Instalacja, w której zamontowano piec oporowy zawierający 3 grzałki o mocy 1 kW i napięciu 230 V każda, jest zasilana jednofazowo przewodem miedzianym o długości 45 m. Aby spadek napięcia \( \Delta U\% \) nie był większy niż 3%, do rozdzielniczy zasilającej powinien dochodzić przewód o przekroju nie mniejszym niż
$$ S = \frac{200 \cdot P \cdot l}{U_n^2 \cdot \Delta U_{\%} \cdot \gamma_{Cu}} $$
\( \gamma_{Cu} = 57 \, \text{m/} \Omega \, \text{mm}^2 \)
W tym zadaniu kluczowe jest to, że piec ma 3 grzałki po 1 kW, więc łączna moc odbiornika wynosi $P = 3 \text{ kW} = 3000 \text{ W}$. Dla instalacji jednofazowej spadek napięcia liczymy ze wzoru $S = \frac{200 \cdot P \cdot l}{U_n^2 \cdot \Delta U\% \cdot \gamma_{Cu}}$. Po podstawieniu: $S = \frac{200 \cdot 3000 \cdot 45}{230^2 \cdot 3 \cdot 57} \approx 2{,}98 \text{ mm}²$. Wynik obliczeniowy to prawie 3 mm², ale w praktyce nie dobiera się przewodu „na styk” ani nie ma typowego przekroju 3 mm² w instalacjach budynkowych. Wybiera się najbliższy większy przekrój z szeregu normalizowanego, czyli 4 mm². Moim zdaniem to bardzo dobry przykład, że sama obciążalność prądowa to nie wszystko. Prąd pieca wynosi około $I = \frac{3000}{230} \approx 13 \text{ A}$, więc ktoś mógłby pomyśleć o 2,5 mm², ale przy długości 45 m spadek napięcia robi się już istotny. Zgodnie z dobrą praktyką projektową i zasadami stosowanymi w instalacjach według PN-HD 60364 sprawdza się zarówno obciążalność długotrwałą przewodu, warunki ochrony przeciwporażeniowej, jak i dopuszczalny spadek napięcia. Tutaj warunek spadku napięcia wymusza przekrój 4 mm².
W tym obliczeniu łatwo pomylić dwa różne kryteria doboru przewodu: obciążalność prądową i dopuszczalny spadek napięcia. Przekrój 1,5 mm² może kojarzyć się z typowymi obwodami oświetleniowymi, ale dla odbiornika o mocy 3 kW i długości linii 45 m byłby zdecydowanie za mały pod względem spadku napięcia. Taki przewód miałby większą rezystancję, więc na przewodach odłożyłaby się zbyt duża część napięcia, a piec nie pracowałby w warunkach znamionowych. W praktyce oznacza to gorsze grzanie, większe straty energii i niepotrzebne nagrzewanie przewodów. Przekrój 2,5 mm² też może wydawać się sensowny, bo prąd pieca to około 13 A, a taki przewód często wytrzymuje podobne obciążenia w instalacjach domowych. Ale zadanie nie pyta tylko o prąd. Warunek jest konkretny: $\Delta U\%$ nie może przekroczyć 3%. Po podstawieniu danych do wzoru wychodzi około 2,98 mm², więc 2,5 mm² jest poniżej wyniku obliczeniowego. To typowy błąd: dobór „bo zwykle się daje 2,5”, zamiast sprawdzenia długości przewodu i spadku napięcia. Z kolei 6 mm² spełniłby warunek technicznie, ale nie jest przekrojem minimalnym. Byłby droższy, trudniejszy w układaniu i często niepotrzebny dla takiego obwodu. W projektowaniu instalacji elektrycznych dobrą praktyką jest wybrać najmniejszy przekrój, który spełnia wymagania normowe i eksploatacyjne. Tutaj obliczenia prowadzą do wartości prawie 3 mm², więc z normalizowanych przekrojów przewodów miedzianych należy przyjąć 4 mm².