Слишком сильный нагрев проводов, явление, которое потенциально может привести к очень неприятным последствиям. Например, при чрезмерном нагреве проводника, его изоляция может растрескаться и потерять свои защитные свойства. Кроме того, перегрев может привести к порче или к поломке подключённых электроприборов, а также может стать причиной короткого замыкания с известными последствиями.
Что является причиной перегрева проводов? Какая температура может считаться опасной? Разберёмся, почему так происходит и как этого избежать. Поехали!
Закон Джоуля — Ленца или почему любой провод греется всегда
Прежде всего стоит отметить, что, нагрев любого проводника, при прохождении по нему электрического тока просто неизбежен. Ведь из школьных уроков физики нам известно, что электрический ток представляет собой направленное движение частиц, носителей электрического заряда. Разумеется, что мы будем рассматривать только металлические проводники, где электрический ток обусловлен движением отрицательно заряженных частиц — электронов.
Соответственно, при прохождении тока через металлический проводник, электроны будут сталкиваться с положительно заряженными ионами и молекулами, находящимися в кристаллической решётке металла, из-за чего будет происходить замедление электронов. Разумеется, законы физики говорят, что энергия не может просто так взять и исчезнуть без следа. Нет, она просто переходит в другую форму.
При таком столкновении некоторая доля кинетической энергии электронов будет передана ионам, которые, в свою очередь, начнут колебаться, тем самым вызывая нагрев проводника. Говоря простыми словами, структура металла, из которого изготовлен проводник, будет мешать протеканию тока через него, а это значит, что проводник обладает электрическим сопротивлением. Кроме удельного сопротивления металла (ρ), на общее сопротивление (R) также будет оказывать большое влияние длина проводника (l) и его сечение(S).
Теперь, после того как, мы разобрались с основными физическими величинами, можно перейти к ответу на вопрос: почему греется провод, когда по нему протекает ток?
Внимательный читатель отметит, что сила тока в формуле указана в квадрате. Это указывает на то, что при повышении силы тока в 2 раза, также в 2 раза увеличивается и число столкновений электронов с ионами, а значит, в 2 раза возрастёт и количество энергии, которую ионам будут сообщать электроны.
Получается, что если число столкновений электронов с ионами увечилось в 2 раза, а также выросло в 2 раза и количество энергии, выделяемой при этом в виде тепла, то общее количество тепла увеличится уже в 2х2=4 раза, то есть в квадрате.
Какая температура считается нормальной
Учитывая всё вышесказанное, становится ясно, что провод неизбежно будет нагреваться, когда через него протекает ток. Однако где находится та граница, когда нагрев перестаёт считаться вполне допустимым и нормальным явлением?
Нормальная температура нагрева проводов зависит от материала, количества проводов, способа их прокладки, типа изоляции и нагрузки. Обычно нормальная температура нагрева для бытовых кабелей с ПВХ изоляцией составляет не более 70 ℃, а для термостойких кабелей — не более 150 ℃.
Однако не стоит забывать об условиях эксплуатации проводов. Если же говорить о данном параметре в более широком смысле, а не только для проводов и кабелей, предназначенных для эксплуатации в обычных бытовых условиях, то порог нормальной рабочей температуры может быть несколько выше. Например, кабель для питания осветительных ламп в духовке должен выдержать температуру в 300 ℃.
Разумеется, что улучшать термостойкие качества изоляции проводников можно только до определённых пределов. Но как же быть, если для работы этих пределов недостаточно? Например, как обеспечить питание дуговой сталеплавильной печи?
В подобных случаях применятся специальное охлаждение кабелей. Для этого используются различные жидкие диэлектрики, например, трансформаторное масло, а также газообразные диэлектрики: элегаз, воздух и водород.
Однако мы несколько отвлеклись от основной темы статьи. Сопутствующий признак перегрева проводников – появление специфического запаха изоляции и изменение её цвета. Такие признаки говорят об опасных повреждениях проводки и необходимости скорейшей замены.
к содержанию ↑Опасность и возможные последствия
Хотя о последствиях уже говорилось в самом начале статьи, необходимо более подробно остановиться на этом. Ведь перегрев проводов очень опасен, потому что может привести к следующим последствиям.
Во-первых,при перегреве изоляция начинает покрывать трещинами и крошиться. Это приводит к разрушению защитной оболочки, что в итоге может вызвать короткое замыкание и пожар.
Во-вторых, деформация и повреждение проводов, что может привести к нарушению электроснабжения и выходу из строя оборудования.
В-третьих, из-за перегрева происходит ускоренное старение изоляции, которое приводит к снижению надёжности проводов и кабелей, что потребует их замены раньше запланированного срока.
к содержанию ↑Что делать при чрезмерном нагреве кабеля
Понятно, что профилактика намного проще и эффективнее лечения запущенной хронической болезни. С электропроводкой ситуация обстоит примерно так же. Периодическая проверка температуры и осмотр проводки, распредкоробок и розеток обязательно даст положительный результат.
Однако, как же поступить, если вы обнаружили, что кабель сильно нагревается и появился неприятный запах? Разумеется, необходимо отключить мощные электроприборы. Скорее всего, причина кроется в них, и в таком случае кабель будет нагреваться по всей длине. Затем нужно вызвать специалиста для поиска неисправности.
Ещё одна причина чрезмерного нагрева кабелей может заключаться в механических повреждениях, например, перегибе кабеля или надломе отдельной жилы. Скрутки в кабеле также могут сильно нагреваться, ведь в таком случае переходное сопротивление возрастает.
Отдельно нужно рассказать о проблемах с удлинителями. Так как в основном, удлинители используются время от времени, а хранятся они обычно в катушках или бобинах, то при подключении электроприборов некоторые не хотят их разматывать полностью.
В итоге при длительном подключении мощной нагрузки, такой удлинитель может даже расплавиться. Ведь электрический ток, протекая по всей длине кабеля, будет его нагревать. При этом внутренние витки будут намного хуже охлаждаться, чем внешние витки, что со временем может привести к крайне неприятным последствиям.
Аналогичная ситуация будет происходить, когда электропроводка прокладывается в пучках или трубах.
Разумеется, что сечение проводов такого удлинителя должно соответствовать нагрузке. Ведь в противном случае это также приведёт к перегреву.
Также следует упомянуть о распространённом заблуждении насчёт розеток на удлинителях. Хотя на них имеется обозначение, например, указана сила тока 15 А, но это не значит, что в каждую розетку можно подключать такую нагрузку. Наоборот, это максимальная нагрузка для всего удлинителя. Значит, при подключении нескольких приборов, нужно следить за тем, чтобы вся нагрузка не превышала максимально возможное значение.
Если провод горячий только возле вилки или других контактов
Нужно отметить, что значительное переходное сопротивление также может быть причиной перегрева. В этом случае нагреваться будет не весь кабель, а только область, где переходное сопротивление очень высоко. Например, около вилки.
Однако причин такого поведения может быть две. Во-первых, это недостаточный контакт проводов и болтовых соединений внутри разборной вилки. Во-вторых, вилка может нагреваться из-за ослабления контакта внутри самой розетки.
Разумеется, что для устранения проблемы в первом случае необходимо разобрать вилку и затянуть болтовые соединения. Во втором случае потребуется отключить подачу электроэнергии, проверить отсутствие напряжения, и разобрав розетку, устранить причину плохого контакта, а если это сделать не представляется возможным, то и заменить розетку целиком.
При замене розетки нужно обращать внимание на её номинальный ток!
Подобная действия будут и если кабель греется около электроприбора или внутри распредкоробки. В этом случае также нужно протянуть соединения. В распредкоробках следует заменить скрутки на опрессовку гильзами,не забывая, конечно, о собственной безопасности.
Если нет опыта проведения таких работ, то лучше обратиться к профессионалам за помощью. Любой электрик-профессионал знает, что перед началом работы необходимо выполнить 3 правила: отключил, проверил, заземлил!
Заключение
Разумеется, что лучше избегать чрезмерного нагрева электропроводки. Ведь в противном случае может выйти из строя как сама проводка, так и электроприбор, ну и конечно же при самом неблагоприятном раскладе, может произойти пожар. К сожалению, просто огромное количество возгораний связаны с неисправностями в электропроводке.
Предыдущая
Загрузка...
