Как рассчитать сопротивление медного провода. Какие факторы влияют на сопротивление. Как правильно подобрать сечение кабеля. Какие существуют методы расчета сопротивления проводников. Как использовать таблицы для определения параметров проводов.
Что такое электрическое сопротивление проводника
Электрическое сопротивление — это свойство проводника препятствовать прохождению электрического тока. Оно возникает из-за столкновения свободных электронов с ионами кристаллической решетки металла.
Основные факторы, влияющие на сопротивление проводника:
- Материал проводника (удельное сопротивление)
- Длина проводника
- Площадь поперечного сечения
- Температура
Для расчета сопротивления используется формула:
R = ρ * L / S
где:
- R — сопротивление, Ом
- ρ — удельное сопротивление материала, Ом*мм²/м
- L — длина проводника, м
- S — площадь поперечного сечения, мм²
Особенности сопротивления медных проводов
Медь обладает одним из самых низких удельных сопротивлений среди металлов — 0,0172 Ом*мм²/м при 20°C. Это обеспечивает ряд преимуществ медных проводов:
- Низкие потери электроэнергии при передаче
- Возможность использования проводов меньшего сечения
- Высокая пропускная способность по току
- Меньший нагрев при прохождении тока
Как определить сопротивление медного провода. Необходимо знать следующие параметры:
- Длину провода
- Площадь поперечного сечения или диаметр
- Температуру окружающей среды
Методы расчета сопротивления медных проводов
Существует несколько способов рассчитать сопротивление медного провода:
- По формуле R = ρ * L / S
- С помощью онлайн-калькуляторов
- По справочным таблицам
- Измерение мультиметром
Рассмотрим каждый метод подробнее.
Расчет по формуле
Это самый точный, но трудоемкий способ. Последовательность действий:
- Определить удельное сопротивление меди при заданной температуре
- Измерить длину провода
- Рассчитать площадь сечения по диаметру: S = π * d² / 4
- Подставить значения в формулу R = ρ * L / S
Использование онлайн-калькуляторов
Преимущества этого метода:
- Простота и скорость расчетов
- Учет температурной зависимости
- Возможность быстрого пересчета при изменении параметров
Как пользоваться онлайн-калькулятором сопротивления проводов:
- Выбрать материал проводника (медь)
- Ввести длину провода
- Указать сечение или диаметр
- При необходимости задать температуру
- Нажать кнопку «Рассчитать»
Таблицы сопротивления медных проводов
Справочные таблицы позволяют быстро определить сопротивление стандартных проводов без расчетов. Обычно в таблицах приводятся значения для температуры 20°C.
Пример таблицы сопротивления медных проводов:
| Сечение, мм² | Диаметр, мм | Сопротивление, Ом/км |
|---|---|---|
| 0.5 | 0.8 | 36 |
| 0.75 | 1.0 | 24 |
| 1.0 | 1.13 | 18.1 |
| 1.5 | 1.38 | 12.1 |
| 2.5 | 1.78 | 7.41 |
Как пользоваться таблицей:
- Найти в таблице ближайшее значение сечения или диаметра провода
- Определить сопротивление 1 км провода
- Умножить табличное значение на реальную длину провода в километрах
Практические рекомендации по выбору сечения кабеля
При проектировании электропроводки важно правильно подобрать сечение кабеля. От этого зависит:
- Допустимая токовая нагрузка
- Падение напряжения на линии
- Нагрев проводов
- Пожарная безопасность
Основные критерии выбора сечения:
- По допустимому току нагрузки
- По допустимым потерям напряжения
- По механической прочности
Как рассчитать минимальное допустимое сечение кабеля:
- Определить максимальный рабочий ток цепи
- Выбрать способ прокладки кабеля (открытый, в трубе и т.д.)
- По таблицам ПУЭ найти минимальное сечение для данного тока
- Проверить падение напряжения для выбранного сечения
- При необходимости увеличить сечение
Важно учитывать, что реальная нагрузка не должна превышать 80% от максимально допустимой для кабеля.
Влияние температуры на сопротивление медных проводов
Сопротивление медных проводов зависит от температуры. При ее повышении сопротивление увеличивается. Это необходимо учитывать при расчетах и эксплуатации.
Зависимость сопротивления от температуры описывается формулой:
R = R₀ * (1 + α * ΔT)
где:
- R — сопротивление при температуре T
- R₀ — сопротивление при 20°C
- α — температурный коэффициент сопротивления (для меди α = 0,004 1/°C)
- ΔT — разница температур T — 20°C
Как учесть влияние температуры:
- Определить максимальную рабочую температуру провода
- Рассчитать сопротивление при 20°C
- Использовать формулу для пересчета на рабочую температуру
Измерение сопротивления проводов мультиметром
Для проверки расчетов или определения параметров неизвестного провода можно измерить его сопротивление мультиметром. Порядок действий:
- Выбрать режим измерения сопротивления на мультиметре
- Подключить щупы к концам провода
- Снять показания с дисплея
- При необходимости перевести значение в нужные единицы измерения
Важно помнить, что точность измерения зависит от длины провода и класса точности прибора. Для коротких проводов погрешность может быть значительной.
Заключение
Расчет сопротивления медных проводов — важная задача при проектировании электрических сетей. Правильный выбор сечения кабеля обеспечивает:
- Безопасность эксплуатации
- Минимизацию потерь электроэнергии
- Надежность работы оборудования
- Экономию средств при монтаже
Используя приведенные методы расчета и рекомендации, можно оптимально подобрать параметры проводки для любого объекта. При возникновении сложностей рекомендуется обратиться к профессиональным электрикам.
Использование меди в электротехнических устройствах обусловлено двумя факторами: хорошей проводимостью и относительной дешевизной. При проектировании или ремонте линий электропередач или электронных приборов, необходимо учитывать сопротивление медных проводов. Пренебрежение данным параметром приведет к поломке электрической системы.
Что такое сопротивление медного провода
В металлах ток образуется при появлении электрического поля. Оно «заставляет» двигаться электроны упорядоченно, в одном направлении. Электроны дальних орбит атома, слабо удерживаемые ядром, формируют ток.
Медные проводаПри прохождении отрицательных частиц сквозь кристаллическую решетку молекул меди, они сталкиваются с атомами и другими электронами. Возникает препятствие или сопротивление направленному движению частиц.
Для оценки противодействия току была введена величина «электрическое сопротивление» или «электрический импеданс». Обозначается она буквой «R» или «r». Вычисляется сопротивление по формуле Георга Ома: R=, где U — разность потенциалов или напряжение, действующее на участке цепи, I — сила тока.
Понятие сопротивленияВажно! Чем выше значение импеданса металла, тем меньший ток проходит по нему, и именно медные проводники так широко распространены в электротехнике, благодаря этому свойству.
Исходя из формулы Ома, на величину тока влияет приложенное напряжение при постоянном R. Но резистентность медных проводов меняется, в зависимости от их физических характеристик и условий эксплуатации.
Что влияет на сопротивление медного провода
Электрический импеданс медного кабеля зависит от нескольких факторов:
- Удельного сопротивления;
- Площади сечения проволоки;
- Длины провода;
- Внешней температуры.
Последним пунктом можно пренебречь в условиях бытового использования кабеля. Заметное изменение импеданса происходит при температурах более 100°C.
Зависимость сопротивленияУдельное сопротивление в системе СИ обозначается буквой ρ. Оно определяется, как величина сопротивления проводника, имеющего сечение 1 м2 и длину 1 м, измеряется в Ом ∙ м2. Такая размерность неудобна в электротехнических расчетах, поэтому часто используется единица измерения Ом ∙ мм2.
Важно! Данный параметр является характеристикой вещества — меди. Он не зависит от формы или площади сечения. Чистота меди, наличие примесей, метод изготовления проволоки, температура проводника — факторы, влияющие на удельное сопротивление.
Зависимость параметра от температуры описывается следующей формулой: ρt= ρ20[1+ α(t−20°C)]. Здесь ρ20— удельное сопротивление меди при 20°C, α— эмпирически найденный коэффициент, от 0°Cдо 100°C для меди имеет значение, равное 0,004 °C-1, t — температура проводника.
Ниже приведена таблица значений ρ для разных металлов при температуре 20°C.
Таблица удельного сопротивленияСогласно таблице, медь имеет низкое удельное сопротивление, ниже только у серебра. Это обуславливает хорошую проводимость металла.
Чем толще провод, тем меньше его резистентность. Зависимость R проводника от сечения называется «обратно пропорциональной».
Важно! При увеличении поперечной площади кабеля, электронам легче проходить сквозь кристаллическую решетку. Поэтому, при увеличении нагрузки и возрастании плотности тока, следует увеличить площадь сечения.
Увеличение длины медного кабеля влечет рост его резистентности. Импеданс прямо пропорционален протяженности провода. Чем длиннее проводник, тем больше атомов встречаются на пути свободных электронов.
Последним элементом, влияющим на резистентность меди, является температура среды. Чем она выше, тем большую амплитуду движения имеют атомы кристаллической решетки. Тем самым, они создают дополнительное препятствие для электронов, участвующих в направленном движении.
Важно! Если понизить температуру до абсолютного нуля, имеющего значение 0° Kили -273°C, то будет наблюдаться обратный эффект — явление сверхпроводимости. В этом состоянии вещество имеет нулевое сопротивление.
Температурная корреляцияКак узнать сопротивление 1 метра медного провода
После выяснения всех факторов, влияющих на резистентность медного провода, можно объединить их в формуле зависимости сопротивления от сечения проводника и узнать, как вычислить этот параметр. Математическое выражение выглядит следующим образом: R= pl/s, где:
- ρ — удельное сопротивление;
- l — длина проводника, при нахождении сопротивления медного проводника длиной 1 м, l = 1;
- S— площадь поперечного сечения.
Для вычисления S, в случае провода цилиндрической формы, используется формула: S = π ∙ r2 = π d2/4 ≈ 0.785 ∙ d2, здесь:
- r — радиус сечения провода;
- d — его диаметр.
Если провод состоит из нескольких жил, то суммарная площадь будет равна: S = n d2/1,27, где n — количество жил.
Если проводник имеет прямоугольную форму, то S = a ∙ b, где a — ширина прямоугольника, b — длина.
Важно! Узнать диаметр сечения можно штангенциркулем. Если его нет под рукой, то намотать на любой стержень измеряемую проволоку, посчитать количество витков, желательно, чтобы их было не меньше 10 для большей точности. После этого измерить намотанную часть проводника, и разделить значение на количество витков.
Вычисление площади сеченияКак правильно рассчитать сопротивление провода по сечению
Проектируя электрическую сеть, необходимо правильно подобрать сечение кабеля, чтобы его резистентность не была высокой. Большой импеданс вызовет падение напряжения выше допустимого значения. В результате подключенное к сети электрическое устройство может не заработать. Также, провода начнут перегреваться.
Для правильного расчета минимального сечения необходимо учесть следующие факторы:
- По стандартам ПУЭ падение напряжения не должно быть больше 5%.
- В бытовых условиях ток проходит по двум проводам. Поэтому, при расчете величину сопротивления нужно умножить на 2.
- Учитывать нужно мощность всех подключенных приборов на линии. Для развития предусмотреть запас по нагрузке.
Как вычислить сопротивление проводника по формуле? Для примера можно рассмотреть задачу. Требуется определить: достаточно ли будет медного кабеля сечением 2,5 мм2 и длиной 30 метров для подключения оборудования мощностью 9 кВт.
Формулы электрической цепиЗадача решается следующим образом:
- Резистентность медного кабеля будет равна:
2 ∙ (ρ ∙ L) / S = 2 ∙ (0,0175 ∙ 30) / 2,5 = 0,42 Ом.
- Для нахождения падения напряжения нужно определить силу тока, по формуле: I= P/U.
Здесь P — суммарная мощность оборудования, U — напряжение в цепи. Тогда сила тока будет равна: I = 9000 / 220 = 40,91 А.
- Используя закон Ома, можно найти падение напряжения по кабелю: ΔU = I ∙ R = 40, 91 ∙ 0,42 = 17,18 В.
- От 220 В процент падения составит: U% = (ΔU / U) ∙ 100% = (17,18 / 220) ∙ 100% = 7, 81%>5%.
Падение напряжение выходит за пределы допустимого значения, значит необходимо использовать кабель большего сечения.
Таблица сопротивления медного провода
Узнать резистентность проводника можно по таблицам. В них содержатся готовые результаты вычислений для разных кабелей.
Таблица меди на метр 1Например, сопротивление меди на метр для различных сечений можно определить без вычислений, из соответствующей таблицы.
Таблица меди на метр 2Важно! Таблицы не содержат данные о всех сечениях. Если нужно узнать величину импеданса для неуказанного кабеля, то находится среднее значение между двумя ближайшими известными сопротивлениями.
Таблица сечений, сопротивлений, силы токаРасчет сопротивления кабеля является важной задачей при проектировании электрической системы. Воспользовавшись формулами или таблицами, можно успешно ее решить.
На стадии проектирования линий электропередач, информационных и контрольных сетей существенное значение приобретает выбор материала и площади поперечного сечения проводника. Правильное инженерное решение помогает снизить потери, уменьшить вероятность аварийных ситуаций, решить другие задачи. Сравнительно небольшое электрическое сопротивление медного провода объясняет популярность применения этого варианта. Дополнительные преимущества и альтернативы рассмотрены в данной публикации.
Увеличением сечения повышают стойкость проводника к токовым нагрузкам
От чего зависит сопротивление металла
Электрический ток по классическому определению – это направленное движение заряженных частиц. В металлах перемещаются электроны, если создать между двумя точками подключения источника питания разницу потенциалов. Этому процессу препятствуют примеси, поэтому проводимость лучше в однородном материале.
К сведению. Качественные проводники тока выпускают из электротехнической меди, которая содержит не более 0,01% сторонних примесей. Незначительная добавка алюминия (0,02-0,03%) уменьшает проводимость на 10-11%. При большой длине трассы существенно увеличиваются потери на передачу энергии.
Отрицательное влияние оказывают колебательные процессы атомов кристаллической решетки. При повышении температуры увеличивается амплитуда этих движений, что создает дополнительные препятствия перемещению зарядов. Для компенсации этого явления резисторы создают из специальных сплавов. Правильно подобранные пропорции материалов обеспечивают стабильность электрического сопротивления в расчетном температурном диапазоне.
Удельное сопротивление различных металлов
Чтобы рассчитать потери, которые обеспечивает определенная длина проводника, удобно оперировать удельными параметрами. Базовая формула для вычисления электрического сопротивления:
R = p*(L/S),
где:
- L – длина в метрах;
- S – площадь поперечного сечения, мм кв.;
- p – удельное сопротивление кабеля, изготовленного из определенного материала, (Ом*мм кв.)/м.
При необходимости сечение можно вычислить по диаметру (D), применив известную формулу из геометрии:
S = (π * D2)/4.
Если микрометр отсутствует, применяют намотку провода на цилиндрический инструмент (отвертку, карандаш). Далее измеряют длину созданной катушки обычной линейкой, делят полученное значение на количество витков.
Измерение диаметра подручными средствами
Медь и алюминий
Для значительного изменения сопротивления провода достаточно минимального количества примесей. Однако даже при высокой степени очистки медь гораздо лучше проводит электрический ток, по сравнению с алюминием. Ниже приведены значения удельного сопротивления соответствующих материалов. С применением справочных сведений несложно проверить потери при выборе кабельной продукции для формирования трассы определенной длины:
- pм = 0,0175;
- pа = 0,028.
Другие металлы
Удельное сопротивление нихрома составляет от 1,04 до 1,42 (Ом*мм кв.)/метр. Большой разброс параметров объясняется пропорциональным изменением составляющих сплава. Такие материалы применяют для создания нагревательных элементов, так как целостность изделий сохраняется при высокой температуре. С учетом высокого сопротивления нихромовой проволоки на единицу длины этот кабель идеально подходит для создания «теплого пола».
Особенности других материалов (удельное сопротивление Ом*мм кв.)/м):
- золото (0,023) обеспечивает хорошую проводимость и устойчивость к окислению, но стоит дорого;
- ограниченное применение серебра (0,015) также объясняется высокой ценой;
- высокая температура (+3 422°C) плавления вольфрама (0,05) позволяет применять его для изготовления спиралей классических ламп накаливания;
- константан (0,5) применяют для создания резисторов.
Выбор сечения кабелей
Для крупных расчетов можно использовать специализированный калькулятор на справочном сайте либо соответствующее программное обеспечение. Следующий алгоритм применяют для последовательного вычисления рабочих параметров по формулам:
- при передаче в подключенную нагрузку мощности P = 1 600 Вт в линии с напряжением U = 220 V постоянный ток (I) определяют следующим образом: I = P/U ≈ 7,27А;
- сопротивление медного проводника (в обе стороны) длиной 800 м и сечением 2,5 мм кв.: R = (2*I*p)/S = (2*800*0,0175)/2,5 = 11,2 Ом;
- потери по напряжению в этой трассе: ΔU = (2*L*I)/((1/p)*S) = (2*800*7,27)/((1/0,0175)*2,5) = 11 520/ 142,86 = 80,63 V.
При необходимости последнее выражение несложно математически преобразовать для выбора площади поперечного сечения проводника по суммарному значению подключаемой нагрузки:
S = (2*I*L)/((1/p)*ΔU.
В рассмотренном примере потери напряжения составляют более 36%. Этот результат свидетельствует о необходимости корректировки расчета сопротивления проводника. По действующим нормативам допустимо уменьшение контрольного параметра не более, чем на 5 %. Увеличив диаметр провода, можно получить необходимый результат. При сечении 19 мм кв. напряжение уменьшится до 209,41 V (4,81%).
С учетом увеличенного сопротивления алюминиевого провода предполагаются пропорциональные изменения потерь. Выполнив аналогичный расчет, можно получить рекомендованное сечение 31 мм кв. Использование такого проводника в аналогичных условиях снизит напряжение до 209,2 V, что позволит обеспечить соответствие нормативам – 4,92%.
К сведению. Для проверки расчетных данных можно использовать мультиметр. Измерения выполняют в соответствующем диапазоне с учетом амплитуды сигнала, переменного (постоянного) тока.
Измерение сопротивления кабеля мультиметром
При подключении источника питания переменного тока алгоритм вычислений усложняется. Для таких исходных условий пользуются формулой:
ΔU = ((Pа * Rа + Pр * Rи) *L)/ U,
где:
- Pа (Pр) – активная (реактивная) мощность;
- Rа (Rи) – относительное активное (индуктивное) сопротивление линии в Ом на километр.
Для определенных материалов проводников исходные данные берут из справочника. По аналогии с упомянутыми нормативами уменьшение напряжения не должно быть в общем случае более 5%. Дополнительные ограничения применяют с учетом особенностей электрических сетей и подключаемых потребителей (от 1% до 12%). Действующие правила уточняют по тексту последней редакции ПУЭ.
Приведенные итоги расчетов убедительно подтверждают преимущества меньшего удельного сопротивления медного провода. При использовании алюминиевого аналога значительно увеличивается количество материала для передачи электроэнергии с нормативными потерями. Для комплексного анализа следует учитывать лучшие показатели меди по прочности, гибкости.
Алюминий отличается меньшей стоимостью, легкостью. Но при работе с этим материалом следует исключить вибрационные воздействия и перемещения в процессе эксплуатации. Особо тщательно проектируют изгибы, чтобы сохранить целостность проводника. Электрический контакт нарушается образованием окислов на поверхности изделий, изготовленных из этого металла.
К сведению. В определенных ситуациях многое будет значить свободное место для прокладки трассы. По экономии пространства преимущественными параметрами обладает медь.
Выбор сечения проводника по допустимому нагреву
По мере увеличения силы тока повышается температура проводящего металла. На определенном уровне повреждается слой защитной изоляции, созданный из полимеров. Это провоцирует короткие замыкания и образование пламени. Опасные ситуации предотвращают корректным расчетом площади поперечного сечения. Определенное значение имеет способ прокладки (совместный/ раздельный).
Выбор кабельных изделий с учетом нагрева
Выбор сечения по потерям напряжения
Как показано в расчетах, при большой длине трасы нужно учитывать снижение напряжения и соответствующие энергетические потери. В крупных проектах рассматривают всю цепь тока с распределительными устройствами и подключаемыми нагрузками.
Выбор по допустимым потерям
Для точного определения подходящей кабельной продукции рассматривают особенности процесса эксплуатации. Делают необходимый запас, чтобы предотвратить аварийные ситуации при подключении новых потребителей и бросках напряжения в сети питания.
Видео
На первый взгляд может показаться, что эта статья из рублики «Электрику на заметку».
С одной стороны, а почему бы и нет,
с другой — так ведь и нам, пытливым электронщикам, иногда нужно рассчитать сопротивление обмотки катушки индуктивности, или
самодельного нихромового резистора, да и чего уж там греха таить — акустического кабеля для высококачественной звуковоспроизводящей
аппаратуры.
Формула тут совсем простая R = p*l/S, где l и S соответственно длина и площадь сечения проводника, а p — удельное сопротивление материала, поэтому расчёты эти можно провести самостоятельно, вооружившись калькулятором и Ля-минорной мыслью, что все собранные данные надо привести к системе СИ.
Ну а для нормальных пацанов, решивших сберечь своё время и не нервничать по пустякам, нарисуем незамысловатую таблицу.
ТАБЛИЦА ДЛЯ РАСЧЁТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПРОВОДНИКА
Страница получилась сиротливой, поэтому помещу-ка я сюда таблицу для желающих связать своё время с прокладкой электропроводки, подключить мощный источник энергопотребления, либо просто посмотреть в глаза электрику Василию и, «похлёбывая из котелка» задать справедливый вопрос: «А почему, собственно? Может разорить меня решил? Зачем мне тут четыре квадрата из бескислородной меди для двух лампочек и холодильника? Из-за чего, собственно?»
И расчёты эти мы с вами сделаем не от вольного и, даже не в соответствии с народной мудростью, гласящей, что
«необходимая площадь сечения провода равна максимальному току, делённому на 10», а в строгом соответствии нормативными
документами Минэнерго России по правилам устройства электроустановок.
Правила эти игнорируют провода, сечением, меньшим 1,5 мм2. Проигнорирую их и я, а за компанию и алюминиевые,
в силу их вопиющей архаичности.
Итак.
РАСЧЁТ ПЛОЩАДИ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ
Потери в проводниках возникают из-за ненулевого значения их сопротивления, зависящего от длины провода.
Значения мощности этих потерь, выделяемых в виде тепла в окружающее пространство, приведены в таблице.
В итоге к потребителю энергии на другом конце провода напряжение доходит в несколько урезанном виде — меньшим, чем
оно было у источника. Из таблицы видно, что к примеру, при напряжении в сети 220 В и 100 метровой длине провода, сечением 1,5мм2,
напряжение на нагрузке, потребляющей 4 кВт, окажется не 220, а 199 В.
Хорошо, это или плохо?
Для каких-то приборов — безразлично, какие-то работать будут, но при пониженной мощности, а какие-то взбрыкнут и пошлют Вас к
едрене фене вместе с вашими длинными проводами и умными таблицами.
Поэтому Минэнерго — минэнергой, а собственная голова не повредит ни при каких обстоятельствах. Если ситуация складывается подобным
примеру образом — прямая дорога к выбору проводов, большего сечения.
таблица и другие способы его определения
Автор Aluarius На чтение 5 мин. Просмотров 608 Опубликовано
Когда производится расчет сечения кабеля, то в частном домостроении или в квартирах для определения этой величины используются два показателя: потребляемая мощность сети и сила тока, проходящая по разводке. Сопротивление в данном случае роли не играет. Все дело в небольшой длине проводов. А вот если длина линии электропередач достаточно большая, то без определения данного показателя здесь не обойтись. К примеру, на начале участка напряжение будет 220-2240 вольт, а на конце уже заниженное 200-220 вольт. А так как все чаще в проводке используются медные кабели и провода, то наша задача в этой статье рассмотреть сопротивление медного провода (таблица сопротивления проводов будет ниже приложена).
Что нам дает сопротивление в общем? В принципе, с его помощью можно узнать параметры используемого провода или материал, из которого он изготовлен. К примеру, если для прокладки линии электропередачи использовался скрытый способ, то зная сопротивление линии, можно точно сказать, какой она длины. Ведь часто прокладка производится под землей и непрямолинейным способом. Или еще один вариант, зная длину участка и его сопротивление можно подсчитать диаметр используемого кабеля, а через него и его сечение. Плюс, зная данную величину, можно узнать материал, из которого этот провод был изготовлен. Это все говорит о том, что не стоит сбрасывать со счетов данный показатель.
Все это касалось электрической проводки, но когда дело касается электроники, то в этой области без определения сопротивления и сопоставления его с другими параметрами не обойтись. В некоторых случаях данный параметр может сыграть решающую роль, даже неправильный подбор провода по сопротивлению может привести к тому, что подключаемый к такому проводнику прибор просто не будет работать. К примеру, если к блоку питания обычного компьютера подключить очень тонкий провод. Напряжение в таком проводнике станет низким, не намного, но этого будет хватать, чтобы компьютер работал некорректно.
От чего зависит сопротивление
Так как мы говорим о медном проводе, то первое от чего зависит этот физический параметр, это медь, то есть, сырьевой материал. Второе – это размеры проводника, а, точнее, его диаметр или сечение (обе величины связаны между собой формулой).
Конечно, есть дополнительные физические величины, которые влияют на сопротивление проводника. К примеру, температура окружающей среды. Ведь известно, что при повышении температуры самого провода, его сопротивление увеличивается. А так как этот показатель находится в обратной зависимости от силы (плотность) тока, соответственно ток при повышении сопротивления, наоборот, снижается. Правда, это относится к тем металлам, которые являются обладателями положительного температурного коэффициента. Для примера можно привести сплав вольфрама, который используется для нити накала лампочки. Такому материалу изменения силы (плотность) тока не страшны при высоком нагреве, потому что этот металл обладает отрицательным температурным коэффициентом.
Расчет сопротивления
Сегодня все сделано для человека. И даже такой простой расчет можно сделать несколькими способами. Есть простые, есть сложные. Начнем с простых.
Первый вариант табличный. В чем его простота? К примеру, таблица на нижнем рисунке.
Здесь все четко показано и взаимосвязано. Зная определенные размеры медного провода, можно определить его сопротивление и силу тока, которую провод может выдержать. Или, наоборот, имея в наличие показатели сопротивления или силы (плотность) тока, которые, кстати, можно определить мультиметром, можно легко определить сечение или диаметр проводника. Данный вариант самый удобный, таблицы можно найти в свободном доступе в интернете.
Второй способ определения – с помощью калькулятора (онлайн). Таких интернетовских приспособлений великое множество, работать с ними удобно и легко. Можно в такой калькулятор вставлять физические величины медного проводника и получать размерные показатели, или, наоборот. Правда, основная масса таких калькуляторов в своей программе имеет одно стандартное значение – это удельное сопротивление меди, равное 0,0172 Ом·мм²/м.
И самый сложный вариант расчета – это провести его своими руками, используя формулу. Вот она: R=pl/S, где:
- р – это то самое удельное сопротивление меди;
- l – длина медного провода;
- S – его сечение.
Хотелось бы отметить, что медь обладает одним из самых низких удельных сопротивлений. Ниже него только серебро – 0,016.
Определить сечение проводника можно через формулу, где основным параметром является его диаметр. А вот определить диаметр можно разными способами, кстати, такая статья на нашем сайте есть, можете прочитать и получить полную и достоверную информацию.
Заключение о теме
Подводим итог всему вышесказанному. Конечно, никто не будет учитывать сопротивление электрической разводки медным кабелем в доме или квартире. Но если дело касается прокладки воздушных или подземных линий электропередач, к примеру, от подстанции до дачного участка, то данный показатель придется учитывать обязательно. Ведь именно он повлияет на качество напряжения в сети дома. А вот рассчитать параметры укладываемых кабелей можно будет разными способами, где показатель сопротивления медного провода (таблица приложена) является одним из основных.
Электрическое сопротивление r (Ом) 1м проволоки (провода…) в зависимости от ее диаметра d или сечения и материала при 20 °С.
| |||||||
В домашних условиях мы часто применяем переносные удлинители – розетки для временного (как правило остающееся на постоянно) включения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга с большими токами потребления.
Кабель для этого удлинителя обычно выбирается по принципу – что попало под руку, а это не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам.
В зависимости от диаметра (или от поперечного сечения провода в мм.кв.) провод обладает определенным электрическим сопротивлением для прохождения электрического тока.
Чем больше поперечное сечение проводника , тем меньше его электрическое сопротивление, тем меньше падение напряжения на нем. Соответственно меньше потеря мощности в проводе на его нагрев.
Проведем сравнительный анализ потери мощности на нагрев в проводе в зависимости от его поперечного сечения. Возьмем наиболее распространенные в быту кабели с паперечным сечением: 0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для двух удлинителей с длиной кабеля: L = 5 м. и L = 10м.
Возьмем для примера нагрузку в виде стандартного электронагревателя с электрическими параметрами:
— напряжение питания U = 220 Вольт;
— мощность электронагревателя Р = 2,2 КВт = 2200 Вт;
— ток потребления I = P/ U = 2200 Вт / 220 В = 10 А.
Из справочной литературы, возьмем данные сопротивлений 1 метра провода разных поперечных сечений.
Приведена таблица сопротивлений 1 метра провода изготовленного из меди и алюминия.
Посчитаем потерю мощности, уходящей на нагрев для поперечного сечения провода S = 0,75 мм.кв. Провод изготовлен из меди.
Сопротивление 1 метра провода (из таблицы) R1 = 0,023 Ом.
Длина кабеля L = 5 метров.
Длина провода в кабеле (туда и обратно) 2 · L =2 · 5 = 10 метров.
Электрическое сопротивление провода в кабеле R = 2 · L · R1 = 2 · 5 · 0,023 = 0,23 Ом.
Падение напряжения в кабеле при прохождении тока I = 10 A будет: U = I · R = 10 А · 0,23 Ом = 2,3 B.
Потеря мощности на нагрев в самом кабеле составит: P = U · I = 2,3 В · 10 А = 23 Вт.
Если длина кабеля L = 10 м. (того же сечения S = 0,75 мм.кв.), потеря мощности в кабеле составит 46 Вт. Это составляет примерно 2 % мощности потребляемой электронагревателем от сети.
Для а кабеля с алюминиевыми жилами того же сечения S = 0,75 мм.кв. показания увеличиваются и составляют для L = 5 м -34,5 Вт. Для L = 10 м — 69 Вт.
Все данные расчетов для кабелей сечением 0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для длины кабелей L = 5 и L = 10 метров, приведены в таблице.
Где : S – сечение провода в мм.кв.;
R1 – сопротивление 1 метра провода в Ом;
R — сопротивление кабеля в Омах;
U– падение напряжения в кабеле в Вольтах;
Р – потеря мощности в кабеле в ватах или в процентах.
Какие же выводы нужно сделать из этих расчетов?
- — При одном и том же поперечном сечении, медный кабель имеет больший запас надежности и меньше потерь электрической мощности на нагрев провода Р.
- — С увеличением длины кабеля увеличиваются потери Р. Чтобы скомпенсировать потери необходимо увеличить поперечное сечение проводов кабеля S.
- — Кабель желательно выбирать в резиновой оболочке, а жилы кабеля многожильными.
Соблюдение этих рекомендаций повысит надежность и механическую прочность устройства в целом.
Для удлинителя желательно использовать евро-розетку и евро-вилку. Штырьки евро-вилки имеют диаметр 5 мм. У простой электрической вилки диаметр штырьков 4 мм. Евро-вилки рассчитаны на больший ток, чем простые розетка и вилка . Чем больше диаметр штырьков вилки, тем больше площадь контакта в месте соединения вилки и розетки, следовательно меньшее переходное сопротивление. Это способствует меньшему нагреву в месте соединения вилки и розетки.
| | Адрес этой страницы (вложенность) в справочнике dpva.ru: главная страница / / Техническая информация / / Физический справочник / / Электрические и магнитные величины / / Электрическое сопротивление и проводимость проводников, растворов, почв…. / / Таблица удельных сопротивлений проводников. Таблица удельных сопротивлений металлов. Поделиться:
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Калькулятор сопротивления круглого провода
Калькулятор сопротивления круглого провода Логотип Chemandy Electronics Логотип Chemandy Electronics CHEMANDY ELECTRONICS Поставщики необычного Показать навигацию Скрыть навигациюРассчитывает сопротивление постоянного тока одного круглого провода из обычных проводящих материалов, используя уравнение 2 ниже.
Примечание. Чтобы использовать разные значения удельного сопротивления, выберите «Ввести данные» в текстовом поле «Выбор материала проводника», а затем введите требуемое значение удельного сопротивления (ρ) в поле, выделенном желтым цветом.
Этот калькулятор использует JavaScript и будет работать в большинстве современных браузеров. Для получения дополнительной информации см. О наших калькуляторах
.Сопротивление постоянного тока проводника рассчитывается с использованием удельного сопротивления и площади поперечного сечения: —
Уравнение 1.
Где:
ρ — Удельное сопротивление проводника в Ом.м
л Длина в метрах
A — площадь поперечного сечения в метрах
Круглая проволокаобычно определяется диаметром, а сопротивление постоянному току от диаметра: —
Уравнение 2.
Где:
ρ — Удельное сопротивление проводника в Ом.м
л Длина в метрах
d — диаметр круглого проводника в метрах
Значения для ρ взяты из Справочника по химии и физике CRC, 1-е студенческое издание , 1998, стр. F-88, и предназначены для элементов высокой чистоты при 20 ° C.
| Таблица результатов «контрольных отметок», выполненных в нашей лаборатории с использованием эмалированной медной проволоки | |||||
| Измерено | Рассчитано | ||||
| диаметр | Длина | Напряжение | Текущий | Сопротивление | Сопротивление |
| (мм) | (мм) | (В) | (А) | (Ом) | (Ом) |
| 1.0 | 410 | 0,0091 | 1,031 | 0,008826 | 0,0087596 |
| 0,5 | 410 | 0,0359 | 1,031 | 0,03482 | 0,0350385 |
| 0,2 | 410 | 0,24 | 1,032 | 0,2326 | 0,2189908 |
Этот калькулятор предоставляется компанией Chemandy Electronics бесплатно для продвижения FLEXI-BOX
Вернуться к индексу калькулятора
,
Проволочные манометры AWG Номинальные токи
AWG — американский проволочный манометр — используется в качестве стандартного метода для обозначения диаметра провода, измерения диаметра провода (оголенного провода) с удаленной изоляцией. AWG иногда также называют проволочным датчиком Брауна и Шарпа (B & S).
Приведенная ниже таблица AWG предназначена для одного сплошного круглого проводника. Из-за небольших зазоров между жилами в многожильном проводе многожильный провод с той же емкостью по току и электрическим сопротивлением, что и сплошной, всегда имеет немного больший общий диаметр.
Чем выше число — тем тоньше провод. Типичная домашняя проводка — это AWG № 12 или 14. Телефонный провод типичен для AWG 22, 24 или 26.
В приведенной ниже таблице указаны текущие значения одножильных и многожильных кабелей с ПВХ-изоляцией. Имейте в виду, что текущая нагрузка зависит от способа установки — корпуса — и от того, насколько хорошо тепло сопротивления отводится от кабеля. Рабочая температура проводника, температура окружающей среды и тип изоляции проводника важны.Всегда проверяйте данные производителя перед детальным проектированием.
Для полной таблицы с одноядерными и многоядерными номинальными токами — поверните экран!
1) Номинальные токи до 1000 В , одножильные и многожильные кабели с ПВХ-изоляцией, температура окружающей среды до 30 o C
Значения сопротивления основаны на электрическом сопротивлении для меди 1,724 x 10 -8 Ом м (0.0174 мкОм м) и удельное электрическое сопротивление для алюминия 2,65 x 10 -8 Ом м (0,0265 мкОм м).
Чем больше номер датчика, тем меньше его диаметр и тоньше провод.
Из-за меньшего электрического сопротивления более толстый провод несет больший ток с меньшим падением напряжения, чем более тонкий провод. Для более длинных расстояний может потребоваться увеличить диаметр проволоки — уменьшить калибр — чтобы ограничить падение напряжения.
Поправочные коэффициенты при температуре окружающей среды выше 30 o C
- температура окружающей среды 31 — 40 o C : поправочный коэффициент = 0.82
- температура окружающей среды 4 1 — 45 o C : поправочный коэффициент = 0,71
- температура окружающей среды 45 — 50 o C : поправочный коэффициент = 0,58
Похожие записи
