Kalkulator rezystancji przewodu i spadku napięcia online

Rezystancja elektryczna przewodnika zależy od jego parametrów fizycznych: materiału (rezystywności), długości, pola przekroju poprzecznego oraz temperatury roboczej. Kalkulator wykonuje kompleksowe obliczenia parametrów linii w oparciu o klasyczne prawa elektrotechniki.

Etapy obliczeń

1. Określenie parametrów geometrycznych żyły

W zależności od wybranego trybu wprowadzania danych, kalkulator określa pole przekroju poprzecznego $S$ (mm²) lub średnicę żyły $d$ (mm). Jeśli podano przekrój, średnica jest obliczana ze wzoru: $d = \sqrt{\frac{4 \cdot S}{\pi}}$

Jeśli podano średnicę żyły, ekwiwalentny przekrój oblicza się jako: $S = \frac{\pi \cdot d^2}{4}$

gdzie $\pi \approx 3.14159265$.

2. Uwzględnienie wpływu temperatury na rezystancję

Rezystywność elektryczna metali rośnie wraz ze wzrostem temperatury. Jeśli włączona jest opcja korekcji temperaturowej, obliczeniowa rezystywność $\rho$ (Ω·mm²/m) w zadanej temperaturze $T$ (°C) jest określana ze wzoru: $\rho = \rho_{20} \cdot (1 + \alpha \cdot (T - 20))$

gdzie:

• $\rho_{20}$ — bazowa rezystywność materiału w temperaturze 20 °C (dla miedzi $\rho_{20} = 0.0175$ Ω·mm²/m, dla aluminium $\rho_{20} = 0.0283$ Ω·mm²/m);
• $\alpha$ — temperaturowy współczynnik rezystancji (dla miedzi $\alpha = 0.00393$ 1/°C, dla aluminium $\alpha = 0.00403$ 1/°C);
• $T$ — temperatura robocza przewodnika w °C.

Jeśli opcja korekcji temperaturowej jest wyłączona, przyjmuje się rezystywność w temperaturze 20 °C: $\rho = \rho_{20}$.

3. Obliczanie rezystancji i przewodności elektrycznej

• Rezystancja jednej żyły przewodnika o długości $L$ (m) jest obliczana jako: $R_{one} = \rho \cdot \frac{L}{S}$
• Rezystancja na 1 metr długości (rezystancja jednostkowa linii): $R_{per\_m} = \frac{\rho}{S}$
• Rezystancja pętli „tam i z powrotem” (całkowita rezystancja dwóch żył w linii jednofazowej — przewodu fazowego i neutralnego): $R_{loop} = 2 \cdot R_{one}$
• Przewodność jednej żyły (odwrotność rezystancji): $G_{one} = \frac{1}{R_{one}}$

4. Obliczanie spadku napięcia i strat mocy

Gdy włączona jest opcja obliczania spadku napięcia, na podstawie zadanego prądu obciążenia $I$ (A) i napięcia sieci $U$ (V) obliczane są następujące parametry:

• Spadek napięcia na linii (w wartościach bezwzględnych): $\Delta U = I \cdot R_{loop}$
• Względny spadek napięcia (w procentach napięcia znamionowego sieci): $\Delta U_{\%} = \frac{\Delta U}{U} \cdot 100\%$
• Straty mocy czynnej w przewodach linii, rozpraszane w postaci ciepła: $P_{loss} = I^2 \cdot R_{loop}$

Dlaczego należy uwzględniać temperaturę przewodu przy obliczaniu rezystancji?

Podczas nagrzewania się metalu drgania termiczne sieci krystalicznej utrudniają ruch swobodnych elektronów. Powoduje to wzrost rezystancji, co zwiększa straty energii i spadek napięcia na linii. Uwzględnienie temperatury roboczej pozwala na dokładniejsze zaprojektowanie sieci elektrycznej.

Dlaczego oblicza się rezystancję pętli, a nie tylko jednej żyły?

W obwodzie elektrycznym prąd płynie od źródła do odbiornika przewodem fazowym i wraca przewodem neutralnym (w sieci jednofazowej). W ten sposób prąd pokonuje pełną długość kabla dwukrotnie. Aby dokładnie określić spadek napięcia i straty termiczne, zawsze uwzględnia się rezystancję pętli „tam i z powrotem” ($R_{loop} = 2 \cdot R_{one}$).

Jak wiąże się rezystancja przewodu z polem jego przekroju poprzecznego?

Rezystancja elektryczna jest odwrotnie proporcjonalna do pola przekroju poprzecznego żyły: przy dwukrotnym zwiększeniu przekroju rezystancja maleje dwukrotnie. Zwiększenie przekroju zmniejsza spadek napięcia na końcu linii oraz ogranicza nagrzewanie się przewodu.

Czy na podstawie tych obliczeń można dobrać przekrój kabla?

Kalkulator pozwala oszacować parametry fizyczne i elektryczne przewodnika, jednak dobór przekroju kabla do montażu powinien być dokonywany na podstawie wielu czynników, w tym warunków ułożenia, dopuszczalnego długotrwałego prądu oraz wymagań norm (np. HD 60364).