Андрей Смирнов
Время чтения: ~21 мин.
Просмотров: 2

Сопротивление кабеля

Закон Ома для электрической цепи

В основе расчёта входного и выходного напряжения цепи лежит закон Ома, знакомый ещё со школы по курсу физики. Базовая формула расчёта напряжения на участке цепи выглядит так:

Определить напряжение в цепи переменного тока можно по следующей формуле:

U=I/ Z, где

в этой формуле Z означает сопротивление (Ом), которое было получено на протяжении всей цепи.

В ряде случаев показатели не могут быть рассчитаны по этим фармулам напрямую.

  1. В случаях нахождения проводников или диэлектриков под воздействием высокого напряжения.
  2. В случаях быстро изменяющихся электромагнитных полей при прохождении токов высокой частоты. В этом случае требуется учитывать также инерцию переносящих заряд частиц.
  3. В условиях возникновении свойств сверхпроводимости, если цепи работают при экстремально низких температурах.
  4. При нагреве проводника протекающим по нему током.
  5. Для светодиодов. Зависимость между током и падением напряжения в этом случае нелинейная.
  6. Для процессов в устройствах на основе полупроводников.

В зависимости от того, как элементы включены в цепь – последовательно или параллельно – общее сопротивление рассчитывают по-разному.

Расчёт при последовательном подключении

При последовательном соединении элементы идут друг за другом, и выход предыдущего соединяется с входом последующего. Общее сопротивление в этом случае можно посчитать по формуле:

R = R1 + R2 + … +Rn, где

R1…Rn – сопротивления n-элементов (Ом).

Расчёт при параллельном подключении

При параллельном соединении оба элемента цепи включаются параллельно друг другу. Сопротивление в этом случае получают через дробь, формула для его расчёта выглядит так:

1/R = 1/R1 + 1/R2 + … + 1/Rn, где

R1 … Rn – сопротивления n-элементов (Ом).

Для упрощения и ускорения расчётов можно это сделать онлайн.

Варианты определения ΔU

Метод векторов

В ходе проектирования электрической сети в основе лежит нагрузка, работоспособность которой необходимо обеспечить. Если кабель будет выбран неправильно, ΔU на нем не позволит правильно работать этой нагрузке. Асинхронные двигатели не достигнут заданных оборотов, трансформаторы на вторичных обмотках не обеспечат номинальные напряжения и т.д., и т.п. Для однофазной сети нагрузка разделяется на активную и реактивную составляющие.

Трехфазная сеть представляется как три самостоятельные однофазные сети. Они называются схемами замещения. Этот метод обеспечивает достаточно точные результаты, если нагрузка симметрична. Если симметрия нарушается, то анализ причин, которые этот процесс вызвали, также можно выполнить, используя этот метод. На основании известных величин можно построить векторную диаграмму и, меняя длину векторов соответственно поставленной задаче, определять те величины, которые необходимы.

Схема 1

Например, известны параметры, которые необходимы для нормальной работы нагрузки. Параметры линии также известны. Следовательно, задача сводится к определению векторного напряжения U1. Шаги, приводящие к появлению искомого вектора, показаны далее.  

Схема 2

Длина вектора и его направление определяются исходя из закона Ома и направления вектора напряжения, определяющего ток (векторы тока и напряжения по направлению совпадают). Вектор напряжения, который получается как результат сложения активной и реактивной составляющих нагрузки (IR+IХ), – это и есть ΔU в линии, соединяющей источник напряжения U1 с нагрузкой. Из полученных векторов просто получить также и потери напряжения. Для этого векторы U1 и U2 совмещаются так, чтобы направление обоих было таким же, как у вектора U2. Разница между ними в длине – это будут потери напряжения.

Схема падения и потери напряжения
Определение ΔU и потерь напряжения

Таблицы Кнорринга

Но заниматься построением векторов довольно-таки нудно. Тем более что за время существования потребности в проектировании электросетей для стандартных ситуаций придуманы решения более быстрые. К ним относятся таблицы Кнорринга. Стандартность ситуации для них состоит в постоянстве напряжения на входе кабеля или иного проводника (переменное напряжение с действующим значением 220 В)

Это важно как для одной фазы, так и для трех фаз. То есть в трехфазной электросети нагрузка должна быть симметричной

Также необходимо располагать величиной сечения токопроводящей жилы (в квадратных миллиметрах), длиной проводника (в метрах) и мощностью в нагрузке (в киловаттах). Получаем произведение мощности на длину, в столбце, начинающемся с подходящего сечения жилы, находим это значение, и в крайнем левом столбце смотрим ΔU на кабеле. Только и всего. Два варианта таблиц для напряжения однофазной и трехфазной электрической сети, а также одна для напряжения 12 В, показанные далее, читатель может использовать для расчетов.

Таблица 1
Таблица 2
Таблица 3

Для всех таблиц принято ограничение – жилы должны быть из меди. Если читателю встретится такое определение, как момент нагрузки, – это как раз и будет число из таблицы Кнорринга для провода, соответствующее произведению мощности на длину.

Точные расчеты по формулам

Если по тем или иным причинам метод векторов и таблицы не устраивают, можно использовать либо формулы, показанные далее, либо калькулятор онлайн, на них основанный. Таких калькуляторов в сети немало, и найти подходящий несложно.

Расчет по формулам ΔU по длине кабеля

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

  • Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
  • Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
  • Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
  • Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
  • Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Виды и структура потерь

Даже самые эффективные системы электроснабжения имеют те или иные фактические потери электроэнергии. Под потерями понимается разница между данной пользователям электрической энергией и по факту пришедшей к ним. Это связано с несовершенством систем и с физическими свойствами материалов, из которых они изготовлены.

Самый распространенный вид потерь электроэнергии в электрических сетях связан с потерями напряжения от длины кабеля. Для нормирования финансовых трат и подсчета их действительной величины была разработана такая классификация:

  1. Технический фактор. Он связан с особенностями физических процессов и может изменяться под влиянием нагрузок, условных постоянных затрат и климатических обстоятельств.
  2. Затраты на использование дополнительного снабжения и обеспечение нужных условий для деятельности технического персонала.
  3. Коммерческий фактор. В эту группу входят отклонения из-за несовершенства контрольно-измерительных приборов и прочие моменты, провоцирующие недоучет электрической энергии.

Для чего проводится расчёт сечения провода

Изначально важно отметить, что проведение этой несложной процедуры просто необходимо для обеспечения полной безопасности не только для самого объекта недвижимости, но и для находящихся в нём людей и оборудования. Человечество пока не придумало более удобный способ передачи электроэнергии до конечного потребителя, чем по проводам. Многие люди ежедневно нуждаются в квалифицированных услугах электрика, ведь кому-то нужно поменять розетки, подключить новые светильники, а кто-то нуждается в комплексной замене электропроводки

Исходя из этого, получается, что расчёт кабеля по мощности необходим даже для установки обычного светильника

Многие люди ежедневно нуждаются в квалифицированных услугах электрика, ведь кому-то нужно поменять розетки, подключить новые светильники, а кто-то нуждается в комплексной замене электропроводки. Исходя из этого, получается, что расчёт кабеля по мощности необходим даже для установки обычного светильника.

Несоблюдение элементарных норм может привести к разрушению целостности проводки, что может спровоцировать короткое замыкание или даже поражение человека электрическим током. Если в процессе выбора кабеля была допущена ошибка, и был приобретён кабель с меньшим диаметром проводника, это приведёт к постоянному перегреву проводки и разрушению изоляционного слоя. Конечно, все это отрицательно влияет на продолжительность эксплуатации электропроводки. Довольно часто встречаются ситуации, когда после успешного монтажа уже через месяц проводка просто переставала правильно функционировать, из-за чего требовалось незамедлительное вмешательство специалиста.

Расчет значения потерь

Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.

Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.

Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.

Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.

А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.

При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.

∆U= I*RL.

Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.

Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.

Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле

R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.

Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.

Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.

Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.

Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле

Расчет потерь мощности в кабеле

Тип кабеля: Прочий АТ-КЭ-0,5-2И AT-KA-0,75-2P АТ-КЭ-1,0-2И АТ-КЭ-1,5-2И Проводник:Ом·мм2/м Сечение:мм2 Напряжение на входе линии:В

Рассчитать

Длина кабеля, м
Общее сопротивление, Ом
Мощность на входе линии, Вт
Полезная мощность громкоговорителей, Вт
Потери мощности в кабеле, Вт
Потери на последнем громкоговорителе, %
Потери, %
КПД, %
Наименьшее напряжение на громкоговорителях, В

В качестве примера расчёта потерь в кабеле рассмотрим схему трансляционной линии с ответвлением:

Рисунок 1. Пример трансляционной линии

Расстояние между громкоговорителями основной линии составляет 10 м, на ответвлении — 7 м. Расчет осуществляется для кабеля сечением 1 мм2.

Прежде чем начать расчет мощности на громкоговорителях, ответвление линии необходимо заменить эквивалентной нагрузкой.

Рисунок 2. Расчет эквивалента ответвления

Как следует из расчетов, эквивалентом ответвления будет громкоговоритель, имеющий сопротивление 833,54 Ом или мощность 11,99 Вт (P = U2/R, U=100 В).

С учетом эквивалентной нагрузки рассчитаем напряжение на громкоговорителях главной ветви.

Рисунок 3. Потери в кабеле главной ветви линии

Мы получили значения напряжения на всех громкоговорителях главной ветви. Вычисленные значения для эквивалентной нагрузки позволяют произвести дальнейшие расчёты для громкоговорителей, расположенных на ответвлении.

Рисунок 4. Расчет потерь в кабеле ответвления

Для расчёта любой трансляционной линии необходимо учитывать потери, связанные с протяженностью кабеля подключения громкоговорителей.

Поскольку соединительный кабель имеет конечное, пусть и малое, сопротивление, то часть мощности, подводимой от усилителя, будет рассеиваться в виде тепла.

В проектируемых системах оповещения для расчёта уровня звукового давления принципиально важно знать точную величину мощности, поступающей на громкоговорители

Предлагаемая программа позволяет предельно точно построить 100-вольтную трансляционную линию, учитывая мощность громкоговорителей и характеристики кабеля. По результатам программы оценивается уровень потерь для разного типа применяемого кабеля, а также рассчитывается напряжение в точках подсоединения громкоговорителей и мощность их фактического использования.

Подготовка исходных данных для расчета потерь электроэнергии

15.1.
Для выполнения расчетов потерь электрической энергии используется утвержденная
принципиальная электрическая схема питающей и распределительной сети 10(6)-0,4
кВ в нормальном режиме ее работы с указанием на ней всех центров питания (ЦП),
распределительных пунктов (РП), типов реакторов, марок, сечений и длин всех
кабельных (КЛ) и воздушных (ВЛ) линий, номера сетевых и абонентских
трансформаторных подстанций (ТП). На ТП должны быть указаны номера ячеек,
данные силовых трансформаторов, коммутирующих аппаратов. На ЦП и РП указываются
номера секций и ячеек, наименование питающих и распределительных линий,
отходящих от данных секций. Кроме того, на схеме сети должны быть проставлены
токоразделы, соответствующие нормальному режиму работы электросети.

15.2.
При расчетах потерь электрической энергии используются фактические данные,
полученные из автоматизированной системы контроля и учета, а при ее отсутствии
— результаты контрольных замеров за расчетный период.

Расчет сети при помощи вспомогательных таблиц удельных потерь напряжения

Электроснабжение > Выбор сечений по допустимой потере напряжения

Расчет сети при помощи вспомогательных таблиц удельных потерь напряжения

В табл. 5-14-5-26 приведены удельные потери напряжения для электропроводок, воздушных и кабельных линий и токопроводов в зависимости от величины коэффициента мощности. Для проводов и кабелей из цветного металла эти потери выражены в процентах на 1 квт м, квт км или Мвт км в зависимости от напряжения линии.Потеря напряжения в линии при заданном сечении проводов и кабелей из цветных металлов определяется по формуле

где Ма-сумма произведении активных нагрузок на длины участков линии (квт м, квт км, Мвт км);DUтб — табличное значение удельной величины потери напряжения в процентах на 1 квт м, квт км или Мвт км.Определение сечения проводов по заданной величине потери напряжения производится следующим образом. Определяется расчетное значение DUтб по формуле

и по соответствующей таблице подбирается сечение провода с ближайшим меньшим значением удельной потери напряжения.Потеря напряжения в линии для стальных проводов определяется по формуле

где l — длина линии, км;DUтб — табличное значение удельной потери напряжения, в/км.Расчетное значение удельной потери напряжения при определении сечения проводов по заданной допустимой величине потери напряжения вычисляется по формуле

Для промежуточных значений тока линии величина потери напряжения определяется интерполяцией по формуле

где — табличное значение потери напряжения для наименьшего тока — то же для наибольшего тока — потеря напряжения для промежуточного тока

Пример 5-4

Произвести расчет линии по примерам 5-1, 5-2, при помощи таблиц удельных потерь напряжения.Решение.1. Из примера 5-1 наибольшее значение Ма=9,44 квт км. Допустимая потеря напряжения DU=4%.Находим расчетное значение удельной потери напряжения по (5-14):
Из табл. 5-17 для воздушной линии 380/220 в при cosj = 1 находим сечение алюминиевого провода 70 ммкв, для которого Определяем потерю напряжения в магистрали АБ по (5-13):
Расчетные значения удельной потери напряжения для ответвления БВ
для ответвления БГ

В обоих случаях по табл. 5-17 принимаем провод сечением 16 мм кв2. Из примера 5-2 Ма=3,05 Мвт км, DU=6,5%
По (5-14) получаем:
По табл. 5-22 для алюминиевого провода при cosj = 0,85 находим сечение 70 ммкв, для которого DUтб=1,9 %/Мвт км. Потеря напряжения в магистрали по (5-13)
Потеря напряжения, допустимая для ответвлений от магистрали в точке Б, равна:

Расчетные значения удельных потерь напряжения:для ответвления БВ
для ответвления БГ
для ответвления БД

Пример 5-5

От трансформаторного пункта промышленного предприятия получает питание магистральный токопровод АБВ типа ШМА 59-1, к которому присоединены распределительные токопроводы БГ, ВД и BE типа ШРА 60-6 (рис. 5-3). Длины участков токопроводов и нагрузки распределительных токопроводов указаны на рис. 5-3. Нагрузки распределены равномерно вдоль токопроводов. Номинальное напряжение сети 380 в, коэффициент мощности нагрузки cosj=0,7.Определить потерю напряжения в токопроводах до наиболее удаленных точек Г, Д, Е.Решение.
Определяем моменты активных нагрузок на отдельных участках токопровода.Магистральный токопровод:
Распределительные токопроводы:
При cosj = 0,7 значения удельных потерь напряжения: для магистрального токопровода типа ШМА 59-1DUтб=0,0308 %/квткм и для распределительного токопровода типа ШРА 60-6 DUтб= 0,133 %/квткм.Пользуясь (5-13), определяем потерю напряжения до конца Г распределительного токопровода БГ:

Аналогично определяем потери напряжения до точек Д и Е:

Рисунок 5-3. Схема токопроводов

(При определении моментов в распределительном токопроводе равномерно распределенную нагрузку считаем сосредоточенной в середине токопровода.)

Смотри ещё по разделу на websorАктивные и индуктивные сопротивления линии Расчет сети по допустимой потере напряжения без учета индуктивного сопротивления Расчет сети по потере напряжения с учетом индуктивности линий Расчет сети при помощи вспомогательных таблиц удельных потерь напряжения Расчет осветительной сети по допустимой потере напряжения Примеры расчетов сечений проводов и кабелей по допустимой потере напряжения Расчет сети по условию наименьшей затраты металла Расчет сети по условию постоянной плотности тока

Калькулятор онлайн расчета необходимого сечения кабеля и учёт потерь

Как правильно и точно сделать расчет сечения кабеля по потере напряжения? Очень часто при проектировании сетей электроснабжения требуется грамотный расчет потерь в кабеле. Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения жилы.

Если кабель выбран неправильно, это повлечет за собой множественные материальные затраты, ведь система быстро выйдет из строя и перестанет функционировать.

Благодаря сайтам помощникам, где имеется уже готовая программа для расчета сечения кабеля и потери на нем, сделать это можно легко и оперативно.

Как воспользоваться калькулятором онлайн?

В готовую таблицу нужно ввести данные согласно выбранному материалу кабеля, мощность нагрузки системы, напряжение сети, температуру кабеля и способ его прокладки. После нажать кнопку «вычислить» и получить готовый результат.
Такой расчет потерь напряжения в линии можно смело применять в работе, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:

  1. Указывая коэффициент мощности косинус фи равен единице.
  2. Линии сети постоянного тока.
  3. Сеть переменного тока с частотой 50 Гц выполненная проводниками с сечениями до 25.0–95.0.

Полученные результаты необходимо использовать согласно каждому индивидуальному случаю, учитывая все погрешности кабельно-проводниковой продукции.

Обязательно заполняйте все значения!

 Расчет потери мощности в кабеле по школьной формуле

Получить нужные данные можно следующим образом, используя для подсчетов такую комбинацию показателей: ΔU=I·RL (потери напряжения в линии = ток потребления*сопротивление кабеля).

Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?

Излишне рассеивание энергии в кабеле может повлечь за собой существенные потери электроэнергии, сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции. Это опасно для жизни людей и животных. При существенной длине линии это скажется на расходах за свет, что также неблагоприятно отразиться на материальном состоянии владельца помещения.

Помимо этого неконтролируемые потери напряжения в кабеле могут стать причиной выхода из строя многих электроприборов, а также полного их уничтожения. Очень часто жильцы используют сечения кабелей меньше чем нужно (с целью экономии),  что вскоре вызывает короткое замыкание.

А будущие затраты на замену или ремонт электропроводки не окупают кошельки «экономных» пользователей

Вот почему так важно правильно подобрать нужное сечение кабелей прокладываемых проводов. Любой электромонтаж в жилом доместоит начинать только после тщательного расчета потерь в кабеле

Важно помнить, электричество — не дает второго шанса, а потому все нужно делать изначально правильно и качественно

Пути снижения потерь мощности в кабеле

Потери можно снизить несколькими способами:

  • увеличением площади сечения кабеля;
  • уменьшением длины материала;
  • снижением нагрузки.

Часто с последними двумя пунктами сложнее, а потому приходится это делать за счет увеличения площади сечения жилы электро–кабеля. Это поможет снизить сопротивление.

Такой вариант имеет несколько затратных моментов.

Во–первых, стоимость использования такого материала для многокилометровых систем очень ощутима, а потому необходимо выбирать кабель правильного сечения, дабы снизить порог потери мощности в кабеле.

Онлайн–расчет потерь напряжения позволяет сделать это за несколько секунд, с учетом всех дополнительных характеристик. Для тех, кто желает перепроверить результат вручную, существует физико–математическая формула расчета потерь напряжения в кабеле. Безусловно, это прекрасные помощники для каждого проектировщика электросетями.

Таблица по расчету сечения провода по мощности

Сечение кабеля, мм2Открытая проводкаПрокладка в каналах
МеднаяАлюминиеваяМеднаяАлюминиевая
ТокМощность, кВтТокМощность, кВтТокМощность, кВтТокМощность, кВт
А220В380ВА220В380ВА220В380ВА220В380В
0,5112,4
0,75153,3
1,0173,76,4143,05,3
1,5235,08,7153,35,7
2,0265,79,8214,67,9194,17,214,03,05,3
2,5306,611,0245,29,1214,67,916,03,56,0
4,0419,015,0327,012,0275,910,021,04,67,9
6,05011,019,0398,514,0347,412,026,05,79,8
10,08017,030,06013,022,05011,019,038,08,314,0
16,010022,038,07516,028,08017,030,055,012,020,0
25,014030,053,010523,039,010022,038,065,014,024,0
35,017037,064,013028,049,013529,051,075,016,028,0

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:

из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.

При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.

Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников

Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.

Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:

  • удельного сопротивления материала – ρ;
  • длины отрезка проводника – l;
  • площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.

Все четыре параметра связывает следующее соотношение:

очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.

Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).

Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.

Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.

Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.

Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.

К помещениям первой категории относятся сухие помещения с нормальными климатическими условиями, в которых отсутствуют любые из приведенных выше факторов. Такая характеристика может соответствовать, например складскому помещению.

На практике синусоидальные напряжения электрических сетей подвержены искажениям и вместо идеальной синусоиды на экране осциллографа мы видим искаженный, испещренный провалами, зазубринами и всплесками сигнал. Эти искажения следствие влияния гармоник – паразитных колебаний кратных основной частоте сигнала, вызванных включением в сеть нелинейных нагрузок.

Как снизить потери ?

Одним из способов снижения потери напряжения в проводнике, является увеличение его сечения. Помимо этого, рекомендуется сократить его протяженность и удаленность от точки назначения. В некоторых случаях эти способы не всегда можно применить по техническим причинам.В большинстве случаем, сокращение сопротивления позволяет нормализовать работу линии.

Главным недостатком большой площади сечения кабеля, являются существенные материальные затраты в процессе использования. Именно поэтому правильный расчёт и подбор нужного диаметра, позволяют избавиться от этой неприятности. Калькулятор в режиме онлайн применяют для проектов с высоковольтными линиями. Здесь программа помогает правильно рассчитать точные параметры для электрической цепи.

Общая информация о кабеле и проводе

При работе с проводниками необходимо понимать их обозначение. Существуют провода и кабеля, которые отличаются друг от друга внутренним устройством и техническими характеристиками. Однако многие люди часто путают эти понятия.

Проводом является проводник, имеющий в своей конструкции одну проволоку или группу проволок, сплетенных между собой, и тонкий общий изоляционный слой. Кабелем же называется жила или группа жил, имеющих как собственную изоляцию, так и общий изоляционный слой (оболочку).

Каждому из типов проводников будут соответствовать свои методы определения сечений, которые почти схожи.

Материалы проводников

Количество энергии, какую передает проводник, зависит от ряда факторов, главный из которых – это материал токопроводящих жил. Материалом жилок проводов и кабелей могут выступать следующие цветные металлы:

  1. Алюминий. Дешевые и легкие проводники, что является их преимуществом. Им присуще такие отрицательные качества, как низкая электропроводность, склонность к механическим повреждением, высокое переходное электросопротивление окисленных поверхностей;
  2. Медь. Наиболее популярные проводники, имеющие, по сравнению с другими вариантами, высокую стоимость. Однако им присуще малое электрическое и переходное на контактах сопротивление, достаточно высокая эластичность и прочность, легкость в спайке и сварке;
  3. Алюмомедь. Кабельные изделия с жилами из алюминия, которые покрыты медью. Им свойственна чуть меньшая электропроводность, чем у медных аналогов. Также им присуще легкость, среднее сопротивление при относительной дешевизне.

Различные вида кабелей по материалу изготовления жил

Важно! Некоторые способы определения сечения кабелей и проводов будут зависеть именно от материала их жильной составляющей, который напрямую влияет на пропускную мощность и силу тока (метод определения сечения жил по мощности и току)

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации