В электротехнике иногда приходится рассчитывать параметры проводника в зависимости от вещества, из которого он сделан, сопротивления, сечения, длины и температуры. В программу КИП и А встроен модуль, позволяющий рассчитать:

• Сопротивление электрического проводника, по его длине, сечению, температуре и вещества, из которого он изготовлен.
• Длину электрического проводника, по его сечению, температуре и вещества, из которого он изготовлен.
• Сечение электрического проводника, по заданному току ⁄ мощности.

Электрический проводник
Расчет параметров

Электрические свойства проводника в большой степени зависят от вещества из которого он сделан. Важнейшими являются:

• Удельное сопротивление вещества проводника [ρ], измеряется в Ом·м в международной системе единиц (СИ). Это означает, что единица измерения удельного сопротивления в системе СИ равна такому удельному сопротивлению вещества, при котором однородный проводник длиной 1 м с площадью поперечного сечения 1 м², изготовленный из этого вещества, имеет сопротивление, равное 1 Ом.
  Также довольно часто применяется внесистемная единица Ом·мм²/м.
  1 Ом·мм²/м = 10⁻⁶ Ом·м
• Температурный коэффициент электрического сопротивления [α], характеризует зависимость электрического сопротивления от температуры и измеряется в Кельвин в минус первой степени K⁻¹. Это величина, равная относительному изменению удельного ⁄ электрического сопротивления вещества при изменении температуры на единицу. Расчет удельного сопротивления ρ_t при произвольной температуре t производится по классической формуле (1):

  ρ_t = ρ₂₀[1 + α(t - 20)]

  ρ_t - удельное сопротивление при температуре t
  t - температура
  ρ₂₀ - удельное сопротивление при температуре 20°C
  α - температурный коэффициент сопротивления
  Формула применима в небольшом диапазоне температур: от 0 до 100 °C. Вне этого диапазона или для точных результатов применяют более сложные вычисления.

Ниже приведена таблица наиболее популярных металлов для изготовления проводников, с их удельными сопротивлениями и температурными коэффициентами электрического сопротивления. Данные таблицы взяты из различных источников. Следует обратить внимание на то, что и удельное сопротивление проводника, и его температурный коэффициент электрического сопротивления зависят от чистоты металла, а в случае сплавов (сталь) могут существенно отличаться от марки к марке.

Программа КИП и А при вычислении свойств электрического проводника оперирует со следующими входными ⁄ выходными параметрами и их единицами измерения:

• Вещество, из которого изготовлен проводник (Смотрите таблицу 1)
• Длина проводника. мм, см, м, км, дюймы, футы, ярды
• Температура проводника. °C, °F
• Диаметр проводника. мм
• Сечение проводника. мм², kcmil
  kcmil - тысяча круговых мил = 0.5067 мм²
• Сопротивление проводника. Ом, кОм, МОм

Ниже, на рисунках представлены скриншоты модулей программы КИП и А по расчету параметров проводника.

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

Расчет сопротивления электрического проводника

Сопротивление электрического проводника рассчитываем по формуле:

R = ρ * L / S

• R - сопротивление электрического проводника
• ρ - удельное сопротивление проводника
  вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t - 20)]
  • ρ₂₀ - удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
  • t - температура проводника
  • α - температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)
• L - длина электрического проводника
• S - сечение электрического проводника

Расчет длины электрического проводника

Длину электрического проводника рассчитываем по формуле:

L = R * S / ρ

• L - длина электрического проводника
• R - сопротивление электрического проводника
• S - сечение электрического проводника
• ρ - удельное сопротивление проводника
  вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t - 20)]
  • ρ₂₀ - удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
  • t - температура проводника
  • α - температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)

Расчет сечения электрического проводника

Минимальное сечение электрического проводника при допустимых потерях напряжения рассчитываем по формуле:

S = I * ρ * L / ΔU

• S - сечение электрического проводника
• I - сила тока в электрической цепи
• L - длина электрического проводника
  при двухпроводной линии, длина проводника (значение L) удваивается
• ΔU - допустимые потери напряжения
• ρ - удельное сопротивление проводника
  вычисляется по формуле (1): ρ = ρ₂₀[1 + α(t - 20)]
  • ρ₂₀ - удельное сопротивление проводника при температуре t = 20°C (Таблица 1)
  • t - температура проводника
  • α - температурный коэффициент электрического сопротивления (Таблица 1)