通過電線傳輸能量

電路至少由三個要素組成：發電機，它是電能的來源， 能量的接受者 以及連接發生器和接收器的電線。

發電廠通常位於遠離電力消耗地的地方。從發電廠到能源消耗地之間，一條架空電力線綿延數十公里甚至數百公里。電力線的導體固定在極上，絕緣體由電介質製成，通常是瓷器。

在構成電網的架空線路的幫助下，電力供應給能源消費者所在的住宅和工業建築。在建築物內部，電氣佈線由絕緣銅線和電纜製成，稱為室內佈線。

當通過電線傳輸電力時，會觀察到許多與電線對電流的電阻有關的不良現象。這些現象包括 電壓損失, 線路功率損耗, 電熱絲.

線路電壓損失

當電流流動時，線路電阻上會產生電壓降。已知線路長度l（單位為米）、導體截面S（單位為平方毫米）和線材電阻ρ，即可計算出線路電阻Rl：

Rl = ρ (2l / S)

（公式中包含數字 2，因為必須考慮兩條線）。

如果電流 l 流過線路，則根據歐姆定律，線路中的電壓降 ΔUl 等於：ΔUl = IRl。

由於線路中的一些電壓丟失，因此線路末端（接收器處）的電壓將始終小於線路起點處（而不是發電機端子處）的電壓。由於線路壓降導致的接收器電壓下降可能會導致接收器無法正常工作。

例如，假設白熾燈通常在 220 V 下燃燒並連接到提供 220 V 的發電機。假設線路的長度 l = 92 m，導線橫截面 S = 4 mm2，電阻 ρ = 0 , 0175.

線路電阻：Rl=ρ(2l/S)=0.0175(2×92)/4=0.8歐姆。

如果電流通過燈 Az = 10 A，則線路中的電壓降將為：ΔUl = IRl = 10 x 0.8 = 8 V...因此，燈中的電壓將比發電機中的電壓低 2.4 V電壓：Ulamps = 220 — 8 = 212 V。燈將有少數點亮。流經接收器的電流變化會導致線路上的電壓降發生變化，從而導致接收器兩端的電壓發生變化。

在此示例中，讓其中一盞燈關閉，線路中的電流將降至 5 A。在這種情況下，線路中的電壓降將降低：ΔUl = IRl = 5 x 0.8 = 4 V。

在打開的燈上，電壓會升高，這會導致其亮度明顯增加。該示例表明，由於線路中壓降的變化，打開或關閉單個接收器會導致其他接收器的電壓發生變化。這些現象解釋了在電網中經常觀察到的電壓波動。

線路電阻對網絡電壓值的影響用相對電壓損失來表徵。線路中的電壓降與正常電壓之比，以相對電壓損失的百分比（用ΔU%表示）表示，稱為：

ΔU% = (ΔUl /U)x100%

根據現有標準，線路導線的設計必須使電壓損失不超過 5%，在照明負載下不超過 2 — 3%。

能量損失

發電機產生的部分電能轉化為熱量並浪費在石灰中，通過傳導產生熱量。結果，接收器接收到的能量總是小於發生器給出的能量。同樣，接收器消耗的功率總是小於發生器產生的功率。

線路中的功率損耗可以通過知道線路的電流強度和電阻來計算：Plosses = Az2Rl

為了表徵電力傳輸的效率，定義線路效率，它被理解為接收器接收到的功率與發生器產生的功率之比。

由於發生器產生的功率比接收器的功率大了線路中的功率損耗量，因此效率（用希臘字母 η 表示 — this）計算如下：η = Puseful / (Puseful + Plosses)

其中，Ppolzn 是接收器中消耗的功率，Ploss 是線路中的功率損耗。

從前面討論的示例中，電流強度 Az = 10 線路中的功率損耗（Rl = 0.8 歐姆）：

損耗 = Az2Rl = 102NS0，8 = 80 W。

有用功率 P useful = Ulamps x I = 212x 10 = 2120 W。

效率 η = 2120 / (2120 + 80) = 0.96（或 96%），即接收器僅接收到發電機產生的功率的 96%。

用電線加熱

電流產生的熱量使電線電纜發熱是一種有害現象。在高溫下長時間運行，電線和電纜的絕緣層會老化、變脆和塌陷。絕緣層的破壞是不可接受的，因為這會導致電線的裸露部分相互接觸並造成所謂的短路。

接觸裸露的電線會導致觸電。最後，電線過熱會點燃其絕緣層並引起火災。

為確保發熱不超過允許值，必須選擇正確截面的導線。電流越大，導線的橫截面積就越大，因為隨著橫截面積的增加，電阻會降低，因此產生的熱量也會減少。

電熱絲橫截面的選擇是根據表格進行的，這些表格顯示了多少電流可以通過電線而不會導致不可接受的過熱。va。有時它們表示允許的電流密度，即導線橫截面每平方毫米的電流量。

電流密度 Ј 等於電流強度（以安培為單位）除以導體的橫截面（以平方毫米為單位）： Ј = I / Sа / mm2

另外知道允許的電流密度 Ј，您可以找到所需的導體截面：S = I /Јadop

對於內部佈線，允許的電流密度平均為 6A/mm2。

一個例子。有必要確定導線的橫截面，如果已知通過它的電流應等於 I = 15A，並且允許的電流密度 Јadop — 6Аmm2。

決定。所需導線橫截面 S = I /Јadop = 15/6 = 2.5 mm2