Меню

Как определяется падение напряжения формула

Расчетные формулы расчета потерь напряжения

Представляю вашему вниманию таблицу с расчетными формулами, которые используются при расчете потерь напряжения в элементах электрических установок, а также таблицу значений коэффициента «c» для проводников [Л1, с.171].

В таблице с расчетными формулами при расчете потерь напряжения, используются следующие условные обозначения:

  • U – рабочее междуфазное напряжение, кВ;
  • Uф – рабочее фазное напряжение, кВ;
  • Uном – номинальное (междуфазное) напряжение, кВ;
  • Uном.ф – номинальное фазное напряжения, кВ;
  • ΔU, ΔUф – потеря напряжения (линейная и фазная), В;
  • ΔU%, ΔUА%, ΔUВ%, ΔUС%, – потеря напряжения линейная и фазная (в фазах А, В, С), %;
  • е% — удельная потеря напряжения, %/(А*км);
  • ΔUа% — составляющая падения напряжения от активного тока в активном сопротивлении для трансформаторов, % [Л1, с.171];

Cоставляющая падения напряжения от активного тока в активном сопротивлении для трансформаторов

  • ΔUр% — составляющая падения напряжения от реактивного тока в реактивном сопротивлении для трансформаторов, % [Л1, с.171];

Cоставляющая падения напряжения от реактивного тока в реактивном сопротивлении для трансформаторов

  • Iном – номинальный ток потребителя или трансформатора, А;
  • Im – расчетный ток в линии на участке m, A;
  • im – расчетный ток ответвления от линии в точке m, A;
  • Imax – максимальное значение (пик) тока, А;
  • Sном – номинальная мощность трансформатора (или потребителя), кВА;
  • Рк – потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;
  • Uк% — напряжение короткого замыкания, % номинального напряжения трансформатора;
  • Sm, Pm, Qm – полная (кВА), активная (кВт) и реактивная (квар) расчетные мощности в линии на участке m;
  • SАm, PАm, QАm – то же, но с индексами Аm для провода фаз А;
  • SВm, PВm, QВm – то же, но с индексами Вm для провода фаз В;
  • SСm, PСm, QСm – то же, но с индексами Сm для провода фаз С;
  • sm, pm, qm — полная (кВА), активная (кВт) и реактивная (квар) расчетные мощности ответвления в точке m;
  • sАm, pАm, qАm – то же, но с индексами Аm для провода фаз А;
  • sВm, pВm, qВm – то же, но с индексами Вm для провода фаз В;
  • sСm, pСm, qСm – то же, но с индексами Сm для провода фаз С;
  • R, X – активное и реактивное сопротивления проводников линии, Ом;
  • Rо, Xо – активное и реактивное сопротивления проводников на единицу длины линии, Ом/км;
  • Rm, Xm – активное и реактивное сопротивления линий от точки начала отсчета (источника, ввода и т.п.) до точки m (см.рис.2.37), Ом/км;
  • rm, xm – активное и реактивное сопротивления линий на участке m, Ом;
  • s – сечение проводников на рассматриваемом участке линий, мм2;
  • r, d – радиус и диаметр поперечного сечения токоведущих жил круглых проводников, см;
  • h, b – высота и толщина шины по ее сечению, см;
  • ϑ – температура проводника, °С;
  • aс.г. – среднее геометрическое расстояние между проводниками, см;
  • ρϑ, ρ20 – активное удельное сопротивление проводника постоянному току при температуре ϑ, Ом*мм2/м;
  • для меди ρ20 = 0,0175 Ом*мм2/м;
  • для алюминия ρ20 = 0,0295 Ом*мм2/м;
  • для стали (при постоянном токе) ρ20 = 0,134 Ом*мм2/м (среднее значение);
  • γ, γϑ – активная удельная проводимость проводника:
Читайте также:  Порядок использования указателя напряжения

Aктивная удельная проводимость проводника

  • Сϑ – температурный коэффициент, учитывающий изменение активного удельного сопротивления проводника при его температуре ϑ, отличной от 20 °С:
  • для меди и алюминия можно принимать:

Температурный коэффициент для меди и алюминия

  • для стали при постоянном токе:

Температурный коэффициент для стали при постоянном токе

  • Сс – коэффициент скрутки, учитывающий увеличение активного сопротивления многопроволочных жил вследствие увеличения фактической длины отдельных проволок жилы:
  • для шин и однопроволочных проводников Сс = 1;
  • для многопроволочных жил Сс = 1,02;
  • Сп.э – коэффициент поверхностного эффекта, учитывающий увеличение ρϑ и ρ20 при переменном токе 50 Гц;
  • Lm – длина линии от точки начала отсчета (источника, ввода и т.п.) до точки m, км;
  • LАm, LBm, LCm – то же провода фаз А, В, С, км;
  • lm – длина линии на участке m, км;
  • lАm, lBm, lCm – то же провода фаз А, В, С, км;
  • β – коэффициент загрузки, отношение фактической (расчетной) нагрузки к номинальной мощности;
  • cosφm, cosφ2 – коэффициент мощности на участке m и на зажимах вторичной обмотки трансформатора;
  • ω = 2πf – угловая частота переменного тока; при f = 50 Гц, ω = 314;
  • μ – коэффициент относительной магнитной проницаемости, для проводников из цветных металлов μ = 1.

Расчетная схема линий представлена на рис.2.37.

Рис.2.37 - Расчетная схема линий при расчете потерь напряжения

Таблица 1 – Расчет потерь напряжения в элементах электрических установок

Расчет потерь напряжения для несколько (n) ответвлений расположены вдоль линий

То же, но сечения проводников всех участков линии одинаковы

Расчет потерь напряжения когда сечения проводников всех участков линии одинаковы

Расчет потерь напряжения когда одна нагрузка в конце линии

Для питания силовых и осветительных сетей трёхфазного тока 50 Гц

Расчет потерь напряжения для питания силовых и осветительных сетей трёхфазного тока 50 Гц

Расчет потерь напряжения когда сеченния проводников отдельных участков линии различны

Сечения проводников всех участков линии одинаковы; cosφ ответвлений различны

Расчет потерь напряжения когда сеченния проводников всех участков линии одинаковы

Расчет потерь напряжения когда сеченния проводников всех участков линии одинаковы и cosφ ответвлений одинаковы

Одна нагрузка в конце линии

Расчет потерь напряжения когда одна нагрузка в конце линии

Расчет потерь напряжения когда несколько (n) ответвлений расположены вдоль линии

Расчет потерь напряжения когда одна нагрузка в конце линии

Расчет потерь напряжения когда нагрузка равномерно распределена по всей длине одинакового сечения

Расчет потерь напряжения когда нагрузка равномерно распределена на участке

Расчет потерь напряжения сети электрического освещения

Расчет потерь напряжения сети трехфазной снулевым проводником

Примечание:
Если сечение нулевого проводника равно половине сечения фазного проводника, то в формулах (2.51) и (2.52) необходимо заменить множители 4 в числителе на 3, а в знаменателе на 2. Значения коэффициента с принимают по данным табл. 2.60 для однофазных сетей. Расчеты фаз В и С аналогичны.

Таблица 2.60 — Значения коэффициента «с» в формулах 2.50 — 2.52 [Л1, с.174]

Таблица 2.60 - Значения коэффициента

1. Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования. Ю.Г.Барыбина. 1991 г.

Источник



Что называется падением напряжения на участке цепи

Работа электроприборов невозможна без определенных параметров сети. Они состоят из многих факторов. Один из них – сопротивление проводников электрическому току. Учитывая сечение при выборе проводов или кабелей, необходимо брать в расчет и падение напряжения.

  1. Основные понятия
  2. Результат понижения напряжения
  3. Причины падения напряжения
  4. Как рассчитать потери
  5. Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Основные понятия

Падение напряжения – это величина, отраженная в изменении потенциала в разных частях проводника. Протекающий от источника по направлению к нагрузке ток меняет свои параметры в силу сопротивления проводов, но его направление остается неизменным. Измерить напряжение можно с помощью вольтметра:

  • двумя приборами в начале и конце линии;
  • поочередное измерение в нескольких местах;
  • вольтметром, подключенным параллельно кабелю.

Простейшая цепь – источник питания, проводник, нагрузка. Примером может быть лампа накаливания, включенная в розетку 220 В. Если замерить прибором напряжение на лампе, оно будет немного ниже. Падение возникло на сопротивлении лампы.

Читайте также:  Какое напряжение вырабатывает катушка зажигания

Напряжение или падение напряжения на участке цепи можно вычислять, применяя закон Ома, по формуле U = IR, где:

  • U – электрическое напряжение (вольт);
  • I – сила тока в проводнике (ампер);
  • R – сопротивление цепи или ее элементов (ом).

Зная две любые величины, можно вычислить третью. При этом нужно учитывать род тока – переменный или постоянный. Если в цепи несколько параллельно подключенных сопротивлений, расчет несколько усложняется.

Результат понижения напряжения

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

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

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

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

Причины падения напряжения

Прежде всего нужно разобраться: это вина поставщика электроэнергии или потребителя. Проблемы с сетью возникают по таким причинам:

  • износ линий электропередач;
  • недостаточная мощность трансформаторов;
  • дисбаланс мощности или перекос фаз.

Эти проблемы связаны с поставщиком, самостоятельно их решить невозможно. Чтобы понять, правильно или нет работают высоковольтные линии, придется вызывать представителей энергосбыта. Они сделают замеры и составят заключение.

Удостовериться, что вина падения не связана с поставщиком, можно самостоятельно. Прежде всего, стоит выяснить у соседей, есть ли у них подобные проблемы. Для измерения напряжения в быту подойдет мультиметр. Его стоимость до 1000 рублей. Если прибор на входе в квартиру показывает нормальное напряжение, причину нужно искать в домашней сети.

Падать напряжение может из-за большой протяженности проводки. Когда длина сети превышает 100 метров, а сечение проводников 16 мм, колебания станут регулярными. Чтобы исправить ситуацию, придется менять проводку.

Слабые контакты – это дополнительное сопротивление току. К приборам он доходит в недостаточном количестве. К тому же неисправные контакты могут вызвать замыкание и привести к пожару. Чтобы нормализовать показатели, нужно заменить аварийный участок цепи и подгоревшие контакты.

Виновником может быть неправильное соединение проводов, идущих от ЛЭП к дому. Иногда вопреки требованиям безопасности соединяют медные провода с алюминиевыми или медные проводники соединены вместо клемм скруткой. Клеммы и зажимы изготовлены из некачественных материалов, либо срок их годности вышел.

Читайте также:  Напряжение между электродами при котором фототок

Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.

Как рассчитать потери

Линейная зависимость между напряжением и током

При расчете электрической линии отклонения напряжений не должны превышать регламентированных норм. Допустимые колебания для бытовых однофазных сетей – 209–231В, для трехфазной сети напряжение может варьироваться от 361 до 399 В.

Колебания силы тока и потребляемой мощности приводит к изменению напряжения в токопроводящих жилах возле потребителя. Поэтому при составлении схемы электропроводки необходимо учитывать допустимые потери.

В однофазной сети идет два провода, поэтому падение напряжения можно найти по следующей формуле: U=I*R, в свою очередь, R=(r*2i)/S.

  • где r – удельное сопротивление, которое равно сопротивлению провода, сечением 1 мм2 и длиной 1м;
  • i – обозначается как длина проводника;
  • S – сечение кабеля.

Программа AutoCad для расчета падения напряжения

В трехфазной сети мощности на фазных проводах компенсируют друг друга, а длина нулевого проводника не учитывается, так как по нему не идет ток. Если нагрузка по фазам неравномерная, расчет выполняют как для однофазной сети. Для линий большой протяженности дополнительно учитывают емкостное и индуктивное сопротивление.

Расчет падения можно выполнять с помощью онлайн-калькулятора, также существуют специальные таблицы. В них показаны допустимые токовые нагрузки для кабелей разных типов. При расчетах сечения кабеля должны учитываться следующие данные:

  • материал изготовления проводников;
  • скрытая или открытая прокладка линии;
  • токовая нагрузка;
  • условия окружающей среды.

При протекании тока по кабелю, проводу или шине, происходит их нагревание. Этот процесс изменяет физические свойства проводников. Происходит оплавление изоляции, перегрев контактов, перегорание провода. От правильного подбора кабеля зависит надежность и бесперебойная работа электросети.

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Можно снизить количество потерь, уменьшив сопротивление на всем участке электросети. Экономию дает способ повторного заземления нуля на каждой опоре линии электропередач.

Стоимость электроснабжения линией большой протяженности, выбранной по допустимому падению напряжения, больше выбора, выполненного по нагреву кабеля. Все же есть возможность снизить эти расходы.

  • Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
  • Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
  • Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.
  • Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
  • При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
  • При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
  • Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.

Экономию дает должное содержание и профилактика электросетей – проверка плотности и прочности контактов, использование надежных клеммников.

Подходить к вопросу сохранения энергии нужно с полной ответственностью. Проблема потери напряжения может вывести из строя дорогостоящие приборы, инструменты. Не стоит пренебрегать мерами безопасности, они будут нивелировать скачки напряжения и защищать бытовую технику и оборудование на предприятии.

Источник