Почему в кабеле возникают потери
Жилы обладают электрическим сопротивлением. Когда по ним течёт ток, часть электрической энергии преобразуется в тепло. Для одного проводника в установившемся режиме активные потери определяются выражением P = I² · R. Если ток увеличить вдвое, при неизменном сопротивлении потери вырастут в четыре раза.
Как учесть длину и сечение
Для приближённой оценки при температуре 20 °C: R = ρ · L / S, где ρ — удельное сопротивление материала (Ом·мм²/м), L — длина жилы (м), S — её сечение (мм²). Ориентировочные исходные значения: медь ρ ≈ 0,0175; алюминий ρ ≈ 0,0283 Ом·мм²/м. Это приближённые величины, а не паспортные значения конкретного кабеля.
При повышении температуры сопротивление металлической жилы растёт. Поэтому для реального режима нужно учитывать рабочую температуру и конструкцию кабеля.
Однофазная и трёхфазная сеть
В однофазной двухпроводной линии с одинаковыми жилами и действующим током I: Pпот ≈ 2 · I² · Rжилы. Для симметричной трёхфазной линии: Pпот ≈ 3 · I² · Rжилы, где Rжилы — сопротивление одной фазной жилы на всю длину линии. Упрощение не учитывает ток нейтрали при несимметрии, гармонические составляющие, оболочки и дополнительные потери.
Пример: медная трёхфазная линия 10 мм², длина 30 м
Пусть действующий ток каждой фазы равен 25 А, температура жилы 20 °C, время работы под постоянной нагрузкой — 1000 ч, тариф — 7 ₽/кВт·ч. Сопротивление одной жилы: R = 0,0175 · 30 / 10 = 0,0525 Ом.
Суммарные потери трёх фаз: Pпот = 3 · 25² · 0,0525 = 98,44 Вт. За 1000 часов получится 98,44 кВт·ч. При тарифе 7 ₽/кВт·ч это около 689 ₽ условной стоимости энергии потерь.
Сравнение с сечением 6 мм² в тех же условиях
При сечении 6 мм² сопротивление одной жилы составит 0,0875 Ом. Потери трёх фаз — 164,06 Вт, энергия за 1000 ч — 164,06 кВт·ч, стоимость — около 1148 ₽. Разница по потерям при этих конкретных исходных данных — около 459 ₽ за 1000 часов. Это не экономическое обоснование замены кабеля: нужно учитывать стоимость материалов, монтаж, допустимый ток, нагрев и срок службы.
Почему расчёт по среднему току может обмануть
Потери зависят от квадрата тока, поэтому расчёт для переменного графика нагрузки по одному среднему значению искажает результат. Корректнее для каждого интервала времени рассчитать I²R · Δt, а затем сложить энергию по интервалам. Встроенный калькулятор использует постоянный ток на заданном интервале.
Посчитать со своими исходными данными
Откройте онлайн-калькулятор и укажите ток, мощность, сечение, длину или другие нужные параметры. Он показывает расчёт и ограничения упрощённой модели.
Важные ограничения
Это предварительная инженерная оценка, не проект и не руководство по выбору защиты, кабеля или компенсирующего оборудования. Необходимо проверить применимые нормы, реальные режимы и паспорта изделий. Для практического применения электротехнического решения обратитесь к квалифицированному специалисту.