Cum se calculează pierderea de tensiune într-un cablu. Căderea de tensiune pe lungimea formulei cablului. Metode de reducere a pierderilor

Acasă, folosim adesea prelungitoare portabile - prize pentru temporare ( rămânând de obicei permanent) pornirea aparatelor electrocasnice: radiator electric, aer conditionat, fier de calcat cu consum mare de curent.
Cablul pentru acest prelungitor este de obicei selectat în funcție de principiul a ceea ce este 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 efectuăm o analiză comparativă a pierderii de putere pentru încălzire în fir în funcție de transversala acestuia secțiuni. 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 parametri electrici:
- Tensiunea de alimentareU = 220 voi T ;
- puterea încălzitorului electric P = 2,2 kW = 2200 W ;
— consumul 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 pentru încălzire pentru secțiunea transversală a firului S = 0,75 mm.p. Firul este din cupru.

Rezistenta fir de 1 metru (din tabel) R 1 = 0,023 Ohm.
Lungimea cablului L=5 metri.
Lungimea firului în cablu (dus-întors)2 L =2 · 5 = 10 metri.
Rezistența electrică a unui fir într-un cablu R = 2 · L · R 1 = 2 · 5 · 0,023 = 0,23 Ohm.

Căderea de tensiune în cablu când trece curentul I = 10 A voi: U = I R = 10 A 0,23 Ohm = 2,3 V.
Pierderea de putere datorată încălzirii în cablu în sine va fi: P = U I = 2,3 V 10 A = 23 W.

Dacă lungimea cablului 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 cabluri cu conductori din aluminiu de aceeași secțiune S = 0,75 mm.p.. citirile cresc și se ridică la L = 5 m-34,5 W. 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 lungimea cablului L = 5 și L = 10 metrii sunt dați în tabel.
Unde: S – secțiunea firului în mm2;
R 1– rezistenta de 1 metru de fir in 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, pierderile P cresc. Pentru a compensa pierderile, este necesar să creșteți secțiunea transversală a firelor de cablu S.
• — Este recomandabil să alegeți un cablu cu o manta de cauciuc, iar miezurile cablurilor să fie multi-core.

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 este mai mare, cu atât zona de contact este mai mare la joncțiunea dintre ștecher și priză,deci o rezistență de contact mai mică. Acest lucru contribuie la o încălzire mai mică la joncțiunea dintre ștecher și priză.

Liniile electrice transportă curentul de la aparatul de comutare la consumatorul final de-a lungul conductoarelor purtătoare de curent de lungimi diferite. Tensiunea nu va fi aceeași la punctele de intrare și de ieșire din cauza pierderilor rezultate din lungimea mare a conductorului.

Căderea de tensiune de-a lungul lungimii cablului apare din cauza trecerii unui curent mare, determinând o creștere a rezistenței conductorului.

Pe liniile de lungime considerabilă, pierderile vor fi mai mari decât atunci când curentul trece prin conductori scurti de aceeași secțiune transversală. Pentru a se asigura că tensiunea necesară este furnizată obiectului final, este necesar să se calculeze instalarea liniilor ținând cont de pierderile din cablul purtător de curent, începând de la lungimea conductorului.

Rezultatul subtensiunii

Conform documentelor de reglementare, pierderile pe linia de la transformator la cea mai îndepărtată zonă încărcată cu energie pentru unitățile rezidențiale și publice nu ar trebui să depășească nouă la sută.

Pierderi de 5% sunt permise la intrarea principală și 4% - de la intrare la consumatorul final. Pentru sistemele trifazate, cu trei sau patru fire, valoarea nominală ar trebui să fie de 400 V ± 10% în condiții normale de funcționare.

Abaterea unui parametru de la valoarea normalizată poate avea următoarele consecințe:

1. Funcționarea incorectă a instalațiilor volatile, echipamentelor, dispozitivelor de iluminat.
2. Nefuncționarea aparatelor electrice atunci când tensiunea de intrare este redusă, defecțiune a echipamentului.
3. Accelerație redusă a cuplului motoarelor electrice la curentul de pornire, pierderea de energie luată în considerare, oprirea motoarelor la supraîncălzire.
4. Distribuția neuniformă a sarcinii curente între consumatori la începutul liniei și la capătul îndepărtat al unui fir lung.
5. Dispozitivele de iluminat funcționează la jumătate de căldură, ceea ce duce la subutilizarea puterii curente în rețea și la pierderea energiei electrice.

În modul de funcționare cel mai acceptabil indicator pierderea de tensiune în cablu este considerat 5%. Aceasta este valoarea optimă calculată care poate fi acceptată ca acceptabilă pentru rețelele electrice, deoarece în industria energetică curenții de putere enormă sunt transportați pe distanțe lungi.

Se impun cerințe crescute asupra caracteristicilor liniilor electrice. Este important să se acorde o atenție deosebită pierderilor de tensiune nu numai pe rețelele principale, ci și pe liniile secundare.

Cauzele căderii de tensiune

Fiecare electromecanic știe că un cablu este format din conductori - în practică, se folosesc conductori cu miez de cupru sau aluminiu învelite în material izolator. Firul este plasat într-o carcasă de polimer sigilată - o carcasă dielectrică.

Deoarece conductoarele metalice sunt amplasate prea strâns în cablu și sunt presate suplimentar de straturi de izolație, atunci când linia de alimentare este lungă, miezurile metalice încep să funcționeze pe principiul unui condensator, creând o încărcare cu rezistență capacitivă.

Căderea de tensiune are loc conform următoarei scheme:

1. Conductorul care transportă curentul se supraîncălzește și creează capacitate ca parte a reactanței.
2. Sub influența transformărilor care au loc asupra înfășurărilor transformatoarelor, reactoarelor și altor elemente de circuit, puterea electricității devine inductivă.
3. Ca rezultat, rezistența rezistivă a miezurilor metalice este convertită în rezistență activă a fiecărei faze a circuitului electric.
4. Cablul este conectat la o sarcină de curent cu o rezistență totală (complexă) de-a lungul fiecărui miez purtător de curent.
5. Când se operează un cablu într-un circuit trifazat, cele trei linii de curent din cele trei faze vor fi simetrice, iar miezul neutru trece un curent aproape de zero.
6. Rezistența complexă a conductorilor duce la pierderea de tensiune în cablu când curentul trece cu deviație vectorială din cauza componentei reactive.

Grafic, diagrama căderii de tensiune poate fi reprezentată astfel: dintr-un punct iese o linie dreaptă orizontală - vectorul curent. Din același punct, vectorul de tensiune de intrare U1 și vectorul de tensiune de ieșire U2 ies la un unghi față de curent la un unghi mai mic. Atunci căderea de tensiune de-a lungul liniei este egală cu diferența geometrică dintre vectorii U1 și U2.

Figura 1. Reprezentarea grafică a căderii de tensiune

În figura prezentată, triunghiul dreptunghic ABC reprezintă căderea și pierderea de tensiune de-a lungul unei linii lungi de cablu. Segmentul AB este ipotenuza unui triunghi dreptunghic și în același timp căderea, catetele AC și BC arată căderea de tensiune ținând cont de activ și reactanța, iar segmentul AD demonstrează cantitatea de pierderi.

Este destul de dificil să faci astfel de calcule manual. Graficul servește la reprezentarea vizuală a proceselor care au loc într-un circuit electric de lungă distanță atunci când trece un curent al unei sarcini date.

Calcul folosind formula

În practică, la instalarea liniilor electrice de tip trunchi și distribuirea cablurilor către consumatorul final cu distribuție ulterioară la fața locului, se utilizează cablu de cupru sau aluminiu.

Rezistivitatea pentru conductori este constantă, pentru cupru p = 0,0175 Ohm*mm2/m, pentru conductori de aluminiu p = 0,028 Ohm*mm2/m.

Cunoscând rezistența și puterea curentului, este ușor să calculați tensiunea folosind formula U = RI și formula R = p*l/S, unde sunt utilizate următoarele valori:

• Rezistivitatea firului - p.
• Lungimea cablului care transportă curent este de l.
• Aria secțiunii transversale a conductorului - S.
• Curent de sarcină în amperi - I.
• Rezistența conductorului - R.
• Tensiunea din circuitul electric este U.

Folosind formule simple pe un exemplu simplu: este planificată instalarea mai multor prize într-o extensie detașată a unei case private. Pentru instalare a fost selectat un conductor de cupru cu o secțiune transversală de 1,5 metri pătrați. mm, deși pentru cablul de aluminiu esența calculelor nu se schimbă.

Deoarece curentul trece înainte și înapoi prin fire, trebuie să țineți cont de faptul că distanța lungimii cablului va trebui să fie dublată. Dacă presupunem că prizele vor fi instalate la patruzeci de metri de casă, iar puterea maximă a dispozitivelor este de 4 kW cu un curent de 16 A, atunci folosind formula este ușor de calculat pierderile de tensiune:

U = 0,0175*40*2/1,5*16

Dacă comparăm valoarea obținută cu valoarea nominală pentru o linie monofazată 220 V 50 Hz, rezultă că pierderea de tensiune a fost: 220-14,93 = 205,07 V.

Astfel de pierderi de 14,93 V reprezintă practic 6,8% din tensiunea de intrare (nominală) în rețea. O valoare care este inacceptabilă pentru grupul de putere de prize și corpuri de iluminat, pierderile vor fi sesizabile: prizele vor trece curent la putere mai mică decât puterea maximă, iar corpurile de iluminat vor funcționa cu mai puțină căldură.

Puterea pentru încălzirea conductorului va fi P = UI = 14,93*16 = 238,9 W. Acesta este procentul de pierderi în teorie fără a lua în considerare căderea de tensiune la punctele de conectare a firelor și contactele grupului de prize.

Efectuarea de calcule complexe

Pentru un calcul mai detaliat și mai fiabil al pierderilor de tensiune pe linie, este necesar să se țină cont de rezistența reactivă și activă, care împreună formează o rezistență complexă și putere.

Pentru a efectua calcule căderea de tensiune a cablului utilizați formula:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U nom

Această formulă conține următoarele valori:

• P, Q - putere activă, reactivă.
• r0, x0 - activ, reactanță.
• U nom - tensiune nominală.

Pentru a asigura o sarcină optimă pe liniile de transmisie trifazate, este necesar să le încărcați uniform. Pentru a face acest lucru, este recomandabil să conectați motoarele electrice de putere la fire liniare și alimentarea la dispozitivele de iluminat - între faze și linia neutră.

Există trei opțiuni de conectare la sarcină:

• de la tabloul electric până la capătul liniei;
• de la tabloul electric cu distribuție uniformă pe lungimea cablului;
• de la tabloul electric la două linii combinate cu distribuție uniformă a sarcinii.

Un exemplu de calcul al pierderilor de tensiune: consumul total de energie al tuturor instalațiilor volatile dintr-o casă sau un apartament este de 3,5 kW - valoarea medie pentru un număr mic de aparate electrice puternice. Dacă toate sarcinile sunt active (toate dispozitivele sunt conectate la rețea), cosφ = 1 (unghiul dintre vectorul curent și vectorul tensiune). Folosind formula I = P/(Ucosφ), puterea curentului este I = 3,5*1000/220 = 15,9 A.

Calcule suplimentare: dacă utilizați un cablu de cupru cu o secțiune transversală de 1,5 metri pătrați. mm, rezistivitate 0,0175 Ohm*mm2, iar lungimea cablului cu două fire pentru cablare este de 30 de metri.

Conform formulei, pierderea de tensiune este:

∆U = I*R/U*100%, unde curentul este de 15,9 A, rezistența este de 2 (două fire)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ohm. Atunci ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06%.

Valoarea obținută depășește cu puțin scăderea de cinci procente recomandată de documentele de reglementare. În principiu, puteți lăsa diagrama pentru o astfel de conexiune, dar dacă valorile principale ale formulei sunt afectate de un factor necontabilizat, pierderile vor depăși valoarea admisă.

Ce înseamnă asta pentru consumatorul final? Plata pentru energia electrică uzată furnizată la panoul de distribuție la capacitate maximă atunci când se consumă efectiv energie electrică de joasă tensiune.

Folosind tabele gata făcute

Cum poate un meșter sau un specialist acasă să simplifice sistemul de calcul atunci când determină pierderile de tensiune pe lungimea cablului? Puteți utiliza tabele speciale date în literatura de specialitate pentru inginerii de linii electrice. Tabelele sunt calculate pe baza a doi parametri principali - lungimea cablului de 1000 m și valoarea curentă de 1 A.

Ca exemplu, este prezentat un tabel cu calcule gata făcute pentru circuitele electrice și de iluminat monofazate și trifazate din cupru și aluminiu cu secțiuni transversale diferite de la 1,5 la 70 de metri pătrați. mm atunci când motorul electric este alimentat cu energie.

Tabel 1. Determinarea pierderii de tensiune pe lungimea cablului

Tabelele sunt convenabile de utilizat pentru calcule la proiectarea liniilor electrice. Exemplu de calcul: motorul funcționează cu un curent nominal de 100 A, dar la pornire este necesar un curent de 500 A. În timpul funcționării normale, cos ȹ este 0,8, iar la pornire valoarea este 0,35. Tabloul electric distribuie un curent de 1000 A. Pierderile de tensiune sunt calculate folosind formula ∆U% = 100∆U/U nominal.

Motorul este proiectat pentru putere mare, deci este rațional să folosiți un fir cu o secțiune transversală de 35 de metri pătrați pentru conectare. mm, pentru un circuit trifazat în funcționare normală a motorului, pierderea de tensiune este de 1 volt pe o lungime a firului de 1 km. Dacă lungimea firului este mai scurtă (de exemplu, 50 de metri), curentul este de 100 A, atunci pierderea de tensiune va ajunge la:

∆U = 1 V*0,05 km*100A = 5 V

Pierderile la tablou la pornirea motorului sunt de 10 V. Căderea totală este de 5 + 10 = 15 V, care ca procent din valoarea nominală este de 100 * 15 * / 400 = 3,75%. Numărul rezultat nu depășește valoarea admisă, astfel încât instalarea unei astfel de linii electrice este destul de realistă.

În momentul pornirii motorului, curentul ar trebui să fie de 500 A, iar în timpul modului de funcționare - 100 A, diferența este de 400 A, cu care crește curentul din tabloul de distribuție. 1000 + 400 = 1400 A. Tabelul 1 indică faptul că la pornirea motorului, pierderile de-a lungul unei lungimi de cablu de 1 km sunt egale cu 0,52 V, apoi

∆U la pornire = 0,52*0,05*500 = 13 V

∆U scut = 10*1400/100 = 14 V

∆U total = 13+14 = 27 V, procentual ∆U = 27/400*100 = 6,75% - valoare admisă, nu depășește valoarea maximă de 8%. Luând în considerare toți parametrii, instalarea liniei de alimentare este acceptabilă.

Folosind calculatorul de service

Calcule, tabele, grafice, diagrame - instrumente precise pentru calcularea căderii de tensiune pe lungimea cablului. Vă puteți ușura munca dacă efectuați calculele folosind un calculator online. Avantajele sunt evidente, dar merită să verificați datele pe mai multe resurse și să plecați de la valoarea medie obținută.

Cum functioneaza:

1. Calculatorul online este conceput pentru a efectua rapid calcule pe baza datelor inițiale.
2. Trebuie să introduceți următoarele cantități în calculator - curent (alternant, direct), conductor (cupru, aluminiu), lungimea liniei, secțiunea transversală a cablului.
3. Asigurați-vă că introduceți parametrii pentru numărul de faze, puterea, tensiunea rețelei, factorul de putere, temperatura de funcționare a liniei.
4. După introducerea datelor inițiale, programul determină căderea de tensiune de-a lungul liniei de cablu cu precizie maximă.
5. Un rezultat nesigur poate fi obținut dacă valorile inițiale sunt introduse incorect.

Puteți utiliza un astfel de sistem pentru a efectua calcule preliminare, deoarece calculatoarele de servicii pe diverse resurse nu arată întotdeauna același rezultat: rezultatul depinde de implementarea competentă a programului, luând în considerare mulți factori.

Cu toate acestea, puteți efectua calcule pe trei calculatoare, puteți lua valoarea medie și puteți construi pe ea în etapa preliminară de proiectare.

Cum să reduceți pierderile

Evident, cu cât cablul este mai lung pe linie, cu atât este mai mare rezistența conductorului la trecerea curentului și, în consecință, cu atât pierderea de tensiune este mai mare.

Există mai multe moduri de a reduce procentul de pierderi care pot fi utilizate fie independent, fie în combinație:

1. Utilizați un cablu cu o secțiune transversală mai mare, efectuați calcule în raport cu un conductor diferit. O creștere a secțiunii transversale a conductorilor purtători de curent poate fi obținută prin conectarea a două fire în paralel. Suprafața totală a secțiunii transversale va crește, sarcina va fi distribuită uniform, iar pierderea de tensiune va fi mai mică.
2. Reduceți lungimea de lucru a conductorului. Metoda este eficientă, dar nu poate fi folosită întotdeauna. Lungimea cablului poate fi redusă dacă există o lungime a conductorului de rezervă. La întreprinderile de înaltă tehnologie, este destul de realist să luăm în considerare opțiunea de reașezare a cablului dacă costurile procesului care necesită forță de muncă sunt mult mai mici decât costurile instalării unei noi linii cu o secțiune transversală mare de miezuri.
3. Reduceți puterea curentă transmisă prin cabluri lungi. Pentru a face acest lucru, puteți deconecta mai mulți consumatori de la linie și îi puteți conecta printr-un circuit de bypass. Această metodă este aplicabilă pe rețele bine ramificate cu autostrăzi de rezervă. Cu cât puterea transmisă prin cablu este mai mică, cu atât conductorul se încălzește mai puțin, rezistența și pierderile de tensiune sunt reduse.

Atenţie! Când cablul este operat la temperaturi ridicate, conductorul se încălzește și căderea de tensiune crește. Pierderile pot fi reduse prin utilizarea izolației termice suplimentare sau prin așezarea cablului de-a lungul unui alt traseu, unde temperatura este semnificativ mai scăzută.

Calculul pierderilor de tensiune este una dintre sarcinile principale ale industriei energetice. Dacă pentru consumatorul final căderea de tensiune pe linie și pierderile de putere sunt aproape de neobservat, atunci pentru întreprinderile și organizațiile mari implicate în furnizarea de energie electrică a instalațiilor, acestea sunt impresionante. Căderea de tensiune poate fi redusă dacă toate calculele sunt efectuate corect.

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

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.

Când se calculează pierderile de electricitate într-un cablu, este important să se țină cont de lungimea acestuia, de secțiunile transversale ale miezului, de reactanța inductivă și de conexiunile firelor. Datorită acestor informații de fundal, puteți calcula în mod independent căderea de tensiune.

Tipuri și structura pierderilor

Chiar și cele mai eficiente sisteme de alimentare cu energie electrică au o pierdere reală de energie electrică. Pierderile înseamnă diferența dintre energia electrică dată utilizatorilor și ceea ce le-a venit efectiv. Acest lucru se datorează imperfecțiunii sistemelor și proprietăților fizice ale materialelor din care sunt fabricate.

Cel mai frecvent tip de pierdere de energie electrică în rețelele electrice este asociat cu pierderea de tensiune din lungimea cablului. Pentru a standardiza cheltuielile financiare și a calcula valoarea lor reală, a fost elaborată următoarea clasificare:

1. Factorul tehnic. Este asociat cu caracteristicile proceselor fizice și se poate modifica sub influența sarcinilor, a costurilor fixe condiționate și a circumstanțelor climatice.
2. Costurile de utilizare a consumabilelor suplimentare și asigurarea condițiilor necesare activităților personalului tehnic.
3. Factorul comercial. Acest grup include abaterile datorate imperfecțiunii instrumentelor de control și măsurare și alte puncte care provoacă subestimarea energiei electrice.

Principalele cauze ale pierderii de tensiune

Principalul motiv pentru pierderea de putere într-un cablu este pierderile în liniile de alimentare. La distanță de la centrală la consumatori, nu numai puterea electrică este disipată, ci și căderile de tensiune (care, dacă atinge o valoare mai mică decât minimul admisibil, pot provoca nu numai funcționarea ineficientă a dispozitivelor, ci și a acestora). inoperabilitate totală.

De asemenea, pierderile în rețelele electrice pot fi cauzate de componenta reactivă a unei secțiuni a unui circuit electric, adică prezența oricăror elemente inductive în aceste secțiuni (acestea pot fi bobine și circuite de comunicație, transformatoare, bobine de frecvență joasă și înaltă, motoare electrice).

Modalități de reducere a pierderilor în rețelele electrice

Un utilizator de rețea nu poate influența pierderile în liniile electrice, dar poate reduce căderea de tensiune pe o secțiune a circuitului prin conectarea corectă a elementelor acestuia.

Este mai bine să conectați un cablu de cupru la un cablu de cupru și un cablu de aluminiu la un cablu de aluminiu. Este mai bine să minimizați numărul de conexiuni de sârmă în care materialul de miez se schimbă, deoarece în astfel de locuri nu numai energia este disipată, ci și generarea de căldură crește, ceea ce poate fi un pericol de incendiu dacă nivelul de izolare termică este insuficient. Având în vedere conductivitatea și rezistivitatea cuprului și aluminiului, utilizarea cuprului este mai eficientă din punct de vedere energetic.

Dacă este posibil, atunci când planificați un circuit electric, este mai bine să conectați orice elemente inductive, cum ar fi bobine (L), transformatoare și motoare electrice în paralel, deoarece conform legilor fizicii, inductanța totală a unui astfel de circuit scade și atunci când este posibil. conectat în serie, dimpotrivă, crește.

Pentru a netezi componenta reactivă, sunt utilizate unități de condensator (sau filtre RC în combinație cu rezistențe).

În funcție de principiul de conectare a condensatoarelor și a consumatorului, există mai multe tipuri de compensare: personală, de grup și generală.

1. Cu compensare personală, condensatoarele sunt conectate direct la locul unde apare puterea reactivă, adică propriul lor condensator este conectat la un motor asincron, altul este la o lampă cu descărcare în gaz, altul este la una de sudare, altul este pentru un transformator etc. În acest moment, cablurile de intrare sunt scutite de curenții reactivi către utilizatorul individual.
2. Compensarea grupului presupune conectarea unuia sau mai multor condensatoare la mai multe elemente cu caracteristici inductive mari. În această situație, activitatea regulată simultană a mai multor consumatori este asociată cu transferul energiei reactive totale între sarcini și condensatoare. Linia care furnizează energie electrică unui grup de sarcini va fi descărcată.
3. Compensarea generală implică inserarea condensatoarelor cu un regulator în panoul principal sau tabloul principal. Face o evaluare bazată pe consumul curent de putere reactivă și conectează și deconectează rapid numărul necesar de condensatori. Ca urmare, puterea totală preluată din rețea este redusă la minimum în conformitate cu valoarea instantanee a puterii reactive necesare.
4. Toate instalațiile de compensare a puterii reactive includ o pereche de ramuri de condensator, o pereche de trepte, care sunt formate special pentru rețeaua electrică, în funcție de sarcinile potențiale. Dimensiuni tipice trepte: 5; 10; 20; treizeci; 50; 7,5; 12,5; 25 mp

Pentru a obține pași mari (100 sau mai mulți kvar), cei mici sunt conectați în paralel. Sarcinile rețelei sunt reduse, curenții de comutare și interferența acestora sunt reduse. În rețelele cu multe armonice ridicate ale tensiunii de rețea, condensatoarele sunt protejate de bobine.

Compensatoarele automate oferă rețelei echipate cu ele următoarele avantaje:

• reduce sarcina pe transformatoare;
• simplificați cerințele pentru secțiunile transversale ale cablurilor;
• face posibilă încărcarea rețelei electrice mai mult decât este posibil fără compensare;
• eliminați cauzele scăderii tensiunii rețelei, chiar și atunci când sarcina este conectată prin cabluri lungi;
• creșterea eficienței generatoarelor mobile de combustibil;
• simplificarea pornirii motoarelor electrice;
• crește cosinusul phi;
• eliminarea puterii reactive din circuite;
• protejează împotriva supratensiunii;
• îmbunătățirea reglementării caracteristicilor rețelei.

Calculator de pierderi de tensiune de cablu

Pentru orice cablu, pierderea de tensiune poate fi calculată online. Mai jos este un calculator online de pierdere a cablului de tensiune.

Calculatorul este în curs de dezvoltare și va fi disponibil în curând.

Calcul folosind formula

ΔU, % = (Un -- U) * 100/ Un,

Din aceasta putem deriva o formula de calcul a pierderilor de energie electrica:

ΔP, % = (Un -- U) * I * 100/ Un,

unde Un este tensiunea nominală la intrarea în rețea;

I -- curent real de rețea;

U -- tensiune la un element separat de rețea (pierderile sunt calculate ca procent din valoarea nominală disponibilă la intrarea tensiunii).

Tabelul pierderilor de tensiune pe lungimea cablului

Mai jos sunt căderile de tensiune aproximative de-a lungul lungimii cablului (tabelul Knorring). Determinăm secțiunea necesară și ne uităm la valoarea din coloana corespunzătoare.

Tabelele nu țin cont de reactanța inductivă deoarece atunci când utilizați fire, este excesiv de mic și nu poate fi egal cu activ.

Cine plătește pentru energia electrică pierdută?

Pierderile de energie electrică în timpul transportului (dacă sunt transmise pe distanțe lungi) pot fi semnificative. Acest lucru afectează partea financiară a problemei. Componenta reactivă este luată în considerare la determinarea tarifului general de utilizare a curentului nominal pentru populație.

Pentru liniile monofazate este deja inclus in pret, tinand cont de parametrii retelei. Pentru persoanele juridice, această componentă se calculează indiferent de încărcăturile active și este indicată separat în factura furnizată, la un tarif special (mai ieftin decât cel activ). Acest lucru se realizează datorită prezenței unui număr mare de mecanisme de inducție (de exemplu, motoare electrice) la întreprinderi.

Autoritățile de supraveghere a energiei stabilesc căderea de tensiune sau standardul de pierdere admisibil în rețelele electrice. Utilizatorul plătește pentru pierderile de transmisie. Prin urmare, din punctul de vedere al consumatorului, este benefic din punct de vedere economic să luăm în considerare reducerea acestora prin modificarea caracteristicilor circuitului electric.