Johtohäviöt

Johtohäviöt ovat sähkölaitteiden ja -verkkojen johtimissa syntyviä energiankulutushäviöitä, joita aiheutuu johtimien resistanssista ja siihen liittyvistä ilmiöistä. Pääasiallinen osa liittyy I^2R-häviöön: kun sähkövirta I kulkee johtimen läpi, osa tehosta muuttuu lämmöksi, jolloin tehohäviö P = I^2R syntyy. Resistanssi R riippuu materiaalin resistiivisyydestä ρ, johtimen pituudesta L ja poikkipinta-alasta A: R = ρL/A. Resistanssi kasvaa lämpötilan noustessa, minkä vuoksi lämpötilan hallinta on tärkeä osa verkkojen suunnittelua.

Erityisesti korkeilla taajuuksilla lisähäviöihin vaikuttavat ihoilmiö (skin effect) ja lähialue-ilmiö (proximity effect), jotka pakottavat virran jakautumaan johtimen keskustaan ja siten suurentavat efektiivistä vastusta. Näillä tekijöillä on merkitystä suurjännite- ja RF-käytössä sekä pitkillä, ohutkuparijohtimilla.

Johtohäviöiden hallinta ja vähentäminen perustuvat sekä materiaalivalintaan että mitoittamiseen: käytetään suurempaa poikkipinta-alaa tai alhaisemman resistiivisyyden omaavaa materiaalia (esim. kuparia), toteutetaan jäähdytys, minimoidaan johdon pituutta, sekä tarvittaessa käytetään erityisiä rakenteita kuten Litz-johtoa RF-sovelluksissa. Myös liitosten ja kärkinäytteiden kosketusvastusten hallinta vähentää lisähäviöitä.