Во время протекания тока по проводнику возникают значительные энергетические потери, которые почти полностью проявляются в виде нагрева провода. Этот вид потерь обусловлен сопротивлением материала течению электронов. Для компенсации потерь на нагрев приходится увеличивать мощность, поскольку конечному потребителю дойдёт меньшее количество энергии, чем было на входе в линию электропередачи. При этом важным компонентом, позволяющим снизить данные потери является правильный выбор материала провода, а также его сечения.
Металлом, обладающим наименьшим электрическим сопротивлением при нормальных условиях, является серебро, которое из-за высокой стоимости не может применяться в промышленных масштабах для целей электропередач. Несколько более высоким электросопротивлением характеризуется медь, далее – алюминий. Два последних металла максимально высокой степени чистоты и используются в настоящее время в качестве основных проводников тока во всём мире.
Второй важный фактор при выборе провода – правильное его сечение, которое должно обеспечивать допустимый нагрев, и в то же время не имеет смысла переплачивать за слишком толстый кабель. Выбор сечения определяется температурой нагрева провода длительными токовыми нагрузками. Пример: медный проводник диаметром 1,16 мм расплавится при силе тока 10 ампер. При этом, следует помнить, что пластиковая изоляция значительно менее устойчивая к высоким температурам, и для неё чаще всего опасной является температура уже в 65°C.
Площадь сечения жилы рассчитывается по стандартным формулам в зависимости от типа проводника (круглая жила, треугольная, квадратная, прямоугольная). Формула для расчёта тепловыделения тоже стандартная. Выделяемая тепловая мощность прямо пропорциональная квадрату силы тока, при этом она не зависит от напряжения, именно поэтому там, где необходимо передавать большое количество энергии, стараются максимально возможно увеличить напряжение. Также необходимо учитывать тот факт, что если рядом проходит несколько проводов, то они греют друг друга.
Максимально допустимая сила тока для кабелей, шнуров, проводов с пластиковой или резиновой изоляцией:
Безопасным считается такой ток, который при температуре земли + 15°С, температуре воздуха или окружающей среды + 25°С нагревает кабель не более чем до +65°С. При выборе провода для любых целей рекомендуется пользоваться специальными таблицами, в которых приводятся минимальные допустимые сечения провода для предполагаемой нагрузки (определяется мощностью нагрузки). В продаже можно найти как стандартные провода с маркировкой по ГОСТ или ТУ с известными характеристиками, так и большое количество других типов кабелей.
