Падение мощности или потеря мощности в кабеле зависит от длины кабеля, его размера и силы тока в кабеле. Кабели большего размера имеют меньшее сопротивление и поэтому могут передавать большую мощность без больших потерь. Потери в кабелях меньшего диаметра остаются низкими, если передаваемая мощность мала или если кабель не очень длинный. Инженеры должны спроектировать систему питания таким образом, чтобы потери мощности в кабелях были приемлемы для длины кабеля, необходимого для питания нагрузки.
Основы
Электрические кабели имеют сопротивление на фут, и чем длиннее кабель, тем больше сопротивление. Когда ток течет по кабелю, ток, протекающий через сопротивление, приводит к падению напряжения в соответствии с законом Ома, напряжение = ток x сопротивление. Мощность в ваттах - это напряжение x ток. Заданный ток и сопротивление кабеля определяют допустимое падение напряжения. Если это 10 вольт для тока 10 ампер, мощность, потерянная в кабеле, составит 100 ватт.
Размер кабеля
Кабели большего размера имеют меньшее сопротивление на фут, чем кабели меньшего диаметра. Типичная бытовая электропроводка - это AWG 12 или 14 калибра с сопротивлением 1,6 и 2,5 Ом на 1000 футов. Для типичного дома длина кабеля может составлять до 50 футов. Соответствующие сопротивления для этих распространенных размеров кабелей составляют 0,08 и 0,13 Ом. У большего кабеля сопротивление на 36 процентов меньше, чем у меньшего кабеля, и он будет терять на 36 процентов меньше энергии. Для более длинных кабелей, таких как внешние соединения, кабель калибра AWG 10 с сопротивлением 1 Ом на 1000 футов будет иметь падение мощности на 60 процентов меньше, чем кабель калибра 14.
Напряжение
В то время как сопротивление кабелей показывает, какой кабель будет терять меньше всего, потеря мощности в ваттах определяется падением напряжения. Для 100-футовых трасс сопротивление кабелей AWG 10, 12 и 14 составляет 0,1, 0,16 и 0,25 Ом. Бытовая цепь рассчитана на 15 ампер. Пропускание тока 15 ампер через 100 футов этих кабелей приведет к падению напряжения на 1,5, 2,4 и 3,75 В соответственно.
Мощность
Падение напряжения, умноженное на ток, дает мощность в ваттах. Три кабеля длиной 100 футов, несущие ток 15 ампер, будут иметь падение мощности 22,5, 36 и 56,25 Вт для кабелей калибра 10, 12 и 14 соответственно. Эта мощность нагревает кабель, и падение напряжения снижает доступное для нагрузки напряжение. Падение напряжения от 3,6 до 6 вольт дает приемлемое падение мощности для цепи на 120 вольт. Кабель калибра AWG 14 является пограничным, о чем свидетельствуют потери мощности, превышающие потери 40-ваттной лампочки.
