Rkrem.ru

Большая стройка
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет потери напряжения при постоянной нагрузке

  • 1 Формулы
  • 2 Упрощенная таблица
  • 3 Примеры
    • 3.1 Пример 2

На рис. G27 ниже даны формулы, обычно используемые для расчета потери напряжения в цепи на километр длины. Если:

  • Ib: ток полной нагрузки, в амперах
  • L: длина кабеля, в километрах
  • R: сопротивление кабеля, в Ом/км, то:

Примечание: R можно пренебречь, если сечение проводника свыше 500 мм 2 .

  • X: индуктивное реактивное сопротивление кабеля в Ом/км.

Примечание: Х можно пренебречь для проводов сечением меньше 50 мм 2 .
При отсутствии любой другой информации, примите Х = 0,08 Ом/км.

  • φ: фазовый угол между напряжением и током рассчитываемой цепи, обычно имеет следующие значения:

— цепь освещения лампами накаливания: cos φ = 1;
— питание двигателя:
• при запуске: cos φ = 0,35;
• в режиме нормальной работы: cos φ = 0,8;

  • Un: напряжение между фазами;
  • Vn: напряжение фаза — нейтраль.

Для кабелепроводов и шинопроводов заводского изготовления, значения активного и реактивного сопротивлений даются производителем.

ЦепьПадение напряжения(ΔU)
В%
Однофазная : фаза/фазаΔ U = 2 I b ( R cos ⁡ ϕ + X sin ⁡ ϕ ) L <0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294>pagecolor Delta U=2Ibleft(Rcos phi +Xsin phi right)L>100 Δ U U n <0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294>pagecolor >>
Однофазная : фаза/нейтральΔ U = 2 I b ( R cos ⁡ ϕ + X sin ⁡ ϕ ) L <0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294>pagecolor Delta U=2Ibleft(Rcos phi +Xsin phi right)L>100 Δ U V n <0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294>pagecolor >>
Сбалансированная трехфазная :3 фазы (с нейтралью или без нее)Δ U = 3 I b ( R cos ⁡ ϕ + X sin ⁡ ϕ ) L <0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294>pagecolor Delta U=>Ibleft(Rcos phi +Xsin phi right)L>100 Δ U U n <0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294>pagecolor >>

Рис. G27: Формулы расчета падения напряжения

Результат понижения напряжения

Распространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

  • сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
  • выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
  • снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
  • пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
  • неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
  • осветительные приборы работают вполнакала;
  • потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Расчет на потерю напряжения ЛЭП

Линии электропередач представляет собой компонент электрической сети, чья функция — передача электричества. Для расчета реактивных потерь в кабеле электропередач необходимо взять среднее реактивное сопротивление для алюминиевых или сталеалюминиевых кабелей, рассчитать нагрузки P и Q. Реактивную потерю можно вычислить следующим образом: ∆U = P∙r0∙L/Uном + Q∙x0∙L/Uном, активную — по формуле ∆Ua = ∆U — ∆Uр.

Также необходимо определить сечение провода (s = P∙L∙r0/(∆Ua∙Uном)) и найти в стандартном ряду соответствующее или ближайшее, а также найти это значение в таблице активного и реактивного сопротивлений на один километр линии.

На основе вычисленных показателей можно определить уточненную величину потери. При превышении допустимого показателя требуется заменить провод с большим сечением.

Если вы желаете самостоятельно посчитать, каково падение напряжение в проводе, учитывая его длину и прочие факторы, влияющие на потери, можно использовать формулу расчета падения напряжения в кабеле:

ΔU, % = (Uн — U) * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Из этого можно вывести формулу расчета потерь электроэнергии:

ΔP, % = (Uн — U) * I * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

I — фактический ток сети;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Выводы

Как легко видеть из формул, двукратное увеличение площади сечения проводника примерно двукратно уменьшает падение напряжения на проводах.

Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют. Опять же, двукратное увеличение питающего напряжения примерно в два раза снижает падение напряжения.

Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.

Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.

—>Сайт Волгунова Андрея —>

Автоматизированная таблица для расчета потери напряжения в кабельной линии переменного и постоянного тока.

Исходные данные необходимо вводить только в ячейки не помеченные серым цветом. В ячейках, помеченных серым цветом, введены необходимые формулы, изменение которых приведет к неправильной работе таблицы.

В строке «Материал жил» необходимо указать материал жил кабеля: «медь», «алюминий», «Cu», «Al».

В строке «пост. / перем. 1ф. / перем. 3ф. ток» необходимо указать род тока: «пост.» (для постоянного тока), «перем. 1ф.» (для переменного однофазного тока), «перем. 3ф.» (для переменного трехфазного тока).

Описание расчетов.

На векторной диаграмме показаны: вектор напряжения в конце линии U2, вектор напряжения в начале линии U 1 и вектор падения напряжения на сопротивлении линии I2zл (падение напряжения на активном сопротивлении линии I2rл и падение напряжения на индуктивном сопротивлении линии I2xл). Векторная диаграмма построена для фазных напряжений.

Падение напряжения является комплексной величиной:

где ∆U – продольная составляющая падения напряжения;
δU – поперечная составляющая падения напряжения.

Модуль вектора падения напряжения (потеря напряжения с учетом продольной составляющей):

Далее приведеные формулы по которым ведется расчет в данной таблице.

При трехфазном переменном токе.

Если напряжение сети меньше 1000 В учитывается только продольная составляющая падения напряжения (потеря напряжения):

где P — активная мощность передаваемая по линии, кВт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, квар;
r уд , x уд — удельное активное и индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l — длина кабельной линии, км;
U л — линейное напряжение сети, В;
n — количество кабелей, шт.

Удельные сопротивления кабельной линии рассчитывается с учетом числа кабелей, проложенных параллельно в кабельной линии, т.е. удельное сопротивление кабельной линии найденное по таблице на втором листе делится на число кабелей.

Поперечная составляющая падения напряжения:

Максимальная длина кабеля при заданной допустимой потере напряжения, км:

При однофазном переменном токе.

Если напряжение сети меньше 1000 В учитывается только продольная составляющая падения напряжения:

где P — активная мощность передаваемая по линии, кВт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, квар;
r уд , x уд — удельное активное и индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l — длина кабельной линии, км;
U ф — фазное напряжение сети, В;
n — количество кабелей, шт.

Удельные сопротивления кабельной линии рассчитывается с учетом числа кабелей, проложенных параллельно в кабельной линии, т.е. удельное сопротивление кабельной линии найденное по таблице на втором листе делится на число кабелей.

Поперечная составляющая падения напряжения:

Максимальная длина кабеля при заданной допустимой потере напряжения, км:

При постоянном токе.

где P — мощность передаваемая по линии, кВт;
r уд — удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l — длина кабельной линии, км;
U — напряжение сети, В;
n — количество кабелей, шт.

Максимальная длина кабеля при заданной допустимой потере напряжения, км:

Расчет потери напряжения при трехфазном переменном токе и напряжении 380 В по упрощенной формуле (для справки).

где P — активная мощность передаваемая по линии, кВт;
S — сечение жил кабеля, мм 2 ;
l — длина кабельной линии, км;
n — количество кабелей, шт.

Потеря напряжения от длины кабеля

Важными критериями для выбора кабеля, обеспечивающего электропитание, являются многие величины, поэтому следует обращать пристальное внимание на следующие способы расчёта: расчет сечения кабеля по нагрузке и расчёт по сечению. Однако для достижения безопасности и надёжности не менее важно обращать внимание и на длину каждого элемента линии и всей линии в целом. К тому же, почти все современные приборы рассчитаны на определённые предельные значения рабочего напряжения (например: 185 — 240 Вольт), поэтому, если не учесть потери напряжения, связанные с длиной кабеля, можно получить напряжение на конце линии меньше, чем требуемое для нормальной работы устройств. Это, в свою очередь, может либо сделать их эксплуатацию невозможной («Ой, что-то насос не включается!»), либо вообще вывести их из строя. Таким образом, проводя расчёт сечения кабеля по длине, вы заботитесь и о безопасности, и о качественной работе системы.

Области применения расчёта сечения кабеля по длине

1. В быту. Чаще всего такой расчёт в бытовых условиях нужен при изготовлении удлинителей на большие расстояния. В подавляющем же большинстве случаев при прокладке кабелей в бытовых условиях сложные расчёты просто не нужны. Длина линий относительно невелика, поэтому потери напряжения малы настолько, что ими можно пренебречь. Однако, прокладывая линию, всегда следует оставлять запас 10 – 15 см с каждой стороны на коммутацию проводов и подключение (сварка, пайка или обжим), а концы кабеля, входящие в щиток – с ещё большим запасом для подключения защитной автоматики и аккуратной укладки.

То есть, в бытовых условиях на поверхности, по которой прокладывается кабель:

  • Ставятся отметки расположения «точек» (выключатели, розетки, коммутационные коробочки, электропотребители и другие).
  • Рулеткой производится замер расстояния и с запасом отрезается кабель.
  • Кабель укладывается и крепится к поверхности в соответствии с требованиями ПУЭ.

На практике многие опытные монтажники, имеющие напарника, поступают ещё проще в целях экономии времени:

  • Ставятся отметки расположения «точек» (выключатели, розетки, коммутационные коробочки, электропотребители и другие).
  • Прокладка с запасом и крепление ведётся без предварительного замера, сразу по поверхности от «точки» к «точке» и впоследствии отрезается.

2. В промышленности. Необходимый расчёт сечения кабеля по длине производится на этапе проектирования промышленных сетей. Особенно важно сделать такие расчёты, если кабель будет иметь длительные и значительные нагрузки.

Все проводники, в силу своих свойств, имеют определённую величину электрического сопротивления, вызывающего потери при прохождении электрического тока. Факторы, влияющие на величину сопротивления и потерь:

  • сечение проводника (меньше сечение – больше потери);
  • материал проводника (медь, алюминий);
  • длина проводника (больше длина – больше потери).

В силу вышеприведённых факторов становится ясно, почему в проводниках наблюдается явление падения напряжения, равное величине тока, умноженной на значение сопротивления проводника. Допустимое значение падения напряжения – 5 %, если же полученная величина превысит этот предел, то проводник следует выбрать с большим сечением.

Как проводится расчет сечения кабеля по длине

1. В формулу для расчёта сечения подставляются длина, площадь сечения и удельное сопротивление проводника, определяемое по справочным таблицам, зависящее от марки кабеля или провода.

2. Затем определяются расчётные значения токов, разделив суммарную мощность нагрузки на величину напряжения в сети.

3. По справочной формуле высчитывается величина падения напряжения в данной сети или линии.

4. Оценка величины процентного соотношения падения напряжения к значению номинального напряжения в сети и выбор подходящего сечения проводника, укладывающегося в 5-ти процентный барьер.

Для промышленных, да и вообще крупных и средних предприятий, лучше всего производить комплексный расчёт, в котором будут учтены все требования для конкретных условий. Компания ПромЛан готова выполнить такие расчёты на самом высоком профессиональном уровне с гарантиями полной работоспособности сети при рабочих нагрузках и в случае необходимости наращивания производственных мощностей с минимальными затратами.

Пример расчёта в быту

1. Подсчитав суммарную мощность потребителей, мы получили примерно 3,8 кВт. Находим силу тока:

I = P/U·cosφ, где

I — сила тока, (А);

P — суммарная мощность, (Вт);

U — напряжение в сети, (В);

cosφ – коэффициент, равный 1 (если сети бытовые).

В нашем случае 3,8 кВт разделить на 220В будет равно 17,3 А. Используя таблицы ПУЭ №№ 1.3.4 и 1.3.5, находим требуемое сечение медного или алюминиевого кабеля. В быту следует использовать медь, поэтому при силе тока 17,3 А для использования понадобится медный кабель сечением 1,5 мм кв.

2. Рассчитываем сопротивление:

R = p·L/S, где

p – значение удельного сопротивления, (Ом·мм 2 /м);

R — сопротивление провода, (Ом);

S — площадь поперечного сечения, (мм 2 );

L — длина провода или кабеля, (м).

Значение р (удельное сопротивление) – величина постоянная:

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Коричневый провод это фаза или ноль
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector