Физика процессов, происходящих в проводе. Нагрев проводов.

Эта небольшая информационная статья нужна, чтобы вы лучше понимали, почему тот или иной способ соединения провода лучше или хуже. Почему не стоит даже думать в сторону алюминиевого провода. Да и много других почему…Жила в проводе — это металл. Ток, который протекает по проводу совершает работу, из-за которой происходит нагрев проводов. Жила разогревается и начинает расширяться. Каждый металл имеет свой коэффициент линейного расширения. Тут мы подобрались к главной и важной теме: почему нельзя допускать скрутки из различных по материалу проводов, а в данном случае меди и алюминия. Есть еще один момент — гальваническая пара. В такой паре один провод начинает разрушать другой или один материал губительно сказывается на втором. Алюминий в этом отношении очень капризный металл. Несмотря на его «долговечность» в паре с железом через 10-20 лет он может превратиться в труху. И в случае, когда соединяют медный и алюминиевый провод, добавляется еще и коэффициент линейного расширения. Плюс, медь жестче, чем алюминий и при разогреве происходит следующее: медь расширяется и плющит алюминий, а при остывании оба провода сжимаются и… правильно, контакт становится слабее, а слабый контакт — причина нагрева проводов. Вот и получился замкнутый круг, чем сильнее нагревается, тем запущеннее процесс.

Кое-что об алюминиевом проводе.

Стóит упомянуть еще одну неприятную особенность алюминиевого провода. Поскольку у него высокий коэффициент линейного расширения, то при нагреве сама жила начинает расширяться и не только в ширь, но и в длину, а при остывании… тоже правильно, она начинает стягиваться. В какой-то момент жила не выдерживает нагрузки и на проводе образуется шейка (истончение жилы). Дальше старая песня. В том месте, где кабель истончился нагрев будет происходить гораздо раньше, ведь уменьшилось сечение провода и как только это случилось, запускается лавинообразный процесс. Самое противное в этом, что повреждения вообще не видно, не видно даже почернения изоляции. И оборваться таким макаром провод может в абсолютно любом месте: возле патрона лампы, в середине линии, в распределительной коробке и т.д.

Почему нельзя нагружать алюминиевый провод

Тут мы подобрались к теме, почему ПУЭ запрещает использование алюминиевого провода в жилых зданиях. Обычно розетки рассчитаны на сечение кабеля 2,5 мм², допустимый длительный ток алюминиевого кабеля такого сечения всего лишь 17 ампер или 3,7 кВт. Для справки: чайник — 2,2 — 2,4, фен — до 1,8, стиральная и посудомоечная машины — до 2, а духовой шкаф — 3,5 кВт. По факту, на каждый из этих приборов нужно вести отдельную линию, чтобы получить срок эксплуатации 15 и более лет. То есть в одну розетку уже не включишь чайник и микроволновку, посудомоечную и стиральную машинки, бойлер и стиральную машинку. Чтобы увеличить пропускную способность, нужно прокладывать кабель бóльшего сечения, а с ним уже не так удобно работать и уж тем более неудобно заводить в розетку. Плюс ко всему, как не увеличивай сечение жилы, нужно понимать, что для алюминиевого провода понятие «длительный допустимый ток» уже само по себе губительно. По условиям такой ток допускает нагрев кабеля до 70°С и по закону подлости именно с этого значения температурный коэффициент линейного расширения достигает своего апогея. Теперь посчитайте, какого сечения вам нужен алюминиевый кабель, чтобы он прослужил долго…

Оксид алюминия

Другой момент — это оксидная пленка на алюминиевом проводе. Убрать ее нереально обычными способами (только химическими или нанесением смазки и ножиком счищать оксид прямо в этой смазке — в любом случае это хлопотно), разрушается она при температуре 2300°С, но тут же образуется при взаимодействии с воздухом. И проблема в том, что она имеет плохую электрическую проводимость. И это снова минус.

Хрупкость

Малейшее повреждение жилы ножом и достаточно несколько раз ее согнуть, чтобы место повреждения лопнуло, то есть для работы с алюминиевым проводом нужно особенно соблюдать технику монтажа.

Надеюсь, я вас убедил, что пользоваться алюминиевым кабелем нужно только в случае крайней необходимости, а доверять его монтаж исключительно специалисту с хорошими рекомендациями.

Самое опасное в слабом контакте

Если вы ещё не поняли всей трагедии, то буду открыть вам Америка… Когда контакт надёжный, нагрев происходит только при больших токах, когда у автоматов и предохранителей ещё есть возможность выполнять свои защитные функции. Когда контакт слабый, нагрев может происходить при малых значениях тока, который для автоматов и предохранителей не является признаком аварийной ситуации, а значит ни о каком срабатывании защиты говорить не приходится. Приведу простой пример на основе закона Ома, чтобы вы лучше поняли материал. Возьмём плиту. В максимальном режиме её сопротивление будет около 5,36 Ома (примерно 9 кВт мощности). Допустим, у нас имеется слабый контакт, сопротивление которого 1 Ом. Значит сопротивление цепи будет 6,36 Ома. Узнаем ток цепи. 220/6,36=34,6 ампера. Теперь узнаем падение напряжения на слабом контакте U_{участка цепи}=I_{всей цепи}*R_{элемента цепи} = 34.6*1=34.6 вольта. Узнаем мощность P=U*I=34,6*34,6=1197 ватт!!! Почти киловатт тепла будет выделяться на слабом контакте. И чем слабее будет контакт, тем выше будет его сопротивление, тем больше тепла будет выделяться. Автомат на плиту, как правило, стоит от 40 ампер. То есть, автомат будет считать, что это просто сильно нагруженная линия и отключать ее не будет.

Если вы перешли сюда из другой статьи, тогда настало время возвратиться и продолжить прерванное чтение.

С наилучшими пожеланиями, Я!