Pierderile cablurilor din secțiunea transversală. Calculator pentru calcularea pierderilor de tensiune într-un cablu electric. Reducerea lungimii cablului de lucru

Calculul pierderii totale de tensiune la consumatori la distanță pentru a verifica abaterea de tensiune a acestora și a o compara cu cea standard este unul dintre cele de bază la proiectarea sistemelor de alimentare cu energie. După cum arată practica, în diferite institute de proiectare și chiar între designeri din cadrul aceluiași institut, aceste calcule sunt efectuate diferit. Acest articol examinează greșelile tipice făcute de proiectanți folosind exemplul de calcul al pierderii de tensiune în linia principală de alimentare a caselor de vară pe parcelele asociațiilor de grădinărit.

2. Enunțarea problemei

Pentru linia principală de alimentare a caselor de vară ale asociațiilor de grădinărit, este necesar să se calculeze pierderea totală de tensiune către consumatorul de la distanță. Configurația liniei este prezentată în Fig. 1.

Orez. 1. Configurarea liniei trunchi.

Linia este conectată la o stație de transformare (TS) și conține 4 ramificații (noduri). Strict vorbind, nodul nr. 4 nu este un nod, deoarece linia nu se ramifică în acest punct; a fost introdus pentru comoditatea delimitării secțiunilor de linie. Pentru fiecare nod se cunoaște numărul de case conectate la acesta. Ramurile din nodurile nr. 1-3 sunt similare cu ramura din nodul nr. 4, dar nu sunt desenate în detaliu pentru a nu aglomera imaginea.

Întreaga linie, cu excepția intrării în casa nr. 11, este realizată cu fir SIP 2‑3x50+1x50; Intrarea în casă se face cu fir SIP 4 - 2x16. Rezistența electrică liniară a firelor:

• SIP 2 - 3x50+1x50: R pog = 0,641·10 -3 Ohm/m; X pog = 0,0794.10 -3 Ohm/m;
• SIP 4 - 2x16: R pog = 1,91·10 -3 Ohm/m; X pog = 0,0754.10 -3 Ohm/m;

Factorul de putere a sarcinii (cosϕ) este 0,98 (tgϕ = 0,2). În fig. 1 arată lungimile secțiunilor de linie.

Determinați cantitatea de pierdere totală de tensiune în linia către casa nr. 11.

3. Metodologia de calcul a pierderilor de tensiune

Calculul pierderii de tensiune (în procente) de-a lungul unei secțiuni de linie poate fi efectuat folosind formula:

• pentru linii trifazate încărcate simetric

unde P r (Q r) este puterea activă (inductivă) calculată a liniei, W (var);

L este lungimea secțiunii de linie, m;

R pog (X pog) - rezistența liniară activă (inductivă) a firului, Ohm/m;

U nom (U nom.ph.) - tensiune nominală de rețea liniară (fază), V.

Puterea inductivă a liniei este legată de puterea activă după cum urmează:

• pentru liniile monofazate cu aceeași secțiune a conductorilor de fază și neutru

Rămâne de determinat puterea estimată la fiecare secțiune a liniei. Acest lucru se poate face conform recomandărilor SP 31-110-2003, clauza 6.2, tabelul 6.1, clauza 2. În funcție de numărul de case alimentate prin secțiunea de linie în cauză, puteți utiliza tabelul pentru a determina sarcina specifică a casei și pentru a calcula sarcina electrică pe secțiunea de linie. Numărul de case pe tronsoane intermediare se calculează ca numărul total de case de pe ramură (la nod) la sfârșitul tronsonului și pe tronsonul următor.

De exemplu, numărul de case de pe tronsonul dintre nodurile nr. 1 și nr. 2 este egal cu suma numărului de case de pe ramura nr. 2 și pe tronsonul dintre nodurile nr. 2 și nr. 3, adică. N=8+(11+15)=34 case. Conform Tabelului 6.1, se determină sarcina specifică pentru 34 de case. Tabelul 6.1 prezintă valori numai pentru 24 și 40 de case, prin urmare pentru 34 de case valoarea sarcinii specifice este determinată prin interpolare liniară:

unde m este numărul de secțiuni consecutive ale dreptei.

Formulele de mai sus nu ridică nicio îndoială, deoarece sunt date în cărțile de referință. Dar există un punct care nu este indicat în mod explicit nici în cărțile de referință, nici în documentele de reglementare și care provoacă controverse în rândul proiectanților, și anume, „ce sarcină ar trebui considerată calculată pe o secțiune a liniei principale atunci când se calculează pierderea de tensiune?” Încă o dată, „cum se determină sarcina calculată pe o secțiune a liniei principale, nu în cazul alegerii secțiunii transversale a cablului/firului de linie în funcție de curentul continuu admisibil, ci atunci când se calculează pierderea de tensiune la o telecomandă. consumator?"

De exemplu, în cartea de referință editată de Yu. G. Barybin, sarcina pe secțiunile liniei este determinată de suma algebrică a sarcinii la noduri, care nu ține cont de discrepanța dintre graficele de sarcină maximă ale consumatorilor. . Ibid., pagina 170:

Calculul pierderii de tensiune trebuie efectuat ținând cont de următoarele circumstanțe: ... pentru funcționarea pe termen lung, valorile inițiale sunt puterea calculată P m sau curentul calculat I m ​​și factorul de putere corespunzător curentul.

Calcule similare sunt date în manualul lui Yu. D. Sibikin. În manualul lui S. L. Kuzhekov, pierderea totală de tensiune este calculată prin suma cuplurilor de sarcină (cuplul de sarcină este produsul dintre puterea receptorului electric și distanța de la acesta la centrul de putere), care este în esență aceeași. ca și în alte cărți de referință, deoarece nici discrepanța dintre maximele de sarcină nu este luată în considerare.

Vă prezint raționamentul pe care unii experți îl folosesc atunci când fac calcule.

Atunci când alegeți secțiunea transversală a unui miez de sârmă, conceptul de sarcină de proiectare este utilizat ca sarcină maximă pe un interval de jumătate de oră. Într-adevăr, acest lucru este recomandabil atunci când se consideră o secțiune separată de altele, deoarece atunci când alegeți o secțiune transversală a conductorului, nu contează ce sarcină este pe secțiunea adiacentă. Un alt lucru este calcularea pierderii de tensiune. Deoarece pierderile din diferite secțiuni sunt însumate, rezultatul va fi o anumită valoare totală a pierderii de tensiune, calculată din condiția pierderii maxime de tensiune în fiecare secțiune. În acest caz, valoarea calculată a pierderii totale se dovedește a fi supraestimată, deoarece sarcinile maxime nu coincid în timp. Dacă pierderea de tensiune depășește valoarea standard, este necesar să se ia măsuri pentru a o reduce - măriți secțiunea transversală a firelor, împărțiți sarcina în mai multe linii. Astfel, costurile de capital ale construirii liniei cresc.

Să luăm în considerare nodul nr. 3 prezentat în Fig. 1. Două ramuri pleacă din nod - pentru 15 și 11 case. În consecință, în secțiunea dintre nodurile nr. 2 și nr. 3 (ramură de linie care intră în nodul nr. 3), curge o încărcătură de 26 de case. Să determinăm sarcina de proiectare în fiecare ramură:

• N=26 case, P 26 =0,882 kW/casă, P r.26 =26·0,882=22,9 kW;
• N=15 case, P 15 =1,2 kW/casă, P r.15 =15·1,2=18 kW;
• N=11 case, P 11 =1,5 kW/casă, P r.11 =11·1,5=16,5 kW.

Suma sarcinilor pe liniile de ieșire este mai mare decât sarcina calculată pe linia de intrare (18+16,5=34,5 kW >22,9 kW). Acest lucru este normal, deoarece sarcinile maxime din liniile de ieșire nu coincid în timp. Dar dacă luăm în considerare sarcina într-un anumit moment în timp, atunci, conform primei reguli a lui Kirchhoff, suma sarcinilor pe liniile de ieșire nu ar trebui să depășească 22,9 kW. În consecință, dacă calculele iau în considerare discrepanța dintre sarcinile maxime, atunci este posibil să se reducă valoarea calculată a pierderii de tensiune și, în consecință, costurile de capital ale construcției liniei. Acest lucru se poate face dacă pe liniile de ieșire se ia aceeași valoare a sarcinii specifice ca și pe cea care intră în nod, adică P 26 = 0,882 kW/casă. Apoi, distribuția sarcinii în liniile de ieșire va fi după cum urmează:

• N=15 case, P r.15 =N·P 26 =15·0,882=13,2 kW;
• N=11 case, P r.11 =N·P 26 =11·0,882=9,7 kW.

Suma sarcinilor din liniile de ieșire va fi egală cu 22,9 kW (sarcina de proiectare a 26 de case), adică egală cu sarcina de proiectare a liniei incluse în nodul nr. 3.

Raționament similar poate fi extins la întreaga linie. Linia din fig. 1 hrănește 40 de case. Sarcina specifică în acest caz este egală cu 0,76 kW/casă, sarcina de proiectare P р.40 =N·P 40 =40·0,76=30,4 kW. Pentru ca prima regulă a lui Kirchhoff să fie îndeplinită la fiecare nod, trebuie luată o sarcină specifică pe toate ramurile liniei egală cu sarcina specifică pentru 40 de case.

Acum putem formula prevederile care ar trebui urmate la calcularea valorii totale a pierderii de tensiune.

1. Sarcina de proiectare pe orice secțiune a liniei este determinată de sarcina specifică acceptată pentru întreaga linie.
2. Sarcina de proiectare a unei ramificații de la linia principală la o casă este calculată pe baza sarcinii specifice pentru o casă.
3. La calcularea pierderii de tensiune într-o secțiune cu același pas între ramuri (intrari în case), este posibil să înlocuiți sarcina distribuită cu una concentrată în mijlocul secțiunii.

În fig. 2, linia principală este împărțită în secțiuni indicând numărul de case care primesc energie electrică prin secțiunea corespunzătoare.

Orez. 2. Configurarea liniei principale cu împărțire în secțiuni.

Rezultatele calculului pierderii de tensiune sunt prezentate în Tabelul 1. Sarcina de proiectare la fiecare amplasament este determinată de sarcina specifică pentru 40 de case - P 40 =0,76 kW/casă.

Având în vedere că sistemele cu un nivel de tensiune de 220/380 V sunt încă răspândite și în funcțiune, această valoare a tensiunii este utilizată în calculele din acest articol. Ar trebui avut în vedere, conform GOST 29322-2014 Tabelul 1 că acum în sistemele de alimentare proiectate și reconstruite ar trebui utilizată o valoare a tensiunii de 230/400 V.

Tabelul 1. Calculul pierderii de tensiune ținând cont de combinația vârfurilor de sarcină.

* lungimea secțiunii nr. 5 este de 30· 6=180 m, dar, conform prevederii nr.3, pentru simplificarea calculelor, se are în vedere o sarcină concentrată la mijlocul tronsonului, adică. 180/2=90 m.

4. Comentarii asupra metodei de calcul ținând cont de discrepanța dintre maximele de sarcină

Metodologia prezentată mai sus pare logică și convingătoare la prima vedere, mai ales pentru nespecialiști. Dar dacă încerci să-l înțelegi, apar câteva întrebări la care nu este atât de ușor de răspuns. Cu alte cuvinte, tehnica nu funcționează. Mai jos voi pune întrebări susținătorilor metodologiei enunțate și răspunsurile acestora.

Întrebarea nr. 1.

Metoda de calcul depinde de lungimea primei secțiuni a liniei?

Răspuns: nu depinde.

Să presupunem că lungimea primei secțiuni a liniei este de numai 1 m. Astfel, rezistența electrică a acestei secțiuni este destul de mică în comparație cu alte secțiuni a căror lungime este de zeci și sute de metri și poate fi neglijată. De fapt, constatăm că nodul nr. 1 (vezi Fig. 2) este mutat la barele colectoare ale RU-0,4 kV TP. În această situație, rezultă că pentru calcule este necesar să se utilizeze sarcina specifică determinată pentru numărul de case de pe secțiunea liniei nr. 2, adică pentru 34 de case. Se ridică o altă întrebare: „Pentru ce lungime a secțiunii nr. 1 a liniei ar trebui utilizată sarcina specifică determinată pentru numărul total de case?” Nu am primit un răspuns exact la această întrebare, dar am fost asigurat că, în calculele practice, această valoare este destul de mare (mai mult de zece metri), deci nu este nevoie să determinați limita exactă.

Aș dori să vă atrag atenția asupra faptului că problema nu este dacă susținătorii calculului consideră această lungime suficientă sau nu. Este important ca, dacă ar exista o modalitate de a determina această valoare, atunci s-ar identifica relația dintre rapoartele de pierdere de tensiune în secțiuni ale liniei și sarcina de proiectare în secțiunile corespunzătoare.

Întrebarea nr. 2.

Metoda de calcul depinde de lungimea liniei dintre magistralele RU-0,4 kV și transformator?

Răspuns: nu depinde.

De regulă, linia dintre transformator și magistralele RU-0,4 kV este realizată prin bară sau cablu și lungimea sa este de câțiva (aproximativ 10) metri. Dar să ne imaginăm că RU-0,4 kV este susținut la o tensiune de 0,4 kV de la o altă stație de transformare sau o centrală electrică diesel (vezi Fig. 3) printr-un cablu sau o linie aeriene de câteva zeci (de exemplu, 50) de metri lungime.

Orez. 3. Schema de redundanță TP pe partea de 0,4 kV.

În caz de urgență, transformatorul de la TS nr. 1 este oprit, iar puterea este furnizată prin transformatorul TS nr. 2 de-a lungul liniei de redundanță. În această situație, se dovedește că înainte de secțiunea nr. 1 a diagramei noastre (vezi Fig. 2) se adaugă o altă secțiune. Autobuzele RU-0,4 kV ale TP nr. 1 se transformă într-un nod cu trei ramuri (desigur, mai multe linii pleacă din TP) - linia nr. 1 (40 de case), linia nr. 2 (60 de case) și linia nr. .3 (80 de case) - și o linie de alimentare de rezervă. Sarcina pe linia de rezervă (și, prin urmare, pierderea de tensiune în liniile nr. 1, nr. 2 și nr. 3) este determinată de sarcina specifică pentru numărul total (40+60+80=180) de case P 180 = 0,586 kW/casă.

Rezultatele calculului pentru linia nr. 1 (vezi Fig. 2) sunt date în tabel. 2.

Masa 2. Calculul pierderii de tensiune ținând cont de redundanța TP la o tensiune de 0,4 kV.

Diferența de valoarea pierderii la sfârșitul secțiunii nr. 6, față de schema fără redundanță, este de 4,82-3,86 = 0,96%. Vă rugăm să rețineți că configurația liniei nr. 1 în sine nu s-a schimbat, iar pierderile din linia de rezervă nu au fost luate în considerare. Pur și simplu din cauza unei modificări a configurației circuitului de alimentare, pierderile totale din linia în cauză s-au modificat cumva (spre o scădere). În această situație, apare imediat următoarea întrebare (vezi întrebarea nr. 3).

Întrebarea nr. 3.

Ce măsuri conduc la o reducere a pierderii totale de tensiune în linie?

Răspuns: creșterea secțiunii transversale a conductorului, reducerea sarcinii pe linie (divizarea sarcinii și așezarea liniilor suplimentare de la stațiile de transformare).

Să presupunem că în nodul nr. 1 (vezi Fig. 2), ca urmare a unei ramuri suplimentare, numărul de case a crescut de la 6 la 26. Acum sarcina specifică s-a schimbat, deoarece numărul total de case s-a schimbat - era 40, acum este 60; P 60 =0,69 kW/casă. Rezultatele calculului pentru acest caz sunt prezentate în tabel. 3.

Tabelul 3. Calculul pierderii de tensiune la creșterea numărului de case pe linie.

După cum vedem, valoarea pierderii totale de tensiune la finalul secțiunii nr. 6 a scăzut de la o valoare de 4,82% la o valoare de 4,68%, deși, în mod logic, odată cu creșterea sarcinii această valoare ar fi trebuit să crească. Dar, conform metodologiei, la măsurile de reducere a pierderii totale de tensiune în linie, trebuie adăugată și o creștere a numărului de case pe linie. Această concluzie absurdă mai arată că tehnica dată mai sus nu funcționează.

Întrebarea nr. 4.

Ar trebui să fie îndeplinită întotdeauna condiția atunci când suma sarcinilor secțiunilor de linie care emană dintr-un nod este egală cu sarcina calculată a secțiunii care intră în nod?

Răspuns:întotdeauna, cu excepția unei ramuri de intrare la o casă.

Cerința de a calcula pierderile în ramura de intrare în casă în funcție de sarcina calculată a unei case este aparent cauzată de considerente că în acest caz nu vorbim despre coincidența maximelor, deoarece nu există coincidență a maximelor de sarcină ale diferiților consumatori. datorită faptului că există pur și simplu un singur consumator. Să ne uităm la secțiunile nr. 5 și nr. 6 mai detaliat (vezi fig. 2). Pe amplasamentul nr. 6, calculul folosește sarcina de proiectare a unei case, care este egală cu sarcina specifică a unei case P p. 1 = P 1 = 4 kW. Nu vom înlocui sarcina distribuită cu o sarcină concentrată în secțiunea nr. 5 și vom încerca să determinăm sarcina de proiectare pe fiecare segment dintre ramuri (intrari) către case. Pe secțiunea liniei dintre casele nr. 11 și nr. 9 (nr. 10), evident, trebuie utilizată aceeași valoare a sarcinii de proiectare. Pe segmentul dintre ramurile către casele nr. 7 (nr. 8) și nr. 9 (nr. 10), sarcina de proiectare este deja determinată de sarcina specifică a întregii linii:

N=3 case, P 40 =0,76 kW/casă, P r.3 =N·P 40 =3·0,76=2,28 kW.

O întrebare legitimă apare aici: „De ce sarcina a trei case este mai mică decât sarcina unei case?” Chiar dacă 3 case sunt conectate la diferite faze ale liniei, atunci nici în acest caz sarcina pe faze nu ar trebui să fie mai mică de 4 kW. Dacă casele sunt conectate la aceeași fază, atunci chiar și ținând cont de discrepanța dintre sarcinile maxime, această sarcină nu poate fi în niciun fel mai mică decât sarcina unei case, adică 4 kW. Câte case trebuie să conectați pentru a depăși sarcina de 4 kW?

N=P r.1 /P 40 =4/0,76=5,3 ~ 6 case.

Evident, aici există și un defect al metodologiei, deoarece în acest caz există o subestimare a pierderii de tensiune din cauza unei subestimari nerezonabile a sarcinii calculate în secțiuni de ramuri cu un număr de 5 case sau mai puțin.

5. Erori în metodologia de calcul a pierderilor de tensiune ținând cont de discrepanța dintre maximele de sarcină

Întrebările formulate susținătorilor metodologiei de mai sus au arătat clar inconsecvența acesteia în unele cazuri. Acest lucru nu înseamnă că în alte cazuri totul este bine; dimpotrivă, exemplele de inconsecvență în calcule arată că calculele care utilizează această metodă nu sunt justificate matematic și nu pot fi utilizate. Mai jos sunt enumerate principalele erori care au fost făcute la derivarea metodologiei.

Eroarea nr. 1: raportul pierderilor de tensiune în diferite zone nu este luat în considerare.

Această eroare este demonstrată clar în întrebarea nr. 3 (vezi Tabelul 3). Odată cu creșterea numărului de locuințe, pierderile de tensiune în tronsonul nr. 1 au crescut ușor (de la 0,54% la 0,74%), dar în alte tronsoane pierderile au scăzut. Deosebit de evidentă este secțiunea nr. 3. Pe ea, pierderile de tensiune au scăzut de la 2,37 la 2,15%, adică cu aceeași valoare cu care au crescut în secțiunea nr. 1. Dar, creșterea pierderii de tensiune în secțiunea nr. 1 pare logică, deoarece sarcina din această secțiune a crescut. Dar cum putem explica scăderea pierderii de tensiune în alte zone care nu au nicio legătură cu sarcina adăugată? Și cel mai important, cum să explicăm scăderea pierderii totale de tensiune la sfârșitul secțiunilor nr. 3, nr. 4, nr. 5 și nr. 6?

Dacă lungimea secțiunii nr. 1 ar fi suficient de mare în comparație cu celelalte secțiuni (prin urmare, mărimea pierderii de tensiune în această secțiune ar fi cea mai mare) pentru a compensa scăderea tensiunii în secțiunile rămase, atunci în mod formal totul ar arăta logic: dacă creștem sarcina, pierderile totale vor crește la sfârșitul fiecărei secțiuni (deși în cadrul fiecărei secțiuni a liniei, cu excepția primei, ar fi o scădere a mărimii pierderii de tensiune). În consecință, luarea în considerare a raportului de pierdere de tensiune între diferite secțiuni ar corecta cumva situația în mod formal, dar, desigur, ar complica oarecum calculele. Permiteți-mi să remarc încă o dată că problema reducerii pierderii de tensiune într-o secțiune separată rămâne încă deschisă.

Eroarea nr. 2: nu se ia în considerare corelația mare a graficelor de același tip de sarcină, precum și graficele de ramificație și graficul de încărcare totală.

Întreaga linie alimentează același tip de încărcătură, și anume, case de vară ale asociațiilor de grădinărit. Pentru graficele de sarcină ale diferitelor secțiuni, consumul maxim de energie (vârfurile) se observă aproximativ în același timp, adică se poate vorbi de o corelație (relație) mare a acestor grafice. Ca urmare a însumării acestor grafice, se obține un grafic de încărcare, care are o valoare de corelație și mai mare cu graficele însumate. În fig. Figura 4 prezintă grafice de sarcină pe diferite ramuri ale liniei (indicate cu albastru și roșu), precum și graficul de sarcină totală a acestora (indicată cu negru). În exemplul luat în considerare (Fig. 2), acesta este nodul nr. 3 cu două ramuri de 11, respectiv 15 case, precum și secțiunea nr. 3 a liniei, unde însumarea graficelor de sarcină a acestor ramuri este observat.

Orez. 4. Grafice de sarcină de ramificație linie (roșu și albastru) și graficul de sarcină totală a acestora (negru).

Există o corelație pozitivă între graficele ramurilor, adică există o tendință generală evidentă de creștere a sarcinii în intervalul de timp de la 9 la 18 ore și o scădere în restul timpului. În același timp, este clar că există intervale de timp, de exemplu, în jur de 10 sau 14 ore, când un vârf de încărcare este clar vizibil pe un grafic, iar pe celălalt nu există un vârf (10 ore), sau chiar un se observă scufundare (14 și 16 ore). Astfel, într-adevăr, se poate vorbi despre o discrepanță în diagramele de sarcină ale ramurilor neconectate (adică neconectate în serie) ale liniei, iar aceasta este luată în considerare în calcule prin reducerea sarcinii specifice pe secțiunea de alimentare (secțiunea Numarul 3). În același timp, se demonstrează clar că vârfurile fiecărei ramuri individuale și vârfurile graficului de sarcină totală practic coincid în timp, ceea ce înseamnă o corelare pozitivă ridicată a graficelor de sarcină ale secțiunilor succesive ale liniei. În consecință, calculele care utilizează metoda ținând cont de nepotrivirea maximelor de sarcină vor duce la o subestimare a valorii calculate a pierderii totale de tensiune.

6. Calculul pierderii de tensiune pe baza sarcinii maxime pe un interval de jumătate de oră

Datorită deficiențelor metodologiei de calculare a pierderii totale de tensiune, ținând cont de discrepanța dintre graficele de sarcină maximă prezentate mai sus, calculele pierderii de tensiune în secțiuni ar trebui efectuate în funcție de sarcina de proiectare, definită ca sarcina maximă pe un interval de jumătate de oră. Pentru împărțirea liniei în secțiuni, vezi Fig. 5; Rezultatele calculului sunt prezentate în tabel. 4.

Orez. 5. Configurarea liniei principale cu împărțirea corectă în secțiuni.

Tabelul 4. Calculul pierderii de tensiune pe baza sarcinii de proiectare (maxim la un interval de jumătate de oră) pe secțiunile de linie.

7. Concluzii

1. Calculul pierderii de tensiune folosind o metodă care ține cont de discrepanța dintre curbele de sarcină maximă duce la o subestimare a valorii calculate.
2. Calculul pierderii de tensiune în secțiuni ale liniei trebuie efectuat pe baza sarcinii calculate a secțiunii; Sarcina calculată trebuie înțeleasă ca sarcina maximă pe un interval de jumătate de oră.
3. Sarcina de proiectare pe un șantier este determinată de numărul de case alimentate printr-un anumit sit și de sarcina specifică determinată pentru acest număr de case.
4. Nu este permisă înlocuirea unei sarcini distribuite cu o sarcină concentrată aplicată în mijlocul secțiunii din cauza diferenței de sarcini specifice în secțiuni.
5. Valoarea totală a pierderii de tensiune în linia de la stația de transformare la casa nr. 11 a fost:

• la calculul conform metodei ținând cont de discrepanța dintre sarcinile maxime - 4,82%;
• când se calculează pe baza sarcinii maxime pe un interval de jumătate de oră - 6,53%.

Diferența este de 1,71%.

8. Literatură

1. SP 31-110-2003 „Proiectarea și montarea instalațiilor electrice ale clădirilor rezidențiale și publice.”
2. RD 34.20.185-94 „Instrucțiuni pentru proiectarea rețelelor electrice urbane”.
3. Manual pentru proiectarea rețelelor electrice și a echipamentelor electrice / Ed. Yu. G. Barybina și alții - M.: Energoatomizdat, 1991.
4. Alimentarea intreprinderilor si instalatiilor industriale: Manual pentru prof. manual stabilimente. / Yu. D. Sibikin, M. Yu. Sibikin, V. A. Yashkov - M.: Mai înalt. scoala, 2001.
5. Ghid practic pentru rețelele electrice și echipamentele electrice / S. L. Kuzhekov, S. V. Goncharov. - Rostov n/d.: Phoenix, 2007.

Aparatele electrice necesită anumiți parametri de rețea pentru a funcționa. Firele au rezistență la curentul electric, așa că atunci când alegeți o secțiune transversală a cablului, este necesar să țineți cont de căderea de tensiune în fire.

Ce este căderea de tensiune

Când se măsoară în diferite părți ale unui fir prin care curge curentul electric, se observă o modificare a potențialului pe măsură ce acesta se deplasează de la sursă la sarcină. Motivul pentru aceasta este rezistența firelor.

Cum se măsoară căderea de tensiune?

Există trei moduri de a măsura căderea:

• Două voltmetre. Măsurătorile se fac la începutul și la sfârșitul cablului;
• Alternativ în locuri diferite. Dezavantajul metodei este că în timpul tranzițiilor sarcina sau parametrii rețelei se pot modifica, ceea ce va afecta citirile;
• Un dispozitiv conectat în paralel la cablu. Căderea de tensiune în cablu este mică, iar firele de conectare sunt lungi, ceea ce duce la erori.

Important! Căderea de tensiune poate fi de la 0,1V, astfel încât dispozitivele sunt utilizate cu o clasă de precizie de cel puțin 0,2.

Rezistența metalelor

Curentul electric este mișcarea direcționată a particulelor încărcate. În metale, aceasta este mișcarea electronilor liberi printr-o rețea cristalină, care rezistă acestei mișcări.

În calcule, rezistivitatea este notată cu litera „p” și corespunde rezistenței unui metru de sârmă cu o secțiune transversală de 1 mm².

Pentru cele mai obișnuite metale utilizate pentru a face fire, cupru și aluminiu, acest parametru este de 0,017 și, respectiv, 0,026 Ohm*m/mm². Rezistența unei bucăți de sârmă se calculează prin formula:

R=(p*l)/S, unde:

• l – lungime,
• S – secțiune de cablu.

De exemplu, 100 de metri de sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 4 mm² are o rezistență de 0,425 ohmi.

Dacă secțiunea transversală S este necunoscută, atunci, cunoscând diametrul conductorului, se calculează astfel:

S=(π*d²)/4, unde:

• π – numărul „pi” (3.14),
• d – diametrul.

Cum se calculează pierderea de tensiune

Conform legii lui Ohm, atunci când curentul trece printr-o rezistență, apare o diferență de potențial peste ea. În această secțiune de cablu, la un curent de 53A, admisibil cu instalație deschisă, căderea va fi U=I*R=53A*0.425Ohm=22.5V.

Pentru funcționarea normală a echipamentelor electrice, tensiunea rețelei nu trebuie să depășească ±5%. Pentru o rețea casnică 220V este 209-231V, iar pentru o rețea trifazată 380V limitele de fluctuație admise sunt 361-399V.

Când consumul de energie și curentul în cablurile electrice se modifică, scăderea de tensiune în conductori și valoarea acesteia în apropierea consumatorului se modifică. Aceste fluctuații trebuie luate în considerare la proiectarea surselor de alimentare.

Selecția bazată pe pierderi acceptabile

La calcularea pierderilor, este necesar să se țină cont de faptul că o rețea monofazată folosește două fire, În consecință, formula de calcul a căderii de tensiune se modifică:

Într-o rețea trifazată situația este mai complicată. Cu o sarcină uniformă, de exemplu, într-un motor electric, puterile conectate la firele de fază se compensează reciproc, curentul nu trece prin firul neutru, iar lungimea acestuia nu este luată în considerare în calcule.

Dacă sarcina este neuniformă, ca în sobele electrice, în care poate fi pornit un singur element de încălzire, atunci calculul se efectuează conform regulilor unei rețele monofazate.

În liniile de mare distanță, pe lângă cele active, se ia în considerare și reactanța inductivă și capacitivă.

Calculul se poate face folosind tabele sau folosind un calculator online. În exemplul dat anterior, într-o rețea monofazată și la o distanță de 100 de metri, secțiunea transversală necesară va fi de cel puțin 16 mm², iar într-o rețea trifazată - 10 mm².

Alegerea secțiunii cablului pentru încălzire

Curentul care trece prin rezistență eliberează energie P, a cărei valoare este calculată prin formula:

În cablul din exemplul anterior, P=40A²*0,425Ohm=680W. În ciuda lungimii, aceasta este suficientă pentru a încălzi conductorul.

Când firul este încălzit peste temperatura admisă, izolația eșuează, ceea ce duce la un scurtcircuit. Cantitatea de curent admisibil depinde de materialul conductorului, de izolație și de condițiile de instalare. Pentru a selecta, trebuie să utilizați tabele speciale sau un calculator online.

Cum să reduceți căderea de tensiune într-un cablu

La așezarea cablurilor electrice pe distanțe lungi, secțiunea transversală a cablului selectată pentru căderea de tensiune admisă este de multe ori mai mare decât alegerea făcută pentru încălzire, ceea ce duce la o creștere a costului de alimentare cu energie. Dar există modalități de a reduce aceste costuri:

• Creșteți potențialul la începutul cablului de alimentare. Acest lucru este posibil numai atunci când este conectat la un transformator separat, de exemplu, într-un sat de vacanță sau un microdistrict. Dacă unii consumatori sunt deconectați, potențialul din prizele celorlalți va fi supraestimat;
• Instalare lângă sarcina stabilizatorului. Acest lucru necesită costuri, dar garantează parametrii rețelei constante;
• Atunci când conectați o sarcină de 12-36 V printr-un transformator descendente sau o sursă de alimentare, plasați-le lângă consumator.

Referinţă. Când tensiunea scade, curentul din rețea, căderea de tensiune și secțiunea transversală necesară a firului cresc.

Modalități de reducere a pierderilor de cablu

Pe lângă perturbarea funcționării normale a aparatelor electrice, o cădere de tensiune în fire duce la costuri suplimentare cu energia. Aceste costuri pot fi reduse în diferite moduri:

• Creșterea secțiunii transversale a cablurilor de alimentare. Această metodă necesită costuri semnificative pentru înlocuirea cablurilor și testarea atentă a fezabilității;
• Reducerea lungimii liniei. O linie dreaptă care leagă două puncte este întotdeauna mai scurtă decât o curbă sau o linie întreruptă. Prin urmare, la proiectarea rețelelor de alimentare cu energie, liniile ar trebui să fie așezate cât mai scurt posibil;
• Scăderea temperaturii ambiante. La încălzire, rezistența metalelor crește, iar pierderile de energie electrică în cablu cresc;
• Reducerea sarcinii. Această opțiune este posibilă dacă există un număr mare de consumatori și surse de alimentare;
• Aducerea cosφ la 1 aproape de sarcină. Acest lucru reduce consumul de curent și pierderile.

Important! Toate modificările trebuie reflectate pe diagrame.

Pentru informația dumneavoastră.Îmbunătățirea ventilației în jgheaburile de cabluri și în alte structuri reduce pierderile de temperatură, rezistență și linie.

Pentru a obține un efect maxim, este necesar să combinați aceste metode între ele și cu alte metode de economisire a energiei.

Calcularea căderii de tensiune și a pierderilor de energie electrică într-un cablu este importantă atunci când se proiectează sistemele de alimentare cu energie și liniile de cablu.

Video

Sunt interesat de normalizarea pierderilor de tensiune în linii în diferite secțiuni ale rețelei electrice:

CPU – TP (RTP) – ASU (centrala principală) – ShchO (ShchR sau ShchS) – nr. Lampă EO (cel mai puternic EP n.a.).

Abrevieri acceptate (pentru definiții, a se vedea capitolul 7.1 din PUE și la sfârșitul acestui articol):

• Studiu de fezabilitate - studiu de fezabilitate,
• CPU - centru de alimentare,
• TP – stație de transformare,
• RTP – stație de transformare de distribuție,
• ASU – dispozitiv de distribuție a intrărilor,
• Tablou principal - tablou principal de distribuție,
• ШО – panou de iluminat de lucru,
• ShchAO - panou de iluminat de urgență,
• ShchR – tablou de distribuție,
• ShchS – scut de putere,
• EO – iluminat electric,
• EP – receptor electric,
• UE – instalație electrică,
• Bine. – cel mai îndepărtat,
• r.l. - linie de distributie,
• gr.l. - linie de grup,
• d.z.u.o.n. – valorile admise ale abaterii tensiunii în regim de echilibru.

Pierderea de tensiune în sistemul de alimentare este o valoare egală cu diferența dintre valorile în regim de echilibru ale tensiunii efective măsurate în două puncte ale sistemului de alimentare (GOST 23875-88 „Calitatea energiei electrice. Termeni și definiții” ), de exemplu, diferența algebrică dintre tensiunea de la început (de exemplu, la sursa de alimentare) și la sfârșitul (la bornele receptorului electric) a liniei.

Pe înfășurările secundare ale transformatoarelor TP, tensiunea este de 0,4 kV (clauza 1.2.23 din PUE, ediția a VII-a), adică. 105% din tensiunea nominală a rețelei electrice 0,38 kV (GOST 721 și GOST 21128). Avem o pierdere de tensiune „disponibilă” de la barele transformatorului la ASU în regim normal de 5% - valoarea medie este între 4-6% (clauza 5.2.4 RD 34.20.185-94). Valorile în mod normal permise ale abaterii tensiunii în regim de echilibru la bornele ED sunt ± 5% din tensiunea nominală a rețelei (clauza 5.2 din GOST 13109-97).

Avem o pierdere de tensiune „disponibilă” de ≈10% de la barele de distribuție ale tabloului de distribuție 0,4 kV TP la nr. ED, dar se recomandă ca pierderile totale de tensiune de la barele transformatorului la nr. Lămpile EO nu au depășit 7,5% (SP 31-110-2003). Aceasta înseamnă că dacă de la barele de 0,4 kV ale stației de transformare la ASU - 5%, atunci în secțiunea de la ASU la nr. Lămpile EO nu mai mult de 2,5%, iar pentru alte EO pierderile în clădirile EO nu trebuie să depășească 4% (GOST R 50571.15-97):

• de la barele TP la ASU - 5% (380V);
• de la anvelope TP la n.u. Lămpi EO - 7,5% (370V);
• de la anvelope TP la n.u. EP - 9% (364,8V).

Și pierderile de tensiune în alimentarea cu energie a clădirii în diferite secțiuni ale rețelei electrice, de exemplu. r.l. si gr.l. (a se vedea coloanele „b” și „c” din Tabelul 1), nu sunt standardizate și sunt selectate pe baza unor condiții specifice, studii de fezabilitate etc. Din punctul de vedere al reducerii complexității proiectării, pierderile de tensiune în diverse secțiuni ale rețelei electrice, în opinia mea, pot fi luate după cum urmează, de la ASU la:

• Bine. Lămpi EO nu mai mult de 2,5%, din care
• r.l. până la ShchO – 0,5%,
• gr.l. î.Hr Lămpi EO – 2%.
• Bine. ES nu trebuie să depășească 4%, din care
• r.l. până la ShchR – 2%,
• liniile b.c. EP – 2%.
• motor electric, echipamente electronice și echipamente speciale - conform pașaportului, dar nu mai mult de 15%.
• Pentru circuitele de tensiune ale contoarelor de energie electrică - 0,5% (RM-2559).

Pierderea de tensiune în fiecare linie de grup (cu secțiuni transversale egale a conductorului) în rețelele de echipamente electrice interne și prize nu trebuie calculată, deoarece Nu există linii directoare actuale care să impună efectuarea unui astfel de calcul, care este necesar doar pentru a identifica valorile în cele mai nefavorabile condiții, de exemplu. pentru n.o. Lămpi EO și linia cea mai încărcată n.o. EP.

Conform experienței de proiectare, pierderile de tensiune în liniile de iluminat general în interiorul grupului de apartamente pot fi luate egale cu 1-0,8% (Tulchin I.K., Nudler G.I., Rețele electrice și echipamente electrice ale clădirilor rezidențiale și publice - ed. a 2-a, M. : Energoatomizdat, 1990; vezi Tabelul 16.1 „Limitele pierderilor de tensiune admisibile la care parametrii rețelei electrice au valori apropiate de optime” la pagina 253).

Pe magistralele posturilor de transformare fără curent, în perioada de cea mai mică sarcină a rețelelor, tensiunea nu este mai mare de 100% din tensiunea nominală (clauza 1.2.23 din PUE, ediția a VII-a) și pierderile de tensiune, în funcție de puterea de sarcină în rețele, sunt reduse proporțional.

Dar asta nu este tot! Este necesar să se facă un calcul pentru pierderile de tensiune în modul post-urgență, astfel încât să nu se depășească valorile maxime admise ale abaterii tensiunii în regim de echilibru (GOST 13109-97): ± 10% din tensiunea nominală a rețelei electrice conform GOST 721 și GOST 21128 (tensiune nominală). Calculul pierderilor de tensiune în regim post-urgență m.b. relevante, de exemplu, pentru liniile de cablu reciproc redundante.

Poziția Rostechnadzor:
Publicație de informare și referință „Știri de inginerie electrică”,
supliment anual „Întrebări și răspunsuri”, supliment la revista nr. 6(48) 2007.

Designerii au multe dezacorduri în înțelegerea SP 31-110-2003, clauza 7.23. Abaterea tensiunii de la tensiunea nominală la bornele receptoarelor electrice de putere și nr. Lămpile EO nu trebuie să depășească 5% din normă. modul, iar de la anvelope TP la n.u. Lămpi EO – 7,5%. Aceasta înseamnă că ARU este nu. Lămpi EO - 5% din 380/220 V, dar apoi trebuie furnizată o tensiune crescută de la stația de transformare către ASU pentru a obține valoarea nominală a tensiunii în ASU, ținând cont de pierderile pe această linie (2,5%).

În primul rând, ar trebui să se distingă conceptele de „abatere de tensiune” și „pierdere de tensiune”. În primul paragraf al clauzei 7.23 din SP 31-110-2003 se normalizează abaterea de tensiune de la tensiunea nominală la bornele receptoarelor electrice ale lămpilor incandescente. Al treilea paragraf al clauzei 7.23 din SP 31-110-2003 trateaza pierderea de tensiune in liniile din zona de la magistralele de 0,4 kV ale postului de transformare 6-10/0,4 kV la cel mai indepartat receptor de putere.
Respectarea condițiilor din primul paragraf este obligatorie, se recomandă al treilea paragraf.
În conformitate cu instrucțiunile clauzei 1.2.23 din PUE ediția a 7-a, tensiunea pe barele cu o tensiune de 3–20 kV a centralelor și stațiilor electrice trebuie menținută la cel puțin 105% din valoarea nominală în perioada celor mai mari sarcini. și cel puțin 100% din valoarea nominală în perioada celor mai mici sarcini din aceste rețele.
Ținând cont de aceste prevederi inițiale, este necesară verificarea secțiunilor conductorului selectate în funcție de alte condiții. Pierderea de tensiune în liniile în regim normal trebuie să fie astfel încât la bornele celui mai îndepărtat receptor electric tensiunea, atât la cea mai mare, cât și la cea mai mică sarcină, să fie în ±5% față de cea nominală. La verificarea secțiunilor transversale ale conductoarelor selectate pentru pierderea de tensiune, este necesar să se țină cont de poziția comutatorului la stațiile de transformare cu o tensiune de 6–10/0,4 kV.

Viktor Shatrov, asistent la Rostechnadzor.

Referințe normative:

PUE ediția a VII-a.
Niveluri de tensiune și reglare, compensarea puterii reactive.

1.2.22. Pentru rețelele electrice, trebuie prevăzute măsuri tehnice de asigurare calitatea energiei electrice în conformitate cu cerințele GOST 13109.

1.2.23. Dispozitivele de reglare a tensiunii trebuie să asigure menținerea tensiunii pe autobuzele cu o tensiune de 3-20 kV a centralelor electrice și substațiilor la care sunt conectate rețelele de distribuție să fie menținută într-un interval de cel puțin 105% din valoarea nominală în perioada celor mai mari sarcini. și nu mai mare de 100% din valoarea nominală în perioada de cea mai mică sarcină a acestor rețele. Abaterile de la nivelurile de tensiune specificate trebuie justificate.

1.2.24. Selecția și amplasarea dispozitivelor de compensare a puterii reactive în rețelele electrice se realizează pe baza necesității asigurării capacității rețelei necesare în modurile normal și post-urgență, menținând în același timp nivelurile de tensiune și marjele de stabilitate necesare.

GOST 13109-97. Standarde pentru calitatea energiei electrice în sistemele de alimentare cu energie de uz general.5.2. Abaterea tensiunii.

Abaterea tensiunii este caracterizată printr-un indicator al abaterii tensiunii în regim de echilibru, pt care stabilește următoarele standarde:

• Valorile în mod normal admise și maxime admise ale abaterii tensiunii în regim de echilibru δUу la bornele receptoarelor de energie electrică sunt egale cu ± 5 și, respectiv, ± 10% din tensiunea nominală a rețelei electrice conform GOST 721 și GOST 21128 (Tensiune nominală);
• Valorile în mod normal admise și maxime admise ale abaterii tensiunii în regim de echilibru în punctele de conectare comună a consumatorilor de energie electrică la rețelele electrice cu o tensiune de 0,38 kV sau mai mult trebuie stabilite în contractele de utilizare a energiei electrice între organizația de furnizare a energiei. si consumatorul, tinand cont de necesitatea respectarii normelor acestui standard la bornele receptoarelor de energie electrica.

RD 34.20.185-94
Instructiuni pentru proiectarea retelelor electrice urbane.
Ch. 5.2 Nivelurile și reglarea tensiunii, compensarea puterii reactive

5.2.4. Selecția preliminară a secțiunilor de sârmă și cablu se poate face pe baza valorilor medii ale pierderilor maxime de tensiune în regim normal: în rețelele de 10(6) kV nu mai mult de 6%, în rețelele de 0,38 kV (de la stațiile de transformare la intrările clădirii). ) nu mai mult de 4-6 %.

Valorile mai mari se referă la liniile care alimentează clădirile cu pierderi de tensiune mai mici în rețelele din interiorul casei (cladiri joase și cu o singură secțiune), valori mai mici - la liniile care alimentează clădirile cu pierderi de tensiune mai mari în rețelele din interiorul casei (multi- clădiri rezidențiale cu mai multe etaje, clădiri publice mari și instituții).

SP 31-110-2003
Proiectare si montaj instalatii electrice cladiri rezidentiale si publice.
7. Scheme de rețea electrică.

7.23 Abaterile de tensiune de la tensiunea nominală la bornele receptoarelor electrice de putere și ale celor mai îndepărtate lămpi electrice de iluminat nu trebuie să depășească ±5% în modul normal, iar maximul admisibil în modul post-urgență la cele mai mari sarcini de proiectare este de ±10%. În rețelele cu o tensiune de 12-50 V (numărând de la o sursă de alimentare, de exemplu un transformator descendente), abaterile de tensiune pot fi acceptate până la 10%.

Pentru un număr de receptoare electrice (dispozitive de control, motoare electrice), este permisă o reducere a tensiunii în modurile de pornire în limitele valorilor reglementate pentru aceste receptoare electrice, dar nu mai mult de 15%.

Luând în considerare abaterile reglementate de la valoarea nominală, pierderile totale de tensiune de la barele colectoare de 0,4 kV TP la cea mai îndepărtată lampă de iluminat general din clădirile rezidențiale și publice nu sunt ar trebui, de regulă, să depășească 7,5%. Gama de modificări de tensiune la bornele receptoarelor electrice la pornirea unui motor electric nu trebuie să depășească valorile stabilite de GOST 13109.

GOST R 50571.15-97 (IEC 364-5-52-93). Instalatii electrice ale cladirilor.
Partea 5. Selectarea și instalarea echipamentelor electrice. Capitolul 52. Cablaje electrice.
525. Pierderi de tensiune în instalaţiile electrice ale clădirilor.

Pierderile de tensiune în instalațiile electrice ale clădirilor nu trebuie să depășească 4% din tensiunea nominală a instalației. Condițiile temporare, cum ar fi tranzitorii și fluctuațiile de tensiune [cauzate de comutarea defectuoasă] nu sunt luate în considerare.

IEC 60364-7-714-1996, IEC 60364-7-714 (1996). Instalatii electrice ale cladirilor.
Partea 7. Cerințe pentru instalații sau spații speciale.
Sectiunea 714. Instalatii de iluminat exterior.

714.512. Căderea de tensiune în condiții normale de funcționare trebuie să fie compatibilă cu condițiile rezultate din curentul de pornire al lămpilor.

RD 34.20.501-95
Reguli pentru funcționarea tehnică a centralelor și rețelelor electrice ale Federației Ruse.
5. Echipamente electrice ale centralelor și rețelelor electrice.

5.12.7. Reteaua de iluminat a centralelor electrice trebuie sa primeasca putere prin stabilizatoare sau de la transformatoare separate, asigurand capacitatea de a mentine tensiunea de iluminat in limitele cerute. Tensiunea de pe lămpi nu trebuie să fie mai mare decât tensiunea nominală. Căderea de tensiune la cele mai îndepărtate lămpi ale rețelei interne de iluminat de lucru, precum și la instalațiile de iluminat, nu trebuie să depășească 5% din tensiunea nominală; pentru cele mai îndepărtate lămpi ale rețelei de iluminat extern și de urgență și în rețeaua de 12-42 V, nu mai mult de 10% (pentru lămpile fluorescente, nu mai mult de 7,5%).

GOST R IEC 60204-1-99 (IEC 60204-1). Siguranța mașinii.
Echipamente electrice ale mașinilor și mecanismelor. Cerințe generale.
13 Cabluri și fire. 13,5 Căderea de tensiune pe fire

În condiții normale de funcționare, căderea de tensiune între sursa de alimentare și punctul de aplicare a sarcinii nu trebuie să depășească 5% din valoarea nominală.

2559 RM
Instrucțiuni pentru proiectarea contorizării consumului de energie electrică în clădiri rezidențiale și publice.

5.15. Secțiunea transversală și lungimea firelor și cablurilor utilizate pentru circuitele de tensiune ale contorului trebuie selectate astfel încât pierderea de tensiune să nu fie mai mare de 0,5% din tensiunea nominală.

La proiectarea cablajului electric, este necesar să se facă calcule precise ale pierderii de tensiune în cablu. Acest lucru împiedică suprafața firelor să devină prea fierbinte în timpul funcționării. Datorită acestor măsuri, este posibilă evitarea scurtcircuitelor și a defecțiunii premature a aparatelor de uz casnic.

În plus, formula vă permite să selectați corect diametrul secțiunii transversale a firului, care este potrivit pentru diferite tipuri de lucrări de instalare electrică. O alegere greșită poate provoca o defecțiune a întregului sistem. Calculul online ajută la ușurarea sarcinii.

Cum se calculează pierderea de tensiune?

Calculatorul online vă permite să calculați corect parametrii necesari, ceea ce va reduce și mai mult apariția diferitelor tipuri de probleme. Pentru a calcula în mod independent pierderea de tensiune electrică, utilizați următoarea formulă:

U =(P*ro+Q*xo)*L/U nom:

• P este puterea activă. Se măsoară în W;
• Q – putere reactivă. Unitatea de măsură var;
• ro – acționează ca rezistență activă (Ohm);
• xo – reactanța (m);
• U nom este tensiunea nominală (V). Este indicat în fișa tehnică a aparatului.

Conform regulilor de proiectare a instalațiilor electrice (PUE), norma acceptabilă pentru posibilele abateri de tensiune este considerată a fi:

• în circuitele de putere nu poate fi mai mare de +/- 6%;
• în spațiul de locuit și dincolo de până la +/- 5%;
• la întreprinderile producătoare de la +/- 5% la -2%.

Pierderile de tensiune electrică de la instalația transformatorului către spațiul de locuit nu trebuie să depășească +/- 10%.

În timpul procesului de proiectare, se recomandă uniformizarea sarcinii pe linia trifazată. Norma admisă este de 0,5 kV. În timpul lucrărilor de instalare, motoarele electrice trebuie conectate la conductori liniari. Linia de iluminare va fi între fază și neutru. Ca urmare, sarcina este distribuită corect între conductori.

Când se calculează pierderea de tensiune într-un cablu, se iau ca bază valorile date de curent sau putere. Pe o linie electrică extinsă, se ia în considerare reactanța inductivă.

Cum reducem pierderile?

Una dintre modalitățile de a reduce pierderea de tensiune într-un conductor este de a crește secțiunea transversală a acestuia. În plus, se recomandă reducerea lungimii și a distanței față de destinație. În unele cazuri, aceste metode nu pot fi întotdeauna utilizate din motive tehnice.În majoritatea cazurilor, reducerea rezistenței permite normalizarea funcționării liniei.

Principalul dezavantaj al unei secțiuni transversale mari a cablului este costurile semnificative ale materialelor în timpul utilizării. De aceea, calculul și selectarea corectă a diametrului necesar vă permite să scăpați de această problemă. Calculatorul online este utilizat pentru proiecte cu linii de înaltă tensiune. Aici programul ajută la calcularea corectă a parametrilor exacti pentru circuitul electric.

Principalele cauze ale pierderii de tensiune

Pierderi mari de tensiune electrică apar din cauza disipării excesive a energiei. Ca urmare, suprafața cablului devine foarte fierbinte, provocând astfel deformarea stratului izolator. Acest fenomen este comun pe liniile de înaltă tensiune unde apar sarcini mari.

Acasa, folosim adesea prelungitoare portabile - prize pentru includerea temporara (de obicei permanenta) a aparatelor electrocasnice: incalzitor electric, aer conditionat, fier de calcat cu consum mare de curent. Cablul pentru acest prelungitor este de obicei selectat pe baza principiului a ceea ce vine la îndemână, iar acest lucru nu corespunde întotdeauna parametrilor electrici necesari.

În funcție de diametrul (sau secțiunea transversală a firului în mm2), firul are o anumită rezistență electrică pentru trecerea curentului electric.

Cu cât secțiunea transversală a conductorului este mai mare, cu atât rezistența sa electrică este mai mică, cu atât căderea de tensiune pe el este mai mică. În consecință, există mai puține pierderi de putere în fir datorită încălzirii sale.

Să facem o analiză comparativă a pierderii de putere datorată încălzirii în fir în funcție de secțiunea transversală a acestuia. Să luăm cele mai comune cabluri din viața de zi cu zi cu o secțiune transversală: 0,75; 1,5; 2,5 mm.mp. pentru două prelungitoare cu lungimea cablului: L = 5 m și L = 10 m.

Să luăm ca exemplu o sarcină sub forma unui încălzitor electric standard cu parametrii electrici: - tensiunea de alimentare U = 220 Volți; - putere incalzitor electric P = 2,2 KW = 2200 W; - consum de curent I = P/ U = 2200 W / 220 V = 10 A.

Din literatura de referință, să luăm date de rezistență pentru 1 metru de sârmă de diferite secțiuni transversale.

Este dat un tabel de rezistențe de 1 metru de sârmă din cupru și aluminiu.

Să calculăm pierderea de putere cheltuită la încălzire pentru o secțiune transversală a firului S = 0,75 mm2. Firul este din cupru.

Rezistența de 1 metru de sârmă (din tabel) R1 = 0,023 Ohm. Lungime cablu L = 5 metri. Lungimea firului din cablu (acolo și înapoi) este de 2 · L = 2 · 5 = 10 metri. Rezistența electrică a firului din cablu R = 2 L R1 = 2 5 0,023 = 0,23 Ohm.

Căderea de tensiune în cablu la trecerea unui curent I = 10 A va fi: U = I · R = 10 A · 0,23 Ohm = 2,3 V. Pierderea de putere pentru încălzire în cablu propriu-zis va fi: P = U · I = 2,3 V · 10 A = 23 W.

Dacă lungimea cablului este L = 10 m (aceeași secțiune transversală S = 0,75 mm2), pierderea de putere în cablu va fi de 46 W. Aceasta reprezintă aproximativ 2% din puterea consumată de încălzitorul electric din rețea.

Pentru un cablu cu conductori de aluminiu de aceeași secțiune transversală S = 0,75 mm.mp. citirile cresc și se ridică la -34,5 W pentru L = 5 m. Pentru L = 10 m - 69 W.

Toate datele de calcul pentru cablurile cu o secțiune transversală de 0,75; 1,5; 2,5 mm.mp. pentru lungimi de cablu L = 5 și L = 10 metri sunt date în tabel. Unde: S – secțiunea firului în mm2; R1 – rezistența de 1 metru de fir în Ohm; R - rezistența cablului în Ohmi; U – căderea de tensiune în cablu în Volți; P – pierderea de putere în cablu în wați sau ca procent.

Ce concluzii ar trebui trase din aceste calcule?

• - Cu aceeași secțiune transversală, un cablu de cupru are o marjă de siguranță mai mare și o pierdere de putere electrică mai mică datorită încălzirii firului P.
• - Pe măsură ce lungimea cablului crește, crește pierderile P. Pentru a compensa pierderile, este necesară creșterea secțiunii transversale a firelor de cablu S.
• - Este recomandabil să alegeți un cablu cu manta de cauciuc și miezuri de cablu cu mai multe fire.

Pentru prelungitor, este recomandabil să folosiți o priză Euro și o mufă Euro. Știfturile mufei euro au un diametru de 5 mm. O priză electrică simplă are un diametru de 4 mm. Fișele euro sunt concepute pentru a transporta mai mult curent decât o simplă priză și ștecher. Cu cât diametrul știfturilor de fișă este mai mare, cu atât este mai mare zona de contact la joncțiunea dintre fișă și priză, prin urmare, cu atât rezistența de tranziție este mai mică. Acest lucru duce la mai puțină căldură la joncțiunea dintre ștecher și priză.

domasniyelektromaster.ru

Calculul pierderii cablului

În timpul funcționării, conductorii se încălzesc și generează căldură. Cu cât tensiunea și rezistența nucleelor ​​sunt mai mari, cu atât sunt mai mari pierderile în cablu.

Pierderile sunt indicate ca procent din tensiunea nominală.

Pentru a evita erorile în calcule, se obișnuiește să se utilizeze tabelele Knorring bazate pe relația dintre puterea sarcinii curente și lungimea liniei de alimentare.

Tabelul 2 Tensiune 380/220 V pentru linii trifazate și quadrifazate. Când există o diferență de sarcini în linii, calculele se fac conform tabelului 1.

Funcționarea optimă a cablului de alimentare este posibilă cu o pierdere de cel mult 5%. Dacă cifra rezultată este mai mare, este necesar să înlocuiți cablul cu o secțiune transversală mai mare a conductorului. În caz contrar, sistemul nu va funcționa, iar probabilitatea unui scurtcircuit crește și ea. De asemenea, nu merită să cumpărați un cablu de alimentare cu o secțiune transversală mai mare decât este necesar. Acest lucru crește semnificativ costul de operare a rețelelor.

Atunci când alegeți un cablu, lăsați-vă ghidat de indicatorii obținuți în timpul calculelor.

ivkz.ru

Pierderea cablului în funcție de tabelul de lungime

Calcularea pierderilor de tensiune într-un cablu online. Pierderea de tensiune într-un cablu este o valoare egală cu diferența dintre valorile în regim de echilibru ale tensiunii efective măsurate în două puncte ale sistemului de alimentare (conform GOST 23875-88).

Dacă rezistențele Zп1=Zп2=Zп3 și Zн1=Zн2=Zн3 sunt egale, nu există curent în firul neutru (Fig. 1), prin urmare, pentru liniile trifazate, pierderile de tensiune sunt calculate pentru un conductor. În liniile bifazate și monofazate, precum și într-un circuit de curent continuu, curentul circulă prin doi conductori (Fig. 2), deci se introduce un coeficient de 2 (cu condiția ca Zп1=Zп2 să fie egal). Calculul pierderilor de tensiune liniare (între faze) într-un cablu cu curent alternativ trifazat se realizează folosind formulele: ΔU(v)=(PRL+QXL)/Uл; ΔU(%)=(100(PRL+QXL))/ Ul² sau (dacă este cunoscut curentul) ΔU(в)=√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L); ΔU(%)=(100√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L))/ Ul. unde: Q= Ul·I·sinφ Calculul pierderilor de tensiune de fază (între fază și fir neutru) în cablu se realizează după formulele: ΔU(v)=2·(PRL+QXL)/Uph; ΔU(%)=2·(100(PRL+QXL))/Uф² sau (dacă este cunoscut curentul) ΔU(в)=2·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L); ΔU(%)=2·(100·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L))/Uph, unde: Q= Uph·I·sinφ Pentru a calcula pierderile de tensiune de linie U=380 V; 3 faze. Pentru a calcula pierderile de tensiune de fază U=220 V; faza 1.

Pentru curent continuu cosφ=1; faza 1.

P - puterea activă transmisă de-a lungul liniei, W; Q - puterea reactivă transmisă de-a lungul liniei, VAR; R - rezistența activă specifică a liniei de cablu, Ohm/m; X - reactanța inductivă specifică a liniei de cablu, Ohm/m; L - lungimea liniei de cablu, m; Ul - tensiunea de linie a rețelei, V; Uph - tensiunea de fază a rețelei, V.

Cum se calculează pierderea de tensiune într-un cablu

Problema calității transmisiei și recepționării energiei electrice depinde în mare măsură de starea echipamentului care este implicat în acest proces tehnologic complex. Deoarece industria energetică transportă o putere enormă pe distanțe lungi, se impun cerințe sporite asupra caracteristicilor liniilor electrice.

În plus, se acordă constant atenție reducerii pierderilor de tensiune nu numai pe rețelele lungi de înaltă tensiune, ci și în circuitele secundare, de exemplu, transformatoare de măsurare a tensiunii, așa cum se arată în fotografie.

Cablurile circuitelor secundare VT din fiecare fază sunt colectate într-un singur loc - dulapul de ansamblu terminal. Din acest tablou, situat pe catargul de montaj al echipamentului din mijloc, circuitele de tensiune sunt alimentate printr-un cablu separat la blocul de borne al panoului situat în camera de relee.

Echipamentele de putere primară se află la o distanță considerabilă de protecții și dispozitive de măsurare montate pe panouri. Lungimea unui astfel de cablu ajunge la 300÷400 de metri. Astfel de distanțe duc la pierderi de tensiune vizibile în circuitul intern, ceea ce poate subestima în mod serios caracteristicile metrologice ale instrumentelor de măsură și ale sistemului în ansamblu.

Din acest motiv, calitatea conversiei unei valori a tensiunii primare, de exemplu, 330 kV într-o valoare secundară de 100 volți, cu clasa de precizie necesară de 0,2 sau 0,5, poate să nu se încadreze în limitele admisibile necesare pentru funcționarea fiabilă a măsurării. sisteme si protectii.

Pentru a elimina astfel de erori în etapa de funcționare, toate cablurile de măsurare sunt supuse calculelor pentru pierderile de tensiune chiar și în timpul proiectării circuitului echipamentului electric.

Cum sunt create pierderile de tensiune

Cablul este format din miezuri conductoare, fiecare fiind înconjurat de un strat de dielectric. Întreaga structură este plasată într-o carcasă dielectrică etanșă.

Conductoarele metalice sunt plasate destul de aproape unul de celălalt, presați strâns de mantaua de protecție. Cu o lungime de linie lungă, încep să funcționeze ca un condensator cu plăci care creează o încărcare. Datorită acțiunii sale, se formează capacitatea, care este parte integrantă a celei reactive.

Ca urmare a transformărilor pe înfășurările transformatoarelor, reactoarelor și altor elemente cu inductanță, puterea energiei electrice devine de natură inductivă. Rezistența rezistivă a miezurilor metalice formează componenta activă a rezistenței totale sau complexe Zp a fiecărei faze.

Pentru a funcționa sub tensiune, cablul este conectat la o sarcină cu o rezistență totală complexă Zn în fiecare miez.

În timpul funcționării cablului într-un circuit trifazat în condiții de sarcină nominală, curenții în fazele L1÷L3 sunt simetrici, iar un curent de dezechilibru foarte apropiat de zero curge în firul neutru N.

Rezistența complexă a conductorilor atunci când curentul trece prin ei provoacă o scădere și pierdere de tensiune în cablu, reduce valoarea de intrare a acestuia și, datorită componentei reactive, se deviază și de-a lungul unghiului. Toate acestea sunt prezentate schematic într-o diagramă vectorială.

La ieșirea cablului există tensiunea U2, care este deviată de la vectorul curent cu un unghi φ și redusă cu cantitatea de cădere I∙z de la valoarea de intrare U1. Cu alte cuvinte, vectorul căderii de tensiune din cablu este format prin trecerea curentului prin rezistența complexă a conductorului și este egal cu valoarea diferenței geometrice dintre vectorii de intrare și de ieșire.

Pentru claritate, este prezentată la scară mărită și este desemnată prin segmentul ac sau ipotenuza triunghiului dreptunghic. Picioarele sale ak și kc indică căderea de tensiune între componentele active și reactive ale rezistenței cablului.

Să continuăm mental direcția vectorului U2 până când acesta se intersectează cu linia cercului format de vectorul U1 din centrul în punctul O. Avem acum un vector ab, cu un unghi care repetă direcția lui U2 și o lungime egală. la diferența aritmetică dintre valorile U1-U2. Această mărime scalară se numește pierdere de tensiune.

Este calculat la crearea unui proiect și măsurat în timpul funcționării cablului pentru a monitoriza siguranța caracteristicilor sale tehnice.

Principiul de măsurare a pierderii de tensiune într-un cablu

Pentru a efectua experimentul, este necesar să se efectueze două măsurători cu un voltmetru la capete diferite: intrare și sarcină. Deoarece diferența dintre ele va fi mică, este necesar să se folosească un dispozitiv de înaltă precizie, de preferință clasa 0.2.

Lungimea cablului poate fi mare, ceea ce va necesita timp semnificativ pentru a trece dintr-un loc în altul. În această perioadă, tensiunea din rețea se poate modifica din diverse motive, ceea ce va distorsiona rezultatul final. Prin urmare, astfel de măsurători sunt de obicei efectuate simultan din ambele părți, implicând un asistent cu echipament de comunicare și un al doilea dispozitiv de măsurare de înaltă precizie.

Deoarece voltmetrele măsoară valoarea efectivă a tensiunii, diferența dintre citirile lor va indica cantitatea de pierderi formate prin scăderea aritmetică a modulelor vectoriale la intrarea și la ieșirea cablului.

Ca exemplu, luați în considerare circuitele transformatoarelor de măsurare a tensiunii prezentate în fotografiile de sus. Să presupunem că valoarea liniară la intrarea cablului este măsurată cu precizie cu zecimi și este egală cu 100,0 volți, iar la bornele de ieșire conectate la sarcină este de 99,5 volți. Aceasta înseamnă că pierderile de tensiune sunt definite ca 100,0-99,5 = 0,5 V. Când au fost convertite în procente, acestea s-au ridicat la 0,5%.

Principiul calculului pierderii de tensiune

Să revenim la diagrama vectorială a vectorilor de cădere și pierdere de tensiune. Când se cunoaște proiectarea cablului, rezistența sa activă este calculată din rezistivitatea, grosimea și lungimea metalului miezului purtător de curent.

Reactanța și lungimea specifice vă permit să determinați reactanța totală a cablului. Adesea, pentru calcul, este suficient să luați o carte de referință cu tabele și, pe baza mărcii de cablu cu anumite caracteristici tehnice, să calculați ambele tipuri de rezistență (activă și reactivă).

Cunoscând cele două catete ale unui triunghi dreptunghic, se calculează ipotenuza - valoarea rezistenței complexe.

Cablul este creat pentru a transmite curent de valoare nominală. Înmulțind valoarea sa numerică cu rezistența complexă, aflăm mărimea căderii de tensiune - partea de curent alternativ. Ambele părți sunt calculate în mod similar: ak (I∙R) și kс (I∙X).

În continuare, se efectuează calcule trigonometrice simple. În triunghi ake, catetul ae este determinat prin înmulțirea I∙R cu cos φ, iar în Δ сkf - lungimea laturii cf (I∙X înmulțit cu sin φ). Vă rugăm să rețineți că segmentul cf este egal cu lungimea segmentului ed, care este latura opusă dreptunghiului.

Adăugați lungimile rezultate ae și ed. Să aflăm lungimea segmentului de anunț, care este puțin mai mică decât ab sau pierderea de tensiune. Din cauza valorii mici a lui bd, este mai ușor să neglijezi această valoare decât să încerci să o iei în calcul în calcule, ceea ce se face aproape întotdeauna.

Acest algoritm simplu este baza pentru calcularea unui cablu cu două fire atunci când este alimentat de curent sinusoidal alternativ. Tehnica funcționează și cu ajustări minore pentru circuitele DC.

În liniile trifazate care funcționează pe cabluri cu trei sau patru fire, se utilizează o tehnică de calcul similară pentru fiecare fază. Din această cauză, devine mult mai complicat.

Cum se efectuează calculele în practică

Vremurile în care astfel de calcule erau făcute manual folosind formule au trecut de mult. Organizațiile de proiectare au folosit mult timp tabele, grafice și diagrame speciale compilate în cărțile de referință tehnice. Ele elimină greoiul efectuării a numeroase operații matematice și erorile asociate operatorului.

Ca exemplu, putem cita metodele prezentate în cărțile de referință disponibile public:

Fedorov privind furnizarea de energie electrică pentru 1986;

privind lucrările de proiectare pentru alimentarea liniilor electrice și a rețelelor de energie electrică, editată de Bolshman, Krupovich și Samover.

Odată cu introducerea masivă a calculatoarelor în viața noastră, au început să fie dezvoltate programe pentru calcularea pierderilor de tensiune, facilitând foarte mult acest proces. Ele sunt create atât pentru a efectua calcule complexe ale rețelelor de alimentare cu energie de către organizațiile de proiectare, cât și pentru a aproxima rezultatele preliminare ale utilizării unui cablu separat.

În aceste scopuri, proprietarii de site-uri de inginerie electrică postează diverse calculatoare pe resursele lor, care vă permit să evaluați rapid capacitățile cablurilor de diferite mărci. Pentru a le găsi, trebuie doar să introduceți interogarea corespunzătoare în căutarea Google și să selectați unul dintre servicii.

Ca exemplu, luați în considerare funcționarea unui calculator de acest tip.

Să-i testăm și să introducem datele inițiale în câmpurile corespunzătoare:

lungimea liniei - 400 m;

secțiunea cablului - 16 mm ² (cel mai probabil nu este un cablu, ci un miez);

putere de calcul - 100 W;

numărul de faze - 3;

tensiune de rețea - 100 volți;

factor de putere -0,92;

temperatura - 20 de grade.

Faceți clic pe butonul „Calcul pierderilor de tensiune în cablu” și priviți rezultatul serviciului.

Rezultatul a fost destul de plauzibil: 0,714 volți sau 0,714%.

Să încercăm să-l verificăm pe alt site. Pentru a face acest lucru, mergeți la un serviciu concurent și introduceți aceleași valori.

Drept urmare, obținem un calcul rapid.

Acum puteți compara rezultatele realizate de diferite servicii. 0,714-0,693373=0,021 volți.

Precizia calculului în ambele cazuri este destul de acceptabilă nu numai pentru analiza rapidă a caracteristicilor de performanță a cablului, ci și pentru alte scopuri.

Metoda de comparare a muncii a două servicii online a arătat performanța acestora și absența erorilor de introducere a datelor pe care o persoană le-ar putea face din cauza neatenției.

Cu toate acestea, după efectuarea unui astfel de calcul, este prea devreme pentru a vă calma. Este necesar să se tragă o concluzie despre adecvarea cablului selectat pentru funcționare în condiții specifice de funcționare. În acest scop, există cerințe tehnice pentru abaterile de tensiune admisibile de la normă.

Documente de reglementare privind abaterea tensiunii de la valoarea nominală

În funcție de naționalitatea dvs., utilizați una dintre următoarele.

TKP 45-4.04-149-2009 (RB)

Documentul este valabil pe teritoriul Republicii Belarus. Când primiți rezultatul, acordați atenție paragrafului 9.23.

SP 31-110–2003 (RF)

Standardele actuale sunt destinate utilizării la instalațiile de alimentare cu energie electrică din Federația Rusă. Luați în considerare paragraful 7.23.

Înlocuit la 1 ianuarie 1999 standardul interstatal, GOST 13109 din 1987. Analizați conform paragrafului 5.3.2.

Modalități de reducere a pierderilor de cablu

Când se efectuează calculul pierderilor de tensiune în cablu și rezultatul este comparat cu cerințele documentelor de reglementare, se poate face o concluzie despre adecvarea cablului pentru funcționare.

Dacă rezultatul arată că erorile sunt supraestimate, atunci este necesar să alegeți un alt cablu sau să clarificați condițiile de funcționare a acestuia. În practică, un caz tipic apare adesea atunci când măsurarea unui cablu care este deja în funcțiune relevă că pierderea de tensiune în acesta depășește standardele admise. Din acest motiv, calitatea alimentării cu energie electrică a instalațiilor scade.

Într-o astfel de situație, este necesar să se ia măsuri tehnice suplimentare pentru a reduce costurile materiale necesare pentru o înlocuire completă a cablului din cauza:

1. limitarea sarcinii de curgere;

2. creșterea ariei secțiunii transversale a conductorilor purtători de curent;

3. reducerea lungimii de lucru a cablului;

4. reducerea temperaturii de operare.

Influența puterii transmise prin cablu asupra pierderilor de tensiune

Fluxul de curent printr-un conductor este întotdeauna însoțit de eliberarea de căldură în acesta, iar încălzirea îi afectează conductivitatea. Când puterea crescută este transmisă printr-un cablu, se creează o temperatură mai mare și crește pierderea de tensiune.

Pentru a le reduce, uneori este suficient să oprești unii dintre consumatorii care primesc electricitate prin cablu și să-i realimentezi printr-un alt circuit bypass.

Această metodă este potrivită pentru circuitele ramificate cu un număr mare de consumatori și linii de rezervă pentru conectarea acestora.

Creșterea secțiunii transversale a miezului cablului

Această metodă este adesea folosită pentru a reduce pierderile în circuitele transformatoarelor de măsurare a tensiunii. Dacă conectați un alt cablu la un cablu de lucru și conectați firele lor în paralel, curenții se vor împărți și vor reduce sarcina din fiecare fir. Pierderile de tensiune sunt de asemenea reduse, iar acuratețea sistemului de măsurare este restabilită.

Atunci când utilizați această metodă, este important să nu uitați să faceți modificări documentației as-built și mai ales diagramelor de instalare, care sunt folosite de personalul de reparații și operațional pentru a efectua întreținerea periodică. Acest lucru va împiedica lucrătorii să facă greșeli.

Reducerea lungimii cablului de lucru

Metoda nu este tipică, dar în unele cazuri poate fi folosită. Faptul este că amenajarea traseelor ​​de cablu la multe întreprinderi energetice dezvoltate este în mod constant dezvoltată și îmbunătățită în raport cu echipamentele livrate.

Datorită acestui fapt, este posibilă retransmiterea cablului cu o reducere a lungimii sale, ceea ce va reduce în cele din urmă pierderile de tensiune.

Influența temperaturii ambiante

Operarea cablului în încăperi cu încălzire crescută duce la o încălcare a echilibrului termic și la o creștere a erorilor în caracteristicile sale tehnice. Așezarea de-a lungul altor linii sau utilizarea unui strat de izolație termică poate reduce pierderile de tensiune.

De regulă, este posibil să se îmbunătățească în mod eficient caracteristicile unui cablu în unul sau mai multe moduri atunci când este utilizat în combinație. Prin urmare, atunci când apare o astfel de nevoie, este important să se calculeze toate modalitățile posibile de a rezolva problema și să se aleagă cea mai potrivită opțiune pentru condițiile locale.

Trebuie avut în vedere faptul că managementul competent al instalațiilor electrice necesită o analiză constantă a situației operaționale, anticiparea posibilelor evoluții și capacitatea de a calcula diverse situații. Aceste calități disting un electrician bun de masa generală a muncitorilor obișnuiți.

Electrician Info - inginerie electrică și electronică, automatizare a locuinței, articole despre instalarea și repararea cablajului electric la domiciliu, prize și întrerupătoare, fire și cabluri, surse de lumină, fapte interesante și multe altele pentru electricieni și meșteri acasă.

Materiale de informare și instruire pentru electricienii începători.

Cazuri, exemple și soluții tehnice, recenzii ale inovațiilor electrice interesante.

Toate informațiile de pe site-ul Electric Info sunt furnizate în scop informativ și educațional. Administrația site-ului nu este responsabilă pentru utilizarea acestor informații. Site-ul poate conține materiale 12+

Calculator pierderi de tensiune

La proiectarea rețelelor și sistemelor electrice cu curenți scăzuti, sunt adesea necesare calcule ale pierderilor de tensiune în cabluri și fire. Aceste calcule sunt necesare pentru a selecta un cablu cu cea mai optimă secțiune transversală a miezului. Dacă alegeți conductorul greșit, sistemul de alimentare va eșua foarte repede sau nu va porni deloc. Pentru a evita eventualele erori, se recomandă utilizarea unui calculator de pierderi de tensiune online. Datele obținute cu ajutorul calculatorului vor asigura funcționarea stabilă și sigură a liniilor și rețelelor.

Cauzele pierderii de energie în timpul transportului de energie electrică

Pierderi semnificative de energie apar ca urmare a disipării excesive. Din cauza excesului de căldură, cablul poate deveni foarte fierbinte, mai ales sub sarcini mari și calcule incorecte ale pierderilor de energie electrică. Căldura excesivă provoacă deteriorarea izolației, creând o amenințare reală pentru sănătatea și viața oamenilor.

Pierderile de energie electrică apar adesea din cauza liniilor de cablu prea lungi, cu o putere mare de sarcină. În cazul utilizării prelungite, costurile cu energia electrică cresc semnificativ. Calculele incorecte pot cauza defecțiuni ale echipamentului, de exemplu, alarme de securitate. Pierderea de tensiune în cablu devine importantă atunci când sursa de alimentare a echipamentului este de joasă tensiune DC sau AC, de la 12 la 48V.

Cum se calculează pierderea de tensiune

Un calculator online de pierdere de tensiune vă va ajuta să evitați posibile probleme. Tabelul de date sursă conține date despre lungimea cablului, secțiunea transversală a acestuia și materialul din care este fabricat. Pentru calcule, vor fi necesare informații despre puterea de sarcină, tensiune și curent. În plus, sunt luate în considerare factorul de putere și caracteristicile de temperatură ale cablului. După apăsarea butonului, apar date privind pierderile de energie în procente, indicatorii rezistenței conductorului, puterea reactivă și tensiunea experimentată de sarcină.

Formula de calcul de bază este următoarea: ΔU=IхRL, în care ΔU înseamnă pierderea de tensiune pe linia de decontare, I este curentul consumat, determinat în primul rând de parametrii consumatorului. RL reflectă rezistența cablului, în funcție de lungimea și aria secțiunii transversale a acestuia. Aceasta din urmă valoare joacă un rol decisiv în pierderea puterii în fire și cabluri.

Oportunități de reducere a pierderilor

Principala modalitate de a reduce pierderile dintr-un cablu este de a crește aria secțiunii transversale a acestuia. În plus, puteți reduce lungimea conductorului și puteți reduce sarcina. Cu toate acestea, ultimele două metode nu pot fi folosite întotdeauna din motive tehnice. Prin urmare, în multe cazuri, singura opțiune este reducerea rezistenței cablului prin creșterea secțiunii transversale.

Un dezavantaj semnificativ al unei secțiuni transversale mari este considerat a fi o creștere vizibilă a costurilor materialelor. Diferența devine vizibilă atunci când sistemele de cabluri se întind pe distanțe mari. Prin urmare, în etapa de proiectare, trebuie să selectați imediat un cablu cu secțiunea transversală necesară, pentru care va trebui să calculați pierderea de putere folosind un calculator. Acest program este de mare importanță atunci când se elaborează proiecte pentru lucrări de instalații electrice, deoarece calculele manuale necesită mult timp, iar în modul calculator online, calculul durează literalmente câteva secunde.

Calculul căderii de tensiune într-un cablu

Firele și cablurile sunt concepute pentru a transmite energie electrică către consumatori. În acest caz, tensiunea dintr-un conductor extins scade proporțional cu rezistența sa și cu magnitudinea curentului care trece. Ca urmare, tensiunea furnizată consumatorului este puțin mai mică decât era la sursă (la începutul liniei). Pe toată lungimea firului, potențialul se va modifica din cauza pierderilor din acesta.

Pierderi de tensiune în iluminatul casei

Secțiunea transversală a cablului este selectată pentru a asigura funcționarea acestuia la un curent maxim dat. În acest caz, ar trebui să se țină cont de lungimea sa, de care depinde un alt parametru important - căderea de tensiune.

Liniile electrice sunt selectate în funcție de valoarea normalizată a densității economice de curent și se calculează căderea de tensiune. Abaterea sa de la original nu trebuie să depășească valorile specificate.

Cantitatea de curent care trece prin conductor depinde de sarcina conectată. Pe măsură ce crește, și pierderile de încălzire cresc.

Figura de mai sus prezintă un circuit pentru alimentarea cu tensiune a iluminatului, unde pierderile de tensiune sunt indicate la fiecare secțiune. Sarcina cea mai îndepărtată este cea mai importantă și cea mai mare parte a pierderii de tensiune are loc pentru aceasta.

Pierdere de tensiune

• P și Q – putere, W și var (activ și reactiv);
• r0 și x0 – rezistența activă și reactivă a liniei, Ohm/m;
• Unom – tensiune nominală, V.
• Unom este indicat în caracteristicile aparatelor electrice.

Conform PUE, abaterile de tensiune admisibile de la normă sunt următoarele:

• circuite de putere – nu mai mare de ±5%;
• scheme de iluminat pentru spații rezidențiale și clădiri exterioare – până la ±5%;
• iluminatul întreprinderilor și clădirilor publice – de la +5% la -2,5%.

Pierderea totală de tensiune de la stațiile de transformare la cea mai îndepărtată sarcină din clădirile publice și rezidențiale nu trebuie să depășească 9%. Dintre acestea, 5% se referă la secțiunea până la intrarea principală și 4% de la intrarea către consumator. În conformitate cu GOST 29322-2014, tensiunea nominală în rețelele trifazate este de 400 V. În acest caz, o abatere de la aceasta de ±10% este permisă în condiții normale de funcționare.

Este necesar să se asigure o sarcină uniformă în liniile trifazate la 0,4 kV. Este important aici ca fiecare fază să fie încărcată uniform. Pentru a face acest lucru, motoarele electrice sunt conectate la fire liniare, iar iluminatul este conectat între faze și neutru, egalând astfel sarcinile între faze.

Valorile de curent sau de putere sunt utilizate ca date inițiale. Pentru linii lungi, reactanța inductivă este luată în considerare atunci când se calculează ∆U în linie.

Rezistența x0 a firelor este luată în intervalul de la 0,32 la 0,44 Ohm/km.

Calculul pierderilor în conductori se realizează folosind formula dată anterior, unde este convenabil să se împartă partea dreaptă în componente active și reactive:

Conexiune de încărcare

Sarcina este conectată în moduri diferite. Cele mai frecvente sunt următoarele:

• conectarea sarcinii la capătul liniei (fig. a de mai jos);
• repartizarea uniformă a sarcinilor de-a lungul lungimii liniei (fig. b);
• linia L1, la care este conectată o altă linie L2 cu sarcini uniform distribuite (Fig. c).

Diagrama care arată cum se conectează sarcinile de la tabloul electric

Calculul liniilor electrice pentru pierderea de tensiune

1. Selectarea valorii medii a reactanței pentru conductorii din aluminiu sau oțel-aluminiu, de exemplu, 0,35 Ohm/km.
2. Calculul sarcinilor P, Q.
3. Calculul pierderii reactive:

Determinarea pierderii active admisibile din diferența dintre pierderea de tensiune, care este specificată, și cea reactivă calculată:

Secțiunea transversală a firului se găsește din relația:

Se selectează cea mai apropiată valoare a secțiunii transversale din seria standard și se determină rezistența activă și reactivă pe 1 km de linie din tabel.

Figura prezintă o serie de secțiuni transversale ale miezurilor de cabluri de diferite dimensiuni.

Miezuri de cablu de diferite secțiuni

Pe baza valorilor obținute, valoarea ajustată a căderii de tensiune este calculată folosind formula dată mai devreme. Dacă depășește valoarea permisă, ar trebui să luați un fir mai mare din același rând și să faceți un nou calcul.

Exemplul 1. Calcul cablu sub sarcini active.

Pentru a calcula cablul, în primul rând, ar trebui să determinați sarcina totală a tuturor consumatorilor. P = 3,8 kW poate fi luată ca valoare inițială. Puterea curentului este determinată de formula binecunoscută:

Dacă toate sarcinile sunt active, cosφ=1.

Prin înlocuirea valorilor în formulă, puteți găsi curentul, care va fi egal cu: I = 3,8∙1000/220 = 17,3 A.

Conform tabelelor, se găsește secțiunea transversală în cablu, pentru conductorii de cupru este de 1,5 mm 2.

Acum puteți afla rezistența unui cablu de 20 m lungime: R=2∙r0 ∙L/s=2∙0,0175 (Ohm∙mm2)∙20 (m)/1,5 (mm2)=0,464 Ohm.

Formula de calcul a rezistenței pentru un cablu cu două fire ia în considerare lungimea ambelor fire.

După ce ați determinat valoarea rezistenței cablului, puteți găsi cu ușurință pierderea de tensiune: ∆U=I∙R/U∙100% =17,3 A∙0,464 Ohm/220 V∙100%=3,65%.

Dacă tensiunea nominală la intrare este de 220 V, atunci abaterile admise la sarcină sunt de 5%, iar rezultatul obținut nu o depășește. Dacă toleranța ar fi fost depășită, ar fi fost necesar să se ia un fir mai mare din gama standard, cu o secțiune transversală de 2,5 mm 2.

Exemplul 2. Calculul căderii de tensiune atunci când motorul electric este alimentat cu energie.

Motorul electric consumă curent sub următorii parametri:

• Inom = 100 A;
• cos φ = 0,8 în regim normal;
• Ipornire = 500 A;
• cos φ = 0,35 la pornire;
• Căderea de tensiune pe un tablou electric care distribuie un curent de 1000 A este de 10 V.

În fig. iar mai jos este o schema a sursei de alimentare a motorului electric.

Circuite de alimentare pentru motorul electric (a) și iluminat (b)

Pentru a evita calculele, se folosesc tabele care sunt suficient de precise pentru utilizare practică cu ∆U deja calculată între faze într-un cablu de 1 km lungime la o valoare curentă de 1 A. Tabelul de mai jos ia în considerare valorile secțiunii transversale ale miezuri, materiale conductoare și tip de circuit.

Tabel pentru determinarea pierderii de tensiune într-un cablu

Căderea de tensiune în timpul funcționării normale a motorului electric va fi:

Pentru o secțiune transversală de 35 mm, 2 ∆U pentru un curent de 1 A va fi de 1 V/km. Apoi, cu un curent de 100 A și o lungime a cablului de 0,05 km, pierderile vor fi egale cu ∆U = 1 V/A km∙100 A∙ 0,05 km = 5 V. La adăugarea acestora la căderea de tensiune de pe panou de 10 V, pierderile totale ∆ Utotal = 10 V + 5 V = 15 V. Ca urmare, pierderile procentuale vor fi:

∆U% = 100∙15/400 = 3,75%.

Această valoare este semnificativ mai mică decât pierderile permise (8%) și este considerată acceptabilă.

Când motorul electric pornește, curentul său crește la 500 A. Acesta este cu 400 V mai mult decât curentul nominal. Sarcina de pe tabloul de distribuție va crește cu aceeași cantitate. Va fi 1400 A. Căderea de tensiune pe ea va crește proporțional:

∆U = 10∙1400/1000 = 14 V.

Conform tabelului, căderea de tensiune în cablu va fi: ∆U = 0,52∙500∙0,05 = 13 V. În total, pierderile de pornire a motorului vor fi ∆Utot = 13+14 = 27 V. Atunci ar trebui să determinați cum mult aceasta va fi ca procent : ∆U = 27/400∙100 =6,75%. Rezultatul este în limite acceptabile, deoarece nu depășește limita de 8%.

Protecția motorului electric trebuie selectată astfel încât tensiunea de răspuns să fie mai mare decât la pornire.

Exemplul 3. Calculul ∆U în circuitele de iluminat.

Trei circuite de iluminat monofazate sunt conectate în paralel la o linie de alimentare trifazată cu patru fire constând din conductoare de 70 mm 2., lungi de 50 m, care transportă un curent de 150 A. Iluminatul este doar o parte din sarcina liniei (Fig. b de mai sus).

Fiecare circuit de iluminat este realizat din fir de cupru de 20 m lungime, cu o secțiune transversală de 2,5 mm 2 și poartă un curent de 20 A. Toate cele trei sarcini sunt conectate la aceeași fază. În acest caz, linia de alimentare este echilibrată de sarcină.

Este necesar să se determine căderea de tensiune în fiecare dintre circuitele de iluminat.

Căderea de tensiune într-o linie trifazată este determinată de sarcina efectivă specificată în condițiile exemplu: ∆U linie de fază = 0,55∙150∙0,05 = 4,125 V. Aceasta este pierderea între faze. Pentru a rezolva problema, trebuie să găsiți pierderile dintre fază și neutru: ∆Uline fn = 4,125/√3 = 2,4 V.

Căderea de tensiune pentru un circuit monofazat este ∆Uav = 18∙20∙0,02 = 7,2 V. Dacă adunați pierderile în linia de alimentare și circuit, atunci în total vor fi ∆Uav total = 2,4 + 7,2 = 9 .6 V. Ca procent, va fi 9,6/230∙100 = 4,2%. Rezultatul este satisfăcător deoarece este mai mic decât valoarea admisă de 6%.

Verificarea tensiunii. Video

Cum să verificați căderea de tensiune pe diferite tipuri de cabluri poate fi găsit în videoclipul de mai jos.

La conectarea aparatelor electrice, este important să se calculeze și să se selecteze corect cablurile și firele de alimentare, astfel încât pierderile de tensiune din acestea să nu depășească valorile admise. La acestea se adaugă și pierderile din rețeaua de alimentare, care trebuie rezumate.

Calculul pierderii cablului

Conductorii oricărui cablu generează căldură atunci când trece curentul electric prin ei. Cu cât curentul și rezistența conductorilor sunt mai mari, cu atât sunt mai mari pierderile în cablu. Cunoscând rezistența miezurilor cablurilor și cantitatea de curent care trece prin acestea, puteți calcula pierderile în aproape orice circuit. Pierderile sunt exprimate ca procent din tensiunea nominală și sunt calculate folosind formula:

unde Unom este tensiunea nominală la intrarea cablului, U este tensiunea furnizată sarcinii.

În practică, este mai convenabil să folosiți tabele speciale propuse de Knorring, care sunt utilizate pe scară largă în proiectarea cablajului electric. Aceste tabele raportează pierderile de cablu cu parametrul „cuplul de sarcină”, calculat ca produsul dintre puterea de sarcină P în kW și lungimea liniei L în metri.

Tabelul 1 arată dependența pierderilor de cablu de cuplurile de sarcină pentru conductoarele de cupru ale liniilor cu două fire la o tensiune de 220 V.

Tabelul 2 prezintă dependențele pierderilor de cablu de cuplurile de sarcină pentru liniile trifazate cu patru fire cu zero pentru o tensiune de 380/220 V sau cu trei fire fără zero pentru o tensiune de 380 V. Tabelul 2 este valabil numai pentru cazul sarcinilor egale în toate cele trei faze. În acest caz, într-o linie cu patru fire cu zero, curentul în miezul cablului neutru este zero.

Trebuie avut în vedere faptul că, cu o sarcină asimetrică într-o linie trifazată, pierderile cresc. Pentru a evita erorile în cazul unei asimetrii mari a sarcinii într-o linie cu zero, este recomandabil să se calculeze pierderile pentru faza cea mai încărcată conform Tabelului 1.

Tabelul 3 arată dependența pierderilor de cablu de cuplurile de sarcină pentru conductoarele de cupru ale liniilor cu două fire la o tensiune de 12 volți. Tabelul este destinat să calculeze pierderile în liniile de alimentare cu lămpi de joasă tensiune de la transformatoarele coborâtoare.

În aceste tabele, reactanța inductivă a liniilor nu este luată în considerare, deoarece la utilizarea cablurilor este neglijabilă în comparație cu rezistența activă.

Tabelele date sunt valabile pentru cazul în care sarcina Рн este conectată la capătul unei linii de lungime L, așa cum se arată în Fig. 1. În acest caz, momentul de sarcină M se calculează ca M=L∙Рн.

Dacă sarcina este un număr mare de sarcini individuale de putere egală Рн, care sunt distribuite uniform pe toată lungimea unei linii de lungime L, așa cum se arată în Fig. 2, atunci în acest caz momentul de încărcare M este calculat ca M=L∙Рн∙n/2, unde n este numărul de sarcini egale.

Cazul prezentat în fig. este adesea întâlnit. 3. În acest caz, există linia L1, la care linia L2 este conectată cu sarcini conectate uniform pe lungimea sa. În acest caz, pierderile de tensiune sunt definite ca suma pierderilor din liniile L1 și L2. Secțiunea transversală a cablului în ambele linii poate fi diferită. În acest caz, momentul de sarcină M1=L1∙Рн∙n, iar M2= L2∙Рн∙n/2.

© 2013-2017. Totul despre instalare și proiectare electrică. Toate drepturile rezervate. E-mail: index.ru

Toate informațiile de pe site-ul www.electromontaj-proekt.ru sunt furnizate în scop informativ și educativ.

Reproducerea materialelor site-ului este interzisă.

linochek.ru

Program de electrician. Pierderea de tensiune - unde se pierde electricitatea în fire?

Bună ziua dragi cititori ai Tseshka.ru! Deci, astăzi întrebarea de pe ordinea de zi este cum se calculează secțiunea transversală a unui fir pe baza pierderii de tensiune admisibile.

Și, desigur, un program pentru electricieni ne va ajuta în acest sens, care se numește „Electrician”.

V-am spus deja de unde să descărcați gratuit programul Electrician și cum să lucrați în el, citiți AICI și AICI.

Pentru cei care nu știu de ce să facă calcule bazate pe pierderea de tensiune, permiteți-mi să vă reamintesc că atunci când firul este lung, există o cădere de tensiune în această secțiune și foarte puține pot „atinge” sarcina dacă secțiunea transversală a firului. este ales incorect.

De obicei, organizațiile care efectuează renovări majore ale apartamentelor se uită în mod necesar la starea cablajului electric și, în general, a tuturor echipamentelor electrice și, atunci când efectuează reparații, înlocuiesc firele dărăpănate și învechite, mașinile automate etc.

În acest caz, este necesar să selectați corect secțiunea transversală a noii cablaje nu numai în funcție de condițiile de încălzire, ci și în funcție de pierderea de tensiune admisibilă.

Să ne imaginăm această situație. Trebuie să-ți renovezi apartamentul, sau dacă ai o casă, atunci acasă.

Renovați cablajul electric din casa dvs. și decideți să treceți un cablu de priză separat în cameră. Dar această cameră este departe și lungimea firului este de aproximativ 30 de metri până la ultima priză.

Știți că nu veți introduce niciodată nimic puternic în prize, cel mai mult pe care îl puteți conecta este un fier de călcat, un televizor, un computer, care în total nu rulează mai mult de 3 kW și curentul la o asemenea putere este I=P/U =3000/220=13,64 A sau dacă îl rotunjim, este de 14 amperi.

Conform PUE, o secțiune transversală de cupru de 1,5 mm pătrați este potrivită pentru un astfel de curent. Adevărat, izolația firului va fi de aproximativ 60 de grade Celsius la o temperatură a camerei de +25, dar regulile permit următoarea sarcină:

Acum să vedem ce ne va spune programul „Electrician” în cazul nostru, vom afla câți volți sunt „pierduți” pe un fir de 30 m și câți „ating” la priză.

Deci, deschideți programul „Electrician” și ne interesează butonul numit „Pierderi”, faceți clic pe el:

Se deschide această fereastră, unde trebuie să puneți un punct pe „Pierdere de tensiune”:

În următoarea fereastră care se deschide, faceți clic pe butonul „Linii de cablu și alte fire”:

Ei bine, în fereastra următoare indicăm parametrii necesari, enumerați de sus în jos:

Găsire - Pierdere în %

Material conductor - cupru

3- Putere P, kW

4- Pierderi admisibile,% (în exemplul nostru această valoare nu este importantă, puteți seta și 4):

Apoi, trebuie să selectați reactanța inductivă, nu trebuie să vă deranjați prea mult aici, doar faceți clic pe butonul „Select Xo” și în fereastra care se deschide, faceți clic pe valoarea „Cablu cu izolație de vinil sau clorură de polivinil” :

Apoi, introducem valoarea cosinusului phi, am setat-o ​​la 0,85 deoarece nu avem o sarcină pur activă și introducem următoarea valoare - lungimea firului este de 30 m:

Asta este tot, acum puteți afla rezultatul, pentru a face acest lucru, faceți clic pe butonul „Calcul”:

Și acum vedem rezultatul - se „pierde” până la 10 volți de tensiune pe o secțiune de sârmă de cupru cu o secțiune transversală de 1,5 mm pătrați și o lungime de 30 de metri!

Adică, cu o sarcină de 3 kW, nu vor mai fi 220 de volți, ci doar 210. Pentru distracție, puteți calcula câți volți sunt „pierduți” dacă firul are o secțiune transversală de 2,5 mm pătrați:

După cum puteți vedea, este deja mai puțin, căderea de tensiune pe o secțiune de 30 m lungime va fi de doar 6 volți.

Puteți afla și invers - ce secțiune transversală a firului este necesară dacă cunoașteți valoarea necesară a pierderii de tensiune, pentru a face acest lucru, în partea de sus a ferestrei trebuie să puneți un punct pe „Secțiune în mm pătrat. ” și introduceți valorile necesare - le-am încercuit cu roșu în imagine:

În acest fel, folosind programul „Electrician”, puteți determina nu numai valoarea căderii de tensiune pe cablajul electric, ci și secțiunea transversală necesară pentru selectarea corectă a firelor la instalarea cablurilor electrice.

Sper că aceste informații vă vor ajuta și vă vor fi utile de mai multe ori.

Voi fi bucuros să văd comentariile, dacă aveți întrebări tehnice, vă rugăm să le întrebați pe forum, acolo răspund la întrebări - FORUM.

Abonați-vă la canalul meu video de pe YouTube!

Urmăriți multe alte videoclipuri despre electricitatea de acasă!