Сопротивление изоляции: методы измерения и нормы

Электричество само по себе невидимо, хотя от этого его опасность ничуть не меньше. Даже наоборот: как раз потому и опаснее. Ведь если бы мы его видели, как видим, например, воду, льющуюся из крана, то наверняка бы избежали множества неприятностей.

Вода. Вот она, водопроводная труба, и вот закрытый кран. Ничего не течет, не капает. Но мы точно знаем: внутри вода. И если система исправно работает, то вода эта там находится под давлением. 2, 3 атмосферы, или сколько там? Неважно. Но давление там есть, иначе система бы не работала. Где-то гудят насосы, гонят воду в систему, создают это самое давление.

А вот наш провод электрический. Где-то далеко, на другом конце тоже гудят генераторы, вырабатывают электричество. И в проводе от этого тоже давление… Нет-нет, не давление, конечно, тут в этом проводе напряжение

. Оно тоже измеряется, но в своих единицах: в вольтах.

Давит в трубах на стенки вода, никуда не двигаясь, ждет, когда найдется выход, чтобы ринуться туда мощным потоком. И в проводе молча ждет напряжение, когда замкнется выключатель, чтобы потоки электронов двинулись выполнять свое предназначение.

И вот открылся кран, потекла струя воды. По всей трубе течет, двигаясь от насоса к расходному крану. А как только замкнулись контакты выключателя, в проводах потекли электроны. Что это за движение? Это ток

. Электроны
текут
. И это движение, этот ток тоже имеет свою единицу измерения: ампер.

И еще есть сопротивление

. Для воды это, образно говоря, размер отверстия в выпускном кране. Чем больше отверстие, тем меньше сопротивление движению воды. В проводах почти также: чем больше сопротивление провода, тем меньше ток.

Вот, как-то так, если образно представлять себе основные характеристики электричества. А с точки зрения науки все строго: существует так называемый закон Ома. Гласит он следующим образом: I = U/R

.
I
— сила тока. Измеряется в амперах.
U
— напряжение. Измеряется в вольтах.
R
— сопротивление. Измеряется в омах.

Есть еще одно понятие — мощность, W. С ним тоже просто: W = U*I

. Измеряется в ваттах.

Собственно, это вся необходимая и достаточная для нас теория. Из этих четырех единиц измерения в соответствии с вышеприведенными двумя формулами можно вывести некоторое множество других:

Ты скажешь: — Зачем мне это все надо? Формулы, цифры… Я ж не собираюсь заниматься расчетами.

А я так отвечу: — Перечитай предыдущую статью . Как можно быть уверенным, не зная простейших истин и расчетов? Хотя, собственно, в бытовом практическом плане наиболее интересна только формула 7, где определяется сила тока при известных напряжении и мощности. Как правило, эти 2 величины известны, а результат (сила тока) безусловно необходим для определения допустимого сечения провода и для выбора защиты .

Есть еще одно обстоятельство, о котором следует упомянуть в контексте этой статьи. В электроэнергетике используется так называемый «переменный» ток. То есть, те самые электроны движутся в проводах не всегда в одном направлении, они постоянно меняют его: вперед-назад-вперед-назад… И эта смена направления движения — 100 раз в секунду.

Погоди, но ведь везде говорится, что частота 50 герц! Да, именно так и есть. Частота измеряется в количестве периодов за секунду, но в каждом периоде ток меняет свое направление дважды. Иначе сказать, в одном периоде две вершины, которые характеризуют максимальное значение тока (положительное и отрицательное), и именно в этих вершинах происходит смена направления.

Не будем вдаваться в подробности более глубоко, но все же: почему именно переменный, а не постоянный ток?

Вся проблема в передаче электроэнергии на большие расстояния. Тут как раз вступает в силу неумолимый закон Ома. При больших нагрузках, если напряжение 220 вольт, сила тока может быть очень большой. Для передачи электроэнергии с таким током потребуются провода очень большого сечения.

Выход здесь только один: поднять напряжение. Седьмая формула говорит: I = W/U

. Совершенно очевидно, что если мы будем подавать напряжение не 220 вольт, а 220 тысяч вольт, то сила тока уменьшится в тысячу раз. А это значит, что сечение проводов можно взять намного меньше.

Поиск по сайту. Вы можете изменить поисковую фразу.

Электрический ток можно сравнить с тем, как течет вода в трубе, а напряжение с уровнем этой воды. Электрический ток, проходя по трубе, совершает определенную работу. Исходя из определения, мощность – это работа за единицу времени или скорость выполнения работы.

За одну секунду в цепи проходит определенное количество электричества через поперечное сечение цепи. Это понятие и будет называться силой тока. Поэтому между мощностью, силой тока и напряжением будет прямо пропорциональная зависимость.

Формулы для расчета мощности тока

Измеряется электрическая мощность в ваттах (Вт). Ток в 1А и с напряжением в 1 В обладает мощностью в 1Вт. Для того, чтобы узнать, как определить мощность тока, необходимо воспользоваться следующей формулой: P=U*I (А), где U, I – это напряжение электрического поля и сила тока соответственно, а P – его мощность.

Чтобы понять, как правильно пользоваться формулой, рассмотрим небольшой пример. Допустим, подано напряжение на резистор в 150В и по нему идет ток в 0,2А. Какая на данном резисторе развивается мощность? P=150*0.2=30Вт.

Существует еще один способ вычисления мощности электрического тока. Если известно сопротивление цепи и сила тока, то необходимо воспользоваться законом Ома (применима формула для участка цепи): U=I*R (Б)

Теперь подставим формулу (Б) в формулу (А) и получим формулу (В): P=I 2 R (В). Предположим, что через реостат, сопротивление которого равно 5 Ом, проходит с силой 0,5А ток. Определить мощность, которая теряется в реостате? P=0.5 2 *5=1.25Вт.

Если сила тока нам неизвестна, но мы знаем напряжение и сопротивление, то тоже возможно определить мощность. Из закона Ома I=U/R, тогда пользуясь формулой (А) мощность тока равна: P=U 2 /R (Г)

Реостат имеет сопротивление в 5 Ом, а напряжение в нем 2,5В, тогда мощность согласно формуле (Г) будет равна: P=2.5 2 /5= 1.25Вт. Если вам известны любые два значения из формулы для закона Ома (если рассмотреть участок цепи), то всегда можно определить мощность тока.

Вспомнив определение мощности, можно записать еще одну формулу для её расчета: P=A/t (Д), где P – это мощность, А – работа электрического тока, а t – время, за которое совершается эта работа.

Выбирая тот или иной бытовой прибор в магазине, мы часто задаемся вопросом о том, сколько же денег нам придется заплатить за его использование. Особенно это касается обогревателя, работающего на электричестве. Иногда, пользуясь сварочным аппаратом или электродвигателем, мы даже не подозреваем о том, сколько он потребляет электроэнергии. Но как же узнать необходимые нам цифры, если данные о приборах не известны.

Разновидности силы трения

Силы сопротивления бывают разных видов:

• сила трения качения \(P_f\). Зависит от вида и структуры поверхности опоры, скорости перемещения тела, давления окружающей среды и прочих факторов. Коэффициент сопротивления качению \(f \) зависим от типа и состояние поверхности опоры, и обратно пропорционален температуре и давлению.
• сила трения воздуха (лобовое сопротивление) \(P_вл\). Появляется из-за разности давлений. Этот показатель зависит от вихреобразований вокруг предмета движения, которые в свою очередь зависят от формы перемещающегося предмета.

Более значимо на сопротивление будет влиять перемещение передней части предмета. Таким образом, при формировании закругления в передней и задней части предмета можно снизить показатель сопротивления до 72%. Сила лобового сопротивления рассчитывается следующим образом:

\(P_вл=c_x pF_в {v^2\over 2},\)

где \(c_x\) – коэффициент обтекаемости или лобового сопротивления; \(p\) – плотность среды; \(F_в\) – площадь лобового сопротивления (миделевого сечения). Сила трения воздуха направлена противоположно вектору скорости перемещения тела. Ее рассматривают как сконцентрированную силу, приложенную к центру парусности тела, которая может не совпадать с центром его тяжести.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

Решение задач Контрольные работы Эссе

По второму закону ньютона сила сопротивления ускорению тела, совершающего поступательные движения, определяется так:

\(P_j=m {dv\over dt},\)

где \(m\) – масса объекта; \({dv\over dt}\) – ускорение центра масс.

Потребляемая мощность электроприборов: таблица с показателями

Для проведения вычислений вам необходимы элементарные знания электродинамике из школьного курса, связанные с мощностью, напряжением, током. Для того, чтобы рассчитать потребляемую мощность прибора, необходимо знать величину напряжения, а также силу источника. Мощность (Р) можно высчитать посредством перемножения силы тока на показатель электрического напряжения в сети.

Силой тока принято называть величину электрического заряда, проходящего через заданную площадь сети за единицу времени. Физическая величина, характеризующаяся электрическим полем, которое создает ток – это напряжение.

Используются следующие показатели:

• В качестве несистемной единицы измерения мощности иногда используют многие вольт-ампер;
• В данном случае силу указывают в автоматических выключателях.

Оно верно является максимальным значением, при котором происходит срабатывание прерывателя.

Определение мощности источника питания: способы расчетов

Для получения данного показателя вам пригодится значения силы тока, обозначаемо как (I) и напряжение, записываемо как (V) источник питания. Чтобы вычислить мощность (Р) необходимо перемножить между собой эти два значения. Данная сила тока – количество заряда, которое проходит через определенную поверхность за какой-то отрезок времени. Напряжение – это переменная величина, какую характеризует электрическое поле, что создается током.

Приблизительная мощность прибора равна произведению напряжения и силы тока. Формула выглядит как Р = I х V.

Как правило:

• Силу тока указывает на автоматических выключателях;
• Указанное значение – это максимальная сила тока, при котором включается прерыватель;
• Значение напряжения и силы тока обычно указывают на корпусе электроприбора или тэна.

Если там его нет, то следует поискать в документации к нему.

Подведем итог

Когда два или более резистора соединены так, что оба вывода одного резистора соединены с соответствующими выводами другого резистора или резисторов, то говорят, что они соединены между собой параллельно. Напряжение на каждом резисторе внутри параллельной комбинации одинаковое, но токи, протекающие через них, могут отличаться друг от друга, в зависимости от величины сопротивлений каждого резистора.

Эквивалентное или полное сопротивление параллельной комбинации всегда будет меньше минимального сопротивления резистора, входящего в параллельное соединение.

Как рассчитать потребление электроэнергии прибором

Показатель силы тока, а также напряжения некоторых распространенных электроприборов имеется в специализированных справочниках. Если у вас их нет, то дайте запрос и найдите в интернете, или онлайн-ресурсах.

Вычисляется сила тока по аналогичной формуле, как и напряжение. Для этого имеющиеся величины нужно разделить.

Например, вам нужно вычислить, какую мощность потребляет телевизор, потолочный вентилятор, или микроволновая печь, при этом, такой показатель, как их сила тока обозначена на корпусе прибора. Для возможности произвести расчет вам необходимо найти напряжение вентилятора и сопротивление. Узнать его вы можете в интернете, или у производителя. После чего, подставив в формулу значения, можно без труда вычислить мощность вентилятора.

Что нужно знать о мощности:

• Мощность – это скорость преобразования, передачи или потребления необходимой энергии. Обычно, вы оплачиваете электроэнергию согласно потребленной мощности.
• Измеряется мощность в ваттах (Вт).
• Мощность электроприбора – это показатель энергии, который потребляет данный прибор.
• Номинальная мощность – потребная величина, необходимая для правильной работы прибора.
• Ток бывает постоянным и переменным. Переменный ток может изменятся по величине или направлению. Он подается по электросетям. Определение – постоянный ток не изменяется по направлению или величине. Источником такого тока можно назвать аккумулятор или батарейку.

Стартовая мощность – это единица, необходимая для того, чтобы запустить двигатель или компрессор.

Как найти силу сопротивления

При движении любого предмета по поверхности или в воздухе возникают силы, препятствующие этому. Их называют силами сопротивления или трения. В этой статье мы расскажем, как найти силу сопротивления, и рассмотрим факторы, влияющие на нее.

1

Для определения силы сопротивления необходимо воспользоваться третьим законом Ньютона. Эта величина численно равна силе, которую нужно приложить, чтобы заставить равномерно двигаться предмет по ровной горизонтальной поверхности. Это можно сделать при помощи динамометра.

2

Сила сопротивления вычисляется по формуле F=μ*m*g. Согласно этой формуле, искомая величина прямо пропорциональна массе тела. Стоит учесть, что для правильного подсчета необходимо выбрать μ – коэффициент, зависящий от материала, из которого изготовлена опора. Принимают во внимание и материал предмета. Этот коэффициент выбирается по таблице. Для расчета используется постоянная g, которая равна 9,8 м/с2.

3

Как рассчитать сопротивление, если тело движется не прямолинейно, а по наклонной плоскости? Для этого в первоначальную формулу нужно ввести cos угла. Именно от угла наклона зависит трение и сопротивление поверхности тел к движению. Формула для определения трения по наклонной плоскости будет иметь такой вид: F=μ*m*g*cos(α).

4

Если тело движется на высоте, то на него действует сила трения воздуха, которая зависит от скорости движения предмета. Искомую величину можно рассчитать по формуле F=v*α. Где v – скорость движения предмета, а α – коэффициент сопротивления среды. Эта формула подходит исключительно для тел, которые передвигаются с небольшой скоростью. Для определения силы сопротивления реактивных самолетов и других высокоскоростных агрегатов применяют другую – F=v2*β. Для расчета силы трения высокоскоростных тел используют квадрат скорости и коэффициент β, который рассчитывается для каждого предмета отдельно. При движении предмета в газе или жидкости при расчете силы трения необходимо учитывать плотность среды, а также массу и объем тела.

5

Сопротивление движению существенно снижает скорость поездов и автомобилей. Причем на движущие предметы действует два вида сил – постоянные и временные. Общая сила трения представлена суммой двух величин. Для снижения сопротивления и повышения скорости машины конструкторы и инженеры изобретают разнообразные материалы со скользящей поверхностью, от которой воздух отталкивается. Именно поэтому передняя часть скоростных поездов имеет обтекаемую форму. Рыбы очень быстро движутся в воде благодаря обтекаемому телу, покрытому слизью, которая снижает трение.

6

Не всегда сила сопротивления отрицательно сказывается на движении машин. Чтобы вытащить автомобиль из грязи, необходимо под колеса насыпать песок или щебень. Благодаря увеличению трения авто отлично справляется с болотистой почвой и грязью.

Сопротивление движения в воздухе используется во время прыжков с парашютом. В результате возникающего трения между куполом и воздухом скорость движения парашютиста снижается, что позволяет без ущерба для жизни заниматься парашютным спортом.

Рассмотрим, как работает измеритель мощности в розетку

Если вам необходимо узнать, какой мощностью обладает тот или иной предмет, можно замерять с помощью прибора мультиметра силу тока и напряжение, а затем их просто перемножить. Есть и приборы, которые определяют и мощность. Они называются ваттметры. Показатель мощности рассчитывает встроенный калькулятор, и показатель сразу появляется на его дисплее.

Как пользоваться ваттметром и мультиметром:

1. Вставляем прибор в розетку 220В;
2. В ваттметр вставляем вилку прибора, который нам нужно замерять;
3. Ждем, когда на дисплее появится требуемый показатель.

На задней панели прибора есть отсек под батарейки, идущие обычно в комплекте. На пластине рядом имеется информация с характеристиками самого ваттметра, его номер, а также вилка. На внешней стороне находится дисплей. Управление осуществляется 4 кнопками, возле которых размещена розетка для подключения бытовых приборов, оборудования и техники.

Когда прибор включен, на его экране, как у счетчика, появляются 3 информационных строчки: одна графическая и две цифровые.

С помощью четвертой кнопки Value вы сможете переключить и определить следующие измеряемые параметры:

• Напряжение сети;
• Мощность, которую потребляет подключенное устройство;
• Потребляемая прибором сила тока.

При установленном граничном показателе, относительно напряжению и току, одной из характеристик прибор будет давать сигнал. Это означает перегрузку.

Можно ли посчитать расход электроэнергии, зная примерную мощность

При самостоятельных расчетах не стоит забывать о небольшой мощности, которую потребляют некоторые устройства даже когда они не работают, но подключены к розетке. Его тоже нужно считать. Многие приборы оснащены индикатором, или у них есть светодиод, который тоже может потреблять некоторую мощность.

Осведомленность о потребляемой мощности прибора дает возможность существенно экономить электроэнергию.

Расчеты производят следующим образом:

• При вычислении мощности согласно формулы вы получаете приблизительное значение.
• В случае, когда вам нужен точный показатель мощности, лучше воспользуйтесь ваттметром. Любая мощность, будь то электрическая, тепловая или механическая, измеряется в ваттах. Для того, чтобы уметь экономить электроэнергию важно знать их потребляемую приборами мощность.
• Для вычисления разности двух мощностей следует вычитать одно такое значение из другого.

Когда вы оплачиваете счета за электроэнергию, вы платите, в сущности, за каждый потребленный вами киловатт. Для конвертирования показателя ватт в киловатты нужно разделить один показатель в ваттах на 1000, а потом умножить значение, получившееся в киловаттах на количество отработанных прибором часов. В результате вы получите требуемое значение, существующее как (кВт-ч). Если умножить его на стоимость 1 киловатта электроэнергии, вы сможете узнать, сколько вам придется заплатить за работу прибора. К примеру, если в вашем доме или квартире всего 10 лампочек и 100 Вт – мощность, потребляемая каждой лампой, то произведя расчет мы получим 10 х 100 в итоге выйдет 1000 Вт – суммарная мощность всех ламп. Если 1000 Вт вы поделите на 1000, то получите 1 кВт. Теперь не трудно подсчитать, что если, лампочки горели на протяжении 2000 часов в год, а один киловатт в час стоит 6 руб. То, за год вам придется заплатить 12000 руб.

Пример №1

При разработке устройства, возникла необходимость установить резистор с сопротивлением 8 Ом. Если мы просмотрим весь номинальный ряд стандартных значений резисторов, то мы увидим, что резистора с сопротивлением в 8 Ом в нем нет.

Выходом из данной ситуации будет использование двух параллельно соединенных резисторов. Эквивалентное значение сопротивления для двух резисторов соединенных параллельно рассчитывается следующим образом:

Hantek 2000 — осциллограф 3 в 1

Портативный USB осциллограф, 2 канала, 40 МГц….

Подробнее

Данное уравнение показывает, что если R1 равен R2, то сопротивление R составляет половину сопротивления одного из двух резисторов. При R = 8 Ом, R1 и R2 должны, следовательно, иметь значение 2 × 8 = 16 Ом. Теперь проведем проверку, рассчитав общее сопротивление двух резисторов:

Таким образом, мы получили необходимое сопротивление 8 Ом, соединив параллельно два резистора по 16 Ом.

Расчет падения напряжения

Любой проводник, кроме сверхпроводников, имеет сопротивление. Поэтому при достаточной длине кабеля или провода происходит падение напряжения. Нормы ПЭУ требуют, чтобы сечение жилы кабеля было таким при котором падение напряжения составляло не более 5%.

В первую очередь это касается низковольтных кабелей малого сечения. Расчет падения напряжения выглядит следующим образом:

R = 2*(ρ * L) / S

U пад = I * R

U % = (U пад / U лин) * 100

2 – коэффициент, обусловленный тем, что ток течет обязательно по двум жилам

R – сопротивление проводника, Ом

ρ — удельное сопротивление проводника, Ом*мм 2 /м

S – сечение проводника, мм 2

U пад – напряжение падения, В

U % — падение напряжения по отношению к U лин,%

Таблица 9. Удельное сопротивление распространенных металлических проводников (+)

Закон Ома — калькулятор

Данный онлайн калькулятор закона Ома позволяет определить взаимосвязь между силой тока, электрическим напряжением, сопротивлением проводника и мощностью. Для расчета введите любые два параметра и нажмите кнопку расчет:

Для закрепления понимания работы закона Ома, приведем несколько задач для самостоятельного решения.