súvislosti s okolitou teplotou. Pri vyššej teplote zvyšujú vodiče prvého druhu elektrický odpor a druhý naopak klesajú. V súlade s tým existuje teplotný koeficient odolnosti materiálov. Rezistivita medi Ohm m sa zvyšuje so zvyšujúcim sa zahrievaním. Teplotný koeficient α tiež závisí iba od materiálu, táto hodnota nemá rozmer a rovná sa nasledujúcim ukazovateľom pre rôzne kovy a zliatiny:
- Striebro - 0, 0035;
- Železo - 0, 0066;
- Platina - 0, 0032;
- Meď - 0, 0040;
- Volfrám - 0, 0045;
- Ortuť - 0, 0090;
- Constantan - 0, 000005;
- Nikelín - 0, 0003;
- Nichrome - 0, 00016.
Stanovenie elektrického odporu časti vodiča pri zvýšenej teplote R (t) sa vypočíta podľa vzorca:
R (t) = R (0) · (1+ a · (tt (0))), kde:
- R (0) je odpor pri počiatočnej teplote;
- α je teplotný koeficient;
- t - t (0) je teplotný rozdiel.
Napríklad, keď poznáme elektrický odpor medi pri 20 stupňoch Celzia, môžeme vypočítať, čo sa bude rovnať 170 stupňom, to znamená, keď sa zahrieva na 150 stupňov. Počiatočný odpor sa zvýši (1 + 0, 004 · (170 - 20)) krát, tj 1, 6-krát.
Naopak, so zvyšujúcou sa teplotou klesá vodivosť materiálov. Pretože ide o recipročnú hodnotu elektrického odporu, znižuje sa presne o rovnaké množstvo. Napríklad elektrická vodivosť medi pri zahrievaní materiálu o 150 stupňov sa zníži o 1, 6 krát.
Existujú zliatiny, ktoré prakticky nemenia svoj elektrický odpor s teplotou. Taký je napríklad konštantan. Ak sa teplota zmení o sto stupňov, jeho odpor sa zvýši iba o 0, 5%.
Ak sa vodivosť materiálov zhoršuje zahrievaním, zlepšuje sa so znižujúcou sa teplotou. Súvisiacim javom je supravodivosť. Ak znížite teplotu vodiča pod -253 stupňov Celzia, jeho elektrický odpor sa prudko zníži: takmer na nulu. V tejto súvislosti klesajú náklady na prenos elektrickej energie. Jediným problémom bolo ochladenie vodičov na takéto teploty. Avšak v súvislosti s nedávnymi objavmi vysokoteplotných supravodičov na báze oxidov medi sa materiály musia ochladiť na prijateľné hodnoty .