Электрическая энергия, при передаче по кабелю на расстояние от источника к потребителю, по пути расходуется. Будь то передача энергии от электростанции до подстанции, или от электрораспределительного щитка в нашем подъезде - до розетки и до потребителя (до того или иного электрического прибора, подключенного к розетке).
Больше беспокоит тот отрезок цепи, который расположен между счетчиком и потребителем, ведь за насчитанные счетчиком ватты и приходится платить. И лучше бы, чтобы бесполезных потерь энергии было бы как можно меньше.
Но уже здесь за бесполезные потери энергии отвечают как проводка, так и соединительные провода (шнуры), идущие от приборов к вилкам (и в конце концов — к розеткам). Дело в том, что провода эти, по закону Джоуля-Ленца, нагреваются, если потребитель мощный. Нагрев проводов — это следствие падения напряжения на них, поскольку провода наши обладают конечным электрическим сопротивлением R. Для наглядной демонстрации предлагается устроить следующий эксперимент. Включите в сеть водонагреватель мощностью 2 кВт, и через минуту потрогайте провод, соединяющий его с розеткой. Провод ощутимо теплый. Еще бы, ведь через него идет ток около 9 ампер.
Если сечение провода 1,5 кв. мм, то сопротивление двух жил метра такого провода составляет 0,024 Ом, а значит при токе в 9 ампер на нем постоянно, пока водонагреватель работает, в форме тепла рассеивается мощность примерно 2 Вт! А если взять электрический чайник с его метром двухжильного провода, а утюг, а масляный обогреватель… Да еще и попробовать подключить их к розетке через обычный дешевый удлинитель «для телевизора». Провод ощутимо разогреется, а это - явные потери.
В конце концов каждый провод, соединяющий какой бы то ни было прибор с розеткой, сам по себе всегда расходует мощность, которую безжалостно учитывает счетчик. Мы уже и не говорим о сечении электропроводки, на меди в которой желают сэкономить бережливые хозяева. Начнем с того, что сопротивление проводника можно легко вычислить по следующей формуле:
Итак, в чем же суть потерь энергии на проводах, как эти расходы прикинуть, и как в конце концов уменьшить? Начнем с того, что в проводах, шнурах, кабелях, принято использовать медь.
Медь имеет удельное электрическое сопротивление 0,018 Ом*м/кв.мм. Это значит, что сопротивление одной жилы медного провода сечением 1 кв.мм, длиной 1 км составит 18 Ом. А если провод двухжильный, то сопротивление окажется 36 Ом. А один метр ДВУХЖИЛЬНОГО провода сечением 1 кв.мм даст сопротивление 0,036 Ом.
Падение напряжения на проводе зависит от электрического тока, который по нему течет. Зная ток (поделив мощность прибора на напряжение в сети), из Закона Ома для участка цепи можно найти это падение напряжения:
Умножив падение напряжения на номинальный ток прибора, находим мощность, рассеиваемую на проводе. Вывод: чем меньше сечение провода и чем он длиннее — тем больше падение напряжения на проводе, и, соответственно, — больше электрические потери, получаемые в форме тепла.
Вредные последствия неадекватно большого падения напряжения на проводах давно известны.
Во-первых, перегревается проводка, что повышает вероятность возгорания и возникновения пожара в помещении.
Во-вторых, расход энергии на бесполезный нагрев проводки ведет к лишним материальным расходам на оплату счетов за электричество.
В-третьих, падение напряжения на проводах отнимается по сути у прибора, который должен получить всё напряжение.
В-четвертых, ресурс проводов из-за их перегрева тратится быстрее, как и ресурс импульсных блоков питания потребителей, получающих напряжение меньше номинала, и поэтому вынужденных потреблять больше тока.
В заключении хотелось бы отметить, что никогда не стоит экономить на площади сечения медных проводов при выполнения проводки в помещении. К примеру: двухжильный медный провод сечением 2,5 кв.мм на 5 метрах даст 7,2 Вт тепла уже при токе в 10 А. Насколько это экономично? Лучше выбирать сечение провода таким образом, чтобы при максимальной нагрузке на сеть плотность тока была бы не более 4 А на кв.мм жилы.