W zadaniu dobiera się przekrój żyły miedzianej tak, aby spadek napięcia w obwodzie stałoprądowym nie przekroczył wartości dopuszczalnej. Podany dopuszczalny spadek DU%=4% przy napięciu UN=50 V odpowiada spadkowi napięcia rzędu 2 V (bo 4% z 50 V).
W obwodzie DC spadek napięcia wynika z prawa Ohma: ΔU = I · R. Kluczowe jest poprawne wyznaczenie rezystancji przewodów. W typowym obwodzie dwuprzewodowym prąd płynie przewodem "tam" i "z powrotem", więc do obliczeń przyjmuje się rezystancję całego toru prądowego, często z długością efektywną 2·l. Rezystancję żyły oblicza się z zależności R = ρ · l / S, gdzie ρ jest rezystywnością miedzi (zależną od temperatury).
Połączenie tych zależności daje warunek na przekrój S: musi być na tyle duży, aby przy maksymalnym prądzie obciążenia spadek ΔU nie przekroczył ok. 2 V. Z podanych odpowiedzi właściwy jest wybór "S = 2,5 mm2", bo jest to najmniejszy przekrój, który spełnia warunek spadku napięcia przy założeniach typowych dla miedzi i obwodu dwuprzewodowego.
Dlaczego pozostałe odpowiedzi są niepoprawne?
- "S = 1,0 mm2" oraz "S = 1,5 mm2" dają większą rezystancję przewodów, a więc większy spadek napięcia; w praktyce ryzykuje się przekroczenie dopuszczalnych 4% przy maksymalnym obciążeniu.
- "S = 4,0 mm2" technicznie zmniejszy spadek napięcia, ale nie jest doborem minimalnym i zwykle jest przewymiarowaniem (większy koszt i trudniejszy montaż), jeżeli 2,5 mm² spełnia wymagania.
Wskazówka egzaminacyjna: zawsze sprawdź, czy w zadaniu chodzi o obwód dwuprzewodowy (2·l) oraz czy prąd obciążenia jest równy prądowi znamionowemu zabezpieczenia, czy powinien wynikać z innych danych.
