Сымдардағы шығындар, кабель қимасын таңдау және кернеудің түсуі
Бұл сабақта сымдардың тізбек жұмысына қалай әсер ететінін қарастырамыз: олардың кедергісі бар, қызады, кернеудің бір бөлігін «жеп» қояды және қиманы дұрыс таңдауды талап етеді. Әсіресе төмен кернеулі жүйелерде бұл өте маңызды — бірнеше вольттың өзі-ақ айқын сезіледі.
Мазмұны
- 1. Сымдардың кедергісі
- 2. Қызу және шашырайтын қуат
- 3. Кабель қимасын таңдау
- 4. Сымдардағы шығындар
- 5. Өзін-өзі тексеру сұрақтары
Неліктен бұл тақырып маңызды
Сым — «шығынсыз таза мыс» емес. Онда кедергі болады, сол себепті энергияның бір бөлігі жылуға айналады. Егер сым тым жіңішке немесе тым ұзын болса, ол қызуы мүмкін, ал жүктемеге сен күткеннен төмен кернеу түседі.
Сымдардың кедергісі
Кез келген сымның электрлік кедергісі бар. Мыста ол алюминийге қарағанда төмен, бірақ нөлге тең болмайды.
Сым кедергісіне үш нәрсе әсер етеді: материал, ұзындық және қима. Сым ұзарған сайын кедергі артады. Ал қимасы үлкейген сайын кедергі азаяды.
Есептеу үшін мына формула қолданылады:
Бастапқы материалда мыс үшін 0,178 Ом×мм²/м мәні алынған. Тәжірибеде ең маңыздысы — логика: ұзын әрі жіңішке сым кедергіні өсіреді, қысқа әрі қалың сым — кедергіні азайтады.
Кедергі қалай өзгереді
Сымдарда шашырайтын қуат. Сымдардың қызуы
Сымның кедергісі болғандықтан, ол да белгілі бір деңгейде жүктеме сияқты жұмыс істеп, энергияның бір бөлігін жоғалтады.
Қызуды бағалау үшін мына формула ыңғайлы:
Яғни ток үлкен болса, тіпті аз ғана кедергінің өзі айтарлықтай қызуға әкелуі мүмкін.
Жоғалған қуат «жоғалып кетпейді» — жылуға айналады. Қызу қатты болса, оқшаулама жұмсарып, қысқа тұйықталу мен апатқа дейін жеткізуі ықтимал.
Есте сақтайтын негізгі ойлар
Кабель қимасын таңдау
Сым қызып кетпес үшін және артық шығын туғызбау үшін қиманы дұрыс таңдау қажет. Кабельдер бірнеше стандартты типоөлшеммен шығарылады.
Мыс сым үшін шамамен бағалауға болатын қарапайым ережені есте сақтаған ыңғайлы:
Әр 10 А токқа сым қимасы кемінде 1 мм² болғаны дұрыс.
Кабельдің стандартты қималары
| Қима, мм² | Мәндер |
|---|---|
| Стандартты қатар | 0,5 · 0,75 · 1,0 · 1,5 · 2,0 · 2,5 · 4,0 · 6,0 · 10,0 · 16,0 · 25,0 · 35,0 |
Қиманың айырмашылығы қалай көрінеді
Кабель таңдағанда тағы нені ескеру керек
Қимадан бөлек, өткізгіш өзектің материалы, жасалу сапасы, оқшаулама түрі және пайдалану шарттары да маңызды.
Тұрмыстық және төмен кернеулі қолдануда көбіне мыс кабельді таңдауға тырысады.
Сымдардағы шығындар
Қуат көзі мен жүктеменің арасындағы сымдар да тізбектің бір бөлігі. Сондықтан кернеудің бір бөлігі тек тұтынушыда емес, сымдардың өзінде де түседі.
Қуат көзі 12 В берсе, бұл 12 В-тың толықтай жүктемеге жететінін білдірмейді. Сым неғұрлым ұзын және ток неғұрлым жоғары болса, жолдағы «жоғалатын» кернеу соғұрлым көп болады.
Шығынды Ом заңымен бағалауға болады: жүктеме тогы белгілі және желі кедергісі белгілі болса — сымдар қанша кернеуді алып қоятынын есептейміз.
Мұндай есептеуде екі сымның да жалпы ұзындығын (қуат көзінен тұтынушыға дейін және кері қайтуын) ескерген маңызды, тек бір жақ бөлігін ғана емес.
Шығынды азайту үшін есте сақта
- Сым неғұрлым жіңішке әрі ұзын болса, шығын соғұрлым көп. Мүмкіндігінше желіні қысқарақ әрі қалыңырақ етіп жасаған дұрыс.
- Ток өскен сайын шығын өте жылдам артады, сондықтан бірдей қуатта жоғары кернеу жиі ыңғайлырақ болады. Мысалы, қуаты бірдей жағдайда 24 В жүйеде әдетте ток 12 В жүйеге қарағанда төмен болады.
Өзін-өзі тексеру сұрақтары
1. Қуаты 300 Вт, 24 В құрылғыны қосу үшін сым қимасын таңда.
Жауабын көрсету
Сабақтағы ереже бойынша әр 10 А үшін шамамен 1 мм² керек. Демек 1,25 мм²-ден кішісін алған дұрыс емес. Стандартты өлшемдерден 1,5 мм² таңдаған орынды.
2. Сенде ұзындығы 10 метр, қимасы 1 мм² мыс сым бар, ол арқылы 8 А ток өтеді. Егер желінің басында 12 В болса, сымның соңында қандай кернеу болады? Осы сымда қандай қуат бөлінеді?
Жауабын көрсету
Кедергі: R = 0,0178 × 20 / 1 = 0,356 Ом.
Кернеу түсуі: Uпот = I × R = 8 × 0,356 ≈ 2,85 В.
Желінің соңында қалатыны: 12 − 2,85 ≈ 9,15 В.
Сымда бөлінетін қуат: P = I² × R = 8² × 0,356 ≈ 22,8 Вт.