Из алюминиевой проволоки сечением: Помогите!! Пожалуйста! из алюминиевой проволоки, площадь поперечного сечения которой равна 1 мм^2, сделано кольцо радиусом 10. перпендикулярно плоскости кольца за 0,01 с включают магнитное поле, у кот…

alexxlab | 28.02.1985 | 0 | Разное

Содержание

Производство алюминиевой проволоки – виды и характеристики

Алюминиевая проволока представляет собой длинномерное металлоизделие с круглым сечением малого размера. Производство алюминиевой проволоки востребованное. Изделия используют в пищевой, мебельной промышленности, приборостроении, машиностроении, в строительстве при проведении сварочных работ, для прокладки кабелей электролиний.

Свойства проволоки из алюминия

Алюминий – универсальный материал, которому присущи такие характеристики:

  • малый вес;
  • гибкость;
  • прочность;
  • влагоустойчивостью;
  • хорошая износостойкость;
  • температура плавления 660 0C;
  • стойкость к агрессивным средам;
  • слабые магнитные свойства;
  • биологическая инертность;
  • долговечность.

По сравнению с другими видами аналогичных изделий, алюминиевая проволока имеет много преимуществ. Материал устойчивый к коррозии, поэтому его применяют там, где объекты контактируют с водой. Технический алюминий легко поддается обработке. Он обладает электро- и теплопроводностью. Металл безопасный в использовании, так как соответствует необходимым санитарно-техническим требованиям.

Для изготовления профиля используют чистый алюминий разных марок и его деформируемые сплавы в виде слитков или катанки. Свойства изделия зависят от химического состава и способа производства. Диаметр готовой продукции варьируется от 0,08 до 10 мм.

Виды и марки проволоки из алюминия

Производство длинномерных алюминиевых изделий регламентируется стандартами ГОСТ. Длинномерный профиль из алюминия имеет разную классификацию, основанную на эксплуатационных характеристиках.

По химическому составу стали:

  • низкоуглеродистая — с массой углерода до или выше 0,25%;
  • легированная;
  • высоколегированная;
  • на основе особых сплавов.

По форме сечения:

  • круглая, овальная;
  • квадратная, прямоугольная;
  • трапециевидная;
  • многогранная;
  • сегментная;
  • клиновидная;
  • зето- и иксообразная;
  • периодического, специального, фасонного профиля.

По виду поверхности:

  • полированная;
  • шлифованная;
  • травленная;
  • с металлическим или неметаллическим покрытием;
  • светлая;
  • черная.

Каждому специалисту известно понятие «марка металла». Расшифровка символов дает сведения о химическом составе и физических свойствах материала. Сплавы маркируют буквами и цифрами, по которым определяют состав химических элементов и их количество. В соответствии с ГОСТ круглую проволоку обозначают таким образом:

  • Твердая – АТ.
  • Полутвердая – АПТ.
  • Мягкая – АМ.
  • Повышенной прочности – АТп.

По ГОСТ 14838-78 производят изделия для холодной высадки на основе технического алюминия или его сплавов. ГОСТ 7871-75 позволяет изготавливать проволоку для сварки. ГОСТ 4784-97 регулирует химический состав продукции. Согласно ГОСТ 24231-80, проводят пробы с целью определить содержание компонентов металла.

Особенности производства алюминиевой проволоки

Основой для изготовления проволоки является катанка алюминиевая диаметром от 9 до 14 мм. Ее получают тремя способами.

Схема получения проволоки

Прокаткой, если в качестве исходного сырья имеются алюминиевые слитки. Для этого используют проволочно-прокатный стан. Это комплекс автоматизированных механизмов, оснащенный нагревательными печами с электрическим, газовым или нефтяным обогревом.

Методом непрерывного литья и проката, если сырье представлено в виде расплавленного алюминия. Это передовой способ, который предполагает загрузку жидкой массы в кристаллизатор. Специальное вращающееся колесо с вырезом на ободе охлаждается водой. Во время движения металл кристаллизуется и передается на прокатные валки. Готовую продукцию сворачивают в катушки, помещают в полиэтиленовые пакеты.

Холодное волочение алюминиевой проволоки

На некоторых заводах, оснащенных гидравлическими прессами, электротехническую катанку изготавливают методом прессования. Нагретый слиток помещают в специальный контейнер с матрицей. На ней есть отверстие, соответствующее форме сечения изделия. Обработка давлением происходит за счет пуансона со сменной прессшайбой, которая плотно заходит в пространство контейнера.

Последний способ подходит для изготовления сложных профилей разного сечения, прутков, гладких и ребристых труб диаметром до 400 мм. Прессованная продукция, в отличие от литой, может выпускаться в виде прямолинейных отрезков от 1 до 2,5 метра.

Предварительная обработка

Чтобы алюминиевая проволока на выходе приобрела нужные свойства, ее подвергают предварительной обработке:

Закалка и старение алюминиевых сплавов сплавов

  • Для крепости изделий из неупрочняемых сплавов применяют холодную деформацию. Это характерно для марок АД1, АМг3, АМг5.
  • Термоупрочняемые сплавы подвергают закалке и старению: Д1П, Д16П, Д18.
  • Для достижения пластичности проволоку отжигают.
  • На завершающей стадии изготовления изделий с помощью специального инструмента проводится абразивная обработка. Она помогает удалить заусеницы и закруглить ребра металлического шнура.

Метод волочения

Алюминиевая проволока получается из катанки методом волочения. Заготовку диаметром от 7 до 20 мм протягивают через несколько отверстий – волок. Их размер намного меньше, чем сечение проволоки. Поскольку при горячей прокатке металл покрывается безвредной окисной пленкой, его не подвергают процедуре травления. Если катанка алюминиевая хранится долгое время, слой окислов необходимо стравливать. Для этого металл погружают в водный раствор серной кислоты.

Изготовление изделий проводят по такой схеме:

Современное производство проволоки

  • Алюминий при помощи загрузчика подают в плавильную печь с рабочей температурой 700–800 0C.
  • Расплавленную массу пропускают через фильеру с целью получения литой заготовки диаметром до 3,5 мм.
  • Обрабатываемый материал охлаждают, кладут на индивидуальный компенсатор.
  • Волочение катанки осуществляют на многократных станках без скольжения с применением густой смазки.
  • С компенсатора заготовка поступает в волочильное устройство.
  • Волочение заготовок меньшего диаметра производят на агрегатах со скоростью 18м/сек. и скольжением.
  • Технологический процесс предполагает использованием мыльно-масляной эмульсии.
  • При многократно повторяющемся волочении величину вытяжек делают на 5% меньше, чем для меди. Это снижает вероятность обрывов проволоки.

Области применения алюминиевой проволоки

Длинномерная нить из алюминия нашла широкое применение в разных сферах человеческой деятельности.

Применение алюминиевой проволоки

Круглую проволоку используют в качестве сварочного материала при ручной, дуговой, аргонной и автоматической сварке. Шов из алюминия защищает предмет от коррозии и термической деформации. При минимальном весе металл обеспечивает прочность конструкций. Данные виды работ характерны для строительства, судо-, машино- и авиастроения.

Длинномерный алюминиевый шнур является универсальным крепежным материалом. Его задействуют при изготовлении мебели. Пружины, сетки, фурнитура, заклепки, декоративные детали из алюминия – это далеко не весь перечень полезных предметов из катаного алюминия.

Пищевая промышленность: сырное и колбасное производство.

Проволока тесно связана с электротехнической промышленностью. Это антенны, разные виды кабелей и проводов для прокладки линий электропередачи, электроды, коммуникации. Из проволоки изготавливают метизы, сверла, пружины, электроды.

Металлическая нить незаменима в производстве деталей для оборудования химической промышленности и высокотехнологичных приборов.

Алюминий используется в очень большом количестве различных отраслей

Алюминиевую ленту применяют в различных отраслях современного народного хозяйства: для сварки, электропроводки, сооружения конструкций, которые контактируют с влажной средой.

Проволоку используют для изготовления декоративных предметов, сувениров, украшений, которые могут быть отдельными вещами или частью интерьера. Плетение из проволоки является современным видом творчества.

Длинномерный материал нашел применение в ландшафтном дизайне, при изготовлении беседок, скамеек, оград.

Проволока из алюминия обладает уникальными техническими характеристиками. Это многофункциональный металл, который помогает реализовать инновационные проекты в науке и технике.

Видео по теме: Станок для волочения проволоки СВ 6

Методические указания для самостоятельной работы студентов при изучении раздела физики «Электромагнетизм», страница 8

ФВ= BScosa = BScos(),                              (82)

где S = а2 площадь рамки.

Подставим уравнение (82) в формулу (80) и найдем закон изменения ЭДС с течением времени:

E                 (83)

Подставим данные задачи в выражение (83):

E  (В).

Максимальное значение ЭДС найдем из закона ее изменения (при cos() = 1):

E                                               (84)

E  В.

Ответ: E  В;  В.

Задача 11. Круглая рамка из 100 витков алюминиевой проволоки сечением 3 мм2 помещена в магнитное поле, индукция которого меняется по закону: B = B0sinwt, где В0 = 0,1 Тл, w = 6 рад/с. Радиус витка рамки равен 10 см. Найти законы изменения ЭДС индукции и силы тока в рамке с течением времени, а также их максимальные значения. Линии магнитной индукции совпадают с нормалью к рамке (рис. 21).

Дано:

N = 100;

Scеч = 3 мм2;

B = B0sinwt;

B0 = 0,1 Тл;

w = 6 рад/с;

r = 10 см;

a = 0;

rAl = 2,8×10-8 Ом×м

СИ

3×106 м2

0,1 м

Решение.

При изменении магнитного поля будет меняться магнитный поток, пронизывающий рамку. Вследствие этого в рамке возникает ЭДС индукции, которую  можно  найти  по закону Фарадея-Ленца:

E  .                 (85)

E (t) – ? i

(t) – ?

E max– ? imax – ?

Закон изменения потокосцепления от времени в рамке имеет следующий вид:

                                  (86)

где Sp – площадь рамки, Sp = pr2.

Подставим формулу (86) в уравнение (85) и найдем закон изменения ЭДС с течением времени:

E          (87)

Знак «-» в формуле (85) означает то, что действие сторонних сил направлено против положительного направления обхода контура, которое связано с вектором магнитной индукции  правилом правого винта.

Подставим данные задачи в формулу (87):

E (t) = -100×3,14×102×0,1×6 cos6t = -1,9 cos6t (B).

Максимальное значение ЭДС найдем из закона ее изменения:

E max = Npr2B0

w;                                              (88)

E max = 1,9 B.

Для нахождения закона изменения индукционного тока воспользуемся законом Ома для замкнутой цепи:

,                                                 (89)

где R – сопротивление рамки,

                                               (90)

                                                (91)

здесь – длина проводника.

В результате преобразований формула (90) примет вид:

                                                (92)

Подставим формулы (88) и (92) в уравнение (89):

                    (93)

Подставим в уравнение (93) данные задачи:

 (A).

Максимальное значение силы индукционного тока найдем из закона его изменения:

imax = 3,2 A.

Ответ: E (

t) = -1,9 cos6t B;  А; E max = 1,9 B; imax = 3,2 мкА.

Задача 12. Квадратная рамка, состоящая из одного витка, со стороной 5 см и сопротивлением 0,03 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 30 мТл. Плоскость рамки перпендикулярна линиям индукции. Какой за-

ряд протечет по рамке, если ее повернуть так, чтобы угол между нормалью к рамке и линиями индукции стал равен 60°?

Дано:

a = 5 см;

R = 0,03 Ом;

 = 0°;

a2 = 60°

СИ

5×102 м

Решение.

q– ?

При повороте рамки меняется магнитный поток, который ее пронизывает. По рамке потечет индукционный ток

i, который можно найти по закону Ома:

,                                                     (94)

где R – сопротивление рамки.

Для замкнутой цепи ЭДС индукции E вычисляется по закону Фарадея-Ленца:

E                                                   (95)

                                                     (96)

Заряд q, который протечет по контуру, определим через силу тока:

 = i = ;                                            (97)

;                                          (98)

 = .                                          (99)

Задачи, рекомендуемые для аудиторных занятий. Задача 1. Круглая рамка из 200 витков алюминиевой проволоки сечением Sпр=2,7 мм2 равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией В=0,5 Тл

Задача 1. Круглая рамка из 200 витков алюминиевой проволоки сечением Sпр=2,7 мм2 равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией В=0,5 Тл. Площадь рамки Sр=12,56 см2. Ось вращения совпадает с диаметром рамки и перпендикулярна магнитному полю. Частота вращения

v=2 Гц.

Определить максимальную ЭДС во вращающейся рамке и силу тока в ней в момент времени, когда магнитный поток через поверхность рамки равен нулю.

Ответ: , emax=1,58 B.

, I=6,32 A.

Задача 2. В магнитном поле, индукция которого меняется по закону B=a+bt2, где b=10-2Тл/с2, расположена квадратная рамка со стороной а=20 см. Плоскость рамки составляет угол g = 60о с направлением магнитного поля. Определить ЭДС индукции в рамке в момент времени t = 5 с.

Ответ: e=2ba2tcos(90-g), e=3,46 мВ.

Задача 3. По двум вертикальным проводам, соединенным вверху батареей с ЭДС e =5 В и внутренним сопротивлением r = 1 Ом, без трения скользит перемычка, длина которой l=10 см и сопротивление R=2 Ом. Система находится в однородном магнитном поле индукцией В =1 Тл, направленной перпендикулярно плоскости чертежа вверх (рис. 3.6). Найти массу перемычки, если установившаяся скорость ее движения u=6 м/с. Пренебречь силами трения и сопротивлением проводов.


Ответ: , m=18,7 г.

Задача 4. Цепь состоит из катушки индуктивности L=1 Гн и источника тока. Определить сопротивление катушки, если после размыкания цепи сила тока уменьшится до 0,001 первоначального значения через Dt=0,69 с.

Ответ: R , R=10 Ом.

Задача 5. Источник тока замкнули на катушку сопротивлением R=20 Ом и индуктивностью L=0,4 Гн. Через какой промежуток времени сила тока в цепи достигнет 95% максимального значения?

Ответ: , t=0,06 с.

Задача 6. Найти взаимную индуктивность двух квадратных проводящих контуров, лежащих в одной плоскости и имеющих общий центр. Сторона внешнего контура а=40 см, внутреннего в=5 мм (рис. 3.7).

Ответ: , L12=7·10-11 Гн.

Задача 7. На поверхность тора прямоугольного поперечного сечения высотой h=5 см навита обмотка тонкой проволоки, содержащая N=1000 витков. Внутренний радиус тора а=10 см, наружный b=28 см. На тор навита вторичная обмотка с числом витков n=100, по которой течет ток I=1 А. Определить потокосцепление взаимной индукции обмоток тора.

Ответ: , Ψ12=10-3 Вб.

Задача 8. На деревянный цилиндрический каркас длиной l=40 см одна на другой навиты две одинаковые обмотки из медного провода диаметром d=0,2 мм. Первая обмотка подключена к источнику тока, а вторая замкнута накоротко. Считая длину обмотки во много раз больше ее диаметра, найти ЭДС источника тока, если при его отключении от первой обмотки по второй пройдет заряд q=4,26·10-6 Кл. Сопротивлением источника тока пренебречь.

Ответ: , e=5 В.

Задача 9. На чугунный цилиндрический каркас диаметром D=6 см навита в один слой обмотка из нихромового провода длиной lпр=80 м и сопротивлением R=40 Ом. Витки провода плотно прилегают друг к другу. По обмотке течет ток I=2,4 А.


Найти: 1) относительную магнитную проницаемость сердечника;

2) энергию магнитного поля в нем, считая его однородным.

Ответ: , ,

, Wm=0,14 Дж.

Задача 10. При некоторой силе тока плотность энергии магнитного поля соленоида (без сердечника) wm=0,2 Дж/м3. Во сколько раз увеличится плотность энергии магнитного поля при той же силе тока, если соленоид будет иметь железный сердечник?

Ответ: .

4.4. Явление электромагнитной индукции. Закон Фарадея-Ленца

92) Квадратный виток из железной проволоки сечением 4 мм2 помещен в магнитное поле, индукция которого меняется по закону: B = B0sint, где В0 = 0,1 Тл; = 2 рад/с. Площадь витка равна 40 см2. Найти зависимости от времени ЭДС индукции и силы тока, текущего по рамке. Вычислить максимальное значение силы тока. Плоскость витка перпендикулярна направлению магнитного поля.

93) виток в виде равностороннего треугольника со сторонами длиной 10см помещен в магнитное поле, индукция которого меняется по закону: B = B0et, где В0 = 0,2 Тл; = 2 с1. Найти законы изменения ЭДС индукции и силы тока, текущего по витку. Вычислить максимальное значение ЭДС индукции. Сопротивление витка равно 0,1 Ом. Плоскость витка перпендикулярна направлению магнитного поля.

94) Круглая рамка радиусом 3 см, состоящая из 30 витков, помещена в магнитное поле, индукция которого меняется по закону: = B0tgt, где В0 = 0,3 Тл; = 1 с1. Найти законы изменения ЭДС индукции и силы тока, текущего по рамке. Вычислить значение силы тока через 10 с после внесения рамки в магнитное поле. Рамка сделана из медной проволоки, площадь поперечного сечения которой равна 1 мм

2. Плоскость рамки перпендикулярна линиям индукции магнитного поля.

95) Рамка площадью 50 см2, содержащая 100 витков, равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 40 мТл. Определить закон изменения ЭДС индукции, максимальное значение ЭДС и значение ЭДС индукции через 2 с после начала вращения рамки. Рамка вращается с частотой 960 об/мин, ось вращения рамки лежит в ее плоскости и перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. В начальный момент времени нормаль к рамке и линии индукции магнитного поля совпадали.

96) Круглая рамка из 200 витков алюминиевой проволоки сечением 3 мм2 равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0,5 Тл. Радиус рамки равен 2 см. Ось вращения совпадает с диаметром рамки и перпендикулярна линиям индукции магнитного поля, а угловая скорость равна 0,2 рад/с. Определить закон изменения силы тока, индуцированного в рамке. Вычислить максимальное значение силы тока и ее значение через 5 с после начала вращения рамки. В начальный момент времени нормаль к рамке и линии индукции магнитного поля совпадали.

97) Квадратная рамка из медной проволоки со стороной 5 см, содержащая 50 витков, равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0,2 Тл. Площадь сечения проволоки равна 1 мм2. Ось вращения рамки совпадает с ее диаметром и перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. Период вращения рамки равен 0,5 с. Найти закон изменения мощности индуцированного переменного тока. Вычислить максимальное значение мощности тока и ее значение через 10 с после начала вращения рамки. В начальный момент времени нормаль к рамке и линии индукции магнитного поля совпадали.

98) Прямой проводник длиной 40 см движется со скоростью 5 м/с перпендикулярно линиям индукции однородного магнитного поля. Определить значение магнитной индукции поля, если на концах проводника возникает разность потенциалов, равной 20 мВ.

99) Горизонтальный стержень длиной 1 м вращается вокруг вертикальной оси, проходящий через один из его концов. Ось вращения параллельна силовым линиям магнитного поля, индукция которого равна 50 мкТл. При какой частоте вращения стержня разность потенциалов на его концах будет равна 1 мВ?

100) Тонкий металлический стержень длиной 120 см вращается в однородном магнитном поле вокруг оси, перпендикулярной к стержню и отстоящей от одного из его концов на расстоянии 25 см. Вектор магнитной индукции параллелен оси вращения и равен 1 мТл. Найти разность потенциалов, возникающую между концами стержня, если он вращается со скоростью 120 об/мин.

101) По горизонтальным рельсам, расположенным в вертикальном магнитном поле с индукцией 10 мТл, скользит проводник длиной 1 м с постоянной скоростью 10 м/с. Концы рельсов замкнуты на сопротивление 2 Ом. Определить, какое количество теплоты выделится в сопротивлении за 1 с. Сопротивлением рельсов и проводника пренебречь.

102) По длинным сторонам прямоугольной проволочной рамки без нарушения контакта и без трения скользит с постоянной скоростью 10 м/с металлическая перемычка длиной 5 см. Рамка находится в однородном магнитном поле с индукцией 20 мТл. Плоскость рамки перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. В обе короткие стороны рамки включены лампочки сопротивлением 2 и 4 Ом. Определить силу тока в лампочках (сопротивлениями рамки и перемычки пренебречь).

103) Квадратный виток сопротивлением 0,04 Ом равномерно вращается в однородном магнитном поле с индукцией 0,6 Тл. Ось вращения лежит в плоскос-ти витка и перпендикулярна линиям индукции магнитного поля. Сторона рамки равна 10 см. Определить заряд, который протечет через рамку при изменении угла от 0 до 45 между нормалью к рамке и линиями индукции магнитного поля.

104) Проволочный виток радиусом 5 см и сопротивлением 0,02 Ом находится в однородном магнитном поле с индукцией 0,3 Тл. Плоскость витка образует с линиями индукции магнитного поля угол 30. Какой заряд протечет по витку при выключении магнитного поля?

105) В медное проволочное кольцо радиусом 20 см, присоединенное к баллистическому гальванометру, вставили прямой магнит. При этом по цепи прошел заряд 50 мкКл. Определить изменение магнитного потока через кольцо, если сопротивление гальванометра равно 1 Ом, сечение провода кольца 1  мм2.

106) Медный обруч массой 5 кг расположен в плоскости магнитного меридиана. Какой заряд индуцируется в нем, если его повернуть около вертикальной оси на 90? Горизонтальная составляющая напряженности магнитного поля Земли равна 16 А/м.

107) В магнитное поле, индукция которого 0,1 Тл, помещен прямоугольный виток из медной проволоки. Площадь поперечного сечения проволоки равна 1 мм2, стороны витка  4 и 5 см, нормаль к плоскости витка образует с направлением линий индукции магнитного поля угол 60. Какой заряд протечет по рамке при исчезновении магнитного поля?

108) Тонкий медный проводник массой 1 г согнут в виде квадрата, концы его замкнуты. Квадрат помещен в однородное магнитное поле с индукцией 0,1 Тл так, что его плоскость перпендикулярна линиям индукции магнитного

поля. Определить заряд, который протечет по проводнику, если квадрат потянуть за противоположные вершины и вытянуть в линию.

109) В магнитное поле, индукция которого равна 0,2 Тл, помещен квадратный виток из медной проволоки. Нормаль к плоскости рамки образует с направлением линий магнитной индукции угол 30, площадь сечения рамки равна 1 мм2. При выключении магнитного поля по рамке протечет заряд 600 мкКл. Определить длину сторон рамки.

110) По бесконечно длинному прямому проводнику течет ток. Около проводника на расстоянии 10 см расположен квадратный виток со сторонами длиной 10 см. Проводник лежит в плоскости витка и параллелен двум его сторонам. Сопротивление рамки равно 0,02 Ом. Найти силу тока в проводнике, если при выключении тока через виток протекает заряд 700 мкКл.

111) Между полюсами электромагнита помещена катушка из 15 витков, соединенная с баллистическим гальванометром. Ось катушки параллельна линиям индукции магнитного поля. Площадь катушки равна 2 см2. Сопротивление катушки равно 4 Ом, гальванометра – 46 Ом. Когда ток в обмотке электромагнита выключили, по цепи гальванометра прошел заряд 90 мкКл. Найти магнитную индукцию поля электромагнита.

Демо-вариант контрольной

Демо-вариант контрольной

по теме «Электромагнитная индукция»

 

1. Проволочный виток площадью 100 см2находится в магнитном поле индукцией 1 Тл. Плоскость витка перпендикулярна линиям поля. Определите среднее значение ЭДС индукции, возникающей при выключении поля за 0,01 с.

 

2. Поток магнитной индукции, пронизывающий квадратную рамку, равен 0,2 Вб. Определите поток магнитной индукции, который будет пронизывать рамку, если периметр квадрата уменьшить в два раза, а индукцию однородного магнитного поля увеличить в 2 раза.

 

3. Металлический стержень длиной 1 м падает с высоты 10 м, оставаясь всё время параллельным поверхности земли. Какая максимальная разность потенциалов возникнет между концами стержня, если создать однородное магнитное поле индукцией 1 мТл, параллельное поверхности земли? Магнитное поле Земли не учитывать.

 

4. В однородном магнитном поле индукцией 1,7 Тл расположена замкнутая проволочная рамка диаметром 10 см в плоскости, перпендикулярной силовым линиям магнитного поля. Какой заряд пройдёт по цепи рамки, если её повернуть на 180° относительно оси, лежащей в плоскости рамки? Проволока рамки имеет площадь поперечного сечения 1 мм2и удельное сопротивление 1,7·10-8Ом·м.

 

 

 

Контрольная на тему “электромагнитная индукция” – вар.1

 

1. Контур площадью 10 см2и сопротивлением 2 мОм помещён в однородное магнитное поле, модуль индукции которого увеличивается со скоростью 0,3 Тл/с. Вычислите максимально возможную силу индукционного тока.

2. Проводник длиной 2 м и сопротивлением 0,02 Ом движется в магнитном поле со скоростью 6 м/с перпендикулярно силовым линиям поля. Чему равна сила тока, возникающего в проводнике, если его замкнуть накоротко? Индукция магнитного поля 10 мТл.

3. Два замкнутых проводящих кольца лежат в одной плоскости. При одинаковой скорости изменения однородного магнитного поля в первом кольце возникла ЭДС индукции 0,2 В, а во втором – 0,8 В. Определите отношение длины окружности второго кольца к длине окружности первого.

4. В однородном магнитном поле индукцией 0,1 Тл проволочный виток расположен так, что его плоскость перпендикулярна магнитному полю. Площадь витка 100 см2. Виток замкнут на гальванометр. При повороте витка на угол 90° через гальванометр проходит заряд, равный 1 мкКл. Чему равно сопротивление проволочного витка?

 

 

Контрольная на тему “Электромагнитная индукция» - вар.2

 

1. Кольцо радиусом 1 м и сопротивлением 0,1 Ом помещено в однородное магнитное поле индукцией 0,1 Тл. Плоскость кольца перпендикулярна вектору индукции поля. Какой заряд пройдёт через поперечное сечение кольца при исчезновении поля?

2. Из алюминиевой проволоки (ρ = 0,028 Ом·мм2/м) с площадью поперечного сечения 1 мм2 сделано кольцо радиусом 10 см. Перпендикулярно плоскости кольца за 0,01 с включают магнитное поле индукцией 0,01 Тл. Определите среднее значение индукционного тока, возникающего за это время в кольце.

3. Проволочный виток площадью 100 см2 расположен перпендикулярно силовым линиям магнитного поля. Определите модуль вектора индукции поля, если при повороте витка на 90° относительно оси, лежащей в плоскости витка, в течение 0,1 с в нём возникает средняя ЭДС индукции 0,1 В.

4. Проводник длиной 10 см движется перпендикулярно силовым линиям однородного магнитного поля индукцией 0,4 Тл под действием постоянной силы 0,2 Н. Концы проводника замкнуты за пределами поля, образуя цепь сопротивлением 0,04 Ом. Определите скорость движения проводника.

 

Неизолированные сталеалюминиевые провода


Сталеалюминиевый провод состоит из двух частей: несущего сердечника из стальных оцинкованных проволок и токопроводящих твердбтянутых алюминиевых проволок. При наличии растягивающих усилий напряжение в сердечнике и токопроводящей части провода будет пропорционально их модулям упругости. На рис. 13-3 приведена зависимость этих напряжений от удлинения, из которой видно, что предельно допустимой величине напряжения для алюминия σ макс =82 н/мм 2 соответствует напряжение в сердечнике из стальных проволок, равное 407 н/мм 2 . Предел прочности твердотянутой алюминиевой проволоки принимается не менее 163 н/мм 2 , а для стальной оцинкованной проволоки не менее 1220 н/мм 2 . Предел прочности на растяжение сталеалюминиевых проводов σ а.с = =0,9(163s a +l 220s c ) н/мм 2 , где s a и s c – площади сечений алюминиевой и стальной частей неизолированного сталеалюминиевого провода; 0,9 – коэффициент неоднородности провода, учитывающий неравномерность натяжения проволок. В зависимости от соотношения сечений стальных и алюминиевых проволок в сталеалюминиевом проводе по ГОСТ 839-59 (рис. 13-4) выпускают провода марок АС (сталеалюминиевые), АСО (сталеалюминиевые облегченные) и АСУ (сталеалюминиевые усиленные).

Провода марки АС изготовляют сечениями от 10 до 400 мм 2 . В проводах сечением 10-95 мм 2 сердечник состоит из одной стальной и 6 алюминиевых проволок (рис. 13-4,а) (в проводе сечением 10 мм 2 – из 5 проволок). В проводах сечением 120-300 мм 2 сердечник изготовляют из 7 стальных, а токопроводящую часть провода – из 28 алюминиевых проволок. Провод сечением 400 мм 2 изготовляют с сердечником из 19 стальных и токопроводящая часть – из 28 алюминиевых проволок. Отношение сечения токопроводящей части (из алюминиевых проволок) к сечению несущей части сердечник из стальных проволок) в проводах АС принято равным 5,45-6,55 (за исключением проводов сечением 10 и 16 мм 2 в которых это отношение равно 9-10,3).

Провода АСК (сталеалюминиевые антикоррозионные) сечением 120-400 мм 2 отличаются от проводов АС заполнением пустот между стальными проволоками сердечника компаундом и обмоткой его лентой из полиэтилентерефталатной (лавсановой) пленки, предохраняющей компаунд от вытекания из проводов при их нагревании. Такие провода предназначены для прибрежных районов и районов с повышенной химической активностью атмосферы.

Провода марки АСУ изготовляют сечением от 120 до 400 мм 2 . В проводах сечением 120-240 мм 2 применяется сердечник из 7 стальных оцинкованных проволок (рис. 13-4,в), а сечением 300 и 400 мм 2 – из 19 проволок. Токопроводящая часта этих проводов (всех сечений) состоит из 30 твердотянутых алюминиевых проволок. Отношение сечения токопроводящей части провода к сечению сердечника составляет 4,3-4,5. В этих проводах использование токопроводящей Засти составляет 58,8-60,2% массы провода.

Провода марки АСУС (сталеалюминиевые усиленные специализированные) изготовляют сечением 185, 300 и 500 мм 2 . В проводах сечением 185 и 300 мм 3 сердечник изготовляют из 37 стальных проволок, а сечением 500 мм 2 – из 61 проволоки. Отношение сечения токопроводящей части к сечению стального сердечника составляет 1,55-1,6. Эти провода имеют самое низкое использование токопроводящей часта (33,2-35,6% массы провода). Для повышения стойкости проводов против коррозии промежутки между стальными проволоками заполнены компаундом. Такие провода предназначены для перехода через водные преграды и ущелья с большим, чем обычно, расстоянием между опорами.

Провода марки АСО изготовляют сечениями от 150 до 700 мм г . В проводах сечением 150,-400 мм 2 применяют сердечник из 7 стальных оцинкованных проволок, а токопроводящую часть из 24 твердо-тянутых алюминиевых проволок (150-240 мм 2 ) или из 54 проволок (в проводах сечением 300 и 400 мм 2 ). В проводах сечением 500, 600 и 700 мм 2 сердечник состоит из 19 стальных проволок, а токопроводящая часть из 54 алюминиевых проволок (рис. 13-4,г). Отношение сечения токопроводящей части к сечению сердечника составляет от 7,6 до 8,4. В этих проводах наиболее полно используются как стальной сердечник, так и токопроводящая часть (73,2-74,8% общей массы провода).

Шаг скрутки сердечника из стальных оцинкованных проволок принимают от 16 D до 25 D, шаг скрутки внутренних повивов из алюминиевой проволоки 18 D, а наружного 15 О. В одноповивных конструкциях проводов шаг скрутки может быть увеличен до 20 D. Направление скрутки внешнего повива – правое.

Сварка стальной проволоки однопроволочного сердечника по ГОСТ 839-59 не допускается. Сварка одной и той же алюминиевой проволоки допускается через 15 м, для разных проволок во внутреннем повиве – через 5 м, а во внешнем повиве- через 15 м.

Рекомендацией МЭК Для сталеалюмяниевых проводов предусматривается стальная, оцинкованная горячим или электролитическим способом проволока с пределом прочности до скрутки не менее 1 365 н/мм 2 и после скрутки не менее 1 300 н/мм 2 . Усилие при растяжении стальной проволоки диаметром 1,25 мм на 1% должно быть не менее 1 220 н/мм 2 и проволоки диаметром 4,75 мм не менее 1 150 н/мм 2 . Стальная проволока диаметром до 2 мм рекомендуется с допуском ±0,04 мм, а диаметром более 2 мм.±2%. Допуск на алюминиевую проволоку диаметром от 2,5 мм±1,0%. Сварка стальной проволоки во время скрутки провода не допускается, сваркаодной и той же алюминиевой проволоки допускается через 15 м. Шаг скрутки стальной проволоки внутреннего повива рекомендуется (13÷28) D, а наружного повива (12÷24) D; шаг скрутки алюминие вой проволоки 1-го повива (внутреннего) (10÷17)D, 2-го повива (10÷16)D и 3-го повива (10÷13) D. Отношение диаметра алюминиевой проволоки к диаметру стальных проволок у одноповивных проводов 1,0-3,0, двухповивных 1,0-1,5 и трехповивных 1,0-1,666. По ГОСТ 839-59 это отношение должно составлять у одноповивных проводов 1,0-1,33, двухповивных 1,0-1,93 и трехповивных 1,01-1,687.

В табл. 13-2 приведены сравнительные данные о неизолированных проводах, выпускаемых различными странами. Маркировка неизолированных сталеалюминиевых проводов по британскому стандарту производится наименованиями зверей, присвоенными каждому сечению, например: лев, тигр, медведь, волк и др. По канадскому и специальному европейскому стандартам сечения проводов маркируются наименованиями птиц, например: ласточка, лебедь, гусь и др. С целью уменьшения ветровой нагрузки и обледенения в ряде стран (Япония, Финляндия) сталеалюминиевые провода уплотняют.

Таблица 13-2

B 1911 г. акад. В. Ф. Миткевич указал на возможность повышения напряжения короны путем применения расщепления провода на два, три и четыре провода меньшего диаметра, подвешиваемых с фиксированным расстоянием между ними. Разработка линий 400 кв, заземленных через катушку Петерсона, вызвала необходимость глубже изучить вопрос о расщепленной фазе не только с точки зрения короны, но и для уменьшения нагрузки на провод от гололеда и ветра. Расщепленный провод по сравнению с одиночным имеет меньшую индуктивность и большую емкость, т. е. меньшее волновое сопротивление ( ). Уже при расщеплении фазы на два провода передаваемая мощность увеличивается примерно на 25%. Увеличение числа проводов в фазе дает Дальнейший прирост возможной передаваемой мощности. При расстоянии между расщепленными проводами около 20 см потери на корону будут минимальными, однако расстояние обычно увеличивают до 40-50 см с целью устранения схлестывания и прилипания проводов фазы при коротких замыканиях (сила притяжения пропорциональна квадратутока и обратно пропорциональна расстоянию). Кроме того, в длинных пролетах линии устанавливаются распорки между проводами. При расщепленных проводах потери, отнесенные к передаваемой мощности, имеют меньшую величину.

С ростом напряжения линий передач становится существенным состояние поверхности проводов. Обжатие верхнего повива провода, устраняющее влияние проволочности (профиля с круглыми проводами) , снижает электрические потери в линии, а ‘также ветровые нагрузки и обледенение проводов во время гололедов.


к содержанию

Формирование бонсай с помощью проволоки

Формирование бонсай с помощью проволоки

Применение проволоки является важнейшим методом формирования бонсай. Обмотав ветки дерева проволокой, можно согнуть их и придать им нужную форму и положение. Пройдет несколько месяцев, прежде чем ветви «запомнят» новую форму; после этого проволоку можно снять.

 

 

Время наложение проволоки

Большинство видов деревьев можно обматывать проволокой круглый год. Во время сезона роста ветви утолщаются довольно быстро, и, в результате, проволока может врезаться в кору, оставляя на ней уродливые шрамы. Регулярно проверяйте ваше дерево и своевременно снимайте проволоку.

 

Выбор проволоки

Важно подобрать правильную проволоку для вашего бонсай. Как правило, используются два вида проволоки: анодированная алюминиевая и отожженная медная проволока. Начинающим рекомендуется пользоваться анодированной алюминиевой проволокой, которая легче в использовании и продается в большинстве (онлайн) магазинов бонсай. Продается проволока разного сечения: от 1 до 8 мм. Нет необходимости покупать проволоку всех имеющихся размеров; для начала достаточно приобрести проволоку сечением 1мм, 1,5мм и 2,5мм. Перед обмоткой толстых веток рекомендуется предварительно обернуть их рафией, которая защитит кору от повреждения при последующем сгибании.

 

Медная проволока

Алюминиевая проволока

 

Процесс наматывания проволоки

По возможности, старайтесь обматывать одним куском проволоки сразу две ветви одинаковой толщины, расположенные рядом друг с другом, а оставшиеся ветви – отдельными отрезками проволоки. Обмотайте сначала все ветви, требующие формирования, а потом начинайте сгибать их. При обматывании всего дерева начинайте со ствола, потом переходите к первичным веткам, а только затем – ко вторичным. Используйте проволоку сечением около 1/3 толщины обматываемой ветки. Проволока должна быть достаточно толстой, чтобы удерживать ветку в ее новом положении.

Далее мы более подробно рассмотрим оба метода наложения проволоки. В конце этой главы содержится информацию о том, как безопасно сгибать обмотанные проволокой ветви. Использование хорошего инструмента значительно облегчает этот процесс.

 

Обмотка сразу двух веток бонсай

  • Сначала выберите пару веток, которые вы хотите обмотать проволокой. Они должны быть одинаковой толщины и расположены недалеко друг от друга. Имейте в виду, что необходимо сначала закрепить проволоку, сделав, по крайней мере, один оборот вокруг ствола (предпочтительнее – два оборота), чтобы проволока не сдвинулась при последующем сгибании ветвей.
  • Теперь отрежьте кусок проволоки необходимой длины для обмотки обеих ветвей.
  • Сначала оберните проволоку вокруг ствола, а затем переходите к обматыванию первой ветви. Обмотайте ветку проволокой от ее основания до самого конца перед тем, как переходить к другой ветке. Проволока должна наматываться на ветку под углом в 45 градусов, тогда ветка сможет продолжать расти в толщину, сохраняя заданную форму.
  • Если вы намерены отгибать ветку вниз, намотайте сначала проволоку на стволе ниже этой ветки. И наоборот, проволоку нужно сначала намотать на участке ствола выше ветки, если она будет отгибаться вверх.
  • После завершения обмотки проволокой всех подходящих пар ветвей, продолжайте обматывать оставшиеся ветви, каждую – отдельным куском проволоки.

 

Обматывание проволокой одной ветки

  • Также как и в случае обматывания сразу двух веток одним куском проволоки, сначала отрежьте отрезок проволоки необходимой длины и обмотайте его вокруг ствола, по крайней мере, на два оборота под углом 45 градусов.
  • После этого переходите к обматыванию ветки.
  • Если на одну и туже часть ствола или ветку наматывается несколько кусков проволоки, старайтесь это делать аккуратно, наматывая их рядом параллельно друг другу.

 

Сгибание обмотанных проволокой ветвей

Обмотав проволокой все дерево, можно начинать изгибать ветки и изменять их положение. Удерживая основание и кончик ветки двумя руками, сгибайте ветку, уперев большие пальцы в точку сгиба. Таким образом, распределяя усилие по всей длине ветки, вы снизите риск ее расщепления. Когда ветка займет нужное положение, оставьте ее в покое, поскольку многократное сгибание в одном месте, скорее всего, приведет к ее повреждению. Старайтесь несильно сгибать прямые участки ветвей, чтобы они выглядели более естественно.

 

Последующий уход

Поставьте дерево в тень и удобряйте в обычном режиме. Внимательно осматривайте дерево в период роста и своевременно удаляйте проволоку до того, как она врежется в кору. Не пытайтесь разматывать проволоку, так как это может привести к повреждению коры. Вместо этого, лучше перекусить проволоку специальными кусачками в месте каждого ее оборота, после чего ее будет гораздо легче удалить.

Сопротивление тонкой алюминиевой проволоки с квадратным поперечным сечением 13 мкм x 13 мкм составляет 700 Ом. Резистор на 700 Ом создается путем наматывания этого провода спиралью вокруг стеклянного сердечника диаметром 3,3 мм. Сколько витков провода нужно?

Данные

  • Сечение алюминиевой проволоки составляет; {eq} A = 13 \; {\ rm {\ mu m}} \ times 13 \; {\ rm {\ mu m}} {/ eq}
  • Сопротивление провода составляет; {eq} R = 700 \; \ Omega {/ eq}
  • Диаметр стеклянной сердцевины; {экв} D = 3.{- 8}} \; \ Omega \ cdot {\ rm {m}} {/ экв}.

    Найдите длину алюминиевого провода по формуле сопротивления.

    {eq} \ begin {align *} R & = \ dfrac {{\ rho L}} {A} \\ L & = \ dfrac {{RA}} {\ rho} \ end {выровнять *} {/ eq}

    Здесь {eq} L {/ eq} – длина провода.

    Подставьте данное значение в приведенное выше уравнение.

    {eq} \ begin {align *} L & = \ dfrac {{\ left ({700 \; \ Omega} \ right) \ left ({13 \; {\ rm {\ mu m}} \ times 13 \; {\ rm {\ mu m}}} \ right)}} {{2.{- 3}} \ pi} \ right)}} \\ & \ около 430 \ end {выровнять *} {/ eq}

    Итак, необходимое количество витков равно 430 .

    Размер проводника

    | Физика проводников и изоляторов

    Это должно быть здравым смыслом, что жидкость течет по трубам большого диаметра легче, чем по трубам малого диаметра (если вам нужна практическая иллюстрация, попробуйте пить жидкость через соломинку разного диаметра). Тот же общий принцип действует для потока электронов через проводники: чем шире площадь поперечного сечения (толщина) проводника, тем больше места для протекания электронов и, следовательно, тем легче возникает поток (меньшее сопротивление). .

    Два основных вида электрического провода: одножильный и многожильный

    Электрический провод обычно имеет круглое поперечное сечение (хотя есть некоторые уникальные исключения из этого правила) и бывает двух основных разновидностей: одножильный и многопроволочный . Сплошной медный провод – это так, как звучит: одна сплошная медная жила по всей длине провода. Многожильный провод состоит из более мелких жил сплошного медного провода, скрученных вместе в один провод большего размера.Самым большим преимуществом многожильного провода является его механическая гибкость, способность выдерживать многократные изгибы и скручивания намного лучше, чем сплошная медь (которая имеет тенденцию к усталости и со временем ломается).

    Размер провода можно измерить несколькими способами. Мы могли бы говорить о диаметре провода, но поскольку на самом деле наибольшее значение для потока электронов имеет площадь поперечного сечения , нам лучше определять размер провода в терминах площади.

    Изображение сечения провода, показанное выше, конечно, не в масштабе.Диаметр показан как 0,1019 дюйма. Вычисляя площадь поперечного сечения по формуле Area = πr 2 , получаем площадь 0,008155 квадратных дюймов:

    Это довольно маленькие числа для работы, поэтому размеры проводов часто выражаются в тысячных долях дюйма, или мил . Для проиллюстрированного примера мы бы сказали, что диаметр проволоки был 101,9 мил (0,1019 дюйма, умноженный на 1000). Мы также могли бы, если бы захотели, выразить площадь провода в квадратных милях, вычислив это значение с помощью той же формулы площади круга: Площадь = πr 2 :

    Расчет круговой площади провода в миле

    Однако электрики и другие лица, часто озабоченные размером провода, используют другую единицу измерения площади, специально разработанную для круглого сечения провода.Эта специальная единица называется круговых мил (иногда сокращенно см ). Единственная цель наличия этой специальной единицы измерения состоит в том, чтобы исключить необходимость использования коэффициента π (3,1415927 …) в формуле для вычисления площади, а также необходимости вычислить радиус провода , когда вам дан диаметр . Формула для расчета площади в миле круглого провода очень проста:

    Поскольку это единица измерения площади , математическая степень 2 все еще действует (удвоение ширины круга всегда увеличивает его площадь в четыре раза, независимо от того, какие единицы используются, или если ширина этого круга выражается в единицах радиуса или диаметра).Чтобы проиллюстрировать разницу между измерениями в квадратных милях и измерениями в круглых милах, я сравню круг с квадратом, показывая площадь каждой формы в обеих единицах измерения:

    А для другого размера проволоки:

    Очевидно, круг данного диаметра имеет меньшую площадь поперечного сечения, чем квадрат ширины и высоты, равный диаметру круга: обе единицы измерения площади отражают это. Однако должно быть ясно, что единица «квадратный мил» действительно предназначена для удобного определения площади квадрата, в то время как «круговой мил» адаптирован для удобного определения площади круга: соответствующую формулу для каждого проще работать с.Следует понимать, что обе единицы действительны для измерения площади формы, независимо от того, какой формы она может быть. Преобразование между круговыми милами и квадратными милами представляет собой простое соотношение: на каждые 4 круговых мила приходится π (3,1415927 …) квадратных милов.

    Измерение площади поперечного сечения провода с помощью калибра

    Еще одним средством измерения площади поперечного сечения провода является калибр . Шкала датчика основана на целых числах, а не на дробных или десятичных дюймах. Чем больше номер калибра, тем тоньше провод; чем меньше номер калибра, тем толще проволока.Для тех, кто знаком с ружьями, эта обратно пропорциональная шкала измерений должна показаться знакомой.

    Таблица в конце этого раздела приравнивает калибр к диаметру в дюймах, круглые милы и квадратные дюймы для сплошной проволоки. Провода большего диаметра достигают конца общей шкалы (которая, естественно, достигает максимума, равного 1), и представлены серией нулей. «3/0» – это еще один способ представления «000», и он произносится как «тройной дол». Опять же, тем, кто знаком с ружьями, следует признать терминологию, как бы странно это ни звучало.Что еще больше усложняет ситуацию, в мире существует более одного «стандарта» калибра. Для определения размеров электрических проводов предпочтительной системой измерения является калибр American Wire Gauge (AWG), также известный как калибр Brown и Sharpe (B&S). В Канаде и Великобритании британский стандарт калибра проводов (SWG) является официальной системой измерения электрических проводов. В мире существуют другие системы калибровки проволоки для классификации диаметра проволоки, такие как Stubs, , калибр для стальной проволоки и Steel Music Wire Gauge (MWG), но эти системы измерения применимы к неэлектрическим проводам.

    Система измерения American Wire Gauge (AWG), несмотря на ее странности, была разработана с целью: на каждые три шага на шкале калибра площадь провода (и вес на единицу длины) примерно удваивается. Это удобное правило, которое следует помнить при приблизительной оценке диаметра проволоки!

    Для очень больших размеров проволоки (толще 4/0) от системы калибров обычно отказываются для измерения площади поперечного сечения в тысячах круглых мил (MCM), заимствуя старую римскую цифру «M» для обозначения кратного от «тысячи» перед «CM» для «круговых мил.В следующей таблице размеров проводов не указаны размеры, превышающие калибр 4/0, потому что сплошная медная проволока и становится непрактичной для обращения с такими размерами. Вместо этого отдается предпочтение конструкции из многожильного провода.

    Таблица проводов для сплошных круглых медных проводников
    Размер Диаметр Площадь поперечного сечения Вес
    AWG дюймов круг. мил кв. Дюймов фунт / 1000 футов
    4/0 0.4600 211 600 0,1662 640,5
    3/0 0,4096 167 800 0,1318 507,9
    2/0 0,3648 133,100 0,1045 402,8
    1/0 0,3249 105 500 0,08289 319,5
    1 0,2893 83 690 0.06573 253,5
    2 0,2576 66,370 0,05213 200,9
    3 0,2294 52 630 0,04134 159,3
    4 0,2043 41740 0,03278 126,4
    5 0,1819 33,100 0,02600 100,2
    6 0.1620 26 250 0,02062 79,46
    7 0,1443 20 820 0,01635 63,02
    8 0,1285 16 510 0,01297 49,97
    9 0,1144 13 090 0,01028 39,63
    10 0,1019 10,380 0,008155 31.43
    11 0,09074 8 234 0,006467 24,92
    12 0,08081 6 530 0,005129 19,77
    13 0,07196 5 178 0,004067 15,68
    14 0,06408 4,107 0,003225 12,43
    15 0.05707 3 257 0,002558 9,858
    16 0,05082 2,583 0,002028 7,818
    17 0,04526 2,048 0,001609 6.200
    18 0,04030 1,624 0,001276 4,917
    19 0,03589 1,288 0.001012 3,899
    20 0,03196 1 022 0,0008023 3,092
    21 0,02846 810,1 0,0006363 2.452
    22 0,02535 642,5 0,0005046 1,945
    23 0,02257 509,5 0,0004001 1,542
    24 0.02010 404,0 0,0003173 1,233
    25 0,01790 320,4 0,0002517 0,9699
    26 0,01594 254,1 0,0001996 0,7692
    27 0,01420 201,5 0,0001583 0,6100
    28 0,01264 159,8 0.0001255 0,4837
    29 0,01126 126,7 0,00009954 0,3836
    30 0,01003 100,5 0,00007894 0,3042
    31 0,008928 79,70 0,00006260 0,2413
    32 0,007950 63,21 0,00004964 0.1913
    33 0,007080 50,13 0,00003937 0,1517
    34 0,006305 39,75 0,00003122 0,1203
    35 0,005615 31,52 0,00002476 0,09542
    36 0,005000 25,00 0,00001963 0,07567
    37 0.004453 19,83 0,00001557 0,06001
    38 0,003965 15,72 0,00001235 0,04759
    39 0,003531 12,47 0,000009793 0,03774
    40 0,003145 9,888 0,000007766 0,02993
    41 0,002800 7.842 0,000006159 0,02374
    42 0,002494 6,219 0,000004884 0,01882
    43 0,002221 4,932 0,000003873 0,01493

    Для некоторых сильноточных приложений требуются провода сечением, превышающим практический предел размера круглого провода. В этих случаях в качестве проводников используются толстые шины из цельного металла, называемые шинами .Шины обычно изготавливаются из меди или алюминия и чаще всего неизолированы. Они физически поддерживаются вдали от каркаса или конструкции, удерживающей их, с помощью опорных изоляторов. Хотя квадратное или прямоугольное поперечное сечение очень распространено для формы шин, используются также и другие формы. Площадь поперечного сечения шин обычно измеряется в круглых милах (даже для квадратных и прямоугольных шин!), Скорее всего, для удобства возможности напрямую приравнять размер шины к круглому проводу.

    ОБЗОР:

    • Ток протекает по проводам большого диаметра легче, чем по проводам малого диаметра, из-за большей площади поперечного сечения, по которой они могут двигаться.
    • Вместо того, чтобы измерять небольшие размеры проволоки в дюймах, часто используется единица измерения «мил» (1/1000 дюйма).
    • Площадь поперечного сечения провода может быть выражена в квадратных единицах (квадратных дюймах или квадратных миллиметрах), круговых милах или «калибровочной» шкале.
    • При вычислении площади квадратной единицы для круглого провода используется формула площади круга:
    • A = πr 2 (квадратные единицы)
    • Расчет площади круглой проволоки в миле для круглой проволоки намного проще из-за того, что единица измерения «круговой мил» была выбрана именно для этой цели: чтобы исключить «пи» и коэффициент d / 2 (радиус) в формула.
    • A = d 2 (круглые единицы)
    • На каждые 4 круговых мил приходится π (3,1416) квадратных милов.
    • Система калибровки проводов калибра основана на целых числах, большие числа представляют провода меньшей площади и наоборот. Провода толще 1 калибра обозначаются нулями: 0, 00, 000 и 0000 (произносятся «одинарная», «двойная», «тройная» и «четверная».
    • Провода очень большого диаметра измеряются в тысячах круглых милов (MCM), что типично для шин и проводов сечением выше 4/0.
    • Шины – это сплошные шины из меди или алюминия, используемые в конструкции сильноточных цепей. Соединения, выполняемые с шинами, обычно являются сварными или болтовыми, а шины часто голые (неизолированные) и поддерживаются вдали от металлических каркасов за счет использования изолирующих стоек.

    СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ :

    Опасности алюминиевой проводки

    Если в вашем офисе или дома в настоящее время есть алюминиевая проводка, вы можете рассмотреть варианты замены.Алюминиевая проводка может представлять значительную опасность для вашей жизни; обратитесь в 4-Star Electric для проведения электрического осмотра, чтобы начать процесс замены или ремонта опасной алюминиевой проводки.

    Есть ли в моем доме алюминиевая проводка?

    Во многих домах, построенных в 1960–1970-х годах, в стенах обычно есть алюминиевая проводка. Алюминий – это материал с низкой стоимостью производства, и, поскольку считалось, что это успешный способ передачи и распределения электроэнергии, электрические подрядчики в этот период времени использовали алюминиевую проводку вместо меди.Дома с алюминиевой проводкой более подвержены повреждениям из-за электрических пожаров и опасностей.

    Алюминиевая проводка легче медной, что предотвращает провисание кабелей. Однако алюминиевая проводка быстро оказалась опасной как в жилых домах, так и в коммерческих зданиях.

    Вот некоторые признаки, которые показывают, есть ли в вашем доме алюминиевая проводка:

    В чем опасность алюминиевой проводки?

    Алюминиевая проводка может отделиться от винтов на электрических розетках, переключателях или лампах, что может создать плохое соединение и вызвать нагрев провода.Тепло может вызвать окисление алюминия, что приведет к еще худшему соединению и большему нагреву, что в конечном итоге может привести к возгоранию.

    Качества алюминия как металла

    Эти качества алюминия делают его плохим материалом для электромонтажа по сравнению с другими, более безопасными металлами, такими как медь:

    Можно ли подключить медный провод к алюминиевому?

    Неправильный ремонт алюминиевой проводки, такой как соединение алюминиевого провода с медным проводом с помощью медных проволочных соединителей, может усугубить проблему и быть опасным.Правильный способ ремонта алюминиевой проводки – это поручить лицензированному подрядчику по электрике подключить эти провода к коротким отрезкам медного провода с помощью гофрированных или навинчиваемых разъемов, специально предназначенных для этого использования.

    Разъемы из алюминия и меди

    Предпочтительный метод, который наши электрики используют для ремонта и соединения алюминиевых и медных разъемов:

    Есть и другие методы, которые можно использовать для соединения алюминиевых и медных разъемов, если ваш электрик может предпочесть:

    Обратиться за помощью к электрику

    Всегда обращайтесь к своему электрику за помощью в отношении алюминиевой проводки и для понимания опасностей неправильного подключения.

    провод – Студенты | Britannica Kids

    Введение

    Contunico © ZDF Enterprises GmbH, Майнц

    Любая длинная металлическая нить или нить, имеющая однородное поперечное сечение, может быть названа проволокой. Диаметр может варьироваться от очень маленького – во много раз тоньше человеческого волоса – до стержней диаметром около 1 дюйма (2,5 сантиметра). Провода обычно имеют круглое поперечное сечение, хотя также используются прямоугольные и даже шестиугольные сечения.

    Проволока встречается практически во всех сферах повседневной жизни.В течение прошлого века пастбищные угодья западных государств были ограждены стальной колючей проволокой. Междугородные телеграфы и телефоны стали применяться только после того, как было освоено производство очень длинных проводов. Для связи по-прежнему используются миллионы миль медных проводов, а низкое электрическое сопротивление медных и алюминиевых проводов делает их идеальными для передачи электроэнергии на большие расстояния с небольшими потерями мощности.

    Функционирование многих других обычных предметов зависит от проводов.Пружины механических часов изготовлены из плоской проволоки из закаленной стали. Скобы в офисном степлере изготавливаются из обрезной проволоки. Нагревательные провода, обычно изготовленные из никелевых сплавов с высоким удельным сопротивлением, входят в состав тостеров, сушилок для волос и одежды, а также электрических обогревателей. Обмотанные изолированные медные провода являются частью якоря электродвигателей и генераторов, используемых во всех видах больших и малых приборов. Очень тонкие вольфрамовые проволоки образуют нить накаливания ламп накаливания.Экраны изготавливаются из стальной или алюминиевой проволоки. В колесах велосипедов и спортивных автомобилей используются спицы из стальной проволоки. Фортепиано и другие струнные музыкальные инструменты зависят от вибрации настроенных проводов для воспроизведения звука.

    Около 20 процентов стали и большая часть меди, производимой в Соединенных Штатах, идет на производство проволоки. Более 10 процентов производимой стальной проволоки попадает в гвозди, которые на самом деле представляют собой нарезанную проволоку, сплющенную с одного конца, чтобы сформировать головку, и заостренную на другом конце, чтобы сформировать острие ( см. Гвоздь ).

    Несколько проводов можно скрутить вместе, чтобы образовать тросы или кабели, которые намного прочнее, чем сплошной стержень того же самого диаметра. Кроме того, кабели гибкие и могут проходить через шкив, как и кабели лифта. Кабель обычно состоит из проводов или нитей; пряди; и ядро, или центр. Обычно шесть или семь проводов (до 49, если кабель должен быть очень гибким) скручиваются вместе, образуя прядь. Затем на волокно или полимерную сердцевину наматывают от шести до восьми прядей (до 18 для некоторых приложений), чтобы получить окончательный кабель.Современные подъемные машины, лифты и даже подвесные мосты были бы невозможны без тросов.

    Хотя большинство проволоки изготовлено из стали, меди, алюминия или их сплавов, из любого пластичного материала (т. Е. Из любого материала, который можно вытягивать или тонко забивать) можно сделать проволоку. Фактически, современные технологии позволяют даже изготавливать проволоку из довольно хрупких материалов. Золото, самый пластичный металл, можно втянуть в очень тонкую проволоку для перекрестия оптических инструментов, а также для ювелирных изделий.Золотое зерно (0,002 унции или 0,065 грамма) можно протянуть в проволоку диаметром 0,00002 дюйма (0,00005 сантиметра) и длиной более 1,6 км.

    Когда провод используется для проведения электричества, на него должно быть нанесено изолирующее покрытие или покрытие. Эта изоляция предотвращает короткое замыкание, которое может произойти, если оголенный провод соприкоснется с другими электрическими проводниками. Провода, используемые в трансформаторах или электрических магнитах, обычно имеют тонкое лаковое покрытие, нанесенное на медь.Другие электрические провода могут быть покрыты пластиком, резиной, ткаными шелковыми или хлопковыми волокнами, пропитанными воском, смолой или другим консервантом.

    Производство

    Encyclopædia Britannica, Inc.

    Современное производство проволоки обычно начинается с прутка или заготовки из металла, нагретого до высокой температуры (около 2200 ° F или 1200 ° C для стали) и скрученного в длинную проволоку. , тонкий стержень. Для проволоки большого диаметра заготовку можно раскатать до окончательного размера. Для более тонких проводов (менее 0.25 дюймов или 0,6 см в диаметре) катаный пруток сначала наматывают в бухту и дают ему остыть, прежде чем его вытягивают на более мелкие проволоки на отдельной установке.

    При подготовке к непрерывному волочению проволоки окалину (оксидное покрытие, образовавшееся на металле при высоких температурах, возникающих во время прокатки) удаляют механически или погружением в кислотную ванну. Кислота используется для очистки поверхности стержня, а вода используется для ополаскивания. Известь нейтрализует остатки кислоты. Чтобы стать хорошим носителем для смазки, стержни, покрытые известью, затем сушат в пекарне.Также можно использовать фосфатное покрытие. Затем конец очищенного стержня заостряется, чтобы его можно было вставить в матрицу (перфорированный блок, через который протягивается стержень) и прикрепить к блоку для вытяжки. Блок волочения, вращаемый электродвигателем, протягивает стержень через матрицу. Шкивные колеса контролируют как натяжение между блоками, так и скорость двигателя каждого последующего волочильного блока, чтобы предотвратить провисание удлинительного троса. Поскольку диаметр матрицы меньше диаметра стержня, диаметр стержня уменьшается, а длина увеличивается.

    Во время волочения проволока смазывается в пресс-коробке густой смазкой или мылом, чтобы защитить ее между сквозняками (проходит через фильеры) и придать ей гладкую поверхность без дефектов. Процесс волочения повторяется с последовательно уменьшающимися матрицами до тех пор, пока не будет достигнут окончательный размер проволоки; каждая матрица позволяет уменьшить диаметр от 5 до 20 процентов.

    Каждая тяга делает проволоку твердой и хрупкой. Чтобы уменьшить мощность, необходимую для волочения, и предотвратить растрескивание металла, проволоку необходимо снова сделать мягкой и пластичной путем периодического повторного нагрева, называемого отжигом.Для стали температура отжига составляет от 1000 ° до 1100 ° F (от 540 ° до 590 ° C). Обычно заключительная термообработка также применяется после последней выдержки.

    Матрицы обычно изготавливаются с наименьшим конечным диаметром отверстия, предусмотренным для партии вытягиваемой проволоки; когда они начинают изнашиваться, их можно перенаправить до большего размера для использования на более ранней стадии волочения или для проволоки большего диаметра. Очень маленькие стальные проволоки (0,001 дюйма или 0,0025 см в диаметре) протягиваются через алмазные фильеры.Только около 15 фунтов (7 кг) стальной проволоки можно протянуть через алмазную матрицу перед повторным просверливанием.

    Плашки для волочения меди и других мягких металлов изготавливаются из закаленной стали и могут служить год и более. Отверстие в матрице, через которое протягивается проволока, состоит из четырех частей: конуса, который позволяет стержню втягивать с собой немного смазки; второй конус, выполняющий уменьшение размера; короткая цилиндрическая часть, называемая подшипником, регулирующая размер и округлость проволоки; и выходной конус, который предназначен для уменьшения износа штампа.

    Специальный процесс термической обработки, называемый патентованием, используется для углеродистой стали (стали, содержащей более 0,4 процента углерода) для производства стальной проволоки с желаемым сочетанием прочности и пластичности для использования в пианино, других музыкальных инструментах или различных высокопрочные приложения. Патентование предусматривает нагрев проволоки до температуры от 1400 до 1600 ° F (от 760 до 870 ° C) в течение короткого периода, а затем ее охлаждение до температуры ниже 1300 ° F (700 ° C). Таким образом получается проволока с превосходными механическими свойствами и прочностью, более чем в два раза превышающей прочность обычной проволоки.Его можно забить до половины первоначальной толщины без образования трещин.

    Для использования вне помещений стальная проволока может быть покрыта цинком, оловом или алюминием. Процесс включает отжиг, очистку, сушку и горячее погружение в ванну с расплавленным металлом с последующим охлаждением и намоткой. Проволока с алюминиевым покрытием может быть подвергнута холодной вытяжке после нанесения покрытия для повышения прочности и получения блестящей поверхности.

    Хотя основной процесс изготовления проволоки мало изменился за последние 50 лет, произошли улучшения в материалах и металлургической обработке, наряду с улучшением обращения, очистки и смазки.Современный проволочный стан работает непрерывно. Он содержит несколько клетей для вытяжки, оборудование для непрерывного быстрого отжига, а также моталки и разматыватели, позволяющие производить проволоку любой длины.

    Калибры

    Чтобы обеспечить производство проволоки стандартных размеров и веса, было установлено несколько стандартных размеров или калибров проволоки. Для каждого калибра: чем меньше число, тем больше диаметр проволоки. Американский калибр, или калибр Брауна и Шарпа, применяется для электрических медных и алюминиевых проводов, а также для проводов из некоторых сплавов.Он варьируется от № 0000 = 0,460 дюйма (1,168 сантиметра) до № 40 = 0,0031 дюйма (0,0079 сантиметра) в диаметре.

    Бирмингемский калибр проволоки, используемый для чугунной, стальной и латунной проволоки, начинается с № 0000 = 0,454 дюйма (1,153 сантиметра) и опускается до № 36 = 0,004 дюйма (0,010 сантиметра) в диаметре. Калибр стальной проволоки США (U.S.S.W.G.) варьируется от № 0000000 = 0,490 дюйма (1,245 см) до № 50 = 0,0044 дюйма (0,0112 см) в диаметре.

    История

    Проволока восходит к глубокой древности.Египетские фараоны носили ожерелья из золотой проволоки еще в 2750 г. до н.э., а также в Ветхом Завете упоминается золотая проволока. В древности металл, по-видимому, разрезали на узкие полосы, а затем ковали и опиливали. Изготовление проволоки однородной круглой формы было невозможно до тех пор, пока не был разработан процесс волочения.

    Процедура протяжки проволоки через матрицу впервые упоминается в 8 веке нашей эры. В промышленных масштабах проволока была протянута во Франции к 1270 году нашей эры и в Англии к 1465 году.

    Первый проволочный стан в Соединенных Штатах был построен в Норидже, Коннектикут, в 1775 году.До XIX века проволоку тщательно протягивали через штампы вручную; следовательно, можно было изготавливать только короткие отрезки проволоки, и степень сокращения ограничивалась прочностью проволочного вытяжного устройства.

    После 1830 года, с развитием новых типов машин и более эффективных методов производства, проволочные станы быстро распространились, и использование проволоки увеличилось. Например, к 1860 году 1500 тонн стальной проволоки в год в Соединенных Штатах уходило только на изготовление юбок-обручей. После этого основные разработки включали изготовление проволочных гвоздей (после 1875 г.) и троса.Хотя короткие проволочные канаты из латуни или бронзы изготавливались в древние времена, производство железных и стальных канатов не было коммерчески осуществимым в Европе и Соединенных Штатах до 1800-х годов.

    Изобретение колючей проволоки американцем Джозефом Фарвеллом Глидденом в 1874 году оказало большое влияние на развитие Центральной и Западной части Соединенных Штатов. Индустрия крупного рогатого скота на Западе выросла на огромных просторах открытого пастбища. В некоторой степени это было выгодно, потому что позволяло скоту искать себе корм.Однако у него были недостатки. Крупный рогатый скот от разных владельцев смешивался вместе, и перед отправкой на рынок его нужно было разделить. Открытый полигон также был приглашением воров для кражи скота.

    Заборы из колючей проволоки устанавливали фиксированные границы, защищавшие землю от кормящихся животных, и, таким образом, делали возможным земледелие в отличие от земледелия на открытом воздухе. Поначалу скотоводы не приветствовали новый вид ограждений. В Техасе и других штатах происходили рубящие войны, спровоцированные владельцами, которые привыкли использовать открытые земли как свои собственные.И наоборот, другие владельцы скота огораживали для себя большие участки земли, которые им не принадлежали.

    Заграждения из колючей проволоки использовались в качестве барьеров в войне, начиная с испано-американской войны и до начала Второй мировой войны. Сегодня колючая проволока все еще используется в целях безопасности, часто ее устанавливают на верхушках забора.

    Джордж С. Бейкер

    Калькулятор калибра провода и сопротивления

    Вычислите диаметр, площадь поперечного сечения и сопротивление провода с учетом его калибра или найдите калибр провода с учетом диаметра.

    Калькулятор калибра проводов

    Результатов:

    Диаметр

    дюймов:

    дюймов

    миллиметра:

    мм

    Площадь поперечного сечения

    килограмм:

    килограмм

    квадратных дюймов:

    дюймов 2

    квадратные миллиметры:

    мм 2

    Сопротивление

    Удельное сопротивление:

    Ом · м

    Общее сопротивление:

    Ом



    Формулы калибра проволоки

    Калибр проволоки – это стандартная единица измерения диаметра проволоки, а американский калибр проволоки, или AWG, является стандартом, используемым в Северной Америке.Диаметр и площадь поперечного сечения провода можно определить с помощью калибра провода и нескольких простых формул.

    Диаметр проволоки

    Формула для определения диаметра проволоки в дюймах:

    диаметр (дюйм) = 0,005 × 92 (36 – AWG) ÷ 39

    Формула для определения диаметра проволоки в миллиметрах:

    диаметр (мм) = .127 × 92 (36 – AWG) ÷ 39

    Шаги для определения диаметра

    Сначала – найдите показатель степени в уравнении, вычтя калибр проволоки из 36, а затем разделив на 39.

    Нахождение экспоненты для проволоки калибра 00, 000 и 0000 немного отличается. Замените -1, -2 и -3 для манометра в формуле выше вместо значения AWG.

    Второй – найти 92 в степени, рассчитанной на предыдущем шаге.

    Третий – умножьте значение второго шага на 0,005 дюйма или 0,127 мм, чтобы найти диаметр проволоки в дюймах или миллиметрах соответственно.

    Площадь поперечного сечения провода

    Формула для определения площади поперечного сечения провода в килокруглых милах или килограммах:

    площадь (тыс. мил) = 1000 × диаметр 2

    Формула для определения площади поперечного сечения провода в квадратных миллиметрах:

    площадь (мм 2 ) = (π ÷ 4) × диаметр 2

    Шаги для определения площади поперечного сечения

    Сначала – найдите диаметр проволоки.Используйте приведенную выше формулу для расчета ширины, если известно AWG.

    Секунда – умножьте диаметр на 1000, чтобы найти площадь в километрах, или на (3,1415 ÷ 4), чтобы вычислить квадратные миллиметры.

    Диаграмма диаметра, площади и сопротивления проволоки

    Значения диаметра, площади поперечного сечения и сопротивления для различных американских калибров провода (AWG).
    AWG Диаметр Площадь поперечного сечения Сопротивление
    (дюймы) (мм) (килограмм) (мм 2 ) Ом на 1000 футов Ом на 1000м
    0000 (4/0) 0.46 11,684 211,6 107,22 0,049 0,1608
    000 (3/0) 0,4096 10,405 167,81 85,029 0,0618 0,2028
    00 (2/0) 0,3648 9,266 133,08 67,431 0,0779 0,2557
    0 (1/0) 0,3249 8.251 105,53 53,475 0,0983 0,3224
    1 0,2893 7,348 83,693 42,408 0,1239 0,4066
    2 0,2576 6.544 66,371 33,631 0,1563 0,5127
    3 0,2294 5,827 52,635 26.67 0,197 0,6464
    4 0,2043 5,189 41,741 21,151 0,2485 0,8152
    5 0,1819 4,621 33.102 16,773 0,3133 1,028
    6 0,162 4,115 26,251 13.302 0,3951 1.296
    7 0,1443 3,665 20,818 10,549 0,4982 1,634
    8 0,1285 3,264 16,51 8,366 0,6282 2,061
    9 0,1144 2,906 13.093 6,634 0,7921 2,599
    10 0.1019 2,588 10,383 5,261 0,9988 3,277
    11 0,0907 2.305 8,234 4,172 1,26 4,132
    12 0,0808 2,053 6,53 3,309 1,588 5,211
    13 0,072 1,828 5,178 2.624 2,003 6,571
    14 0,0641 1,628 4,107 2,081 2,525 8,285
    15 0,0571 1,45 3,257 1,65 3,184 10,448
    16 0,0508 1,291 2,583 1,309 4,015 13,174
    17 0.0453 1,15 2,048 1,038 5,063 16,612
    18 0,0403 1,024 1,624 0,823 6,385 20,948
    19 0,0359 0,9116 1,288 0,6527 8,051 26,415
    20 0,032 0,8118 1.022 0,5176 10,152 33,308
    21 0,0285 0,7229 0,8101 0,4105 12,802 42.001
    22 0,0253 0,6438 0,6424 0,3255 16,143 52,962
    23 0,0226 0,5733 0,5095 0,2582 20.356 66,784
    24 0,0201 0,5106 0,404 0,2047 25,668 84,213
    25 0,0179 0,4547 0,3204 0,1624 32,367 106,19
    26 0,0159 0,4049 0,2541 0,1288 40,814 133,9
    27 0.0142 0,3606 0.2015 0,1021 51,466 168,85
    28 0,0126 0,3211 0,1598 0,081 64,897 212,92
    29 0,0113 0,2859 0,1267 0,0642 81,833 268,48
    30 0,01 0,2546 0.1005 0,0509 103,19 338,55
    31 0,008928 0,2268 0,0797 0,0404 130,12 426,9
    32 0,00795 0,2019 0,0632 0,032 164,08 538,32
    33 0,00708 0,1798 0,0501 0,0254 206.9 678,8
    34 0,006305 0,1601 0,0398 0,0201 260,9 855,96
    35 0,005615 0,1426 0,0315 0,016 328,98 1079,3
    36 0,005 0,127 0,025 0,0127 414,84 1,361
    37 0.004453 0,1131 0,0198 0,01 523,1 1716,2
    38 0,003965 0,1007 0,0157 0,007967 659,62 2 164,1
    39 0,003531 0,0897 0,0125 0,006318 831,77 2 728,9
    40 0,003145 0.0799 0,009888 0,00501 1048,8 3 441,1

    Также ознакомьтесь с нашим калькулятором стоимости электроэнергии и нашим калькулятором стоимости освещения, прежде чем планировать свой следующий электрический проект.

    Провода и кабели

    Провода, как мы определяем здесь: используется для передачи электричества или электрических сигналов. Провода бывают разных форм и сделаны из разных материалов.Они могут показаться простыми, но инженеры известно о двух важные точки:

    -Электричество в длинных проводах, используемых для передачи, ведет себя совсем иначе , чем в коротких провода, используемые в конструкции устройств
    -Использование проводов в цепях переменного тока вызывает множество проблем , таких как скин-эффект и эффекты близости.

    1. Сопротивление / импеданс
    2. Скин-эффект
    3. Типы конструкции провода

    4.Подробнее о материалах проводов
    5. Изоляция проводов

    1.) Поведение электричества в проводах: сопротивление и импеданс


    Важно знать, имеете ли вы дело с постоянным или переменным током в данном проводе. Мощность переменного тока имеет очень сложную физику, которая вызывает некоторые странные эффекты. Это была одна из причин, почему Электроэнергия переменного тока была разработана в 1890-х годах, намного позже мощности постоянного тока. Инженеры любят C.P. Штайнмецу пришлось сначала разберитесь с математикой и физикой.

    Питание переменного тока:
    В переменном токе ток любит путешествовать рядом поверхность проволоки (скин-эффект). Мощность переменного тока в проводе также вызывает вокруг него формируется магнитное поле (индуктивность). Это поле влияет на другие соседние провода (например, в обмотке), вызывающие эффект близости. Со всеми этими свойствами необходимо иметь дело при проектировании цепи переменного тока.

    Питание постоянного тока:
    В цепи постоянного тока ток проходит по всей длине провода.

    Размер проводника и материал (питание переменного и постоянного тока):

    Электричество легче передается в местах с высокой проводимостью. элементы, такие как медь, серебро или золото, менее проводящие Чем больше диаметр материала, тем больше должен быть диаметр, чтобы выдерживать такую ​​же токовую нагрузку.

    Инженеры выбирают правильные диаметр проволоки для работы, повышение тока в проволоке увеличивает удельное сопротивление и выделяет больше тепла. Как вы увидите на схеме ниже, медь может выдерживать больший ток, чем алюминий, при той же нагрузке.

    Внизу: Когда сэр Хамфри Дэви пропустил большой ток через тонкий платиновый провод в 1802 году, когда он светился. и сделал первую лампу накаливания! но всего через несколько секунд проволока расплавилась и испарилась из-за тепло, вызванное сопротивлением в проводе.


    Качество материала: примеси и кристаллы:

    Большинство материалов содержат примеси. В меди содержание кислорода и других материалов в меди влияет на проводимость, поэтому медь, из которой будет сделан электрический провод, легируется по-другому. чем медь, которая скоро станет водопроводом.

    Металлы кристаллические (как вы увидите в нашем видео о меди). Монокристаллическая медь или алюминий лучше проводимость, чем у поликристаллических металлов, однако крупнокристаллическая медь очень дорого обходится производят и используются только в высокопроизводительных приложениях.

    Удельное сопротивление:

    Сопротивление в проводе описывает возбуждение электронов в проводе. материал проводника. Это возбуждение приводит к выделению тепла и потере эффективности. На раннем этапе создания постоянного тока Томас Эдисон не мог послать свою энергию на большие расстояния без использования медные провода большого диаметра за счет сопротивления на расстоянии. Это сделало мощность постоянного тока не рентабельно и допускает рост мощности переменного тока.

    Измерительные инструменты:
    Инженеры используют закон Ома чтобы рассчитать, какое сопротивление будет иметь данный провод. Это говорит нам, сколько энергии мы потеряет на расстоянии.

    I = V / R Амперы = Вольт, разделенные на сопротивление

    Формулы сопротивления и проводимости:

    Сопротивление = удельное сопротивление / площадь поперечного сечения
    Проводимость = 1 / Сопротивление

    Когда сопротивление хорошее:
    Создание Тепло в проволоке обычно свидетельствует о потраченной впустую энергии, однако в вольфрамовом или танталовой проволоки, тепло заставляет проволоку светиться и производить свет, который может быть желательным.Вольфрам используется для изготовления нитей потому что он имеет очень высокую температуру плавления. Проволока может сильно нагреться и ярко светятся, не таять. Вольфрам очень плохо подходит для передачи энергии поскольку большая часть прошедшей энергии теряется в виде тепла и света.

    По мощности передачи мы ищем как можно более низкое удельное сопротивление, мы хотим для передачи энергии на большие расстояния без потери энергии из-за тепла. Мы измеряем сопротивление в проводе в Ом на 1000 футов или метров. Чем дольше электричество должно пройти, тем больше энергии оно теряет.

    Сверхпроводящий провод и сопротивление:

    Вверху: сверхпроводящий проволоку можно превратить в металлическую «ленту»


    Вверху: Карл Роснер, Марк Бенц и другие. использовали специальные катушки сверхпроводящего провода для производства всего мира первый магнит на 10 тесла.Вместо меди используются ниобий и олово. поскольку материалы работают по-разному при разных температурах.

    Одно из отличных решений для передачи энергии – это сверхпроводники. Когда металл становится очень холодным (приближаясь к абсолютному нулю), он приобретает проводимость бесконечности. В какой-то момент сопротивления вообще нет. Были экспериментальные сверхпроводящие линии высокого напряжения, которые смогли передавать мощность практически без потерь, однако технология недостаточно развит, чтобы быть рентабельным.

    Магнитные поля (индуктивность и импеданс):

    Каждый провод, используемый для передачи переменного тока, создает магнитное поле, по которому течет ток. В магнитное поле визуализируется концентрическими кольцами вокруг поперечного сечения провода, каждое кольцо ближе к проводу имеет более прочный магнитная сила. Магнитные поля полезны для создания очень сильных магнитов (когда они находятся в катушке) i.е. изготовление двигателей и генераторы, однако эти магнитные поля нежелательны в линиях электропередачи.

    В то время как сопротивление провода может препятствовать прохождению тока и выделять тепло, индуктивность провод / линия передачи также могут препятствовать прохождению тока, но это сопротивление не выделяет тепла, так как энергия «теряется» при создании магнитного поля, а не чем возбуждение электронов в материале. Этот импеданс называется реактивным сопротивлением переменного тока. Схемы.Мы использовали слово «потерянный», однако сила на самом деле не потеряна, она используется для создания магнитного поля. поле и возвращается, когда магнитное поле схлопывается.

    2.) Кожный эффект:


    В сети переменного тока электроны любят течь по вне провода. Это потому, что изменение тока вперед и назад вызывает вихревые токи, которые приводят к вытеснению тока к поверхности.

    Глубина кожи

    Глубина скин-слоя – это фиксированное число для данной частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости.Чем выше частота переменного тока в системе, тем сильнее сжимается ток. на внешней стороне провода, поэтому провод, который используется с частотой 60 Гц при заданном напряжении, будет не будет нормально на 200 МГц. Инженеры всегда должны При проектировании цепей учитывайте скин-эффект. Увидеть сайт Википедии для формула, используемая для расчета глубины скин-слоя.

    Вверху: инженеры преодолевают скин-эффект с помощью изолированного многожильного провода. Если вы сделаете отдельные пряди равными одной толщине скин-слоя, большая часть тока будет протекать по всей поперечное сечение, и вы используете всю медь. Обратной стороной является то, что ваш провод должен иметь больший размер. диаметр, так как вам нужно все дополнительное пространство для утепления. По мере того, как проволочные пряди становятся меньше в диаметре, а изоляция остается той же толщины, соотношение площади меди к изоляции может стать меньше единицы, тогда у вас будет больше изоляции, чем медь в обмотке или кабеле.

    Ниже: более высокая частота переменного тока = меньшая глубина скин-слоя. «Более быстрый» ток чередуется вперед и назад тем больше вихревых токов он создает. Эта высокая частота блок питания работает в диапазоне МГц, обратите внимание на специальный провод, используемый на право. Провод кажется многожильным и оголенным, но это не так, он имеет прозрачное эмалевое покрытие, изолирующее его, поэтому каждая небольшая жилка несет свою часть тока, при этом ток идет снаружи каждой пряди.Это дает большую площадь поверхности в целом и позволяет большое количество тока для прохождения.


    Вверху: Компактный люминесцентный легкая электроника, трансформатор очень маленький и спроектирован очень дешево. Эти детали часто выходят из строя до окончания типичного жизненный цикл агрегата »

    Инженеры и затраты Сберегательный дизайн:

    Инженеры используют математику для расчета «глубины скин-слоя», чтобы узнать, сколько проволоки используется для проведения электричества.Это важная часть инженеров-электриков работают над проектированием энергосистем. Этот работа также связана с экономией средств, как могут понять инженеры какой калибр и какой тип провода использовать и сравнить с другие материалы и конфигурации. Старый электрический двигатели и генераторы из начало 20 века, как известно, длилось долгое время, потому что в то время инженеры могли спроектировать обмотки и тип провода для лучшей производительности, так как затраты на оборудование и машины были выше.Сегодня многие двигатели перегорают, потому что инженеры вынуждены использовать самый дешевый вариант – наименьшее количество материала который может выдерживать ток, однако, когда двигатель начинает при перегреве более тонкие провода из более дешевого материала быстрее сгорят. Балласты (трансформаторы) в современных системах освещения имеют общеизвестный характер. короткий срок службы в целях снижения стоимости единицы продукции.

    Практическое упражнение: Как затраты влияют на дизайн

    Вы можете увидеть и почувствуйте работу инженеров по проектированию проводов вокруг вашего дома.Просто найдите старые блоки питания или профессиональные блоки питания используется с дорогостоящими машинами или инструментами. Почувствуйте вес этих мельницы или блоки питания. Теперь найдите детскую игрушку или мобильный телефон зарядное устройство. Почувствуйте, насколько легкими кажутся трансформаторы по сравнению с ними.
    Если повезет, можно найти два трансформатора, преобразующие мощность. от стены (120 или 220 В) на такое же напряжение постоянного тока для устройства. Если открыть корпус, можно увидеть разницу в размерах. толщины обмоток, а также от того, используют ли они медь или алюминий.Вы наглядно увидите, как влияет на стоимость дизайн всего предмета.


    3.) Типы провода:


    Ниже: типов провода, используемого коммунальными предприятиями при передаче электроэнергии:

    Ниже: фиксированная проводка, используемая в домах, а также шнуры, используемые в динамиках, бытовая техника и телефонные системы.На рисунке ниже показаны старые провода, которые когда-то использовались в домах (кабель SJTWA и тип SE), и современные стандартный ромекс.

    ЭЛЕКТРОПРОВОДКА с 1880-х до наших дней:

    Вверху: 3 проводника подземный медный провод (сейчас редко)

    Внизу: плоская лента провод, используемый в сверхпроводящих магнитах

    Лучший провод для вакансия:

    Все инженеры-электрики должны знать о проводах и думать об использовании правильного дизайна и материал для поставленной задачи.Вот факторы для определения конструкция проволоки:

    -Прочность (способность многократно сгибаться или сдавливаться веса)
    -Уровень напряжения и тока
    -Прочность подвески (способность долго удерживать собственный вес пролеты между опорами)
    -Подземный или подводный
    -Температура эксплуатации (например, сверхпроводящий проволока)
    -Стоимость

    Сплошная проволока:

    Преимущества:
    Меньшая площадь поверхности, подверженная коррозии
    Может быть жесткой и прочной
    Недостатки:
    Не годится при повторном сгибании, может сломаться при сгибании пятно
    Непрактично для высокого напряжения

    Многожильный провод:

    Вверху: многожильный динамик провод, который есть в каждом доме
    Ниже: Для специализированного использования сверхтолстый многожильный медный провод

    -Скрученный провод – много меньших проводов параллельно, можно скручивать вместе
    Преимущества:
    Отличный проводник для своего размера
    Недостатки:
    Вы можете подумать, что это будет хорошо для высокочастотного использования, потому что у него есть большая площадь поверхности на всех маленьких жилках проволоки, однако это хуже, чем сплошная проволока, потому что пряди соприкасаются друг друга, закорачивая, и поэтому провод действует как один больший проволока, и в ней много воздушных пространств, что обеспечивает большее сопротивление для типоразмера

    Плетеный провод:

    Преимущества:
    -Большая долговечность по сравнению с сплошным проводом
    -Лучшая проводимость, чем сплошной провод (большая площадь поверхности)
    -Может действовать как электромагнитный экран в шумоподавляющих проводах
    – Чем больше жил в проволоке, тем она гибче и прочнее. есть, но он стоит дороже

    Спец. провода:

    Сплошной с оплеткой снаружи или в некоторой их комбинации, эти провода используются для всех видов специальных применений.

    Коаксиальный кабель используется для передачи радио или кабельного телевидения. потому что по своей конструкции проводники с оплеткой и фольгой снаружи держать частоты в ловушке внутри. Экранирование предотвращает паразитная электромагнитная энергия от заражения области вокруг чувствительной приемники.

    Ниже: Видео о типах проводов, используемых в электроэнергетических компаниях:

    Практическое упражнение: Игра в угадывание проводов

    Соберите куски металлолома провод вокруг вашего дома или школьной мастерской, соберите короткие образцы разных типов.Теперь используйте приведенные выше диаграммы, чтобы выяснить, что тип проволоки, из чего она сделана, и перечислите ее применение каждый. Покажите это своему учителю и посмотрите, правильно ли вы угадали. Существует столько экзотических видов проволоки, что вы можете оказаться с настоящей загадкой в ​​твоих руках. Используйте поиск в Интернете, чтобы попробовать чтобы идентифицировать все ваши образцы.


    4.) Проволочные материалы:

    Наиболее распространенным материалом для изготовления электрического провода является медь и алюминий , это не самые лучшие проводники, однако они многочисленны и дешевы. Золото также используется в различных областях, поскольку оно устойчиво к коррозии. Золото используется в электронике автомобильных подушек безопасности, чтобы гарантировать, что устройство будет функционировать много лет спустя, несмотря на воздействие вредных элементов.

    Вверху: золото, использованное в разъемы для микросхем Motorola

    Золото обычно используется в контакте области, потому что эта точка в системе более подвержена коррозии и имеет больший потенциал к окислению.

    Алюминий обернутый вокруг стального центрального провода используется в передаче энергии, потому что Алюминий дешевле меди и не подвержен коррозии. Стальной центр используется просто для силы, чтобы удерживать провод на длинных участках. Выше типичный кабель ACSR, используемый в воздушных линиях электропередач по всему миру.

    Хорошие проводники, твердое вещество при комнатной температуре:

    Платина, серебро, золото, медь, алюминий

    4.) ИЗОЛЯЦИЯ ПРОВОДА:

    Слева: Для эффективного обмотки двигателя или генератора должны быть плотно упакованы вместе, минимизация воздушных пространств. Провода, используемые в двигателях и генераторах, обычно покрыты эмалью, чтобы обмотки плотно прилегали друг к другу. Традиционная резиновая или полимерная изоляция сделает провод диаметром толще, это одна из причин, почему старые электродвигатели были больше и тяжелее современных моторов такой же мощности.

    Смотрите, как провод двигателя упакован и намотан в современный асинхронные двигатели в нашем видео здесь.

    Узнать больше о вся область электроизоляция на нашей странице здесь.


    Практическое упражнение: Сжечь мотор!

    Вы заметили что когда моторчик игрушки сильно нагревается, он пахнет? Это испарение изоляции.Тепло разрушает все виды изоляции в конечном итоге, и в обмотке двигателя, когда изоляция становится слабой. Достаточно двух проводов, расположенных рядом, будет коротко, это приведет к возникновению дуги. и устройство сгорает.

    Если взять маленький двигатель, о котором вы не заботитесь, вы можете намеренно сжечь его посмотреть, что происходит с обмотками. Вы можете сделать это, поставив напряжение, превышающее рекомендованное, через устройство или при работе мотор горячий в течение длительного периода времени.Проконсультируйтесь с электриком или инженер, чтобы безопасно выполнить это упражнение.


    Статья, фото и видео М. Велана и В. Корнрумпфа

    Источники:
    Государственный университет Джорджии
    Википедия
    Волшебники Скенектади Карл Роснер. Технический центр Эдисона. 2008
    Интервью с Руди Деном. Технический центр Эдисона. 2012
    Видео с Денверским электродвигателем. Технический центр Эдисона. 2012
    Видео с Энергетической ассоциацией Сан-Мигеля.Технический центр Эдисона. 2014 г.
    Уильям Корнрумпф, инженер-электрик

    проводников, подключенных параллельно: каждый набор должен иметь одинаковые электрические характеристики.

    Параллельные проводники часто устанавливаются там, где используются фидеры или службы большой емкости. Перед тем, как пытаться спроектировать большую электрическую систему или установить эти проводники, необходимо полное понимание требований к параллельному подключению, разрешенных в Национальном электротехническом кодексе.

    Раздел 310.4 предоставляет конкретную информацию и требования для параллельного подключения проводов и, безусловно, должен быть первым справочным материалом, который пользователь выберет для понимания основ параллельного подключения проводов. Первый абзац этого раздела разрешает параллельное соединение алюминиевых, плакированных медью алюминиевых и медных проводников сечением не менее 1/0 AWG, если эти параллельные проводники электрически соединены на обоих концах в один провод.

    При использовании в качестве параллельных проводников площади круглых милов этих проводников складываются вместе, чтобы получить общую площадь поперечного сечения для общего размера параллельных проводников.

    Эти параллельные проводники могут использоваться в качестве фазных проводов, нейтральных проводов или заземленных проводов. Однако будьте осторожны, поскольку одна из основных задач при установке параллельных проводов – обеспечение того, чтобы каждый провод в параллельном наборе имел те же электрические характеристики, что и другие в том же наборе.

    Все параллельно включенные проводники в каждой фазе, нейтрали или заземленном наборе должны быть одинаковой длины и изготовлены из одного и того же проводящего материала. Они должны иметь одинаковую площадь в миллиметрах и одинаковую изоляцию.Наконец, все параллельные проводники должны быть заделаны одинаковым образом. Это гарантирует, что каждый проводник в параллельном наборе будет пропускать одинаковое количество тока.

    Однако не требуется, чтобы проводники однофазной, нейтральной или заземленной цепи имели те же физические характеристики, что и проводники другой фазы, нейтрали или заземленного проводника. Например, в однофазном параллельном соединении с напряжением 400 А и 120/240 В фаза A может состоять из двух параллельных медных проводников 3/0, а фаза B – из двух параллельных алюминиевых проводов 250 kcmil, при этом нейтраль будет состоять из двух 3 / 0 медных проводников.

    Любые ответвления, сделанные к парам параллельных проводов, должны быть сделаны ко всем проводам в наборе, а не только к одному. Отстукивание только одного из проводов в наборе может привести к дисбалансу с одним из проводников, по которому течет больший ток, чем по другому, что приведет к нагреву этого одного проводника и возможному повреждению или отказу изоляции.

    Например, если на каждую фазу проложены три проводника по 500 тыс. Куб. М, то ответвление от этой конкретной фазы должно быть отводом от всех проводников 500 тыс. Куб. М, а не только одного из них.Для этого потребуется общая точка вывода для всех трех параллельных проводов с подключением ответвления к общей клемме.

    Если параллельные проводники проложены в отдельных кабельных каналах или кабелях, кабельные каналы или кабели должны иметь одинаковые физические характеристики. Например, если в параллельном наборе фазных проводов четыре проводника по 500 тыс. Км2, все четыре отдельных кабельных канала, охватывающих проводники, должны быть полностью из жесткой стали, полностью из IMC или из ПВХ и т. Д.

    Если бы дорожки качения имели разные характеристики, например, три жестких кабелепровода из черных металлов с одним жестким неметаллическим кабелепроводом, проводник в ПВХ-канале пропускал бы больше тока, чем проводники в каждой из металлических дорожек.Это привело бы к большему сопротивлению проводников в дорожках качения из черных металлов, чем в дорожках из ПВХ.

    Более высокий ток в проводнике в канале ПВХ может привести к перегреву проводника и повреждению изоляции. Раздел 300.3 (B) (1) касается установки параллельных проводов, а ссылка в этом разделе на 310.4 дает разрешение на установку параллельных проводов отдельно друг от друга.

    Каждая фаза и каждый нейтральный или заземленный проводник должны присутствовать в каждой отдельной кабельной канавке, вспомогательном желобе, кабельном лотке, сборке кабельной шины, кабеле или шнуре.Например, в установке, где три набора проводников 3/0 AWG подключены параллельно для каждой фазы и нейтрали трехфазной четырехпроводной системы, будет один 3/0 AWG для фазы A, один для фазы B. , один для фазы C и один для нейтрали в каждой из трех дорожек качения.

    Существует исключение из этого общего правила, изложенного в 300.3 (B) (1), которое позволяет проводам, установленным в неметаллических кабельных каналах, проложенных под землей, располагаться как изолированные фазовые установки, при этом одна фаза находится в одном трубопроводе, а вся другая фаза – в другом трубопроводе.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *