Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Физик рассказал, как избежать возгорания бытовой техники
Современное жилое пространство содержит большое количество различных электротехнических устройств, функциональность которых стала неотъемлемым элементом бытового комфорта. Однако эта привычная технологическая среда содержит скрытые риски, вероятность реализации которых возрастает при сочетании естественного старения материалов и нарушения условий эксплуатации. Возгорание бытовых приборов — не результат мистического стечения обстоятельств, а следствие вполне определенных физических процессов. Разберем эти механизмы с позиций электротехники и материаловедения вместе с Татьяной Бахваловой, кандидатом физико-математических наук, преподавателем кафедры наноэлектроники РТУ МИРЭА.
Основу проблемы составляет неуправляемая трансформация электрической энергии в тепловую. В штатном режиме любой прибор рассеивает часть мощности в виде тепла — это неизбежно по закону Джоуля-Ленца. Проблема начинается, когда тепловыделение превышает рассеивающую способность системы. Это происходит в следствии деградации диэлектрических материалов. Поливинилхлорид, полиэтилен и другие полимеры, которые используются в качестве изоляции для проводников, со временем подвергаются термоокислительной деструкции. Особенно ускоряет этот процесс циклический нагрев-остывание. В микротрещинах постепенно накапливается проводящая пыле-влажная смесь, снижающая поверхностное сопротивление. В какой-то момент происходит пробой или коронный разряд, инициирующий каскадное разрушение изоляции.
Также большую роль играет нарушение теплового баланса. Каждый электронный компонент имеет максимальную рабочую температуру, заложенную при проектировании. Пыль обладает низкой теплопроводностью и существенно увеличивает тепловое сопротивление, что в итоге приводит к тому, что компонент работает при температуре на 20–30°C выше расчетной, а такой режим работы значительно сокращает срок его службы и повышает вероятность теплового пробоя.
Распространенные заблуждения относительно безопасности электротехники
Существует устойчивое представление, что работоспособность устройства тождественна его безопасности. На практике множество дефектов носят прогрессирующий характер и длительное время не влияют на основные функции.
Например, подгорание контактов реле или механических выключателей. При каждом размыкании возникает электрическая дуга, постепенно эродирующая контактные поверхности. Сопротивление в точке контакта растет, увеличивается локальный нагрев — образуется положительная обратная связь. Внешне прибор продолжает работать, но температура в коммутационном узле может достигать 200–300°C, достаточных для воспламенения соседних материалов.
Отдельно стоит вопрос перегрузки сетей. Многие не учитывают, что бытовая розетка рассчитана на ток 16 А (при напряжении 230 В это около 3,7 кВт). Подключение через дешевый тройник обогревателя (2 кВт), электрочайника (2,2 кВт) и стиральной машины (2 кВт) создает токовую нагрузку около 27 А. Автоматический выключатель может сработать не мгновенно, а провода в стене с сечением 1,5 мм² будут нагреваться по формуле Q = I²R, где сопротивление растет с температурой. Алюминиевая проводка особенно опасна: из-за ползучести металла контакты в распредкоробках со временем ослабевают, создавая зоны повышенного сопротивления.
Для профилактики следует проводить тепловой мониторинг. Простейшая инфракрасная термометрия позволяет выявить аномалии. Температура корпуса прибора не должна превышать 40–45°C в нормальном режиме. Нагрев розетки или вилки — прямое указание на проблемы с контактными соединениями. Также важен учет коэффициента мощности блока питания при выборе суммарной нагрузки на линию (она должна рассчитываться с запасом 20–25% относительно номинала автоматического выключателя) и понимание механизмов старения. Электродвигатели в стиральных машинах и холодильниках теряют до 30% КПД за 7–10 лет эксплуатации. Эта «недостающая» мощность также превращается в тепло, перегружая изоляцию обмоток. Не стоит забывать, что повышенная влажность (более 70%) также является фактором риска.
С точки зрения физики, возгорание электротехники — это всегда переход системы в неравновесное состояние, когда скорость тепловыделения превышает скорость теплоотвода. Эксплуатационный ресурс любого устройства конечен, и его сокращение происходит нелинейно. Регулярная проверка тепловых режимов, контроль состояния контактных групп и понимание реальных, а не паспортных, нагрузок — это не избыточная осторожность, а инженерная необходимость. Современная бытовая техника проектируется с расчетом на штатные условия; любое отклонение от них требует пропорционального ужесточения мер контроля.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые определили ключевые факторы, от которых зависят размер и прочность гряд торосов и стамух — ледяных образований в арктических морях. Оказалось, что толщина внутреннего консолидированного слоя, связывающего отдельные фрагменты тороса в единый монолит, напрямую зависит от размеров ледяного образования и от того, как менялась температура воздуха за все время его существования. Эти данные позволят рассчитать разрушительную силу, которую торосы могут оказать на суда и морские сооружения — например, нефтегазовые платформы — при столкновении.
Биологи проверили, как наркотические вещества влияют на поведение рыб в естественной среде обитания. Для этого они вшили молодым атлантическим лососям микроимпланты с кокаином и его метаболитом, а затем выпустили их в шведское озеро. Выяснилось, что под воздействием продукта распада наркотика рыбы становятся гиперактивными и уплывают на 12 километров дальше от места выпуска, чем их контрольные сородичи.
Исследователи из Центра фотоники и двумерных материалов МФТИ совместно с коллегами из МИСиСа и Алферовского университета изучили, как форма наночастиц из дисульфида молибдена (MoS₂) влияет на эффективность генерации второй гармоники — процесса удвоения частоты света. Оказалось, что диски, цилиндры, конусы и сферы из этого материала по-разному усиливают оптический отклик.
Химические связи в материале, из которого сделана электроника, разрываются не из-за накопительного износа от протекания тока через них, а из-за электронов с конкретной энергией.
Термоядерные электростанции не смогут конкурировать по цене с возобновляемыми источниками энергии из-за медленного удешевления технологии. По расчетам, расходы на каждую новую установку падали максимум на 8% — много раз ниже ранних ожиданий венчурных инвесторов. Это перечеркивает экономический смысл финансовых вливаний, и мир может никогда не увидеть дешевой термоядерной энергии.
Во время раскопок в древнем египетском городе Оксиринхе археологи обнаружили мумию, на живот которой при бальзамировании положили папирус, содержащий фрагмент из «Илиады» Гомера. Это первый подобный случай в истории археологии.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Окаменелые остатки рептилии возрастом 289 миллионов лет сохранили полное анатомическое устройство грудной клетки ранних покорителей суши. Благодаря нетронутым хрящам исследователи реконструировали механику первого полноценного реберного дыхания. Наличие в тканях оригинальных белков подтвердило, что сложные органические молекулы способны сохраняться в палеонтологической летописи почти на 100 миллионов лет дольше, чем считалось.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно