Потери напряжения в кабеле. Практический расчет.

Ранее мы рассматривали, что сопротивление проводника зависит от его длины, сечения и материала, из которого он изготовлен.

Хотя частенько при расчетах в быту и реальной жизни мы игнорируем сопротивление соединяющих проводов. Это касается не только кабельных электрических соединений, но и осветительных проводов и даже, в некоторых случаях, соединений на печатных платах.А это нельзя игнорировать ни при каких обстоятельствах!

На самом деле электрическое сопротивление проводника равно:

где ρ — удельное сопротивление, γ — проводимость.

Обе эти константы зависят от материала проводника. Для типовых проводники (медь, алюминий, серебро) обычно используют рассчитанные значения удельного сопротивления материала проводника

Удельные сопротивления материалов, наиболее часто применяемых в электротехнике

l — длина проводника в м; S—площадь поперечного сечения проводника в мм2.

Давайте рассчитаем сопротивление двухжильного сетевого провода (кабеля) длинной 50 метров с площадью поперечного сечения 1,5 мм² .

Так как кабель имеет две жилы, то необходимо учитывать двойную длину провода.

Теперь пропустим через него течет ток силой 16 А.

Тогда падение напряжения на кабеле будет равно: 

При этом стоит учесть, что удельное сопротивление такого материала, как медь, чувствительно к температуре и, с увеличением температуры увеличивается и удельное сопротивление:

где ρ_T — удельное сопротивлени на заданную температуру;

α – температурный коэффициент, который для меди имеет значение 0,0038;

Т — температура в °С.

Значение ρ в справочных данных всегда указывается при температуре 20 °С.

К каким опасным событиям может привести увеличение температуры?

Предположим, мы используем кабельную катушку в жаркий летний день. На солнце изоляция кабеля будет греться, кроме этого, провод будет нагревать и ток, величиной в 16 А.

Представим, что медный проводник нагрелся до температуры 60°С. Такой нагрев медной жилы провода приведет к тому, что падение напряжения на проводе достигнет 23,3 В. (Можете посчитать это самостоятельно!)

Согласно расчетам, кабель при нормальной комнатной температуре будет рассеивать следующее количество энергии (которая вся превращается в тепло):

Это довольно много, и здесь положительный температурный коэффициент работает против нас. При такой сильной нагрузке кабель нагревается, что увеличивает его удельное сопротивление, что в свою очередь увеличивает сопротивление жил кабеля, а это ведет к увеличению рассеиваемой мощности и, следовательно, кабель становится еще теплее и... Как видите, эффект положительной обратной связи может легко привести к перегреву и возгоранию!