5 причин почему перегреваются лампы
Если вы заметили, что лампы в светильниках ощутимо нагреваются или просто часто выходят из строя, а главное если подозреваете, что причиной тому высокая температура — то этот материал специально для вас.
Мы рассмотрим 5 основных причин перегрева ламп, способы диагностики и борьбы с ними.
Забегая вперёд скажу, большинство причин, ведущих к перегреву, вы сможете исправить сами, но есть и такие, разобраться с которыми поможет лишь профессиональный электрик. Поэтому, обязательно прочитайте всю статью, прежде чем принимать решение и действовать.
В первую очередь, я хочу рассказать о нормальных температурах, при которых могут работать лампы различного вида:
Рабочие температуры ламп:
— Накаливания – в зависимости от мощности температура может превышать 200 °С
— Галогеновые – нагреваются даже сильнее ламп накаливания, более 250-300 °С
— Люминесцентные
— Светодиодные LED
Конечно, точные температуры сильно зависят от многих факторов, в частности от мощности, но общее понимание эти показатели дают.
Важно знать, что светодиодные и люминесцентные лампы при работе нагреваются незначительно, до бытовых моделей можно дотронуться рукой, даже если они долгое время были включены. А галогенные и лампы накаливания, из-за принципа работы, прямо раскаляются. Из-за этого они имеют ограничения по местам и способам установки.
Несмотря на значительно различающиеся температурные режимы, каждому из этих видов вредит чрезмерный нагрев, сверх расчетных значений.
Объяснение этому простое, неважно рассчитана лампа на максимальную температуру +50 градусов или +500 oС, превышение этих температур одинаково вредят обеим.
Главным последствием перегрева является значительно сокращающийся срок службы и внезапный выход ламп из строя. Так как повышенные температуры разрушают их структуру, изменяют химический состав и физическое состояние элементов, всё это в целом приводит к раннему перегоранию лампочек.
Именно перегрев является одной из 7 основных причин, по которым лампочки сгорают, подробнее про остальные 6 факторов, читайте ЗДЕСЬ.
Почему перегреваются лампы – 5 основных причин
1. Дефект или заводской брак
Первой, самой простой причиной перегрева ламп при работе и быстрого их выхода из строя, является заводской брак или дефект.
Если при производстве были нарушены технологии изготовления или использованы не те материалы – это обязательно скажется на работе. Один из симптомов этого — перегрев.
Определить, что именно производственный брак стал причиной перегорания лампочки от нагрева – не всегда просто, особенно если проблема проявляется не сразу.
Поэтому всегда проверяйте лампочки при покупке. Практически все современные электротехнические или строительные магазины, имеют стенд для проверки под любой цоколь.
В первое время после покупки и монтажа наблюдайте за работой новых ламп. Не оставляйте включенными светильники с ними на ночь или в своё отсутствие. Погоняйте их под нагрузкой в выходной день или вечером, когда все дома бодрствуют, чтобы убедиться, что они правильно функционируют.
2. недостаточный отвод тепла от светильника
Перегрев лампы и выход её из строя в связи с плохим отводом тепла часто случается, когда устанавливается лампочка большей мощности, чем должна быть по инструкции. Это усугубляется если плафон, сам светильник, способ и место его установки не обеспечивают достаточное охлаждение, препятствуя вертикальному движению воздуха.
Как вы знаете из школьного курса физики, теплый воздух поднимается вверх. Если по какой-то причине, например, из-за конструкции люстры или бра, тепло от лампы не уходит, а скапливается в плафоне, то со временем общая температура значительно повысится, т.к. тепло не будет эффективно рассеиваться, и лампочки начнут перегреваться.
Каждый светильник, при производстве, в зависимости от его конструкции, материалов изготовления и места установки, рассчитывается под определенный тип лампы, под определенный температурный режим работы.
Как определить, что перегрев лампы вызван недостаточным отводом тепла
То, что горячий воздух плохо уходит от светильника, можно достаточно легко ощутить. Обычно, от плафона идёт жар, он нагревается сам и всё вокруг себя. Если вы заметили, что в одном из устройств периодически перегорают лампочки — просто понаблюдайте за ним под нагрузкой.
В начале статьи я указывал температуры нормальные для разных типов ламп. Если в вашем светильнике происходит ощутимо больший нагрев, а это можно определить термометром, тепловизором или просто поднеся к работающему долгое время светильнику руку или аккуратно дотронувшись до плафона (помните, что, например, галогенные лампы могут достигать температур более 300 градусов, их касаться нельзя), необходимо начать бороться с плохим теплоотводом.
Что делать, если лампы сгорают из-за перегрева от недостаточного отвода тепла
В первую очередь, необходимо четко следовать инструкциям производителя по типам и главное мощности ламп, допустимым к установке. Замените их на менее мощные, используйте современные светодиодные модели. У светильников не должно быть препятствий для вертикального движения воздуха, что позволит выводить тепло более эффективно. Это можно регулировать и положением плафона, выбором более удачного места установки, либо, если это потребуется, созданием дополнительных вент. отверстий, проверкой и чисткой существующих.
3. Нагрев элементов лампы из-за плохих контактов
Нередко лампы нагреваются из-за плохого прилегания их цоколя с контактными площадками патрона или разъема светильника, либо ненадёжного соединения электрических проводов.
Физически, объяснение этого эффекта достаточно простое: при повышении сопротивления прохождению электрического тока, из-за некачественного контакта, растет и температура в этой зоне. Это, в конечном итоге, приводит к перегреву самой лампочки, если раньше не разрушается контактная группа или разъем.
Как диагностировать и исправить плохой контакт в светильнике
Обычно, при перегреве ламп, я советую в первую очередь проверять вероятность именно этой проблемы. Нужно выкрутить лампочки, осмотреть их. Также внимательно обследовать разъем светильника и места соединения электрических проводов.
Главным и основным показателем нагрева контактов является нагар или налёт, которые препятствуют прохождению электрического тока. Такие места соединений будут выглядеть подгоревшими, или будут видны следы окисления. Все такие токопроводящие части необходимо тщательно зачистить, удалив нагар.
Нередко, со временем, ослабевают и прижимные контакты. Так, если изначально сильно закрутить в патроне лампу, контакты в патроне будут прижаты. Когда будете менять её на новую, и затяните её не так сильно, то такой контакт перестает быть надежным и будет греться. Поэтому старайтесь качественно затягивать лампочки с резьбовыми цоколями.
Всегда проверяйте, что подпружиненные контакты не просевшие или не продавленные. Их необходимо вернуть в начальное положение – отогнуть, чтобы при установке лампы обеспечивался надёжный контакт с цоколем.
Обязательно периодически осматривайте контактные площадки и места креплений проводов. Они должны быть надёжно затянуты, не допускается люфта и следов гари.
4. Повышенное напряжение в сети
Если в электрической сети повышенное напряжение, это обязательно вызовет больший нагрев ламп. Обычно от этого страдают лампочки накаливания и галогенные. В них нить накала или спираль, при прохождении тока с высоким напряжением, больше раскаляется, нагревая всё вокруг.
Современные светодиодные (LED) лампы, в корпусе которых встроен драйвер, от повышенного напряжения сети тоже перегреваются. В основным за счет нагрева элементов драйвера, а не светящегося диода.
Люминесцентные лампы от высокого напряжения напрямую не перегреваются. У таких светильников вспомогательные электронные компоненты, необходимые для работы, располагаются отдельно. Именно они берут проблемы сети на себя, это или балласт – ЭПРА или дроссель. На лампу, после них, подаётся электрический ток уже с нужными характеристиками.
Как определить, что на лампы поступает повышенное напряжение
В первую очередь, проблемы с напряжением напрямую отражаются на уровне свечения лампочек накаливания или галогенных. При повышенном – они будут светить ярче, при пониженном тусклее.
Обычно, высокое напряжение непостоянно, чаще происходят скачки, и вы обязательно заметите изменение интенсивности свечения. Это видимый сигнал, что есть какие-то проблемы с электросетью.
У источников света других типов, высокое напряжение проявляется нагревом электронных компонентов, установленных до них – блоков питания драйверов, стартера, балласта ЭПРА, дросселя и т.д.
Если окажется, что у вас действительно высокое напряжение – лучше сразу обращаться к обслуживающей электросети дома организацию – Управляющую Компанию, ЖЭУ и т.д. Нередко к этому приводят серьезные, системные проблемы, справится с которыми своими силами вы вряд ли сможете.
5. Дополнительный нагрев светильника от соседних устройств и электроприборов.
Нередко, к недостаточной вентиляции плафона светильника, добавляется и его дополнительный нагрев от соседних электроприборов или отопительных систем. Что, в конечном итоге, приводит к перегреву ламп и их выходу из строя.
Физика этого процесса, я думаю, понятна всем. Но почему-то не всегда при монтаже светильника эта проблема бывает очевидна, до момента пока не начнут регулярно перегорать лампы.
Определить то, что светильник подвергается дополнительному нагреву от соседних устройств, электроприборов или элементов систем отопления, довольно просто.
Достаточно внимательно осмотреть место установки ламп, на предмет наличия вблизи любых источников повышенной температуры. Уже при визуальном контроле станет понятно, насколько сильно такое взаимодействие и какого его влияние на светильник.
Для исправления этой проблемы требуется либо убрать воздействие другого источника выделения тепла, например:
— переустановив светильник в другое место;
— обеспечить лучшее проветривание и отвод тепла от этого места;
Как видите, причин, которые могли бы привезти к перегреву ламп не так и много. Помните, что некоторые лампы – особенно галогенные, сами по себе достаточно сильно нагреваются и высокая температура их нормальное состояние. Это необходимо учитывать при выборе места и способа установки светильников с такими лампочками.
Перегрев опасен не только возможным быстрым выходом их из строя, намного страшнее вероятность возникновения пожара, которую также нельзя исключать. Поэтому, если вы обнаружили один из описанных выше симптомов внештатной работы ламп, их чрезмерного нагрева выше допустимых рабочих температур – обязательно примите меры, замените дефектную лампу, либо устраните причины, вызывающие это.
На сегодняшний момент, самый идеальный вариант – это использование светодиодных ламп, по своей стоимости они уже практически сравнялись с лампочками других типов, но по остальным характеристикам во многом их опережают. В частности, нагреваются они во время работы меньше.
Если же вы знаете другие распространенные причины перегрева – не стесняйтесь, пишите их в комментариях к статье, это будет полезно многим.
Почему лампочка греется, а провода холодные?
19 августа 2013 
k-igor
А вы когда-нибудь задумывались, почему утюг, электрическая плита, кипятильник, лампа накаливания горячие, а соединительные провода холодные? Как выяснилось еще в далеком 1841 году, все достаточно просто, во всем виноваты известные ученые Джоуль и Ленц.
Рассмотрим на конкретном примере. Включим лампу накаливания в сеть через кабель длиной 100м, как показано на рисунке. Через соединительные провода и нить накала проходит один и тот же ток, но нить накала разогревается до температуры 2500 о С, а провода остаются холодными. В чем же дело?
Схема цепи питания лампы
Как я уже говорил, объяснит данное явление закон Джоуля-Ленца, который был открыт в 1841 году.
Согласно данному закону, количество теплоты, выделяемой на участке цепи зависит от силы тока, сопротивления и времени.
Q=I 2 Rt
где Q — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени t,
Как видим из формулы, единственная переменная, которая может повлиять на результат в нашем случае, это сопротивление участка цепи. Так оно и есть. Сопротивление проводов очень маленькое, около 2,5Ом, а сопротивление нити наоборот очень большое — 1936Ом. Получается, что в нити выделяется в 1936/2,5=774 раз больше тепла. Разная температура участков связана еще и с охлаждением. Так нить накала очень маленькая, а провода длинные, которые значительно лучше охлаждаются.
Таким образом, в одной электрической цепи могут быть участки, имеющие различные температуры.
Чтобы кабели и провода меньше нагревались, а значит были меньшие потери электроэнергии, сопротивление их в идеальном случае должно стремиться к нулю.
Почему лампочка нагревается а провода нет зарядки
Если вы заметили, что лампы в светильниках ощутимо нагреваются или просто часто выходят из строя, а главное если подозреваете, что причиной тому высокая температура — то этот материал специально для вас.
Мы рассмотрим 5 основных причин перегрева ламп, способы диагностики и борьбы с ними.
Забегая вперёд скажу, большинство причин, ведущих к перегреву, вы сможете исправить сами, но есть и такие, разобраться с которыми поможет лишь профессиональный электрик. Поэтому, обязательно прочитайте всю статью, прежде чем принимать решение и действовать.
В первую очередь, я хочу рассказать о нормальных температурах, при которых могут работать лампы различного вида:
Рабочие температуры ламп:
— Накаливания – в зависимости от мощности температура может превышать 200 °С
— Галогеновые – нагреваются даже сильнее ламп накаливания, более 250-300 °С
— Люминесцентные
— Светодиодные LED
Конечно, точные температуры сильно зависят от многих факторов, в частности от мощности, но общее понимание эти показатели дают.
Важно знать, что светодиодные и люминесцентные лампы при работе нагреваются незначительно, до бытовых моделей можно дотронуться рукой, даже если они долгое время были включены. А галогенные и лампы накаливания, из-за принципа работы, прямо раскаляются. Из-за этого они имеют ограничения по местам и способам установки.
Несмотря на значительно различающиеся температурные режимы, каждому из этих видов вредит чрезмерный нагрев, сверх расчетных значений.
Объяснение этому простое, неважно рассчитана лампа на максимальную температуру +50 градусов или +500 oС, превышение этих температур одинаково вредят обеим.
Главным последствием перегрева является значительно сокращающийся срок службы и внезапный выход ламп из строя. Так как повышенные температуры разрушают их структуру, изменяют химический состав и физическое состояние элементов, всё это в целом приводит к раннему перегоранию лампочек.
Именно перегрев является одной из 7 основных причин, по которым лампочки сгорают, подробнее про остальные 6 факторов, читайте ЗДЕСЬ.
Почему перегреваются лампы – 5 основных причин
1. Дефект или заводской брак
Первой, самой простой причиной перегрева ламп при работе и быстрого их выхода из строя, является заводской брак или дефект.
Если при производстве были нарушены технологии изготовления или использованы не те материалы – это обязательно скажется на работе. Один из симптомов этого — перегрев.
Определить, что именно производственный брак стал причиной перегорания лампочки от нагрева – не всегда просто, особенно если проблема проявляется не сразу.
Поэтому всегда проверяйте лампочки при покупке. Практически все современные электротехнические или строительные магазины, имеют стенд для проверки под любой цоколь.
В первое время после покупки и монтажа наблюдайте за работой новых ламп. Не оставляйте включенными светильники с ними на ночь или в своё отсутствие. Погоняйте их под нагрузкой в выходной день или вечером, когда все дома бодрствуют, чтобы убедиться, что они правильно функционируют.
2. недостаточный отвод тепла от светильника
Перегрев лампы и выход её из строя в связи с плохим отводом тепла часто случается, когда устанавливается лампочка большей мощности, чем должна быть по инструкции. Это усугубляется если плафон, сам светильник, способ и место его установки не обеспечивают достаточное охлаждение, препятствуя вертикальному движению воздуха.
Как вы знаете из школьного курса физики, теплый воздух поднимается вверх. Если по какой-то причине, например, из-за конструкции люстры или бра, тепло от лампы не уходит, а скапливается в плафоне, то со временем общая температура значительно повысится, т.к. тепло не будет эффективно рассеиваться, и лампочки начнут перегреваться.
Каждый светильник, при производстве, в зависимости от его конструкции, материалов изготовления и места установки, рассчитывается под определенный тип лампы, под определенный температурный режим работы.
Как определить, что перегрев лампы вызван недостаточным отводом тепла
То, что горячий воздух плохо уходит от светильника, можно достаточно легко ощутить. Обычно, от плафона идёт жар, он нагревается сам и всё вокруг себя. Если вы заметили, что в одном из устройств периодически перегорают лампочки — просто понаблюдайте за ним под нагрузкой.
В начале статьи я указывал температуры нормальные для разных типов ламп. Если в вашем светильнике происходит ощутимо больший нагрев, а это можно определить термометром, тепловизором или просто поднеся к работающему долгое время светильнику руку или аккуратно дотронувшись до плафона (помните, что, например, галогенные лампы могут достигать температур более 300 градусов, их касаться нельзя), необходимо начать бороться с плохим теплоотводом.
Что делать, если лампы сгорают из-за перегрева от недостаточного отвода тепла
В первую очередь, необходимо четко следовать инструкциям производителя по типам и главное мощности ламп, допустимым к установке. Замените их на менее мощные, используйте современные светодиодные модели. У светильников не должно быть препятствий для вертикального движения воздуха, что позволит выводить тепло более эффективно. Это можно регулировать и положением плафона, выбором более удачного места установки, либо, если это потребуется, созданием дополнительных вент. отверстий, проверкой и чисткой существующих.
3. Нагрев элементов лампы из-за плохих контактов
Нередко лампы нагреваются из-за плохого прилегания их цоколя с контактными площадками патрона или разъема светильника, либо ненадёжного соединения электрических проводов.
Физически, объяснение этого эффекта достаточно простое: при повышении сопротивления прохождению электрического тока, из-за некачественного контакта, растет и температура в этой зоне. Это, в конечном итоге, приводит к перегреву самой лампочки, если раньше не разрушается контактная группа или разъем.
Как диагностировать и исправить плохой контакт в светильнике
Обычно, при перегреве ламп, я советую в первую очередь проверять вероятность именно этой проблемы. Нужно выкрутить лампочки, осмотреть их. Также внимательно обследовать разъем светильника и места соединения электрических проводов.
Главным и основным показателем нагрева контактов является нагар или налёт, которые препятствуют прохождению электрического тока. Такие места соединений будут выглядеть подгоревшими, или будут видны следы окисления. Все такие токопроводящие части необходимо тщательно зачистить, удалив нагар.
Нередко, со временем, ослабевают и прижимные контакты. Так, если изначально сильно закрутить в патроне лампу, контакты в патроне будут прижаты. Когда будете менять её на новую, и затяните её не так сильно, то такой контакт перестает быть надежным и будет греться. Поэтому старайтесь качественно затягивать лампочки с резьбовыми цоколями.
Всегда проверяйте, что подпружиненные контакты не просевшие или не продавленные. Их необходимо вернуть в начальное положение – отогнуть, чтобы при установке лампы обеспечивался надёжный контакт с цоколем.
Обязательно периодически осматривайте контактные площадки и места креплений проводов. Они должны быть надёжно затянуты, не допускается люфта и следов гари.
4. Повышенное напряжение в сети
Если в электрической сети повышенное напряжение, это обязательно вызовет больший нагрев ламп. Обычно от этого страдают лампочки накаливания и галогенные. В них нить накала или спираль, при прохождении тока с высоким напряжением, больше раскаляется, нагревая всё вокруг.
Современные светодиодные (LED) лампы, в корпусе которых встроен драйвер, от повышенного напряжения сети тоже перегреваются. В основным за счет нагрева элементов драйвера, а не светящегося диода.
Люминесцентные лампы от высокого напряжения напрямую не перегреваются. У таких светильников вспомогательные электронные компоненты, необходимые для работы, располагаются отдельно. Именно они берут проблемы сети на себя, это или балласт – ЭПРА или дроссель. На лампу, после них, подаётся электрический ток уже с нужными характеристиками.
Как определить, что на лампы поступает повышенное напряжение
В первую очередь, проблемы с напряжением напрямую отражаются на уровне свечения лампочек накаливания или галогенных. При повышенном – они будут светить ярче, при пониженном тусклее.
Обычно, высокое напряжение непостоянно, чаще происходят скачки, и вы обязательно заметите изменение интенсивности свечения. Это видимый сигнал, что есть какие-то проблемы с электросетью.
У источников света других типов, высокое напряжение проявляется нагревом электронных компонентов, установленных до них – блоков питания драйверов, стартера, балласта ЭПРА, дросселя и т.д.
Если окажется, что у вас действительно высокое напряжение – лучше сразу обращаться к обслуживающей электросети дома организацию – Управляющую Компанию, ЖЭУ и т.д. Нередко к этому приводят серьезные, системные проблемы, справится с которыми своими силами вы вряд ли сможете.
5. Дополнительный нагрев светильника от соседних устройств и электроприборов.
Нередко, к недостаточной вентиляции плафона светильника, добавляется и его дополнительный нагрев от соседних электроприборов или отопительных систем. Что, в конечном итоге, приводит к перегреву ламп и их выходу из строя.
Физика этого процесса, я думаю, понятна всем. Но почему-то не всегда при монтаже светильника эта проблема бывает очевидна, до момента пока не начнут регулярно перегорать лампы.
Определить то, что светильник подвергается дополнительному нагреву от соседних устройств, электроприборов или элементов систем отопления, довольно просто.
Достаточно внимательно осмотреть место установки ламп, на предмет наличия вблизи любых источников повышенной температуры. Уже при визуальном контроле станет понятно, насколько сильно такое взаимодействие и какого его влияние на светильник.
Для исправления этой проблемы требуется либо убрать воздействие другого источника выделения тепла, например:
— переустановив светильник в другое место;
— обеспечить лучшее проветривание и отвод тепла от этого места;
Как видите, причин, которые могли бы привезти к перегреву ламп не так и много. Помните, что некоторые лампы – особенно галогенные, сами по себе достаточно сильно нагреваются и высокая температура их нормальное состояние. Это необходимо учитывать при выборе места и способа установки светильников с такими лампочками.
Перегрев опасен не только возможным быстрым выходом их из строя, намного страшнее вероятность возникновения пожара, которую также нельзя исключать. Поэтому, если вы обнаружили один из описанных выше симптомов внештатной работы ламп, их чрезмерного нагрева выше допустимых рабочих температур – обязательно примите меры, замените дефектную лампу, либо устраните причины, вызывающие это.
На сегодняшний момент, самый идеальный вариант – это использование светодиодных ламп, по своей стоимости они уже практически сравнялись с лампочками других типов, но по остальным характеристикам во многом их опережают. В частности, нагреваются они во время работы меньше.
Если же вы знаете другие распространенные причины перегрева – не стесняйтесь, пишите их в комментариях к статье, это будет полезно многим.
Почему греется светодиодная лампа 7Вт Е27?
Сам столкнулся с такой проблемой, когда услышал непонятный запах как будто от утюга и потрогав лампу обнаружил, что она горячая.
Далее мои действия были сразу понятны любому логически мыслящему человеку, то что лампа любая, даже маленький диод греется это понятно, но нагреть до такой температуры маломощную лампу они не могут, поэтому всё было обесточено и светильник я снял на ревизию!
Проблема оказалась очень банальной, лепестки в патроне были медные и крепились через заклёпку проходящую через керамику к зажимным приспособлениям для проводов, именно в этом месте где заклёпка притягивалась к лепестку и было плохое шаткое соединение, из-за этого патрон, а соответственно и всё вокруг него грелось, не критически но всё же, ни чего хорошего в плохом контакте нет, да и на работу дорогостоящей лампочки это бы отразилось в худшую сторону.
Проблема была решена очень быстро, в тело заклёпки (она как бы из трубки, пустотелая внутри) был поставлен насквозь тоненький болтик с гаечкой и лепесток был плотно прижат к контакту — вот и всё, что было и как я это устранил! На фото видно те злосчастные, ненадёжные заклёпки которыми прикреплены лепестки и которые стали причиной нагревания.
Почему греются провода?
Жители многоквартирных домов очень часто сталкиваются с проблемой нагрева нулевого проводника в распределительном щитке. Причем данная проблема бывает настолько актуальной, что порой можно наблюдать картину, когда место подключения проводника к нулевой шине раскаляется докрасна. Естественно оставлять без внимания подобное отклонение нельзя, так как чрезмерный нагрев может вызвать банальное отгорание нулевого провода, а это в свою очередь может привести к возникновению аварийных ситуаций.
Практические причины, почему греется проводка
Как я сказал в начале статьи, если вы заметили, что греется проводка, это сигнал на который нужно реагировать. Не доводя ситуацию до аварийной, нужно выяснить причины нагрева.
Причина 1
Неправильно был сделан расчет электрической сети и был использован электрический кабель сечение, которого не соответствует потребляемой мощности. Например, для питания электрической плиты 220 В, 10 кВт, был использован кабель сечением 2,5 кв. мм.
Устранение. Не включать мощные бытовые приборы или заменить кабель, на кабель с большим сечением.
Причина 2
Установлен автомат защиты с завышенным номиналом по току. Автомат защиты группы и кабель электропроводки этой группы подбираются по планируемой мощности подключаемых приборов. Завышение номинала автомата защиты и подключение мощного бытового прибора приведет к нагреванию проводки.
Устранение. Обязательное снижение номинала автомата защиты до уровня надежное отключение и далее не включать мощные бытовые приборы. Заменить кабель, на кабель с большим сечением, увеличить номинал автомата защиты.
Причина 3
Неправильно сделано соединение проводов (жил кабеля) на участке электропроводки. Некачественное соединение проводов в распаячных коробках, в местах соединения двух кабелей, прямое соединение алюминиевых и медных проводов могу привести к нагреву проводки, особенно с течением времени.
Исправление. Использовать для соединения проводов специальные клемники.
Причина 4
Плохой контакт в местах подключения. Чаще плохой контакт в местах подключения проводников к розетке или шине, приводит к нагреву в месте подключения (нагрев контактов), но может приводить и к нагреву проводки.
Устранение. Протяжка всех контактных соединений электропроводки.
Основные причины нагрева нулевого провода
Если рассматривать нагрев нулевого проводника чисто с физической точки зрения, то данный недочет, может быть вызван следующими факторами:
Плохой контакт в месте соединения
Учитывая, что в 90% случаев электрическая проводка в многоквартирных домах выполнена из алюминиевых проводников, становится ясно, почему возникает плохой контакт в месте соединения с нулевым проводом. Ведь в отличие от меди, на алюминии при коммутации с инородными материалами образуется оксидная пленка, которая в свою очередь ухудшает прохождение тока, ввиду уменьшения пятна контакта. Понятно, что подобный круговорот заканчивается существенным перегревом такого соединения.
Помимо этого, алюминий характеризуется хорошей пластичностью и даже после незначительных нагрузок, место соединения желательно периодически подтягивать, обеспечивая тем самым качественный контакт. Ну а если подобное условие игнорировать, то в течение непродолжительного периода времени место соединения ослабнет, и контакт ухудшится, провоцируя тем самым его нагрев.
Безусловно, медные проводники так же могут перегреваться (например, из-за неправильно подобранного сечения или плохой обтяжки контактов), но все же они менее подвержены подобным отклонениям.
Плюс ко всему, медь более прочный металл и даже при одинаковых условиях, медные проводники способны более длительно противостоять негативным воздействиям от перегрева (не так быстро отгорает как алюминий).
Превышение потребляемой нагрузки выше номинальной
Естественно, такая причина будет вызывать перегрев не только нулевых проводников, но и всей электропроводки. Ввиду чего не желательно подключать к непредназначенной для этого электросети мощные электропотребители (особенно одновременно).
Неплохим решением для разгрузки такой электропроводки будет поочередное включение в работу электропотребителей посредством программируемых реле времени или таймеров. Кстати с методикой подбора сечений для электропроводки можно ознакомиться здесь.
Также очень важно для предотвращения деформации проводников вследствие перегрузки применять точно рассчитанные устройства защиты (автоматические выключатели с тепловым расцепителем, УЗО, реле напряжения и т.п.)
Воздействие высших гармоник в электросети
Не вдаваясь в технические подробности, можно отметить, что с появлением современных электробытовых приборов, оснащенных импульсными источниками питания или имеющих реактивную нагрузку (микрволновки, светодиодные источники света, инверторные приводы) возникло такое негативное воздействие как появление высших гармоник в электросети. Причем, по словам специалистов, такие потребители способны повышать уровень тока в нулевом проводнике, даже выше тока в фазном проводнике. Ввиду чего расчет сечений электропроводки в таком случае следует производить с учетом подобных критериев.
Почему греются провода
Вероятно, многие сталкивались с таким явлением, как нагрев проводов. Все мы догадываемся, что это плохо, но не всегда понимаем, почему так происходит. В этой статье мы попробуем разобраться в этом явлении.
ЭТО ИНТЕРЕСНО: Элегаз что это такое
Что такое проводник
Проводник отличается от изолятора способностью проводить электрический ток. В свою очередь электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц. Ими могут быть электроны или ионы. В изоляторах нет заряженных частиц в свободном состоянии. В таких материалах электроны прочно связаны с ядрами в атомах и покинуть их не могут. По этой причине изоляторы не способны проводить электрический ток.
Проводники устроены по-другому. В их структуре электроны с ядрами связаны не так прочно. Электроны могут стать свободными и хаотично перемещаться в толще материала. Если при этом появится разность потенциалов, электроны начнут синхронно двигаться в одном направлении. Соответственно, возникнет электрический ток.
При приложении разности потенциалов электроны в проводнике начинают двигаться в одну сторону
Что происходит в проводнике при прохождении тока
Электроны в проводнике не могут двигаться беспрепятственно. На своем пути они встречают другие электроны, ионы или атомы. Как результат, электроны теряют часть своей энергии. Но она не пропадает бесследно, а передается ионам или атомам кристаллической решетки материала.
В проводнике огромное количество свободных электронов, поэтому такая бомбардировка происходит очень активно. В результате увеличивается частота колебаний атомов или ионов кристаллической решетки, а именно этот параметр отвечает за повышение температуры. Таким образом, электроны являются одновременно причиной возникновения электрического тока и нагревания проводника.
Электроны в проводнике постоянно сталкиваются с ионами
Почему проводники греются по-разному
Действительно, проводники из разных материалов или при разных значениях напряжения греются по-разному. Чтобы объяснить эту особенность, мы будем использовать аналогии. Попробуем представить вместо проводника с током трубу с водой. Тогда напряжение – это напор воды, а величина тока – толщина ее струи. Роль сопротивления проводника будет играть некое пористое вещество, которое заполняет трубу.
Что же происходит при прохождении тока через проводник и что для этого нужно? В нашем случае надо добиться того, чтобы продавить через трубу некоторое количество воды. Для этого необходимо создать определенное давление (подать напряжение на проводник). Количество воды (величина тока), которое пройдет через трубу, зависит от трех факторов: проходимости трубы (сопротивления проводника), ее диаметра (сечения проводника) и поданного давления (напряжения).
Возвращаясь к классическому проводнику, можем сделать такие выводы:
- Пока напряжение невелико, проводники из разных материалов одинаково хорошо будут справляться с передачей тока.
- При возрастании напряжения проводники, обладающие бо́льшим сопротивлением, начнут греться. По этому принципу работает обычная лампа накаливания. В ней в качестве проводника используется вольфрамовая нить. Этот материал обладает высоким сопротивлением, поэтому при прохождении электрического тока нагревается до температуры свечения.
- При одинаковом напряжении и материале изготовления проводники, имеющие меньшее сечение, будут греться сильнее.
Как это использовать на практике
В наших домах напряжение в сети всегда одинаково и составляет 220 В. При этом величина тока может быть разной. Она зависит от того, что именно мы включим в розетку. Если это будет чайник мощностью 2,2 кВт, можно произвести следующие вычисления:
В этой формуле I – сила тока, Р – мощность включенного в сеть электроприбора, U – напряжение в сети. Подставим в нее известные нам значения. Получим следующий результат:
Итак, величина тока, который течет по проводам во время работы чайника, составляет 10 А. Дальше остается выяснить, проводники из каких материалов и какого сечения могут проводить такой ток, и именно их использовать на практике. Конечно, это упрощенный пример, но суть подхода к выбору проводов именно такова.
Какие последствия может вызвать нагревание проводов
При нагревании проводов ухудшаются свойства изоляции, она покрывается трещинами, а потом начинает крошиться. В результате возможно возникновение короткого замыкания. В лучшем случае в доме или в одном из его помещений некоторое время не будет электричества. В худшем – все закончится пожаром.
Проводник под током способен не просто нагреться, а раскалиться
Заключение
Провода могут нагреваться не только из-за своих характеристик, но и в местах соединений в результате плохого контакта. В этих точках возникает повышенное сопротивление и, как следствие, – они нагреваются. Поэтому так важно не только изначально правильно подбирать сечение провода, но и следить в дальнейшем за состоянием проводки.
Перегрев нулевого проводника – чем это опасно?
Не нужно быть специалистом, чтобы понимать тот факт, что чрезмерный перегрев нулевого проводника впоследствии может привести к его отгоранию, и как следствие – вызвать появление аварийных ситуаций.
Так, к примеру, если в многоквартирных домах используется трехфазная питающая сеть (ноль – общий, а фазы распределяются поочередно между квартирами), то отгорание нулевого проводника неизбежно вызовет перекос фаз, с возможностью повышения фазных напряжений, до величины линейных (380В). Естественно без дополнительных защит в виде реле напряжения, бытовая техника при таких параметрах питающей сети непременно выйдет из строя.
При использовании однофазного питающего напряжения, при обрыве нулевого проводника, на его жилах будет оставаться потенциал (через включенные потребители), опасный для человека.
Профилактика нулевого подключения
Естественно, для того чтобы избежать всего вышеописанного желательно периодически осматривать места подключения проводников и при необходимости осуществлять их ревизию. Конечно работать с электрическими проводниками должен специалист – электрик.
Так, при выявлении места нагрева следует выполнить переподключение нулевого провода к шине. Для чего вначале следует обесточить место проведения работ и убедиться в отсутствии напряжения на выходе с автоматического выключателя и непосредственно на участке проведения работ.
Затем следует ослабить зажимные винты и отсоединить нулевой проводник от места подключения (обычно шина или винтовая клемма).
Далее нужно выполнить ревизию точек подключения, для чего в случае с алюминиевыми и моножильными проводниками нужно выполнить их зачистку от окислений, а при необходимости – произвести полную перезачистку провода.
В случае же с многожильными проводниками, их также желательно зачистить и качественно пролудить или же обжать специальной гильзой или кабельным наконечником.
В финале производится соединение проводника с точкой подключения в обратной последовательности.
Кстати, если возникает необходимость непосредственного соединения медных и алюминиевых участков, то этого допускать нельзя (высокое сопротивление переходного контакта), а как вариант применять алюмомедные наконечники или же делать соединение через хромированные шайбы (устанавливаются на шпильку между медью и алюминием).
Ну и конечно же следует защищать собственную электропроводку от подобных явлений при помощи специальных устройств типа УЗО, реле напряжения, автоматический выключатель с тепловым расцепителем. О чем мы уже неоднократно рассказывали на страницах нашего ресурса.
Вывод
Мы очень надеемся, что теперь вы знаете, как можно объяснить нагревание проводника электрическим током, и понимаете сам процесс. Так же вы должны понимать, с чем связаны определенные ограничения при выборе сечения проводников, и не будет ли слишком велика цена игнорирования этих правил.
Ведь все из них основаны на реальных практических и научных обоснованиях, а электротехника очень жестоко наказывает тех, кто их игнорирует.
При прохождении по проводу электрического тока происходит преобразование электрической энергии в тепловую. Скорость процесса преобразования электрической энергии в тепловую характеризуется мощностью P=UI.
Количество тепла, выделяемого током в проводнике, пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока: Q = I 2 rt (Закон Джоуля-Ленца).
Преобразование электрической энергии в тепловую имеет большое практическое значение для создания ламп накаливания, нагревательных приборов и электрических печей. Однако выделение тепла в проводах и обмотках электрических, машин, трансформаторов, измерительных и других приборов не только бесполезная трата электрической энергии, но и процесс, который может принести к недопустимо высокому повышению температуры и к порче изоляции проводов и даже самих устройств.
Количество тепла, выделяющегося в проводе, пропорционально объему провода и приращению температуры, а скорость отдачи тепла в окружающее пространство пропорциональна разности температур провода и окружающей среды.
В первое время после включения цепи разность температур провода и окружающей среды мала. Только небольшая часть тепла, выделяемого током, рассеивается и окружающую среду, а большая часть тепла остается в проводе и идет на его нагревание. Этим объясняется быстрый рост температуры провода в начальной стадии нагрева.
По мере увеличения температуры провода растет разность температур провода и окружающей среду к увеличивается количество тепла, отдаваемое проводом. В связи с этим рост температуры провода все более замедляется. Наконец, при некоторой температуре устанавливается тепловоз равновесие: за одинаковое время количество выделяющегося в. проводе тепла становится равным рассеивающемуся во внешнюю среду.
При дальнейшем прохождении неизменяющегося тока температура провода не изменяется и называется установившейся температурой .
Время нагревания до установившейся температуры неодинаково для различных проводников: нить лампы накаливания нагревается за доли секунды, электрическая машина – за несколько часов (как показывает анализ, теоретически время нагревания бесконечно велико, мы под временем нагревания будем понимать время, в течение которого провод нагревается до температуры, обличающемся от установившейся не более чем на 1%).
Для изолированных проводов нормами установлена предельная температура нагрева 55 – 100° С в зависимости от свойств изоляции и условий монтажа. Ток, при котором установившаяся температура соответствует нормам, называется предельно допустимым или номинальным током провода. Значение номинальных токов для различных сечений проводов приводится в специальных таблицах в ПУЭ и электротехнических справочниках.
Мощность, развиваемая током в проводе, при которой наступает тепловое равновесие к устанавливается допустимая температура, называется допустимой мощностью рассеивания .
Если по проводу проходит ток больше номинального, то провод оказывается «перегруженным». Однако, поскольку установившаяся температура достигается не сразу, кратковременно можно допустить в цепи ток больше номинального (до момента, пока температура провода не достигнет предельного значения). Слишком большая температура провода, как правило, получается при коротком замыкании.
Почему лампочка греется, а провода холодные?
19 августа 2013 k-igor
А вы когда-нибудь задумывались, почему утюг, электрическая плита, кипятильник, лампа накаливания горячие, а соединительные провода холодные? Как выяснилось еще в далеком 1841 году, все достаточно просто, во всем виноваты известные ученые Джоуль и Ленц.
Рассмотрим на конкретном примере. Включим лампу накаливания в сеть через кабель длиной 100м, как показано на рисунке. Через соединительные провода и нить накала проходит один и тот же ток, но нить накала разогревается до температуры 2500 о С, а провода остаются холодными. В чем же дело?
Схема цепи питания лампы
Как я уже говорил, объяснит данное явление закон Джоуля-Ленца, который был открыт в 1841 году.
Согласно данному закону, количество теплоты, выделяемой на участке цепи зависит от силы тока, сопротивления и времени.
Q=I 2 Rt
где Q — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени t,
Как видим из формулы, единственная переменная, которая может повлиять на результат в нашем случае, это сопротивление участка цепи. Так оно и есть. Сопротивление проводов очень маленькое, около 2,5Ом, а сопротивление нити наоборот очень большое — 1936Ом. Получается, что в нити выделяется в 1936/2,5=774 раз больше тепла. Разная температура участков связана еще и с охлаждением. Так нить накала очень маленькая, а провода длинные, которые значительно лучше охлаждаются.
Таким образом, в одной электрической цепи могут быть участки, имеющие различные температуры.
Чтобы кабели и провода меньше нагревались, а значит были меньшие потери электроэнергии, сопротивление их в идеальном случае должно стремиться к нулю.
Почему лампочка нагревается а провода нет
А вы когда-нибудь задумывались, почему утюг, электрическая плита, кипятильник, лампа накаливания горячие, а соединительные провода холодные? Как выяснилось еще в далеком 1841 году, все достаточно просто, во всем виноваты известные ученые Джоуль и Ленц.
Рассмотрим на конкретном примере. Включим лампу накаливания в сеть через кабель длиной 100м, как показано на рисунке. Через соединительные провода и нить накала проходит один и тот же ток, но нить накала разогревается до температуры 2500 о С, а провода остаются холодными. В чем же дело?
Как я уже говорил, объяснит данное явление закон Джоуля-Ленца, который был открыт в 1841 году.
Согласно данному закону, количество теплоты, выделяемой на участке цепи зависит от силы тока, сопротивления и времени.
где Q — количество теплоты, выделяемое за промежуток времени t,
Как видим из формулы, единственная переменная, которая может повлиять на результат в нашем случае, это сопротивление участка цепи. Так оно и есть. Сопротивление проводов очень маленькое, около 2,5Ом, а сопротивление нити наоборот очень большое — 1936Ом. Получается, что в нити выделяется в 1936/2,5=774 раз больше тепла. Разная температура участков связана еще и с охлаждением. Так нить накала очень маленькая, а провода длинные, которые значительно лучше охлаждаются.
Таким образом, в одной электрической цепи могут быть участки, имеющие различные температуры.
Чтобы кабели и провода меньше нагревались, а значит были меньшие потери электроэнергии, сопротивление их в идеальном случае должно стремиться к нулю.
5 причин почему перегреваются лампы
Если вы заметили, что лампы в светильниках ощутимо нагреваются или просто часто выходят из строя, а главное если подозреваете, что причиной тому высокая температура — то этот материал специально для вас.
Мы рассмотрим 5 основных причин перегрева ламп, способы диагностики и борьбы с ними.
Забегая вперёд скажу, большинство причин, ведущих к перегреву, вы сможете исправить сами, но есть и такие, разобраться с которыми поможет лишь профессиональный электрик. Поэтому, обязательно прочитайте всю статью, прежде чем принимать решение и действовать.
В первую очередь, я хочу рассказать о нормальных температурах, при которых могут работать лампы различного вида:
Рабочие температуры ламп:
— Накаливания – в зависимости от мощности температура может превышать 200 oС
— Галогеновые – нагреваются даже сильнее ламп накаливания, более 250-300 oС
— Люминесцентные —
70 oС
— Светодиодные LED –
60 oС
Конечно, точные температуры сильно зависят от многих факторов, в частности от мощности, но общее понимание эти показатели дают.
Важно знать, что светодиодные и люминесцентные лампы при работе нагреваются незначительно, до бытовых моделей можно дотронуться рукой, даже если они долгое время были включены. А галогенные и лампы накаливания, из-за принципа работы, прямо раскаляются. Из-за этого они имеют ограничения по местам и способам установки.
Несмотря на значительно различающиеся температурные режимы, каждому из этих видов вредит чрезмерный нагрев, сверх расчетных значений.
Объяснение этому простое, неважно рассчитана лампа на максимальную температуру +50 градусов или +500 oС, превышение этих температур одинаково вредят обеим.
Главным последствием перегрева является значительно сокращающийся срок службы и внезапный выход ламп из строя. Так как повышенные температуры разрушают их структуру, изменяют химический состав и физическое состояние элементов, всё это в целом приводит к раннему перегоранию лампочек.
Именно перегрев является одной из 7 основных причин, по которым лампочки сгорают, подробнее про остальные 6 факторов, читайте ЗДЕСЬ.
Почему перегреваются лампы – 5 основных причин
1. Дефект или заводской брак
Первой, самой простой причиной перегрева ламп при работе и быстрого их выхода из строя, является заводской брак или дефект.
Если при производстве были нарушены технологии изготовления или использованы не те материалы – это обязательно скажется на работе. Один из симптомов этого — перегрев.
Определить, что именно производственный брак стал причиной перегорания лампочки от нагрева – не всегда просто, особенно если проблема проявляется не сразу.
Поэтому всегда проверяйте лампочки при покупке. Практически все современные электротехнические или строительные магазины, имеют стенд для проверки под любой цоколь.
В первое время после покупки и монтажа наблюдайте за работой новых ламп. Не оставляйте включенными светильники с ними на ночь или в своё отсутствие. Погоняйте их под нагрузкой в выходной день или вечером, когда все дома бодрствуют, чтобы убедиться, что они правильно функционируют.
2. недостаточный отвод тепла от светильника
Перегрев лампы и выход её из строя в связи с плохим отводом тепла часто случается, когда устанавливается лампочка большей мощности, чем должна быть по инструкции. Это усугубляется если плафон, сам светильник, способ и место его установки не обеспечивают достаточное охлаждение, препятствуя вертикальному движению воздуха.
Как вы знаете из школьного курса физики, теплый воздух поднимается вверх. Если по какой-то причине, например, из-за конструкции люстры или бра, тепло от лампы не уходит, а скапливается в плафоне, то со временем общая температура значительно повысится, т.к. тепло не будет эффективно рассеиваться, и лампочки начнут перегреваться.
Каждый светильник, при производстве, в зависимости от его конструкции, материалов изготовления и места установки, рассчитывается под определенный тип лампы, под определенный температурный режим работы.
Как определить, что перегрев лампы вызван недостаточным отводом тепла
То, что горячий воздух плохо уходит от светильника, можно достаточно легко ощутить. Обычно, от плафона идёт жар, он нагревается сам и всё вокруг себя. Если вы заметили, что в одном из устройств периодически перегорают лампочки — просто понаблюдайте за ним под нагрузкой.
В начале статьи я указывал температуры нормальные для разных типов ламп. Если в вашем светильнике происходит ощутимо больший нагрев, а это можно определить термометром, тепловизором или просто поднеся к работающему долгое время светильнику руку или аккуратно дотронувшись до плафона (помните, что, например, галогенные лампы могут достигать температур более 300 градусов, их касаться нельзя), необходимо начать бороться с плохим теплоотводом.
Что делать, если лампы сгорают из-за перегрева от недостаточного отвода тепла
В первую очередь, необходимо четко следовать инструкциям производителя по типам и главное мощности ламп, допустимым к установке. Замените их на менее мощные, используйте современные светодиодные модели. У светильников не должно быть препятствий для вертикального движения воздуха, что позволит выводить тепло более эффективно. Это можно регулировать и положением плафона, выбором более удачного места установки, либо, если это потребуется, созданием дополнительных вент. отверстий, проверкой и чисткой существующих.
3. Нагрев элементов лампы из-за плохих контактов
Нередко лампы нагреваются из-за плохого прилегания их цоколя с контактными площадками патрона или разъема светильника, либо ненадёжного соединения электрических проводов.
Физически, объяснение этого эффекта достаточно простое: при повышении сопротивления прохождению электрического тока, из-за некачественного контакта, растет и температура в этой зоне. Это, в конечном итоге, приводит к перегреву самой лампочки, если раньше не разрушается контактная группа или разъем.
Как диагностировать и исправить плохой контакт в светильнике
Обычно, при перегреве ламп, я советую в первую очередь проверять вероятность именно этой проблемы. Нужно выкрутить лампочки, осмотреть их. Также внимательно обследовать разъем светильника и места соединения электрических проводов.
Главным и основным показателем нагрева контактов является нагар или налёт, которые препятствуют прохождению электрического тока. Такие места соединений будут выглядеть подгоревшими, или будут видны следы окисления. Все такие токопроводящие части необходимо тщательно зачистить, удалив нагар.
Нередко, со временем, ослабевают и прижимные контакты. Так, если изначально сильно закрутить в патроне лампу, контакты в патроне будут прижаты. Когда будете менять её на новую, и затяните её не так сильно, то такой контакт перестает быть надежным и будет греться. Поэтому старайтесь качественно затягивать лампочки с резьбовыми цоколями.
Всегда проверяйте, что подпружиненные контакты не просевшие или не продавленные. Их необходимо вернуть в начальное положение – отогнуть, чтобы при установке лампы обеспечивался надёжный контакт с цоколем.
Обязательно периодически осматривайте контактные площадки и места креплений проводов. Они должны быть надёжно затянуты, не допускается люфта и следов гари.
4. Повышенное напряжение в сети
Если в электрической сети повышенное напряжение, это обязательно вызовет больший нагрев ламп. Обычно от этого страдают лампочки накаливания и галогенные. В них нить накала или спираль, при прохождении тока с высоким напряжением, больше раскаляется, нагревая всё вокруг.
Современные светодиодные (LED) лампы, в корпусе которых встроен драйвер, от повышенного напряжения сети тоже перегреваются. В основным за счет нагрева элементов драйвера, а не светящегося диода.
Люминесцентные лампы от высокого напряжения напрямую не перегреваются. У таких светильников вспомогательные электронные компоненты, необходимые для работы, располагаются отдельно. Именно они берут проблемы сети на себя, это или балласт – ЭПРА или дроссель. На лампу, после них, подаётся электрический ток уже с нужными характеристиками.
Как определить, что на лампы поступает повышенное напряжение
В первую очередь, проблемы с напряжением напрямую отражаются на уровне свечения лампочек накаливания или галогенных. При повышенном – они будут светить ярче, при пониженном тусклее.
Обычно, высокое напряжение непостоянно, чаще происходят скачки, и вы обязательно заметите изменение интенсивности свечения. Это видимый сигнал, что есть какие-то проблемы с электросетью.
У источников света других типов, высокое напряжение проявляется нагревом электронных компонентов, установленных до них – блоков питания драйверов, стартера, балласта ЭПРА, дросселя и т.д.
Если окажется, что у вас действительно высокое напряжение – лучше сразу обращаться к обслуживающей электросети дома организацию – Управляющую Компанию, ЖЭУ и т.д. Нередко к этому приводят серьезные, системные проблемы, справится с которыми своими силами вы вряд ли сможете.
5. Дополнительный нагрев светильника от соседних устройств и электроприборов.
Нередко, к недостаточной вентиляции плафона светильника, добавляется и его дополнительный нагрев от соседних электроприборов или отопительных систем. Что, в конечном итоге, приводит к перегреву ламп и их выходу из строя.
Физика этого процесса, я думаю, понятна всем. Но почему-то не всегда при монтаже светильника эта проблема бывает очевидна, до момента пока не начнут регулярно перегорать лампы.
Определить то, что светильник подвергается дополнительному нагреву от соседних устройств, электроприборов или элементов систем отопления, довольно просто.
Достаточно внимательно осмотреть место установки ламп, на предмет наличия вблизи любых источников повышенной температуры. Уже при визуальном контроле станет понятно, насколько сильно такое взаимодействие и какого его влияние на светильник.
Для исправления этой проблемы требуется либо убрать воздействие другого источника выделения тепла, например:
— переустановив светильник в другое место;
— обеспечить лучшее проветривание и отвод тепла от этого места;
Как видите, причин, которые могли бы привезти к перегреву ламп не так и много. Помните, что некоторые лампы – особенно галогенные, сами по себе достаточно сильно нагреваются и высокая температура их нормальное состояние. Это необходимо учитывать при выборе места и способа установки светильников с такими лампочками.
Перегрев опасен не только возможным быстрым выходом их из строя, намного страшнее вероятность возникновения пожара, которую также нельзя исключать. Поэтому, если вы обнаружили один из описанных выше симптомов внештатной работы ламп, их чрезмерного нагрева выше допустимых рабочих температур – обязательно примите меры, замените дефектную лампу, либо устраните причины, вызывающие это.
На сегодняшний момент, самый идеальный вариант – это использование светодиодных ламп, по своей стоимости они уже практически сравнялись с лампочками других типов, но по остальным характеристикам во многом их опережают. В частности, нагреваются они во время работы меньше.
Если же вы знаете другие распространенные причины перегрева – не стесняйтесь, пишите их в комментариях к статье, это будет полезно многим.
ПОЧЕМУ ПРОВОДА НАГРЕВАЮТСЯ
Давайте разберемся почему электрические кабели нагреваются, кто первым заметил это явление и что это означает для потребителя электроэнергии. Сопротивление в электрике говорит о том, насколько трудно электрическим зарядам пройти проводник. Основная, но не единственная задача перемещения электрических зарядов — доставить электричество от источника к устройству. Проблема в том, что электрический ток (и движение зарядов) может возникать только в специальных материалах, называемых проводниками — чаще всего это металлические провода. Ток — это непрерывная последовательность межмолекулярных столкновений.
Заряды, несущие энергию, не могут эффективно перемещаться между плотно уложенными атомами проводника. В результате они часто сталкиваются с ними, полностью теряя скорость. Почему это так важно? Скорость частицы показывает ее кинетическую энергию — чем быстрее движется объект, тем больше его энергия и тем серьезнее последствия столкновения с неподвижным препятствием.
Принцип сохранения энергии говорит, что энергия не может возникнуть или исчезнуть. Её можно лишь переносить от одного тела к другому. Ускоренный электрон врезается в атом металла и теряет скорость. Кинетическая энергия электрона не может исчезнуть просто так, поэтому атом становится ее получателем, хочет он того или нет. Импульс удара заставляет атом быстро вибрировать, что сопровождается повышением температуры. Если в течение короткого периода времени не произойдет дальнейшего столкновения, частица со временем успокоится, и накопленное тепло будет рассеиваться.
Проблема в том, что при протекании электрического тока возникает бесконечная череда таких столкновений. Нагретые атомы проводника даже не успевают остыть между столкновениями. Следовательно в проводнике постоянно накапливается тепловая энергия, а температура увеличивается.
Английский физик Джеймс Прескотт Джоуль интересовался этим явлением, он изучал сущность потока энергии в механических и электрических системах. В 22 года он провел серию экспериментов, состоящих в пропускании тока через проводник, погруженный в воду. Измеряя повышение температуры воды Джоуль пришел к выводу, что количество тепла, выделяемого проводом, зависит только от его сопротивления, силы тока и времени протекания. Он назвал этот закон своим именем, а математическое выражение таково:
Q = I^2 R t
Формула говорит что чем больше тепла (Q), тем выше значение тока (I), сопротивление проводника (R) и время (t) тока. Это открытие было спорным в то время — тепловая теория предполагала что оно должно отводиться от одного объекта, чтобы нагреть другой. И вдруг кто-то заявил, что провод выделяет тепло сам по себе! Но вскоре миру пришлось смириться с тем фактом, что теория тепловой энергии, выдвинутая Джоуля, была верной. Связь между силой трения и теплотой позволила ему вычислить, насколько выше температура воды внизу водопада, чем вверху, и сколько работы требуется, чтобы нагреть фунт воды на один градус по Фаренгейту. Количество способов получения тепла было большим, что доказало — это не более чем один из видов энергии.
Зависимость тепла от температуры
Тепло и температура — две очень разные величины, и их не следует путать. Вот графика, показывающая эту разницу:
Тепло — это энергия, которая вызывает повышение температуры объекта, и ее единица измерения — Джоуль [Дж]. Почему при одинаковом количестве энергии небольшая чашка воды нагревается сильнее чем сосуд большего размера? Объяснение простое. Полная энергия передаваемая объекту, равномерно распределяется между всеми его частицами. Чем больше молекул нужно разделить, тем меньше энергии остается для каждой из них. Более низкая энергия молекул означает, что они достигают более низкой температуры, единицей измерения которой является Кельвин (K), а в России используем градусы Цельсия.
Насколько сильно греется кабель?
Столкновение сопровождающее прохождение тока, является бесконечным источником кинетической энергии, которая увеличивает вибрацию проводника и увеличивает его температуру. Если в какой-то момент отключить электричество, эта энергия будет выделяться в окружающую среду в виде тепла. Но что, если ток проходит много часов? Согласно закону Джоуля, количество тепла, аккумулируемого в проводнике, должно со временем увеличиваться. Есть ли предел?
Выделение энергии в окружающую среду возможно благодаря частицам окружающего воздуха. Они получают тепловую энергию в процессе охлаждения. В физике воздух считается довольно плохим проводником тепла, но есть свойство которое помогает ему проводить это. А именно, чем выше разница температур между нагретым объектом и окружающей средой, тем быстрее происходит рассеивание тепла.
Что это значит для провода? Как только включается питание, когда провод еще холодный, он начинает очень быстро нагреваться. Но со временем, когда температура достигает значения в несколько десятков градусов, кабель начинает отдавать все больше тепла в окружающую среду, что замедляет его дальнейший нагрев. В конце концов дело доходит до того что скорость выделения энергии совпадает со скоростью нагрева, и повышение температуры проводника прекращается. Затем кабель достигает так называемой предельной температуры, что видно на графике:
Предел температуры для типичных кабелей
Что это за предельная температура? До какого значения может нагреваться кабель? И нагрев кабеля чем вредит? Чистая медь имеет температуру плавления примерно 1085 C. Но следует помнить, что типовой электрический кабель дополнительно снабжен изоляцией гораздо меньшей прочности. Стандартные оплётки выдерживают температуры примерно до 90 C, специальные — до нескольких сотен. Чтобы не превышать заданную температуру, кабель следует выбирать в соответствии с током, который планируем пропустить через него. Вот таблица значений, которой надо придерживаться:
Рабочий ток для изоляции с сопротивлением до 60 C, 75 C и 90 C
Сечение проводника [мм 2 ] Сила тока [A] для 60 ° C Сила тока [A] для 75 ° C Сила тока [А] для 90 ° C
2,5 15 20 25
4 20 25 30
6 30 35 40
10 40 50 55
16 55 65 75
25 70 85 90
35 95 115 130
50 110 130 145
Чем больше поперечное сечение проводника, тем ниже его сопротивление и тем больше поверхность способная рассеивать тепло — следовательно проводник может выдерживать более высокую силу тока. Приведенная таблица применима только к теоретической ситуации — одиночный медный провод, подвешенный в воздухе при температуре 25 C. Фактически допустимая нагрузка кабеля зависит от многих других факторов, таких как способ прокладки, количество проводников в нём, температура окружающей среды или внешние условия. Правда производители электрических кабелей идут навстречу и предоставляют специальные таблицы, в которых учтены все факторы.
Сопротивление замедляет прохождение электрического тока. В результате кинетическая энергия электронов преобразуется в тепловую энергию, запасенную в проводнике.
Потери энергии
Сопротивление провода в основном зависит от трех факторов: материала, толщины и длины. Не проблема если шнур питания бытового прибора немного нагреется. При длине в несколько метров выделяемое количество тепла — несущественная трата энергии. Но что если длина провода составляет десятки километров? На каждый градус Цельсия выделяется огромное количество потраченного впустую тепла. По этой причине важная цель в электроэнергетике — минимизировать сопротивление линий электропередачь, что не просто. Слишком толстый провод начнет провисать под собственным весом, а единственный разумный материал, который можно использовать, — это алюминий. Следовательно, основным средством ограничения выделяемого тепла является повышение напряжения до уровня 110000 вольт. Благодаря этому можно передавать ту же мощность с помощью небольшого тока, что автоматически снижает температуру нагрева.
Электрическое отопление
Поскольку нет идеальных проводников, а каждый электрический провод все равно нагревается, может это выделяемое тепло использовать для чего-то? Обогреватели, фены, духовки, электрочайники — все эти устройства используют закон Джоуля для вырабатывания огромного количества тепла при относительно низком токе. Как это делается?
Поскольку сопротивление вырабатывает тепло, для создания нагревательных элементов следует использовать материалы с относительно высоким удельным сопротивлением. Чтобы обеспечить максимальное сопротивление и температуру, до которой нагревается такой элемент, он сделан из проводника с минимально возможным диаметром. Скатывая его дополнительно в спираль, получаем бОльшую поверхность теплообмена при тех же размерах.
Популярными материалами используемыми при производстве нагревательных элементов, являются хромоникелин (рабочая температура до 1130 C) и немного более дорогой кантал (рабочая температура 1300 C). Такая высокая рабочая температура означает чрезвычайно быстрый темп выделения энергии в окружающую среду.
В общем производство тепловой энергии — интересный побочный эффект сопротивления. С одной стороны, электроэнергетика отдала бы многое, чтобы избавиться от него, с другой — теплоэнергетика не могла бы существовать без сопротивления. А что касается ненужного нагрева токонесущих линий электропередач, возможно вскоре изобретут материалы с нулевым сопротивлением (сверхпроводники) и это позволит значительно снизить потери мощности.
Форум по обсуждению материала ПОЧЕМУ ПРОВОДА НАГРЕВАЮТСЯ
Приводятся основные сведения о планарных предохранителях, включая их технические характеристики и применение.
Что такое OLED, MiniLED и MicroLED телевизоры — краткий обзор и сравнение технологий.