Почему при передаче электроэнергии часть напряжения теряется

Передача электроэнергии по проводам

Электрическая цепь состоит по меньшей мере из трех элементов: генератора, являющегося источником электрической энергии, приемника энергии и проводов, соединяющих генератор и приемник.

Электрические станции зачастую расположены вдали от мест потребления электроэнергии. На десятки и даже сотни километров между электростанцией и местом потребления энергии протягивается воздушная линия передачи. Провода линии передачи укрепляются на столбах изоляторами, изготовленными из диэлектрика, чаще всего из фарфора.

С помощью воздушных линий, составляющих электрическую сеть, ток подводится к жилым и промышленным зданиям, в которых расположены потребители энергии. Внутри зданий электрическая проводка выполняется из изолированных медных проводов и кабелей и называется внутренней электропроводкой.

При передаче электроэнергии по проводам наблюдается ряд нежелательных явлений, связанных с сопротивлением проводов электрическому току. К этим явлениям относятся потери напряжения, потери мощности в линии, нагрев проводов.

Потери напряжения в линии

При прохождении тока на сопротивлении линии создается падение напряжения. Сопротивление линии R л можно вычислить, если известны длина линии l (в метрах), поперечное сечение провода S (в квадратных миллиметрах) и удельное сопротивление материала провода ρ :

(в формуле стоит цифра 2, так как нужно учесть оба провода).

Если по линии проходит ток l , то падение напряжения в линии Δ U л по закону Ома равно: Δ U л = IR л .

Так как в линии часть напряжения теряется, то в конце линии (в приемнике) оно будет всегда меньшим, чем вначале линии (ни зажимах генератора). Уменьшение напряжения на приемнике за счет падения напряжения в линии может нарушить нормальную работу приемника.

Пусть, например, лампы накаливания нормально горят при напряжении 220 В и подключены к генератору, дающему напряжение 220 В. Предположим, что линия имеет длину l = 9 2 м, сечение провода S = 4 мм 2 и удельное сопротивление ρ=0,0175.

Сопротивление линии: R л = ρ( 2l/S) = 0,0175(2 х 92)/4 = 0,8 ом.

Если через лампы проходит ток I = 10 А, то падение напряжения в линии составит: Δ U л = IR л = 10 х 0,8 = 8 В . Следовательно, на лампах напряжение будет меньше напряжения генератора на 2,4 В: U ламп = 220 — 8 = 212 В. Лампы будут горсть с недокалом. Изменение тока, проходящего через приемники, вызывает изменение падения напряжении в линии, в результате чего меняется и напряжении на приемниках.

Пусть в рассмотренном примере отключается одна из ламп, и ток в линии уменьшится до 5 А. При этом падение напряжения в линии уменьшится: ΔUл = IRл = 5 х 0,8 = 4 В.

На включенной лампе напряжение повысится до что вызовет заметное увеличение ее накала. Из примера видно, что включение или отключение отдельных приемником вызывает изменение напряжении па других приемниках за счет изменении падении напряжения в линии. Рассмотренными явлениями объясняются колебания напряжении, часто наблюдаемые в электрических сетях.

Влияние сопротивления линии на величину напряжения сети характеризуют относительной потерей напряжения. Выраженное в процентах отношение падении напряжения в линии к нормальному напряжению называется относительной потерей напряжения (обозначается Δ U %):

Δ U % = (Δ U л/ U) х100%

По существующим нормам провода линии должны быть рассчитаны так, чтобы потери напряжения но превосходили 5%, а при осветительной нагрузке не превышали 2 — 3%.

Часть электрической энергии, вырабатываемой генератором, переходит в тепловую и бесполезно затрачивается в липни, вызывая нагрев проводив. В результате энергия, получаемая приемником, всегда меньше энергии, отдаваемой генератором. Точно так же мощность, затрачиваемая в приемнике, всегда меньше мощности, развиваемой генератором.

Потери мощности в линии можно вычислить, зная силу тока и сопротивление линии: P потерь = I 2 R л

Чтобы характеризовать экономичность передачи энергии, определяют коэффициент полезного действия линии , под которым понимают отношение мощности, полученном приемником, к мощности, развиваемой генератором.

Так как мощность, развиваемая генератором, больше мощности приемника на величину мощности потерь в линии, то коэффициент полезного действия (обозначается греческой буквой η — эта) вычисляется, как: η = P полезн/( P полезн + P потерь)

где, Рполезн — мощность, затрачиваемая в приемнике, Рпотерь — потери мощности в линий.

Из ранее рассмотренном примере при силе тока I = 10 А потери мощности в линии ( R л = 0,8 Ом):

Рпотерь = I 2 R л = 10 2 х 0 ,8 = 80 Вт.

Полезная мощность Рполезн = U ламп х I = 212 х 10 = 2120 Вт.

Коэффициент полезного действия η = 2120/(2120 + 80) = 0,96 (или 96%), т.е. приемники получают лишь 96% энергии, вырабатываемой генератором.

Нагрев проводов и кабелей за счет тепла, выделяемого электрическим током,— вредное явление. При длительной работе в условиях повышенной температуры изоляция проводов и кабелей стареет, становится хрупкой и крошится. Разрушение изоляции недопустимо, так как при этом создается возможность соприкосновения оголенных частей проводов друг с другом и так называемого короткого замыкания.

Прикосновение к оголенным проводам может вызвать поражение электрическим током. Наконец, чрезмерное повышение температуры провода может привести к воспламенению его изоляции и к пожару.

Чтобы нагрев не превосходил допустимой величины, нужно правильно выбирать сечение проводов. Чем больше сила тока , тем большее сечение должен иметь провод, так как с увеличением сечения уменьшается сопротивление, а следовательно, уменьшается количество выделяемого тепла.

Выбор сечения проводов по нагреву производится по таблицам, в которых указано, какой силы ток может проходить по проводу, не вызывая недопустимого перегре в а. Иногда указывают допустимую плотность тока, т. е. величину тока, приходящуюся на один квадратный миллиметр поперечного сечения провода.

Плотность тока Ј равна силе тока (в амперах), деленной на поперечное сечение провода (в квадратных миллиметрах): Ј = I/S а/мм 2

Зная допустимую плотность тока Ј доп, можно найти необходимое сечение провода: S = I/ Јдоп

Для внутренней электропроводки допустимая плотность тока составляет в среднем 6 А /мм2.

Пример . Необходимо определить сечение провода, если известно, что ток, проходящий через него, должен быть равен I = 15 А , а допустимая плотность тока Јдоп — 6 А мм 2 .

Решен ие . Необходимое сечение провода S = I/ Јдоп = 15/6 = 2,5 мм 2

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Что такое падение напряжения в проводах?

Известно, что в процессе передачи электроэнергии от источника к потребителю некоторая её часть теряется. При этом совершенно неважен масштаб звеньев цепи: такая картина наблюдается как между блоком питания и контуром светодиодной подсветки в квартире, так и между ближайшей трансформаторной подстанцией и домом. Сегодня мы поговорим о том, насколько значимо данное явление для бытового использования электрики, и каким образом снижают подобные потери.

В целом, речь далее пойдёт о достаточно знакомых большинству фактах – просто не все ранее задумывались о их связи. Например, прямым указанием на то, что в проводах и кабелях при их работе под нагрузкой наблюдаются потери, является нагрев проводников. Температура наружных оболочек растёт из-за того, что некоторая часть энергии при прохождении тока расходуется на преодоление сопротивления металла проводов. В результате получается простейшая зависимость: чем выше ток, тем толще нужен провод, а потому тем больше на нём будет потеря напряжения. При этом важно не забывать, что величина силы тока не является закреплённой за источником – она всегда определяется потребителем. Потому напрашивается логичный вывод: если сечение кабеля не было корректно подобрано для коммутации определённой нагрузки, металл будет греться, а потери вырастут до такой степени, что полезную работу в полном объёме ток совершать перестанет. Справедливо и другое: проводники значительной длины способны оказаться непригодны для подключения некой мощности, которая смогла бы нормально работать при том же сечении кабеля, не будь у него избыточной протяжённости.

Таким образом, потери напрямую завязаны на том, какова величина сопротивления в системе, а оно, в свою очередь, зависит от материала жил, их сечения и длины проводника. Неправильный расчёт кабельных элементов всегда ведёт к неоправданным потерям, а потому повышает вероятность неэффективной работы оборудования. Опасно ли это? Давайте разбираться.

Беспокойство о потерях

Зачастую люди начинают беспокоиться о присутствии потерь в системе не по техническим причинам, а по эксплуатационным и материальным. Слово «потери» напрямую ассоциируется у них с неоправданными финансовыми тратами. То есть, потери в сетях вообще, в глобальном понимании, мало кого интересуют, но вот в собственной квартире, на отрезке между вводным щитом и розеткой – уже вопрос с материальными последствиями для семейного бюджета. Никто не хочет платить за насчитанные счётчиком киловатт-часы, если они не были использованы полезно, а просто рассеялись в окружающую среду в виде тепла.

В основе всех тепловых потерь лежит закон Джоуля-Ленца. Он гласит, что количество теплоты, которое выделяется при прохождении тока, будет пропорционально произведению квадрата силы этого тока, сопротивления провода и времени работы:

К сожалению или к счастью, человек не может ощутить масштаб этого явления по одной только формуле, потому рассмотрим приближенный к жизни пример. Возьмём обычный бойлер с паспортной мощностью 2 кВт и подключим его к сети. Если через несколько минут потрогать шнур питания, он окажется ощутимо тёплым. Это объясняется тем, что через проводник бежит ток силой около 9 А. Предположим, кабель имеет сечение в 1,5 кв. мм, тогда один метр его длины имеет сопротивление 0,024 Ом. Рассчитав потери, обнаружим, что при работе бойлера в виде тепла рассеивается почти 2 Вт энергии. И так происходит на каждом мощном приборе: утюге, обогревателе, электрочайнике и пр. Чем длиннее у них кабель питания, тем выше потери. А если в системе присутствует удлинитель или сетевой фильтр низкого качества, провод будет греться ещё больше, и потери возрастут.

Также следует понимать, что любой проводник, который соединяет собой несколько точек, имеет небольшую собственную мощность, что также учитывается счётчиком. Если проводка выполнена из дешёвых материалов, есть риск, что её реальное сечение занижено в сравнении с номинальным, а потому при работе неминуем нагрев и потери. Для примера рассчитаем некий реальный проводник. Формула для вычисления его сопротивления такова:

где R – искомое сопротивление проводника, ρ – удельное сопротивление металла, l– длина провода, а S – его площадь.

Для чистой меди значение ρ известно из справочников – 0,0175 Ом*м/кв. мм. В электротехнических целях металл такой чистоты не применяется, потому для расчётов принято использовать величину 0,018 Ом*м/кв. мм. Зная её, можно вычислить полное сопротивление отрезка кабеля любой длины и сечения. Упростим задачу и узнаем эту величину для одного метра провода сечением 1 кв. мм: R = (0,018 Ом*м/кв. мм * 1000 мм) / 1 кв. мм = 18 Ом. Получается, что один метр даже довольно тонкого проводника имеет сопротивление в 18 Ом. Соответственно, в метре двужильного при том же сечении будет уже 36 Ом. А ведь именно такими проводами часто подключают люстры и светодиодные светильники в наших домах.

Продолжим расчёты. Падение напряжения на участке цепи можно легко определить из закона Ома, хорошо знакомого нам ещё со школы:

Умножая полученное падение напряжения на номинальный ток того устройства, которое подключено данным проводом, получим величину мощности, которая рассеивается на проводнике:

Нетрудно проследить общую зависимость: при малом сечении кабеля – большие потери, при избыточной длине – тоже большие потери. Это приводит нас к мысли, что проводники должны всегда иметь правильное сечение и оптимальную длину.

Наиболее ярко потери проявляют себя там, где проводники с самого начала чересчур тонкие, а вольтаж низкий. Например, при проектировании подсветки из светодиодной ленты нельзя подключать её отрезками более пяти метров, поскольку у изделия имеется собственное сопротивление. Однако не всегда потребителям говорят, что провода питания не следует тянуть издалека. Оптимальное расстояние составляет всё те же 5 метров, и, если в эти величины не удаётся вложиться, имеет смысл задуматься о том, чтобы поместить блок питания поближе к контуру подсветки.

Разумеется, ограничение в пять метров нельзя называть универсальным. В ряде ситуаций верхняя граница может быть пересмотрена после оценки той самой величины падения напряжения. Но здесь важно понимать, что искомое значение не может быть абсолютным – напротив, оно весьма относительно. К примеру, возьмём обычный потолочный светильник. По паспорту его номинальный вольтаж составляет 220-230 В. Таким образом, потеря первых десяти вольт будет вообще незаметна, а следующих десяти-пятнадцати просто не окажет существенного влияния. Здесь доверительный интервал может составить около 20-25 В. Теперь возьмём другой случай – серию точечных светильников, которые требуют питания 12 В. Здесь даже один вольт будет крайне заметен, а потеря пары вольт может быть критичной для самой работы. То есть, в данной ситуации максимально допустимое значение падения напряжения, которое не повлияет на работу устройства, составит менее 0,5 В.

Всего специалисты выделяют четыре основных негативных последствия падения вольтажа в проводке.

1. Перегрев токоведущих жил. Из-за того, что провода постоянно работают на пределе своих технических возможностей, происходит нагрев металла, а затем изоляции и оболочки кабеля. Со временем или в результате резкого сильного нагрева это может привести к повреждению диэлектрического слоя, что однажды потенциально спровоцирует короткое замыкание или пожар.
2. Лишние траты. Как уже было разъяснено выше, часть энергии, поступающая из сети питания, попросту расходуется вхолостую, увеличивая затраты жильцов на коммунальные услуги. Некая доля от общего объёма потребления, зафиксированного счётчиком, никогда не была и не будет задействована в хозяйственной деятельности, но оплатить её придётся.
3. Снижение эффективности прибора. Снижение напряжения, доходящего до конечного электрического потребителя, означает пропорциональное снижение полезной мощности. В ряде случаев при недопустимом уровне падения вольтажа устройство может вообще не работать.
4. Снижение эксплуатационного ресурса приборов. Комплекс тех процессов, что здесь описаны, неминуемо приводит к повышенному износу, определённой деградации электронных компонент в приборах. Перегрев случается не только в проводах, но и в самих устройствах – особенно, если внутри них имеются встроенные импульсные БП, очень чувствительные к вольтажу. В сущности, из-за недостатка напряжения, изделие вынуждено для работы начать потреблять больше тока, что и приводит все узлы к незапланированному износу.

Подводя определённый итог, можно смело утверждать: экономия на площади сечения проводников, которыми Вы подключаете в своём доме приборы или саму электрофурнитуру, обязательно скажется на качестве и долговечности работы оборудования. Стандартный двужильный провод для электроточек, имеющий сечение 2,5 кв. мм. при длине уже в пять метров будет давать более 7 Вт тепловой энергии, выходя на силу тока в 10 А.

Как избежать падения напряжения при выборе кабелей?

Разумеется, для того, чтобы рассчитать наилучшие параметры всех элементов электрической сети, необходимо владеть максимальным объёмом информации о её структуре и предполагаемой нагрузке. В реальной жизни добиться стопроцентной вероятности, что в конкретные розетки всегда будут включаться определённые приборы невозможно. Точно так же нельзя сказать с полной уверенностью, что в доме не будет перестановок, что лампочки в люстрах никто никогда не поменяет на более мощные и пр. Дабы нивелировать влияние такой непредсказуемости, мастерами принято закладывать некоторый запас в отдельные характеристики узлов и коммуникаций бытовых сетей.

При выборе кабелей для снижения процента потерь принято искать тот самый баланс, при котором расчётное сопротивление будет соответствовать предполагаемой силе тока. Безусловно, потребитель может раскошелиться на толстый кабель, который обеспечит огромный эксплуатационный запас с точки зрения аварийного достижения точки перегрева, но разумно ли это? Однозначно, нет: во-первых, такое решение – беспочвенная переплата за лишний металл, во-вторых, из-за кабелей большого сечения может начать некорректно работать защитная автоматика. При этом весь полезный эффект от пониженного сопротивления в большом сечении проводника окажется скомпенсирован избыточной площадью рассеивания тепла.

Зачастую питающая бытовая электросеть выдаёт чуть больше 220 В, которые мы считаем ориентиром. Согласно замерам, в обычной украинской розетке скрывается 224-226 В, если рядом с жилым домом нет никаких промышленных объектов. В то же время, известно, что в корректно спроектированных бытовых сетях при длине проводов до десяти метров потерями можно пренебречь. Как раз те лишние четыре-шесть вольт успевают рассеяться, превратившись в тепловую энергию проводов, благодаря чему до приборов доходит заветные 220 В.

Обращаем внимание, что мы здесь не учитываем внешние факторы падения напряжения – плохое качество снабжения, перегрузка подстанций и пр. Всё то, что находится на стороне поставщика, совершенно вне власти конечного потребителя, а потому при изначально заниженном вольтаже в сети уже неважно, какие кабели находятся в доме. Если снижение напряжения наблюдается системно, следует просто ставить повышающие трансформаторы или стабилизаторы.

Отдельно нужно сказать и о том, как напряжение теряется на звеньях – в неверно выполненных соединениях. Чаще всего такое случается в зоне скруток из-за недостаточной площади контакта проводников. Сегодня эта проблема решается быстро и недорого: современные клеммные колодки и клеммы быстрого монтажа обеспечивают отличный прижим жилы и дают процент снижения напряжения в точке разрыва менее 0,5% от входного номинала. В самых крайних случаях, когда падение вольтажа наблюдается в доселе нормально работавшей сети и при отсутствии проблем со стороны поставщика энергии, следует начинать беспокоиться. Возможно, где-то в сети появилась утечка тока. Не непосредственно найти, но хотя бы зафиксировать её наличие поможет УЗО или дифференциальный автомат.

Вся правда о многозонных счётчиках

Огнестойкие кабельные линии

§ 15. Передача электрической энергии по проводам

Потеря напряжения в проводах линии. Передача электрической энергии от источника I (рис. 33) к приемнику 2 происходит по проводам, образующим электрическую линию. При передаче энергии возникает потеря напряжения в проводах линии

где R_л, — сопротивление проводов линии.

В результате этого напряжение U₂ в конце электрической линии оказывается меньше напряжения U₁ в начале линии. Потеря напряжения в проводах линии ?U_л не является постоянной величиной, она колеблется в зависимости от силы тока нагрузки от нуля (при I = 0) до наибольшего значения (при максимальной нагрузке). Кроме того, она зависит от сопротивления R_л проводов линии,

Рис. 33. Схема передачи электрической энергии от источника к приемнику

т. е. от их удельной проводимости ?, площади поперечного сечения s и длины линии l_л.

На электрифицированных железных дорогах одним из проводов, соединяющих источник питания — тяговую подстанцию с потребителем — электровозом, является контактный провод, а другим — рельсы. Поэтому под потерей напряжения в проводах ?U_л этом случае понимается суммарная потеря напряжения в контактной сети и рельсах. Потеря напряжения в линии увеличивается по мере удаления электровоза от тяговой подстанции, в соответствии с этим уменьшается и напряжение на его токоприемнике.

Потери мощности в линии и ее к. п. д. При прохождении по линии тока I часть мощности Р₁, поступающей от источника, теряется в линии вызывая нагрев проводов, эти потери мощности

Следовательно, приемник электрической энергии включенный на конце линии, будет получать меньшую мощность

При увеличении тока I возрастают потери мощности в проводах линии ?P_л и уменьшаются к.п.д. линии и напряжение U₂, подаваемое на нагрузку.

Практически электрическую энергию передают по проводам при ? = 0,9- 0,95, при этом сопротивление проводов линии составляет 5—10 % сопротивления нагрузки и потери энергии в них не превышают 5—10 % передаваемой мощности.
Рассмотрим теперь, как зависят потери мощности в линии и ее к. п. д. от напряжения U₂, при котором осуществляется передача электроэнергии. Потери мощности в проводах линии

?P_л = I 2 R_л = P₂ 2 /U₂ 2 * 2?l_л/s_л (39)

Следовательно, чем больше передаваемая мощность Р₂ и расстояние l_л, на которое она передается, тем больше потери мощности и энергии в проводах; чем больше площадь сечения проводов S_л и напряжение U₂ в линии передачи, тем меньше эти потери, поэтому выгоднее передавать электрическую энергию при более высоких напряжениях.

Принципы расчета проводов. Для правильной работы приемников электрической энергии весьма важно, чтобы подаваемое к ним напряжение поддерживалось по возможности постоянным и было равно их номинальному напряжению. Понижение напряжения вызывает существенное ослабление накала электрических ламп и ухудшение режима работы электродвигателей, а увеличение по сравнению с номинальным — сокращение срока службы ламп и электрических машин.
Электрические провода обычно рассчитывают по допустимой потере напряжения. Потеря напряжения в проводах допускается небольшой по сравнению с напряжением сети для экономии электрической энергии и обеспечения малого колебания напряжения на приемниках. В электрических сетях различного назначения допустимые потери напряжения составляют примерно 2—6 %. Исходя из этих условий и проводят расчет электрических проводов, т. е. подбор площади S_л их поперечного сечения. Ее выбирают такой, чтобы при максимальной нагрузке потери напряжения на участке от источника питания до самого удаленного приемника не превышали 2—6 % номинального напряжения. При электрической тяге выбор площади сечения контактных проводов также производят из условия, чтобы на токоприемнике электровоза действовало напряжение U₂, достаточное для нормальной работы электрических машин локомотива.

Относительная потеря напряжения в линии, %,

Заменяя в этой формуле ?U_л = IR_л = I2?l_л/S_л и I = P₂/U₂, получим, что поперечное сечение проводов линии

Из формулы (39′) следует:

1) чем больше передаваемая мощность и чем на большее расстояние она передается, тем больше должно быть поперечное сечение проводов линии;

2) увеличение напряжения в линии позволяет в значительной
степени уменьшить сечение проводов линии и снизить потери мощности в ней.

При передаче электрической энергии на дальнее расстояние широко используются выгоды, которые дает повышение напряжения. Чем большую мощность требуется передать и чем больше расстояние, на которое она передается, тем более высокое напряжение применяют в линиях электропередачи. Например, при передаче энергии от мощных электростанций (Куйбышевской, Волгоградской и др.) на расстояние 800—1000 км используют напряжение 500—750 кВ; при передаче энергии на расстояние 100—200 км— 110—220 кВ; при передаче сравнительно небольшого количества энергии на расстояние нескольких километров или десятков километров— 35 кВ. В электрических установках небольшой мощности при расположении электрических приемников вблизи от источников
питания применяют напряжения 110, 220, 440 В (при постоянном
токе) и 127, 220, 380, 660 В (при переменном токе).

При электрической тяге, чем больше напряжение в контактном проводе, тем меньшую площадь сечения он будет иметь и тем на большем расстоянии могут быть расположены источники питания контактной сети (тяговые подстанции). Например, для снабжения электрической энергией трамвая, двигатели которого имеют сравнительно небольшую мощность, а контактная сеть — небольшую протяженность, используют напряжение 600 В, а на магистральных железных дорогах, электрифицированных на постоянном токе (где эксплуатируются мощные локомотивы),— 3300 В. Электрификация железных дорог на переменном токе дает возможность поднять напряжение в контактной сети до 27500 В что позволяет значительно уменьшить площадь сечения проводов контактной сети и увеличить расстояние между тяговыми подстанциями по сравнению с дорогами постоянного тока. В последнее время ведутся работы по дальнейшему повышению напряжения в контактной сети на дорогах переменного тока до 2*25 кВ.

Падение напряжения в проводах — откуда оно берётся и как его посчитать

Электрическая энергия, при передаче по проводам на расстояние от источника к потребителю, всегда по пути расходуется. Будь то передача энергии от электростанции до подстанции, или от электрораспределительного щитка в нашем подъезде — до розетки и до потребителя (до того или иного электрического прибора, подключенного к розетке).

Любого обывателя больше всего беспокоит тот отрезок цепи, который расположен между счетчиком и потребителем, ведь именно за насчитанные счетчиком ватты нам и приходится платить. И лучше бы, чтобы бесполезных потерь энергии было бы как можно меньше.

Но уже здесь за бесполезные потери энергии отвечают как проводка, так и соединительные провода (шнуры), идущие от приборов к вилкам (и в конце концов — к розеткам). Дело в том, что провода эти, по закону Джоуля-Ленца, нагреваются, особенно если потребитель достаточно мощный. В общем и целом, нагрев проводов — это следствие падения напряжения на них, поскольку провода наши вполне реальны и обладают конечным электрическим сопротивлением R.

Для наглядной демонстрации предлагается устроить следующий эксперимент. Включите в сеть водонагреватель мощностью 2 кВт, и через минуту потрогайте провод, соединяющий его с розеткой. Провод ощутимо теплый, не так ли? Еще бы, ведь через него идет ток около 9 ампер.

Если сечение провода 1,5 кв. мм, то сопротивление двух жил метра такого провода составляет 0,024 Ом, а значит при токе в 9 ампер на нем постоянно, пока водонагреватель работает, в форме тепла рассеивается мощность примерно 2 Вт! А если взять электрический чайник с его метром двухжильного провода, а утюг, а масляный обогреватель… Да еще и попробовать подключить их к розетке через обычный дешевый удлинитель «для телевизора». Провод ощутимо разогреется, а это — явные потери.

В конце концов каждый провод, соединяющий какой бы то ни было прибор с розеткой, сам по себе всегда расходует определенную активную мощность, которую безжалостно учитывает счетчик. Мы уже и не говорим о сечении электропроводки, на меди в которой порой желают сэкономить бережливые хозяева. Начнем с того, что сопротивление любого реального проводника можно легко вычислить по следующей формуле:

Итак, в чем же суть потерь энергии на проводах, как эти расходы прикинуть, и как их в конце концов уменьшить? Начнем с того, что в проводах, шнурах, кабелях, принято использовать медь.

Медь имеет удельное электрическое сопротивление 0,018 Ом*м/кв.мм. Это значит, что сопротивление одной жилы медного провода сечением 1 кв.мм, длиной 1 км составит 18 Ом. А если провод двухжильный, то сопротивление окажется 36 Ом. А один метр ДВУХЖИЛЬНОГО провода сечением 1 кв.мм даст сопротивление 0,036 Ом.

Падение напряжения на проводе зависит от электрического тока, который по нему в данный момент течет. Зная ток (поделив мощность прибора на напряжение в сети), из Закона Ома для участка цепи можно найти это падение напряжения:

Умножив падение напряжения на номинальный ток прибора, находим мощность, рассеиваемую на проводе. Вывод напрашивается сам собой: чем меньше сечение соединительного провода и чем он длиннее — тем больше падение напряжения на данном проводе, и, соответственно, — больше электрические потери, получаемые в форме тепла.

Вредные последствия неадекватно большого падения напряжения на проводах давно известны электрикам.

Во-первых, перегревается проводка, что практически повышает вероятность возгорания и возникновения пожара в помещении.

Во-вторых, расход энергии на бесполезный нагрев проводки ведет к лишним материальным расходам на оплату счетов за электричество.

В-третьих, падение напряжения на проводах отнимается по сути у прибора, который должен получить все напряжение полностью.

В-четвертых, ресурс проводов из-за их перегрева тратится быстрее, как и ресурс импульсных блоков питания потребителей, получающих напряжение меньше номинала, и поэтому вынужденных потреблять больше тока.

В заключении хотелось бы отметить, что никогда не стоит экономить на площади сечения медных проводов при выполнения проводки в помещении. К примеру: двухжильный медный провод сечением 2,5 кв.мм на 5 метрах даст 7,2 Вт тепла уже при токе в 10 А. Насколько это экономично? Лучше выбирать сечение провода таким образом, чтобы при максимальной нагрузке на сеть плотность тока была бы не более 4 А на кв.мм жилы.

• Что входит в современный электрощит. Основные комплектующие для домашних электрощитов
• Почему система TN-S считается самой безопасной
• Разновидности и размеры кабель-каналов для электропроводки

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории Электрическая энергия в быту и на производстве » Электричество в доме

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика

Поделитесь этой статьей с друзьями: