Активное и индуктивное сопротивление кабелей + таблица
Содержание:
- Особенности активного сопротивления
- Таблица и формулы для расчета
- Действие индуктивного сопротивления кабельных линий
- Видео
В любых электрических сетях имеет место потеря напряжения под влиянием различных факторов. В основном это такие параметры, как проводимость и сопротивление, которые следует учитывать при выполнении расчетов. Для цепей постоянного тока можно обойтись обычными характеристиками. Однако, при использовании переменного тока потребуется вычислить активное и индуктивное сопротивление кабелей, которые специальная таблица отображает с высокой точностью в разных вариантах. Для того чтобы правильно ориентироваться в этих параметрах, необходимо хорошо представлять себе особенности каждого из них.
Особенности активного сопротивления
Сопротивление в электротехнике является важнейшим параметром, с помощью которого какая-то часть электрической цепи оказывает противодействие проходящему по ней току. Образованию данной величины способствуют изменения электроэнергии и ее переход в другие виды энергетических состояний.
Подобное явление характерно лишь для переменного тока, под действием которого образуются активные и реактивные сопротивления кабелей. Этот процесс представляет собой необратимые изменения энергии или передачу и распределение ее между отдельными элементами цепи. Если изменения электроэнергии принимают необратимый характер, то такое сопротивление будет активным, а если имеют место обменные процессы, оно становится реактивным. Например, электрическая плита выделяет тепло, которое обратно в электрическую энергию уже не превращается.
Данное явление в полной мере затрагивает любые виды провода и кабеля. При одинаковых условиях, они будут по-разному сопротивляться прохождению постоянного и переменного тока. Подобная ситуация возникает из-за неравномерного распределения переменного тока по сечению проводника, в результате чего образуется так называемый поверхностный эффект.
Таблица и расчет по формуле
Как показывает таблица, поверхностный эффект не критично влияет на проводники, состоящие из цветных металлов и работающие при переменном напряжении с частотой 50 Гц. Поэтому для выполнения расчетов, сопротивления таких кабелей под действием постоянного и переменного тока принимаются условно равными.
Кроме таблицы, для расчетов проводников из алюминия и меди используется специальная формула r = (l * 103)/ γ3 * S = r0 * l, в которой l – длина (км), γ – удельное значение проводимости конкретного материала (м/ом * мм2), r0 – активное сопротивление 1 км кабеля (Ом/км), S – поперечное сечение (мм2).
Значение активного сопротивления кабелей зависит также от температуры окружающей среды. Для того чтобы вычислить r0 при точной температуре Θ, необходимо воспользоваться еще одной формулой r
Активное сопротивление стальных проводов существенно превышает аналогичный показатель проводников из цветных металлов. Это связано с более низкой удельной проводимостью и наличием поверхностного эффекта, выраженного намного ярче по сравнению с медными и алюминиевыми проводами. Кроме того, в линиях со стальными проводами активная энергия значительно теряется на перемагничивание и вихревые токи, поэтому такие потери становятся дополнительным компонентом активного сопротивления.
У стальных проводников существует зависимость активного сопротивления от величины протекающего тока, поэтому в расчетах неприемлемо использование постоянного значения удельной проводимости.
Действие индуктивного сопротивления кабельных линий
Полное сопротивление электрической цепи разделяется на активное и индуктивное сопротивление. Из них последнее является составной частью реактивного сопротивления, возникающего во время прохождения переменного тока через элементы, относящиеся к реактивным. Индуктивность считается основной характеристикой катушек, не учитывая активное сопротивление их обмоток. Как правило, реактивное сопротивление возникает под влиянием ЭДС самоиндукции. При ее росте, в зависимости от частоты тока, происходит одновременное увеличение сопротивления.
Таким образом, активное и реактивное сопротивление кабелей образуют полное сопротивление, которое есть ни что иное, как сумма квадратов каждой составляющей. Графически это отображается в виде прямоугольного треугольника, в котором гипотенуза является полным сопротивлением, а катеты – его составными элементами.
Очень быстро вычислить активное и индуктивное сопротивление кабелей помогает таблица, в которой отражаются основные характеристики наиболее распространенных проводников. Однако довольно часто требуется определить индуктивное сопротивление Х кабельной линии с определенной протяженностью. Для этого применяется простая первоначальная формула Х = Х0l, где Х0 является индуктивным сопротивлением 1 км проводника, а l – длина этого проводника. Полученный результат измеряется в единицах Ом/км.
В свою очередь Х0 определяется по другой формуле X0 = 0,145lg * (2Dср/d) + 0,0157 μт, в которой 2Dср является средним расстоянием между проводниками или центрами кабельных жил, d – диаметр этих проводников или жил, μ т – отражает относительную магнитную проницаемость металла проводника. Таким образом, при увеличении сечения проводника реактивное сопротивление Х0 будет незначительно уменьшаться.
electric-220.ru
Определение активных и индуктивных сопротивлений проводов
Доброго времени суток. В данной статье речь пойдет о расчете активных и индуктивных сопротивлений для воздушных и кабельных линий из цветных металлов, таких как медь и алюминий. Данные расчеты обычно приходится выполнять, когда нужно выполнить расчет токов короткого замыкания в распределительных сетях.
Определение активного сопротивления проводов
Активное сопротивлении проводов проще всего определять по справочным данным, составленным на основании ГОСТ 839-80 – «Провода неизолированные для воздушных линий электропередач» таблицы 1 – 4. Данные таблицы вы сможете найти непосредственно в самом ГОСТ, приведу лишь не которые.
Пользоваться всеми известными формулами по определению активного сопротивления — не рекомендуется [Л1. с.18],связано это с тем, что действительное сечение отличается от номинального сечения, провода выпускались в разное время, по разным ГОСТ и ТУ и величины удельной проводимости (ρ) и удельного сопротивления (γ) у них разные:
где:
- γ – значение удельной проводимости для медных и алюминиевых проводов при температуре 20 °С принимается: для медных проводов – 53 м/Ом*мм2; для алюминиевых проводов – 31,7 м/Ом*мм2;
- s – номинальное сечение провода(кабеля),мм2;
- l – длина линии, м;
- ρ – значение удельного сопротивления принимается: для медных проводов — 0,017-0,018 Ом*мм2/м; для алюминиевых проводов – 0,026 — 0,028 Ом*мм2/м, см. таблицу 1.14 [Л2. с.30].
Активные сопротивления стальных проводов математическому расчету не поддаются. Поэтому рекомендую для определения активного сопротивления использовать приложения П23 – П25 [Л1. с.80,81].
Определение индуктивного сопротивления проводов
Индуктивное сопротивление воздушных линий для стандартной частоты f = 50 Гц и относительной магнитной проницаемости для цветных металлов µ = 1, определяется по известной всем формуле [Л1.с.19]:
где:
- Dср. – среднее геометрическое расстояние между проводами, мм;
- dр – расчетный диаметр провода (мм2), определяется по ГОСТ 839-80, таблицы 1 -4;
Среднее геометрическое расстояние между проводами определяется по формуле [Л1.с.19]:
- D1-2 — расстояние между проводами первой и второй фазы;
- D2-3 — расстояние между проводами второй и третей фазой;
- D1-3 — расстояние между первой и третей фазой.
Данные значения определяются по чертежам опор линий электропередачи.
Для упрощения расчетов индуктивного сопротивления проводов рекомендуется использовать приложения П28-П31 [Л1.с.83-85], предварительно определив значение Dср.
Если же нужно выполнить приближенный расчет, то можно использовать в расчетах средние значения сопротивлений:
- для линий 0,4 – 10 кВ х = 0,3 Ом/км;
- для линий 35 кВ х = 0,4 Ом/км;
- для стальных проводов использовать приложение П6 [Л1.с.70];
Индуктивное сопротивление кабелей рассчитать довольно сложно, из-за различной их конструкции. Поэтому активные и индуктивные сопротивления кабелей рекомендуется принимать по справочникам, приложение П7 [Л1.с.70].
Если же нужно выполнить приближенный расчет, можно принять индуктивные сопротивления:
- для кабелей сечением 16 – 240 мм2 х = 0,06 Ом/км для напряжения до 1000 В;
- для кабелей сечением 16 – 240 мм2 х = 0,08 Ом/км для напряжения 6 – 10 кВ;
- для проводов проложенных на роликах х = 0,20 Ом/км;
- для проводов проложенных на изоляторах х = 0,25 Ом/км;
Литература:
1. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
Поделиться в социальных сетях
raschet.info
Примечания: Емкостная проводимость трехфазных воздушных линий, Ф/км, подсчитывается по рабочей емкости линии: где С11 — Со — частичная емкость фазы на землю; C12 — частичная емкость между фазами; D ср— среднегеометрическое расстояние между проводами; r — внешний радиус провода. | |||||||||||||||
studfiles.net
Активное и индуктивное сопротивление кабелей и проводов. Емкостная проводимость линий электропередач
Для того, чтобы произвести расчет электрической сети на потерю напряжения необходимо знать параметры линий, а именно их сопротивления и проводимости. Если производятся расчеты цепей постоянного тока, то вполне достаточно знать только омическое сопротивление линии. А вот при расчете линии переменного тока одного омического сопротивления бывает недостаточно, и помимо активных сопротивлений, необходимо знать еще индуктивные сопротивления и емкостные проводимости проводов и кабелей.
Активное сопротивление проводов и кабелей
Из электротехники известно, что полное сопротивление при равных условиях переменному и постоянному току будут отличаться. Касается это также проводов и кабелей. Это вызвано тем, что переменный ток распределяется по сечению неравномерно (поверхностный эффект). Однако для проводов из цветных металлов и с частотой переменного напряжения 50 Гц этот эффект не оказывает слишком большого влияния и им можно пренебречь. Таким образом, при расчете проводников из цветных металлов, их сопротивления переменному и постоянному току принимаются равными.
На практике активное сопротивление медных и алюминиевых проводников рассчитывают по формуле:
Где: l – длина в км, γ – удельная проводимость материала провода м/ом∙мм2, r0 – активное сопротивление 1 км провода на фазу Ом/км, s – площадь поперечного сечения, мм2.
Величина r0, как правило, берется из таблиц справочников.
На активное сопротивление провода влияет и температура окружающей среды. Величину r0 при температуре Θ можно определить по формуле:
Где: α – температурный коэффициент сопротивления; r20 – активное сопротивление при температуре 20 0С, γ20 – удельная проводимость при температуре в 20 0С.
Стальные провода обладают значительно большими активными сопротивлениями, чем аналогичные провода из цветных металлов. Его увеличение обусловлено значительно меньшей величиной удельной проводимости и поверхностным эффектом, который у стальных проводов выражен гораздо более ярко, чем у алюминиевых или медных. Более того, в стальных проводах присутствуют потери активной энергии на вихревые токи и перемагничивание, что в схемах замещения линий учитывают дополнительной составляющей активного сопротивления.
Активное сопротивление стальных проводов (в отличии от проводов из цветных металлов) сильно зависит от величины протекаемого тока, поэтому использовать постоянное значение удельной проводимости при расчетах нельзя.
Активное сопротивление стальных проводов в зависимости от протекающего тока аналитически выразить весьма трудно, поэтому для его определения используют специальные таблицы.
Индуктивное сопротивление проводов и кабелей
Для определения индуктивного сопротивления (обозначается Х) кабельной или воздушной линии определенной протяженности в километрах удобно пользоваться выражением:
Где: Х0 – индуктивное сопротивление одного километра провода или кабеля на фазу, Ом/км.
Х одного километра воздушной или кабельной линии можно определить по формуле:
Где: Dср – расстояние среднее между проводами или центрами жил кабелей, мм; d – диаметр токоведущей жилы кабеля или диаметр провода, мм; μт – относительная магнитная проницаемость материала провода;
Первый член правой части уравнения обусловлен внешним магнитным полем и называется внешним индуктивным сопротивлением Х0/. Из этого выражения видно, что Х0/ зависит только от расстояния между проводами и их диаметра, а так как расстояние между проводами выбирается исходя из номинального напряжения линии, соответственно Х0/ будет расти с ростом номинального напряжения линии. Х0/ воздушных линий больше, чем кабельных. Это связано с тем, что токоведущие жилы кабеля располагаются друг к другу значительно ближе, чем провода воздушных линий.
Для одной фазы:
Где: D1:2 расстояние между проводами.
Для одинарной трехфазной линии при расположении проводов по треугольнику:
При горизонтальном или вертикальном расположении проводов трехфазной линии в одной плоскости:
Увеличение сечения проводов линии ведет к незначительному уменьшению Х0/.
Второй член уравнения для определения X0 обусловлен магнитным полем внутри проводника. Он выражает внутреннее индуктивное сопротивление Х0//.
Таким образом выражение для Х0 можно представить в виде:
Для линий из немагнитными материалов μ = 1 внутреннее индуктивное сопротивление Х0// по сравнению с внешним Х0/ составляет ничтожную величину, поэтому им очень часто пренебрегают.
В таком случае формула для определения Х0 примет вид:
Для практических расчетов индуктивные сопротивления кабелей и проводов определяют по соответствующим таблицам.
В случае приближенных расчетов можно считать для воздушных линий напряжением 6-10 кВ Х0 = 0,3 – 0,4 Ом/км, а для кабельных Х0 = 0,08 Ом/км.
Внутренне индуктивное сопротивление стальных проводов сильно отличается от Х0// проводов из цветных металлов. Это вызвано тем, что Х0// пропорционально магнитной проницаемости μr, которая сильно зависит от величины тока в проводе. Если для проводов из цветных металлов μr = 1, то для стальных проводов μr может достигать величины в 103 и даже выше.
Х0// для линий прокладываемых стальными проводами пренебрегать нельзя. Как правило, данную величину берут из таблиц, составленных на основе экспериментальных данных.
Сопротивления r0 и Х0// при некоторых значениях тока могут достигать максимальных значений, а затем с увеличением тока уменьшатся. Это явление объясняется магнитным насыщением стали.
Емкостная проводимость линий
Электрические линии, кроме активного и индуктивного сопротивлений, характеризуются и емкостной проводимостью, которая обусловлена емкостью между проводами и между проводам и землей.
Величину рабочей емкости в трехфазной воздушной линии приближенно можно определить по формуле:
Из данной формулы видно, что рабочая емкость будет увеличиваться с увеличением сечения проводов и уменьшением расстояния между ними. Поэтому при равных сечениях токоведущих частей линии низкого напряжения имеют большую рабочую емкость, чем линии высокого напряжения. В следствии небольших расстояний между токоведущими жилами кабеля и большей диэлектрической проницаемости изоляции по сравнению с воздухом рабочая емкость кабельной линии значительно больше, чем емкость воздушной линии.
Емкостная проводимость одноцепной воздушной линии определяется по формуле:
Определение рабочей емкости кабельной линии по формулам, в которые входят диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля, геометрические размеры и другие конструктивные особенности, задача не из легких, поэтому значения рабочей емкости определяют по специальным таблицам, составленным заводом изготовителем для различных марок кабелей, в зависимости от их номинального напряжения.
Емкостной ток вначале линии при холостом ходе (при отключенных электроприемниках) можно определить из формулы:
Где: U – линейное напряжение сети, В; l – длина линии, км;
Емкостные токи имеют серьезное значение в воздушных линиях с рабочим напряжением 110 кВ и выше и в кабельных линиях с напряжением выше 10 кВ. При расчете электрических сетей с напряжениями ниже, чем выше перечисленные, емкость линии могут не учитывать. Емкость токопроводящих частей линии по отношению к земле имеет значение при расчете заземляющих устройств и защиты.
В сети с изолированной нейтралью величину емкостного тока однофазного замыкания на землю приближенно можно определить по формулам:
- Для воздушной линии:
- Для кабельной линии:
elenergi.ru
Сопротивление провода СИП больше чем у обычного, это правда? Удельное активное сопротивление кабеля таблица
Значения удельных активных сопротивлений для медных и алюминиевых проводов и кабелей
Сечение, мм | Провода и кабели, Ом/км | Сечение, мм2 | Провода и кабели, Ом/км | |||
медные | алюминиевые | медные | алюминиевые | |||
1 | 18,9 | — | 35 | 0,54 | 0,92 | |
1,5 | 12,6 | — | 50 | 0,39 | 0,64 | |
2,5 | 7,55 | 12,6 | 70 | 0,28 | 0,46 | |
4 | 4,56 | 7,90 | 95 | 0,2 | 0,34 | |
6 | 3,06 | 5,26 | 120 | 0,158 | 0,27 | |
10 | 1,84 | 3,16 | 150 | 0,123 | 0.21 | |
16 | 1,20 | 1,98 | 185 | 0.103 | 0,17 | |
25 | 0,74 | 1,28 | 240 | 0,17 | 0,132 | |
Индуктивное сопротивление проводов и кабелей. Как уже отмечалось, при переменном токе в линии вокруг ее проводов создается переменное магнитное поле, которое обусловливает индуктивное сопротивление линии. Величина сопротивления зависит от расстояния между проводами линии, диаметра провода, относительной магнитной проницаемости, частоты переменного тока.
Значение индуктивного сопротивления 1 км трехфазной воздушной линии для любого расположения проводов, материала проводов и частоты переменного тока можно определить по формуле (Ом/км)
— угловая частота;
— среднее геометрическое расстояние между осями проводов, мм;
d — диаметр провода, мм;
— относительная магнитная проницаемость провода. Среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов трехфазной линии, проложенных в одной плоскости, определяется выражением
При горизонтальном или вертикальном расположении проводов трехфазной линии в »лпой плоскости с расстоянием между проводами Д
Из формулы видно, что первый член представляет собой индуктивное сопро-‘пвление, обусловленное внешним магнитным полем, и называется внешним индуктивным сопротивлением
Оно зависит не от материала провода и значения протекающего тока, а от расстояния между проводами и диаметра провода. Поскольку расстояние между проводами выбирают в зависимости от значения напряжения, внешнее индуктивное сопротивление тем больше, чем больше номинальное напряжение линии. Оно больше у воздушной линии, чем у калькой, так как жилы кабеля расположены значительно ближе друг к другу. Увеличение учения проводов линии ведет к незначительному уменьшению внешнего индуктивного ^противления.
Второй член формулы представляет собой индуктивное сопротивление провода, созданное переменным магнитным полем внутри проводника, и называется внутренним индуктивным сопротивлением х0″. Оно зависит только от магнитной проницаемости материала провода и, следовательно, от значения тока.
Таким образом, формулу можно представить в виде суммы внешнего и ] реннего индуктивных сопротивлений:
Внутреннее индуктивное сопротивление х()» стальных проводов в отличие от прово. дов из цветных металлов имеет преобладающее значение. Это вызвано тем, что внутренне индуктивное сопротивление пропорционально магнитной проницаемости, зависящей о протекающего тока в проводе. Если для проводов из цветных металлов μ= 1, то для стопных проводов р. может достигать значения 103 и даже больше.
Для линии с проводами из цветных металлов (немагнитных), у которых μ=1, и припромышленной частоте переменного тока 50 Гц внутреннее индуктивное сопротивление по сравнению с внешним составляет ничтожно малую величину и им обычно пренебрегают: в этом случае формула примет следующий вид (Ом/км):
Для определения индуктивного сопротивления (Ом/км) воздушной или кабельтн-линии протяженностью l (км) пользуются выражением
где индуктивное сопротивление 1 км провода или кабеля на фазу; l — длина линии
Для практических расчетов индуктивные сопротивления трехфазных линий х(), Ом/км. можно определять по табл. 6.4
Таблица 4.4
studfiles.net
Сопротивление провода СИП больше чем у обычного, это правда?
Самонесущий изолированный провод «СИП» — это многожильный провод
Чтобы сравнивать сопротивление, нам понадобятся данные из нескольких нижеприведенных таблиц.
Таблица 1. Активное сопротивление токопроводящих жил изолированных проводов марок СИП-1, СИП-2, СИП-4 при 90 градусах C.
Таблица 2. Индуктивное сопротивление токопроводящих жил изолированных проводов марок СИП-1, СИП-2, СИП-4.
Таблица 3. Характеристики токопроводящих жил сталеалюминиевых проводов и проводов из алюминиевого сплава со стальным сердечником.
Таблица 4. Активное и реактивное сопротивление токопроводящих жил проводов, используемых в кабелях.
Для сравните
10i5.ru
Удельное активное сопротивление кабеля таблица: ом км
Расчет активного и реактивного сопротивлений кабеля
1234Следующая ⇒
Построение эквивалентной схемы замещения заданного участка сети
Для рассматриваемого примера эквивалентная расчетная схема будет иметь следующий вид (рисунок 3.1)
Рисунок 3.1 – Эквивалентная схема замещения заданного участка сети
Расчет сопротивлений систем
Расчетное напряжение определим по формуле:
.
Зная расчетное напряжение, можно определить сопротивление для первой системы :
.
Аналогично найдем сопротивление для второй системы :
.
Расчет сопротивлений линий электропередач
Зная что погонное сопротивление линий и их длину можно найти сопротивление.
Практическая работа №3 Электрический расчет кабельной линии
Определим сопротивление линии :
.
Аналогично сопротивление линии :
.
3.4 Расчет тока короткого замыкания и результирующего сопротивления в точке
Ток короткого замыкания от первой системы в точке находиться по формуле:
.
Ток короткого замыкания от второй системы в точке находиться по формуле:
.
Суммарный ток короткого замыкания в точке можно найти следующим образом:
.
Зная суммарный ток короткого замыкания можно найти результирующее сопротивление в точке по формуле:
.
3.5 Расчет тока короткого замыкания и результирующего сопротивления в точке
Сопротивление трансформатора, приведенной к напряжению 110 кВ:
.
Зная сопротивление трансформатора и результирующее сопротивление в точке можно найти результирующее сопротивление в точке , приведенное к напряжению 110 кВ, по формуле:
.
А результирующее сопротивление в точке , приведенное к напряжению 10 кВ, по формуле:
.
Тогда ток короткого замыкания в точке найдем из следующего выражения:
3.6 Расчет тока короткого замыкания и результирующего сопротивления в точке
Выбор типа и сечение питающего кабеля
Сечение жил кабеля выбирают по техническим и экономическим условиям.
Номинальный ток нагрузки:
Экономическая плотность тока для кабелей с алюминиевыми жилами для района Сибири . Найдем отчисления на амортизацию . Удельное значение потерь по замыкающим затратам .
Находим :
, где – нормативный коэффициент эффективности; – суммарные издержки на амортизацию и обслуживание, в относительных единицах; – время максимальных потерь ; – стоимость потерь электроэнергии .
Для прокладки в земляной траншее выберем кабель ААШвУ Для данного кабеля при рассчитанном по номограмме выберем сечение .
Расчет активного и реактивного сопротивлений кабеля
Погонное активное сопротивление 1 км алюминиевого кабеля равно , длина кабеля . Зная это можно найти активное сопротивление кабеля:
.
Погонное реактивное сопротивление 1 км алюминиевого кабеля равно , длина кабеля . Зная это можно найти реактивное сопротивление кабеля:
.
Тогда полное сопротивление кабеля:
.
3.6.3 Расчет результирующего сопротивления в точке
Результирующее сопротивление в точке можно найти по следующей формуле:
.
3.6.4 Расчет тока короткого замыкания в точке
Ток короткого замыкания в точке найдем из следующего выражения:
.
1234Следующая ⇒
Дата добавления: 2016-10-22; просмотров: 367 | Нарушение авторских прав
Похожая информация:
Поиск на сайте:
stroyvolga.ru
Удельное сопротивление кабеля таблица
Удельное сопротивление меди
Главная > Теория > Удельное сопротивление меди
Одним из самых распространённых металлов для изготовления проводов является медь. Её электросопротивление минимальное из доступных по цене металлов. Оно меньше только у драгоценных металлов (серебра и золота) и зависит от разных факторов.
Формула вычисления сопротивления проводника
Что такое электрический ток
На разных полюсах аккумулятора или другого источника тока есть разноимённые носители электрического заряда. Если их соединить с проводником, носители заряда начинают движение от одного полюса источника напряжения к другому. Этими носителями в жидкости являются ионы, а в металлах – свободные электроны.
Определение. Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц.
Удельное сопротивление
Удельное электрическое сопротивление – это величина, определяющая электросопротивление эталонного образца материала. Для обозначения этой величины используется греческая буква «р». Формула для расчета:
p=(R*S)/l.
Эта величина измеряется в Ом*м. Найти её можно в справочниках, в таблицах удельного сопротивления или в сети интернет.
Свободные электроны по металлу двигаются внутри кристаллической решётки. На сопротивление этому движению и удельное сопротивление проводника влияют три фактора:
- Материал. У разных металлов различная плотность атомов и количество свободных электронов;
- Примеси. В чистых металлах кристаллическая решётка более упорядоченная, поэтому сопротивление ниже, чем в сплавах;
- Температура. Атомы не находятся на своих местах неподвижно, а колеблются. Чем выше температура, тем больше амплитуда колебаний, создающая помехи движению электронов, и выше сопротивление.
На следующем рисунке можно увидеть таблицу удельного сопротивления металлов.
Удельное сопротивление металлов
Интересно. Есть сплавы, электросопротивление которых падает при нагреве или не меняется.
Проводимость и электросопротивление
Так как размеры кабелей измеряются в метрах (длина) и мм² (сечение), то удельное электрическое сопротивление имеет размерность Ом·мм²/м. Зная размеры кабеля, его сопротивление рассчитывается по формуле:
R=(p*l)/S.
Кроме электросопротивления, в некоторых формулах используется понятие «проводимость». Это величина, обратная сопротивлению. Обозначается она «g» и рассчитывается по формуле:
g=1/R.
Проводимость жидкостей
Проводимость жидкостей отличается от проводимости металлов. Носителями зарядов в них являются ионы. Их количество и электропроводность растут при нагревании, поэтому мощность электродного котла растёт при нагреве от 20 до 100 градусов в несколько раз.
Интересно. Дистиллированная вода является изолятором. Проводимость ей придают растворенные примеси.
Электросопротивление проводов
Самые распространенные металлы для изготовления проводов – медь и алюминий. Сопротивление алюминия выше, но он дешевле меди. Удельное сопротивление меди ниже, поэтому сечение проводов можно выбрать меньше. Кроме того, она прочнее, и из этого металла изготавливаются гибкие многожильные провода.
В следующей таблице показывается удельное электросопротивление металлов при 20 градусах. Для того чтобы определить его при других температурах, значение из таблицы необходимо умножить на поправочный коэффициент, различный для каждого металла. Узнать этот коэффициент можно из соответствующих справочников или при помощи онлайн-калькулятора.
Сопротивление проводов
Выбор сечения кабеля
Поскольку у провода есть сопротивление, при прохождении по нему электрического тока выделяется тепло, и происходит падение напряжения. Оба этих фактора необходимо учитывать при выборе сечения кабелей.
Выбор по допустимому нагреву
При протекании тока в проводе выделяется энергия. Её количество можно рассчитать по формуле электрической мощности:
P=I²*R.
В медном проводе сечением 2,5мм² и длиной 10 метров R=10*0.0074=0.074Ом. При токе 30А Р=30²*0,074=66Вт.
Эта мощность нагревает токопроводящую жилу и сам кабель. Температура, до которой он нагревается, зависит от условий прокладки, числа жил в кабеле и других факторов, а допустимая температура – от материала изоляции. Медь обладает большей проводимостью, поэтому меньше выделяемая мощность и необходимое сечение. Определяется оно по специальным таблицам или при помощи онлайн-калькулятора.
Таблица выбора сечения провода по допустимому нагреву
Допустимые потери напряжения
Кроме нагрева, при прохождении электрического тока по проводам происходит уменьшение напряжения возле нагрузки. Эту величину можно рассчитать по закону Ома:
U=I*R.
Справка. По нормам ПУЭ оно должно составлять не более 5% или в сети 220В – не больше 11В.
Поэтому, чем длиннее кабель, тем больше должно быть его сечение. Определить его можно по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В отличие от выбора сечения по допустимому нагреву, потери напряжения не зависят от условий прокладки и материала изоляции.
В сети 220В напряжение подаётся по двум проводам: фазному и нулевому, поэтому расчёт производится по двойной длине кабеля. В кабеле из предыдущего примера оно составит U=I*R=30A*2*0.074Ом=4,44В. Это немного, но при длине 25 метров получается 11,1В – предельно допустимая величина, придётся увеличивать сечение.
Максимально допустимая длина кабеля данного сечения
Электросопротивление других металлов
Кроме меди и алюминия, в электротехнике используются другие металлы и сплавы:
- Железо. Удельное сопротивление стали выше, но она прочнее, чем медь и алюминий. Стальные жилы вплетаются в кабеля, предназначенные для прокладки по воздуху. Сопротивление железа слишком велико для передачи электроэнергии, поэтому при расчёте сечения жилы не учитываются. Кроме того, оно более тугоплавкое, и из него изготавливаются вывода для подключения нагревателей в электропечах большой мощности;
- Нихром (сплав никеля и хрома) и фехраль (железо, хром и алюминий). Они обладают низкой проводимостью и тугоплавкостью. Из этих сплавов изготавливаются проволочные резисторы и нагреватели;
- Вольфрам. Его электросопротивление велико, но это тугоплавкий металл (3422 °C). Из него изготавливаются нити накала в электролампах и электроды для аргонно-дуговой сварки;
- Константан и манганин (медь, никель и марганец). Удельное сопротивление этих проводников не меняется при изменениях температуры. Применяются в претензионных приборах для изготовления резисторов;
- Драгоценные металлы – золото и серебро. Обладают самой высокой удельной проводимостью, но из-за большой цены их применение ограничено.
Индуктивное сопротивление
Формулы для расчёта проводимости проводов справедливы только в сети постоянного тока или в прямых проводниках при низкой частоте. В катушках и в высокочастотных сетях появляется индуктивное сопротивление, во много раз превышающее обычное. Кроме того, ток высокой частоты распространяется только по поверхности провода. Поэтому его иногда покрывают тонким слоем серебра или используют литцендрат.
Справка. Литцендрат – это многожильный провод, каждая жила в котором изолирована от остальных. Это делается для увеличения поверхности и проводимости в сетях высокой частоты.
Удельное сопротивление меди, гибкость, относительно невысокая цена и механическая прочность делают этот металл, вместе с алюминием, самым распространенным материалом для изготовления проводов.
Видео
elquanta.ru
www.el-cab.ru
