Elektriciteitsleiding: verschil tussen versies

De meeste elektriciteitsleidingen bij huisinstallaties zijn voorzien van twee of drie [[Ader (elektrisch) |aders]]. Bij twee aders zijn dit de [[Installatiedraad#fasedraad|fase]] (bruine isolatie) en de [[Installatiedraad#Nuldraad|nulleider]] (blauwe isolatie). Leidingen met drie aders zijn daarnaast voorzien van een [[Installatiedraad#Aarddraad|aardedraad]] (geel/groene isolatie).

In bijgaande tabel is een reeks drieaderige kabels met aderisolatie van vinyl weergegeven van 1,5  mm² tot 400  mm² met de daarbij behorende toelaatbare stromen en [[Elektrische stroomdichtheid|stroomdichtheid]].

Voor een goed inzicht in de stroombelastbaarheid, is in de bijbehorende grafiek alleen het gebied van 1,5  mm² tot 35  mm² weergegeven. Opvallend is, dat naarmate de doorsnede van de geleidingen groter wordt, de toegestane stroom niet in gelijke mate stijgt. Dit is nog beter te zien in de derde kolom van de tabel die de stroomdichtheid van deze geleiders weergeeft. In de grafiek hierbij komt dat duidelijk tot uitdrukking.

Men zou verwachten dat als bij een geleider van 2,5  mm² een stroom van 27 ampère is toegestaan, bij 25  mm² een stroom van 270 ampère zou mogen worden toegelaten. Dit is duidelijk niet het geval, zoals de tabel laat zien.

De in de geleiders ontwikkelde warmte moet aan de buitenzijde van de geleider — dus aan de omtrek hiervan — aan de omgeving worden afgegeven. Bij stijging van de doorsnede, houdt de omtrek van de geleider echter geen gelijke tred met de doorsnede ervan.

Als bijvoorbeeld de doorsneden 4 &nbsp;mm² en 16 &nbsp;mm² worden genomen, dus met een oppervlakteverhouding van 1:4, dan geldt, teruggerekend naar de omtrek, dat de verhouding hier ligt op <math>\tfrac{1}{\sqrt 4} = \tfrac 1 2</math>. Bij 10 &nbsp;mm² en bijvoorbeeld 400 &nbsp;mm² gelden de verhoudingen 1:40 voor de doorsneden en <math>\tfrac{1}{\sqrt{40}} = \tfrac{1}{2 \sqrt{10}}</math> voor de omtrekken.

Er is nog een belangrijk fenomeen aanwezig bij het stijgen van de doorsneden. Het blijkt dat bij transport van wisselstroom de geleiders een zekere stroomverdringing ondervinden. Men noemt dit ook wel het [[skineffect]]. Stroomverdringing wil zeggen, dat niet de gehele geleiderdoorsnede benut wordt voor het transport van elektriciteit, maar dat de kernen van de geleiders in mindere mate meedoen. De indringdiepte van de stroom is bij de normaal geldende netfrequentie van 50 &nbsp;Hz ongeveer 10 &nbsp;mm. Bij kleine doorsneden is dit effect dus nauwelijks van belang, maar naarmate de geleiderdoorsnede stijgt, wordt de invloed van dit effect groter.

Bij 400 &nbsp;mm² doet een kern van circa 2,5 &nbsp;mm doormeter niet mee aan de stroomgeleiding, wat omgerekend naar de diameter neerkomt op ruim 1,2%. Bij een doorsnede van 1000 &nbsp;mm² is dit al een kern van circa 15 &nbsp;mm {{unicode|⌀}} geworden, en is dus ongeveer 19% van de doorsnede inactief. Dit is ééneen van de redenen waarom dan ook veelal holle geleiders voor de hoofdverdeel-inrichtingen worden gekozen bij grote in- en uitgaande transporten van elektriciteit, zoals dat in de onderstations in het [[hoogspanningsnet]] het geval is.

Door de stroom ''I'' die een belasting ''P'' van een installatie opneemt treden in de leidingen van en naar de installatie verliezen op, die in twee categorieën kunnen worden onderscheiden, namelijk ''spanningsverliezen'' en ''vermogensverliezen''.

<br/>''U''_v = 150 × 0.3 &nbsp;km × 0,27 Ω/km × 0,85√3= 17,9 V, wat overeenkomt met 17,9/4 ≈ 4,5%, wat nog net een toegestane waarde is, aangezien de maximale grenswaarde 5% is.

3 × 300² × 0,03 = 8100 watt oftewel 8,1 &nbsp;kW.

''P''_w = [[Driefasenspanning|''U'' × ''I'' × √3 × cosφ]] = 400 × 300 × √3 × 0,85 = 176.669 watt = 176,7 &nbsp;kW. Het vermogensverlies in de leiding is 8,1/1,77 ≈ 4,6%. Gerekend over een jaar bij een belastingsgraad van 75% en een belastingstijd van 8 uur, is de opgenomen energie in de kabel = 0,75 × 8 × 365 × 8,1 =

In de laagspanningsnetten 230/400 V hoeft met het reactieve gedeelte van het spanningsverlies geen of nauwelijks rekening te worden gehouden, aangezien dit pas bij een doorsnede van 120 &nbsp;mm² en hoger een rol gaat spelen. Dit houdt in dat men voor het spanningsverlies in laagspanningsnetten voor 230V meestal schrijft: ''U''_v = ''I'' × ''R'' cos ''φ'', en voor de driefasenspanning 400 V: ''U''_v = ''I'' × ''R'' cos ''φ''√3.

Dit houdt ook in dat het spanningsverlies voor leidingen tot 120mm² niet verandert als een installatie is uitgerust met cos ''φ''-compensatie.

Bij kabels voor 10 kV en hoger mag tot 95 &nbsp;mm² het aandeel van ''X'' worden verwaarloosd, maar bij bovengrondse hoogspanningslijnen moet door de opbouw en de doorsnede hiervan het reactieve gedeelte altijd in de berekeningen worden betrokken, en geldt gewoon: ''U''_v = ''I'' (''R'' cos ''φ'' ± ''X'' sin ''φ'') √3 volt.

Verder treedt er bij spanningen > 100 kV een verschijnsel op, dat wordt aangeduid met 'corona'. Corona ontstaat doordat de lucht om een geleider doorslaat (ioniseert), zodra de veldsterkte om die geleider de doorslaggrens van lucht overschrijdt, waardoor er ook verlies ontstaat. Het totale vermogensverlies ''P''_A, dat door de aanwezigheid van ''R''_A ontstaat, wordt uitgedrukt als ''P''_A = ''U'' ²/''R''_A (watt). Voor dit verlies wordt meestal gemiddeld 1 &nbsp;kW/km aangehouden.