Расчет сопротивления провода и падения напряжения онлайн

Электрическое сопротивление проводника зависит от его физических параметров: материала (удельного сопротивления), длины, площади поперечного сечения и рабочей температуры. Данный калькулятор выполняет комплексный расчет параметров линии по классическим законам электротехники.

Этапы расчета

1. Определение геометрических параметров жилы

В зависимости от выбранного режима ввода, калькулятор определяет площадь поперечного сечения $S$ (мм²) или диаметр жилы $d$ (мм). Если задано сечение, диаметр вычисляется по формуле: $d = \sqrt{\frac{4 \cdot S}{\pi}}$

Если задан диаметр жилы, эквивалентное сечение рассчитывается как: $S = \frac{\pi \cdot d^2}{4}$

где $\pi \approx 3.14159265$.

2. Учет влияния температуры на сопротивление

Удельное электрическое сопротивление металлов увеличивается при нагреве. Если включена опция температурной коррекции, расчетное удельное сопротивление $\rho$ (Ом·мм²/м) при заданной температуре $T$ (°C) определяется по формуле: $\rho = \rho_{20} \cdot (1 + \alpha \cdot (T - 20))$

где:

• $\rho_{20}$ — базовое удельное сопротивление материала при температуре 20 °C (для меди $\rho_{20} = 0.0175$ Ом·мм²/м, для алюминия $\rho_{20} = 0.0283$ Ом·мм²/м);
• $\alpha$ — температурный коэффициент сопротивления (для меди $\alpha = 0.00393$ 1/°C, для алюминия $\alpha = 0.00403$ 1/°C);
• $T$ — рабочая температура проводника в °C.

Если опция температурной коррекции отключена, принимается удельное сопротивление при 20 °C: $\rho = \rho_{20}$.

3. Расчет электрического сопротивления и проводимости

• Сопротивление одной жилы проводника длиной $L$ (м) рассчитывается как: $R_{one} = \rho \cdot \frac{L}{S}$
• Сопротивление на 1 метр длины (удельный опір линии): $R_{per\_m} = \frac{\rho}{S}$
• Сопротивление петли «туда-обратно» (суммарное сопротивление двух жил в однофазной линии — фазного и нулевого провода): $R_{loop} = 2 \cdot R_{one}$
• Проводимость одной жилы (величина, обратная сопротивлению): $G_{one} = \frac{1}{R_{one}}$

4. Расчет падения напряжения и потерь мощности

При активированной опции расчета падения напряжения, по заданному току нагрузки $I$ (А) и напряжению сети $U$ (В) вычисляются следующие параметры:

• Падение напряжения на линии (в абсолютных величинах): $\Delta U = I \cdot R_{loop}$
• Относительное падение напряжения (в процентах от номинального напряжения сети): $\Delta U_{\%} = \frac{\Delta U}{U} \cdot 100\%$
• Потери активной мощности в проводах линии, рассеиваемые в виде тепла: $P_{loss} = I^2 \cdot R_{loop}$

Зачем учитывать температуру провода при расчете сопротивления?

При нагреве металла тепловые колебания кристаллической решетки затрудняют движение свободных электронов. Из-за этого сопротивление возрастает, увеличивая потери энергии и падение напряжения на линии. Учет рабочей температуры позволяет повысить точность проектирования электрической сети.

Почему рассчитывается сопротивление петли, а не только одной жилы?

В электрической цепи ток идет от источника к потребителю по фазному проводнику и возвращается обратно по нулевому (в однофазной сети). Таким образом, ток проходит полную длину кабеля дважды. Для точного определения падения напряжения и тепловых потерь всегда учитывается сопротивление петли «туда-обратно» ($R_{loop} = 2 \cdot R_{one}$).

Как связано сопротивление провода с площадью его сечения?

Электрическое сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения жилы: при увеличении сечения в два раза сопротивление уменьшается в два раза. Увеличение площади сечения снижает падение напряжения на конце линии и уменьшает нагрев провода.

Можно ли на основании этого расчета выбрать сечение кабеля?

Калькулятор позволяет оценить физические и электрические параметры проводника, однако выбор сечения кабеля для монтажа должен осуществляться по комплексу параметров: с учетом условий прокладки, допустимого длительного тока короткого замыкания и требований действующих ПУЭ / ГОСТ / IEC.