Розрахунок опору проводу та падіння напруги онлайн

Електричний опір провідника залежить від його фізичних параметрів: матеріалу (питомого опору), довжини, площі поперечного перерізу та робочої температури. Цей калькулятор виконує комплексний розрахунок параметрів лінії за класичними законами електротехніки.

Етапи розрахунку

1. Визначення геометричних параметрів жили

Залежно від обраного режиму введення, калькулятор визначає площу поперечного перерізу $S$ (мм²) або діаметр жили $d$ (мм). Якщо задано переріз, діаметр обчислюється за формулою: $d = \sqrt{\frac{4 \cdot S}{\pi}}$

Якщо задано діаметр жили, еквівалентний переріз розраховується як: $S = \frac{\pi \cdot d^2}{4}$

де $\pi \approx 3.14159265$.

2. Врахування впливу температури на опір

Питомий електричний опір металів збільшується при нагріванні. Якщо увімкнено опцію температурної корекції, розрахунковий питомий опір $\rho$ (Ом·мм²/м) при заданій температурі $T$ (°C) визначається за формулою: $\rho = \rho_{20} \cdot (1 + \alpha \cdot (T - 20))$

де:

• $\rho_{20}$ — базовий питомий опір матеріалу при температурі 20 °C (для міді $\rho_{20} = 0.0175$ Ом·мм²/м, для алюмінію $\rho_{20} = 0.0283$ Ом·мм²/м);
• $\alpha$ — температурний коефіцієнт опору (для міді $\alpha = 0.00393$ 1/°C, для алюмінію $\alpha = 0.00403$ 1/°C);
• $T$ — робоча температура провідника в °C.

Якщо опцію температурної корекції вимкнено, приймається питомий опір при 20 °C: $\rho = \rho_{20}$.

3. Розрахунок електричного опору та провідності

• Опір однієї жили провідника довжиною $L$ (м) розраховується як: $R_{one} = \rho \cdot \frac{L}{S}$
• Опір на 1 метр довжини (удільний опір лінії): $R_{per\_m} = \frac{\rho}{S}$
• Опір петлі «туди-назад» (сумарний опір двох жил в однофазній лінії — фазного та нульового дроту): $R_{loop} = 2 \cdot R_{one}$
• Провідність однієї жили (величина, обернена до опору): $G_{one} = \frac{1}{R_{one}}$

4. Розрахунок падіння напруги та втрат потужності

При активованій опції розрахунку падіння напруги, за заданим струмом навантаження $I$ (А) та напругою мережі $U$ (В) обчислюються такі параметри:

• Падіння напруги на лінії (в абсолютних величинах): $\Delta U = I \cdot R_{loop}$
• Відносне падіння напруги (у відсотках від номінальної напруги мережі): $\Delta U_{\%} = \frac{\Delta U}{U} \cdot 100\%$
• Втрати активної потужності в проводах лінії, що розсіюються у вигляді тепла: $P_{loss} = I^2 \cdot R_{loop}$

Навіщо враховувати температуру дроту при розрахунку опору?

При нагріванні металу теплові коливання кристалічної решітки ускладнюють рух вільних електронів. Через це опір зростає, збільшуючи втрати енергії та падіння напруги на лінії. Врахування робочої температури дозволяє підвищити точність проєктування електричної мережі.

Чому розраховується опір петлі, а не тільки однієї жили?

В електричному колі струм йде від джерела до споживача по фазному провіднику та повертається назад по нульовому (в однофазній мережі). Таким чином, струм проходить повну довжину кабелю двічі. Для точного визначення падіння напруги та теплових втрат завжди враховується опір петлі «туди-назад» ($R_{loop} = 2 \cdot R_{one}$).

Як пов’язаний опір дроту з площею його перерізу?

Електричний опір обернено пропорційний площі поперечного перерізу жили: при збільшенні перерізу вдвічі опір зменшується вдвічі. Збільшення площі перерізу знижує падіння напруги на кінці лінії та зменшує нагрів дроту.

Чи можна на основі цього розрахунку вибрати переріз кабелю?

Калькулятор дозволяє оцінити фізичні та електричні параметри провідника, проте вибір перерізу кабелю для монтажу має здійснюватися за комплексом параметрів: з урахуванням умов прокладання, допустимого тривалого струму короткого замикання та вимог діючих ПУЕ / ДСТУ / IEC.