Почему нагреваются кабели и провода во время работы?

Электромонтажные работы отличаются высокими рисками. Именно поэтому необходимо знать и учитывать все важные факторы, влияющие на безопасность. В их число входит сильный нагрев проводов при эксплуатации. Данная особенность присуща всем проводам и кабелям. Кроме того, от нее зависит определение правил монтажа электропроводки и дальнейшее подключение потребителей энергии к сети. Нагрев кабеля также влияет на выбор определенной марки кабельно-проводниковой продукции и на предельную величину подключаемой нагрузки. Для того, чтобы узнать степень нагрева проводов, необходимо разобраться в причине данного явления.

Главная причина нагрева кабельно-проводниковой продукции – природа электрического тока. Ведь движение заряженных электронов по проводнику осуществляется под действием электрического поля. Кроме того, передвигаясь, электронам необходимо преодолеть кристаллическую решетку металлов, отличающуюся очень прочными молекулярными соединениями. Именно поэтому и выделяется довольно большое количество тепла, ведь происходит преобразование электрической энергии в тепловую.

Преобразование электроэнергии в тепло – явление двустороннее, то есть, с одной стороны, данный эффект нежелателен, а с другой, очень полезен. 

Положительная сторона заключается в возможности применения электрической энергии для нагрева в абсолютно любом оборудовании (от простого бытового чайника до промышленных печей). По такому же принципу происходит работа любой светотехники. 

Главный минус данного явления заключается в повышенном уровне опасности, поскольку сильный нагрев нередко приводит к серьезным последствиям. Помимо этого, сильное повышение температуры обмоток трансформаторов, электрических двигателей и иной техники приводит к снижению эффективности использования. В случае превышения максимального показателя нагрева происходит сбой в функционировании оборудования и в дальнейшем его выход из строя.

Самые опасные ситуации возникают тогда, когда сильно превышается температура тех кабелей и проводов, что применяются для подключения к электросети различных потребителей (проводка в жилом помещении, кабельно-проводниковая продукция для присоединения к сети производственной техники). Значительное превышение температуры нагрева изолированного кабеля чревато возгоранием изоляционного материала либо его оплавлением, которое в дальнейшем станет причиной коротких замыканий. В подобных ситуациях вероятность воспламенения напрямую зависит от применяемых защитных устройств.

Следовательно, явление нагревания кабельно-проводниковой продукции является одним из основных факторов возникновения пожаров. То есть, короткие замыкания — это главная причина львиной доли всех случающихся в жилых и административных зданиях воспламенений.

Стоит отметить, что нагревание в течение долгого времени изменяет механические свойства металла. Именно поэтому случаются такие ситуации, например, как обрыв проводов ЛЭП, что приводит и к большим финансовым потерям, и к возникновению серьезной опасности для жизни человека.

При эксплуатации той или иной кабельно-проводниковой продукции стоит помнить о предельно допустимой температуре нагрева, соответствующей конкретной марке. Данный температурный показатель напрямую связан со свойствами материала, из которого изготавливается изоляция. Например, провод с резиновой изоляцией не должен нагреваться выше 50-65⁰С, с изоляцией из бумаги – максимум 80⁰С, а с изоляцией из высокотехнологичных новейших полимеров температура нагрева достигает 100⁰С. Точные свойства каждого кабеля или провода указываются непосредственно компанией-производителем. 

Избежать перегрева и дальнейшего воспламенения поможет только правильный выбор кабеля для конкретной ситуации с учетом всех ее особенностей и нюансов. Для осуществления правильного выбора важно учитывать все факторы, которые влияют на степень нагрева того или иного кабеля. В этом помогут простые формулы, известные всем еще со школьных уроков физики:

Q= I²Rt – главная формула, описывающая процесс преобразования электроэнергии в тепло (закон Джоуля-Ленца), где Q – количество тепла, которое выделяется в процессе прохождения тока по проводнику, I – сила тока, R – сопротивление проводника, t – время, за которое электрический ток идет по проводнику. 

Исходя из формулы, видно, что нагрев провода увеличивается одновременно с возрастанием нагрузки и показателя сопротивления. Стоит отметить, что количество выделяемой теплоты прямо пропорционально времени прохождения электрического тока. А скорость нагрева напрямую зависима от действующей электрической мощности. Последняя, в свою очередь, определяется произведением напряжения и силы тока, т.е. P=UI. Таким образом, мощность подключенных к кабелю потребителей напрямую влияет на силу и интенсивность его нагрева.

Данные формулы, а именно Q= I²Rt и P=UI, помогают узнать точные параметры, которые возможно изменять, управляя величиной и скоростью нагрева проводов.

Необходимо знать, что величина силы тока зависима от номинального показателя мощности подсоединенных проводников в совокупности. Данное значение служит основой при важных расчетах. Главным изменяющимся параметром является сопротивление, величина которого определяется свойствами металла проводника и сечением кабеля.  Следовательно, сечение должно определяться на основе мощности. Именно это способно уменьшить электрическое сопротивление кабелей и, следовательно, снизить температуру нагрева до допустимой.

Выбирая сечение кабельно-проводниковой продукции необходимо помнить не только о безопасности работы электрической сети, а также об экономии. Таким образом, кабели и провода с наибольшим сечением требуют больших неоправданных расходов. Но в ситуации возможного подключения к сети дополнительных приборов в будущем желательно, чтобы кабель был с наибольшим сечением. 

Для правильного определения необходимого сечения нужно рассчитать максимальный показатель потребляемого тока следующим путем: нужно разделить общую номинальную мощность всех потребителей на показатель напряжения.

Торговая сеть «Планета Электрика» обладает очень широким ассортиментом кабельно-проводниковой продукции, с которым Вы можете более подробно ознакомиться на нашем сайте.