Πώς να υπολογίσετε σωστά και με ακρίβεια τη διατομή του καλωδίου με βάση την απώλεια τάσης; Πολύ συχνά, κατά το σχεδιασμό δικτύων τροφοδοσίας, απαιτείται επαρκής υπολογισμός των απωλειών καλωδίων. Ένα ακριβές αποτέλεσμα είναι σημαντικό για την επιλογή ενός υλικού με την απαιτούμενη περιοχή διατομής του πυρήνα. Εάν το καλώδιο επιλεγεί λανθασμένα, αυτό θα συνεπάγεται πολλαπλό κόστος υλικού, επειδή το σύστημα θα αποτύχει γρήγορα και θα πάψει να λειτουργεί. Χάρη σε βοηθητικούς ιστότοπους, όπου υπάρχει έτοιμο πρόγραμμα για τον υπολογισμό της διατομής του καλωδίου και των απωλειών σε αυτό, αυτό μπορεί να γίνει εύκολα και γρήγορα.
Πώς να χρησιμοποιήσετε μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή;
Στον τελικό πίνακα πρέπει να εισαγάγετε δεδομένα σύμφωνα με το επιλεγμένο υλικό καλωδίου, την ισχύ φορτίου συστήματος, την τάση δικτύου, τη θερμοκρασία του καλωδίου και τη μέθοδο τοποθέτησης του. Στη συνέχεια, κάντε κλικ στο κουμπί "υπολογισμός" και λάβετε το τελικό αποτέλεσμα.
Αυτός ο υπολογισμός των απωλειών τάσης σε μια γραμμή μπορεί να χρησιμοποιηθεί με ασφάλεια στην εργασία, εάν δεν λάβετε υπόψη την αντίσταση καλωδιακή γραμμήυπό ορισμένες συνθήκες:
- Κατά τον καθορισμό του συντελεστή ισχύος, το συνημίτονο phi είναι ίσο με ένα.
- Γραμμές δικτύου συνεχές ρεύμα.
- Καθαρά εναλλασσόμενο ρεύμαμε συχνότητα 50 Hz, κατασκευασμένο με αγωγούς με διατομές έως 25,0-95,0.
Τα αποτελέσματα που λαμβάνονται πρέπει να χρησιμοποιούνται σύμφωνα με κάθε μεμονωμένη περίπτωση, λαμβάνοντας υπόψη όλα τα σφάλματα των προϊόντων καλωδίων και καλωδίων.
Φροντίστε να συμπληρώσετε όλες τις τιμές!
Υπολογισμός απώλειας ρεύματος σε καλώδιο χρησιμοποιώντας τον σχολικό τύπο
Μπορείτε να λάβετε τα απαραίτητα δεδομένα ως εξής, χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο συνδυασμό δεικτών για υπολογισμούς: ΔU = I * RL (απώλεια τάσης στη γραμμή = κατανάλωση ρεύματος * αντίσταση καλωδίου).
Γιατί πρέπει να υπολογίσετε την απώλεια τάσης στο καλώδιο;
Η υπερβολική απαγωγή ενέργειας σε ένα καλώδιο μπορεί να οδηγήσει σε σημαντικές απώλειες ισχύος, υπερβολική θέρμανση του καλωδίου και ζημιά στη μόνωση. Αυτό είναι επικίνδυνο για τις ζωές ανθρώπων και ζώων. Με ένα σημαντικό μήκος της γραμμής, αυτό θα επηρεάσει το κόστος του φωτός, το οποίο θα επηρεάσει επίσης αρνητικά την οικονομική κατάσταση του ιδιοκτήτη των χώρων.
Επιπλέον, οι ανεξέλεγκτες απώλειες τάσης στο καλώδιο μπορούν να προκαλέσουν αστοχία πολλών ηλεκτρικών συσκευών, καθώς και πλήρη καταστροφή τους. Πολύ συχνά, οι κάτοικοι χρησιμοποιούν μικρότερα τμήματα καλωδίων από αυτά που χρειάζονται (για να εξοικονομήσουν χρήματα), κάτι που σύντομα προκαλεί βραχυκύκλωμα. Και το μελλοντικό κόστος αντικατάστασης ή επισκευής ηλεκτρικών καλωδίων δεν καλύπτει τα πορτοφόλια των «οικονομικών» χρηστών. Γι' αυτό είναι τόσο σημαντικό να επιλέξετε τη σωστή διατομή των καλωδίων για τα καλώδια που τοποθετούνται. Οποιαδήποτε ηλεκτρική εγκατάσταση σε κτίριο κατοικιών θα πρέπει να ξεκινά μόνο μετά από ενδελεχή υπολογισμό των απωλειών καλωδίων. Είναι σημαντικό να θυμάστε ότι ο ηλεκτρισμός δεν δίνει δεύτερη ευκαιρία και επομένως όλα πρέπει να γίνονται σωστά και αποτελεσματικά από την αρχή.
Τρόποι μείωσης των απωλειών ρεύματος στα καλώδια
Οι απώλειες μπορούν να μειωθούν με διάφορους τρόπους:
o αύξηση της διατομής του καλωδίου.
o μείωση του μήκους του υλικού.
o μείωση φορτίου.
Συχνά τα δύο τελευταία σημεία είναι πιο δύσκολα και επομένως πρέπει να το κάνετε αυτό αυξάνοντας την περιοχή διατομής του πυρήνα του ηλεκτρικού καλωδίου. Αυτό θα βοηθήσει στη μείωση της αντίστασης. Αυτή η επιλογή έχει πολλές δαπανηρές πτυχές. Πρώτον, το κόστος χρήσης τέτοιου υλικού για συστήματα πολλών χιλιομέτρων είναι πολύ σημαντικό και επομένως είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα καλώδιο της σωστής διατομής προκειμένου να μειωθεί το όριο απώλειας ισχύος στο καλώδιο.
Οι γραμμές ηλεκτρικού ρεύματος μεταφέρουν ρεύμα από εξοπλισμός διανομήςστον τελικό καταναλωτή μέσω αγωγών μεταφοράς ρεύματος διαφόρων μηκών. Η τάση δεν θα είναι ίδια στα σημεία εισόδου και εξόδου λόγω απωλειών που προκύπτουν από το μεγάλο μήκος του αγωγού.
Πτώση τάσης κατά μήκος του καλωδίουσυμβαίνει λόγω της διέλευσης υψηλού ρεύματος, προκαλώντας αύξηση της αντίστασης του αγωγού.
Σε γραμμές μεγάλου μήκους, οι απώλειες θα είναι μεγαλύτερες από ό,τι όταν το ρεύμα διέρχεται από βραχείς αγωγούς της ίδιας διατομής. Για να εξασφαλιστεί ότι η απαιτούμενη τάση τροφοδοτείται στο τελικό αντικείμενο, είναι απαραίτητο να υπολογιστεί η εγκατάσταση γραμμών λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες στο καλώδιο μεταφοράς ρεύματος, ξεκινώντας από το μήκος του αγωγού.
Αποτέλεσμα υποτάσεως
Σύμφωνα με τα κανονιστικά έγγραφα, οι απώλειες στη γραμμή από τον μετασχηματιστή έως την πιο απομακρυσμένη περιοχή με ενεργειακή φόρτιση για οικιστικές και δημόσιες εγκαταστάσεις δεν πρέπει να υπερβαίνουν το εννέα τοις εκατό.
Επιτρέπονται απώλειες 5% στην κύρια εισροή και 4% - από την είσοδο στον τελικό καταναλωτή. Για συστήματα τριών φάσεων, τριών ή τεσσάρων συρμάτων, η ονομαστική τιμή πρέπει να είναι 400 V ± 10% υπό κανονικές συνθήκες λειτουργίας.
Η απόκλιση μιας παραμέτρου από την κανονικοποιημένη τιμή μπορεί να έχει τις ακόλουθες συνέπειες:
- Λανθασμένη λειτουργία πτητικών εγκαταστάσεων, εξοπλισμού, συσκευών φωτισμού.
- Αδυναμία λειτουργίας των ηλεκτρικών συσκευών όταν μειώνεται η τάση εισόδου, αστοχία εξοπλισμού.
- Μειωμένη επιτάχυνση της ροπής των ηλεκτρικών κινητήρων στο ρεύμα εκκίνησης, λαμβανόμενη υπόψη απώλεια ενέργειας, διακοπή λειτουργίας των κινητήρων κατά την υπερθέρμανση.
- Ανομοιόμορφη κατανομή του φορτίου ρεύματος μεταξύ των καταναλωτών στην αρχή της γραμμής και στο απομακρυσμένο άκρο ενός μακριού σύρματος.
- Οι συσκευές φωτισμού λειτουργούν στη μισή θερμότητα, με αποτέλεσμα την υποχρησιμοποίηση της τρέχουσας ισχύος στο δίκτυο και την απώλεια ηλεκτρικής ενέργειας.
Σε κατάσταση λειτουργίας η πιο αποδεκτή ένδειξη απώλεια τάσης στο καλώδιοθεωρείται 5%. Αυτή είναι η βέλτιστη υπολογιζόμενη τιμή που μπορεί να γίνει αποδεκτή ως αποδεκτή για δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας, καθώς στην ενεργειακή βιομηχανία ρεύματα τεράστιας ισχύος μεταφέρονται σε μεγάλες αποστάσεις.
Αυξημένες απαιτήσεις τίθενται στα χαρακτηριστικά των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας. Είναι σημαντικό να δοθεί ιδιαίτερη προσοχή στις απώλειες τάσης όχι μόνο στα κύρια δίκτυα, αλλά και στις δευτερεύουσες γραμμές.
Αιτίες πτώσης τάσης
Κάθε ηλεκτρομηχανικός γνωρίζει ότι ένα καλώδιο αποτελείται από αγωγούς - στην πράξη, χρησιμοποιούνται αγωγοί με πυρήνες χαλκού ή αλουμινίου τυλιγμένους σε μονωτικό υλικό. Το σύρμα τοποθετείται σε ένα σφραγισμένο πολυμερές κέλυφος - ένα διηλεκτρικό περίβλημα.
Δεδομένου ότι οι μεταλλικοί αγωγοί βρίσκονται πολύ σφιχτά στο καλώδιο και πιέζονται επιπλέον από στρώματα μόνωσης, όταν η γραμμή τροφοδοσίας είναι μακρά, οι μεταλλικοί πυρήνες αρχίζουν να λειτουργούν με την αρχή ενός πυκνωτή, δημιουργώντας φορτίο με χωρητική αντίσταση.
Η πτώση τάσης συμβαίνει σύμφωνα με το ακόλουθο σχήμα:
- Ο αγωγός που μεταφέρει το ρεύμα υπερθερμαίνεται και δημιουργεί χωρητικότητα ως μέρος της αντίδρασης.
- Υπό την επίδραση των μετασχηματισμών που συμβαίνουν στις περιελίξεις των μετασχηματιστών, των αντιδραστήρων και άλλων στοιχείων κυκλώματος, η ισχύς του ηλεκτρισμού γίνεται επαγωγική.
- Ως αποτέλεσμα, η αντίσταση αντίστασης των μεταλλικών πυρήνων μετατρέπεται σε ενεργή αντίσταση κάθε φάσης ηλεκτρικό κύκλωμα.
- Το καλώδιο είναι συνδεδεμένο με τρέχον φορτίομε συνολική (σύνθετη) αντίσταση για κάθε πυρήνα μεταφοράς ρεύματος.
- Κατά τη λειτουργία ενός καλωδίου σε ένα τριφασικό κύκλωμα, οι τρεις γραμμές ρεύματος στις τρεις φάσεις θα είναι συμμετρικές και ο ουδέτερος πυρήνας διέρχεται ρεύμα κοντά στο μηδέν.
- Η πολύπλοκη αντίσταση των αγωγών οδηγεί σε απώλεια τάσης στο καλώδιοόταν το ρεύμα διέρχεται με διανυσματική απόκλιση λόγω της αντιδραστικής συνιστώσας.
Γραφικά, το διάγραμμα πτώσης τάσης μπορεί να αναπαρασταθεί ως εξής: μια ευθεία οριζόντια γραμμή αναδύεται από ένα σημείο - το διάνυσμα ρεύματος. Από το ίδιο σημείο, το διάνυσμα τάσης εισόδου U1 και το διάνυσμα τάσης εξόδου U2 βγαίνουν υπό γωνία ως προς το ρεύμα σε μικρότερη γωνία. Τότε η πτώση τάσης κατά μήκος της γραμμής είναι ίση με τη γεωμετρική διαφορά μεταξύ των διανυσμάτων U1 και U2.
Εικόνα 1. Γραφική αναπαράσταση πτώσης τάσης
Στο σχήμα που φαίνεται, το ορθογώνιο τρίγωνο ABC αντιπροσωπεύει την πτώση και την απώλεια τάσης κατά μήκος μιας μεγάλης γραμμής καλωδίου. Τμήμα ΑΒ - υποτείνουσα ορθογώνιο τρίγωνοκαι ταυτόχρονα η πτώση, τα σκέλη AC και BC δείχνουν την πτώση τάσης λαμβάνοντας υπόψη την ενεργή και την αντίδραση, και το τμήμα AD δείχνει το ποσό των απωλειών.
Είναι αρκετά δύσκολο να κάνετε τέτοιους υπολογισμούς με το χέρι. Το γράφημα χρησιμεύει για να αναπαραστήσει οπτικά τις διεργασίες που συμβαίνουν σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα μεγάλης απόστασης όταν διέρχεται ρεύμα ενός δεδομένου φορτίου.
Υπολογισμός με χρήση τύπου
Στην πράξη, κατά την εγκατάσταση ηλεκτρικών γραμμών τύπου κορμού και τη διανομή καλωδίων στον τελικό καταναλωτή με περαιτέρω διανομή επί τόπου, χρησιμοποιείται καλώδιο χαλκού ή αλουμινίου.
Η ειδική αντίσταση για τους αγωγούς είναι σταθερή, για τον χαλκό p = 0,0175 Ohm*mm2/m, για τους αγωγούς αλουμινίου p = 0,028 Ohm*mm2/m.
Γνωρίζοντας την αντίσταση και την ισχύ του ρεύματος, είναι εύκολο να υπολογίσετε την τάση χρησιμοποιώντας τον τύπο U = RI και τον τύπο R = p*l/S, όπου χρησιμοποιούνται οι ακόλουθες τιμές:
- Αντίσταση σύρματος - σελ.
- Το μήκος του καλωδίου μεταφοράς ρεύματος είναι l.
- Επιφάνεια διατομής αγωγού - S.
- Ρεύμα φορτίου σε αμπέρ - I.
- Αντίσταση αγωγού - R.
- Η τάση στο ηλεκτρικό κύκλωμα είναι U.
Χρησιμοποιώντας απλούς τύπους σε ένα απλό παράδειγμα: σχεδιάζεται να εγκαταστήσετε πολλές πρίζες σε μια ανεξάρτητη επέκταση μιας ιδιωτικής κατοικίας. Για τοποθέτηση επιλέχθηκε χάλκινος αγωγός διατομής 1,5 τετραγωνικών μέτρων. mm, αν και για καλώδιο αλουμινίουη ουσία των υπολογισμών δεν αλλάζει.
Δεδομένου ότι το ρεύμα περνά εμπρός και πίσω μέσα από τα καλώδια, πρέπει να λάβετε υπόψη ότι η απόσταση του μήκους του καλωδίου θα πρέπει να διπλασιαστεί. Εάν υποθέσουμε ότι οι πρίζες θα εγκατασταθούν σαράντα μέτρα από το σπίτι και η μέγιστη ισχύς των συσκευών είναι 4 kW με ρεύμα 16 A, τότε χρησιμοποιώντας τον τύπο είναι εύκολο να υπολογίσετε τις απώλειες τάσης:
U = 0,0175*40*2/1,5*16
Εάν συγκρίνουμε την λαμβανόμενη τιμή με την ονομαστική τιμή για μια μονοφασική γραμμή 220 V 50 Hz, αποδεικνύεται ότι η απώλεια τάσης ήταν: 220-14,93 = 205,07 V.
Τέτοιες απώλειες 14,93 V είναι πρακτικά το 6,8% της (ονομαστικής) τάσης εισόδου στο δίκτυο. Μια τιμή που είναι απαράδεκτη για την ομάδα ισχύος των πριζών και των φωτιστικών, οι απώλειες θα είναι αισθητές: οι πρίζες θα περνούν ρεύμα με μερική ισχύ και φωτισμός- εργασία με λιγότερη θερμότητα.
Η ισχύς για τη θέρμανση του αγωγού θα είναι P = UI = 14,93 * 16 = 238,9 W. Αυτό είναι το ποσοστό των απωλειών θεωρητικά χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η πτώση τάσης στα σημεία σύνδεσης των καλωδίων και των επαφών της ομάδας υποδοχών.
Εκτέλεση πολύπλοκων υπολογισμών
Για έναν πιο λεπτομερή και αξιόπιστο υπολογισμό των απωλειών τάσης στη γραμμή, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η αντιδραστική και ενεργή αντίσταση, που μαζί σχηματίζουν μια σύνθετη αντίσταση, και την ισχύ.
Για την πραγματοποίηση υπολογισμών πτώση τάσης καλωδίουχρησιμοποιήστε τον τύπο:
∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ονομ
Αυτός ο τύπος περιέχει τις ακόλουθες τιμές:
- P, Q - ενεργή, άεργη ισχύς.
- r0, x0 - ενεργό, αντίδραση.
- Ονομαστική U - ονομαστική τάση.
Για να διασφαλιστεί το βέλτιστο φορτίο σε τριφασικές γραμμές μεταφοράς, είναι απαραίτητο να φορτωθούν ομοιόμορφα. Για να γίνει αυτό, συνιστάται να συνδέσετε ηλεκτρικούς κινητήρες ισχύος σε γραμμικά καλώδια και ρεύμα σε συσκευές φωτισμού - μεταξύ των φάσεων και της ουδέτερης γραμμής.
Υπάρχουν τρεις επιλογές σύνδεσης φορτίου:
- από τον ηλεκτρικό πίνακα μέχρι το τέλος της γραμμής.
- από τον ηλεκτρικό πίνακα με ομοιόμορφη κατανομή κατά μήκος του καλωδίου.
- από τον ηλεκτρικό πίνακα σε δύο συνδυασμένες γραμμές με ομοιόμορφη κατανομή φορτίου.
Ένα παράδειγμα υπολογισμού απωλειών τάσης: η συνολική κατανάλωση ενέργειας όλων των πτητικών εγκαταστάσεων σε ένα σπίτι ή διαμέρισμα είναι 3,5 kW - η μέση τιμή για έναν μικρό αριθμό ισχυρών ηλεκτρικών συσκευών. Εάν όλα τα φορτία είναι ενεργά (όλες οι συσκευές είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο), cosφ = 1 (η γωνία μεταξύ του διανύσματος ρεύματος και του διανύσματος τάσης). Χρησιμοποιώντας τον τύπο I = P/(Ucosφ), η ένταση ρεύματος είναι I = 3,5*1000/220 = 15,9 A.
Περαιτέρω υπολογισμοί: εάν χρησιμοποιείτε καλώδιο χαλκούδιατομή 1,5 τ. mm, ειδική αντίσταση 0,0175 Ohm*mm2 και το μήκος του καλωδίου δύο πυρήνων για την καλωδίωση είναι 30 μέτρα.
Σύμφωνα με τον τύπο, η απώλεια τάσης είναι:
∆U = I*R/U*100%, όπου το ρεύμα είναι 15,9 A, η αντίσταση είναι 2 (δύο καλώδια)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ohm. Τότε ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06%.
Η λαμβανόμενη τιμή υπερβαίνει ελαφρώς τη συνιστώμενη κανονιστικά έγγραφαπτώση πέντε τοις εκατό. Κατ 'αρχήν, μπορείτε να αφήσετε το διάγραμμα για μια τέτοια σύνδεση, αλλά εάν οι κύριες τιμές του τύπου επηρεάζονται από έναν μη λογιστικό παράγοντα, οι απώλειες θα υπερβούν την επιτρεπόμενη τιμή.
Τι σημαίνει αυτό για τον τελικό καταναλωτή; Πληρωμή για χρησιμοποιημένη ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στον πίνακα διανομής σε πλήρη ισχύ όταν καταναλώνεται πραγματικά ηλεκτρική ενέργεια χαμηλότερης τάσης.
Χρησιμοποιώντας έτοιμους πίνακες
Πώς μπορεί ένας οικιακός τεχνίτης ή ειδικός να απλοποιήσει το σύστημα υπολογισμού κατά τον προσδιορισμό των απωλειών τάσης στο μήκος του καλωδίου; Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ειδικούς πίνακες που δίνονται σε πολύ εξειδικευμένη βιβλιογραφία για μηχανικούς γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας. Οι πίνακες υπολογίζονται με βάση δύο κύριες παραμέτρους - μήκος καλωδίου 1000 m και τρέχουσα τιμή 1 Α.
Ως παράδειγμα, παρουσιάζεται ένας πίνακας με έτοιμους υπολογισμούς για μονοφασικά και τριφασικά κυκλώματα ηλεκτρικής ισχύος και φωτισμού από χαλκό και αλουμίνιο με διαφορετικά τμήματααπό 1,5 έως 70 τ. mm όταν παρέχεται ρεύμα στον ηλεκτροκινητήρα.
Πίνακας 1. Προσδιορισμός απώλειας τάσης κατά μήκος του καλωδίου
| Εμβαδόν τομής, mm2 | Μονοφασική γραμμή | Τριφασική γραμμή | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Θρέψη | Φωτισμός | Θρέψη | Φωτισμός | ||||
| Τρόπος | Αρχή | Τρόπος | Αρχή | ||||
| Χαλκός | Αλουμίνιο | Συνημίτονο γωνίας φάσης = 0,8 | Συνημίτονο γωνίας φάσης = 0,35 | Συνημίτονο γωνίας φάσης = 1 | Συνημίτονο γωνίας φάσης = 0,8 | Συνημίτονο γωνίας φάσης = 0,35 | Συνημίτονο γωνίας φάσης = 1 |
| 1,5 | 24,0 | 10,6 | 30,0 | 20,0 | 9,4 | 25,0 | |
| 2,5 | 14,4 | 6,4 | 18,0 | 12,0 | 5,7 | 15,0 | |
| 4,0 | 9,1 | 4,1 | 11,2 | 8,0 | 3,6 | 9,5 | |
| 6,0 | 10,0 | 6,1 | 2,9 | 7,5 | 5,3 | 2,5 | 6,2 |
| 10,0 | 16,0 | 3,7 | 1,7 | 4,5 | 3,2 | 1,5 | 3,6 |
| 16,0 | 25,0 | 2,36 | 1,15 | 2,8 | 2,05 | 1,0 | 2,4 |
| 25,0 | 35,0 | 1,5 | 0,75 | 1,8 | 1,3 | 0,65 | 1,5 |
| 35,0 | 50,0 | 1,15 | 0,6 | 1,29 | 1,0 | 0,52 | 1,1 |
| 50,0 | 70,0 | 0,86 | 0,47 | 0,95 | 0,75 | 0,41 | 0,77 |
Οι πίνακες είναι βολικοί στη χρήση για υπολογισμούς κατά το σχεδιασμό γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας. Παράδειγμα υπολογισμού: Ο κινητήρας λειτουργεί με ονομαστικό ρεύμα 100 A, αλλά κατά την εκκίνηση απαιτείται ρεύμα 500 A. Κατά την κανονική λειτουργία, το κόστος ȹ είναι 0,8 και κατά την εκκίνηση η τιμή είναι 0,35. Ηλεκτρική ασπίδακατανέμει ρεύμα 1000 A. Οι απώλειες τάσης υπολογίζονται με τον τύπο ΔU% = 100ΔU/U ονομαστική.
Ο κινητήρας έχει σχεδιαστεί για υψηλή ισχύ, επομένως είναι λογικό να χρησιμοποιείται ένα καλώδιο με διατομή 35 τετραγωνικών μέτρων για σύνδεση. mm, για ένα τριφασικό κύκλωμα σε κανονική λειτουργία κινητήρα, η απώλεια τάσης είναι 1 volt σε ένα καλώδιο μήκους 1 km. Εάν το μήκος του καλωδίου είναι μικρότερο (για παράδειγμα, 50 μέτρα), το ρεύμα είναι 100 A, τότε η απώλεια τάσης θα φτάσει:
∆U = 1 V*0,05 km*100A = 5 V
Οι απώλειες στον πίνακα κατά την εκκίνηση του κινητήρα είναι 10 V. Η συνολική πτώση είναι 5 + 10 = 15 V, η οποία ως ποσοστό της ονομαστικής τιμής είναι 100 * 15 * / 400 = 3,75%. Ο αριθμός που προκύπτει δεν υπερβαίνει την επιτρεπόμενη τιμή, επομένως η εγκατάσταση έχει ως εξής γραμμή ρεύματοςαρκετά αληθινό.
Κατά την εκκίνηση του κινητήρα, το ρεύμα πρέπει να είναι 500 A και κατά τη λειτουργία - 100 A, η διαφορά είναι 400 A, κατά την οποία αυξάνεται το ρεύμα στον πίνακα διανομής. 1000 + 400 = 1400 A. Ο πίνακας 1 δείχνει ότι κατά την εκκίνηση του κινητήρα, οι απώλειες σε μήκος καλωδίου 1 km είναι ίσες με 0,52 V, τότε
∆U κατά την εκκίνηση = 0,52*0,05*500 = 13 V
Ασπίδα ∆U = 10*1400/100 = 14 V
∆U σύνολο = 13+14 = 27 V, ως ποσοστό ∆U = 27/400*100 = 6,75% - επιτρεπτή τιµή, δεν υπερβαίνει τη µέγιστη τιµή του 8%. Λαμβάνοντας υπόψη όλες τις παραμέτρους, η εγκατάσταση της γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας είναι αποδεκτή.
Χρήση της αριθμομηχανής υπηρεσιών
Υπολογισμοί, πίνακες, γραφήματα, διαγράμματα - ακριβή εργαλεία για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης κατά μήκος του καλωδίου. Μπορείτε να κάνετε την εργασία σας ευκολότερη εάν εκτελείτε τους υπολογισμούς χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρονική αριθμομηχανή.Τα πλεονεκτήματα είναι προφανή, αλλά αξίζει να ελέγξετε τα δεδομένα σε διάφορους πόρους και να ξεκινήσετε από τη μέση τιμή που λαμβάνεται.
Πως δουλεύει:
- Η ηλεκτρονική αριθμομηχανή έχει σχεδιαστεί για να εκτελεί γρήγορα υπολογισμούς με βάση τα αρχικά δεδομένα.
- Πρέπει να εισαγάγετε τις ακόλουθες ποσότητες στην αριθμομηχανή - ρεύμα (εναλλασσόμενο, συνεχές), αγωγός (χαλκός, αλουμίνιο), μήκος γραμμής, διατομή καλωδίου.
- Βεβαιωθείτε ότι έχετε εισαγάγει παραμέτρους για τον αριθμό των φάσεων, την ισχύ, την τάση δικτύου, τον συντελεστή ισχύος, τη θερμοκρασία λειτουργίας γραμμής.
- Μετά την εισαγωγή των αρχικών δεδομένων, το πρόγραμμα καθορίζει την πτώση τάσης κατά μήκος της καλωδιακής γραμμής με μέγιστη ακρίβεια.
- Ένα αναξιόπιστο αποτέλεσμα μπορεί να ληφθεί εάν οι αρχικές τιμές εισαχθούν λανθασμένα.
Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ένα τέτοιο σύστημα για να πραγματοποιήσετε προκαταρκτικούς υπολογισμούς, καθώς οι αριθμομηχανές υπηρεσιών σε διάφορους πόρους δεν δείχνουν πάντα το ίδιο αποτέλεσμα: το αποτέλεσμα εξαρτάται από την κατάλληλη εφαρμογή του προγράμματος, λαμβάνοντας υπόψη πολλούς παράγοντες.
Ωστόσο, μπορείτε να πραγματοποιήσετε υπολογισμούς σε τρεις αριθμομηχανές, να λάβετε τη μέση τιμή και να τη βασίσετε στο στάδιο του προκαταρκτικού σχεδιασμού.
Πώς να μειώσετε τις απώλειες
Προφανώς, όσο μεγαλύτερο είναι το καλώδιο στη γραμμή, τόσο μεγαλύτερη είναι η αντίσταση του αγωγού όταν περνάει ρεύμα και, κατά συνέπεια, τόσο μεγαλύτερη είναι η απώλεια τάσης.
Υπάρχουν διάφοροι τρόποι μείωσης του ποσοστού των απωλειών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν είτε ανεξάρτητα είτε σε συνδυασμό:
- Χρησιμοποιήστε ένα καλώδιο με μεγαλύτερη διατομή, πραγματοποιήστε υπολογισμούς σε σχέση με διαφορετικό αγωγό. Μια αύξηση στην περιοχή διατομής των αγωγών που μεταφέρουν ρεύμα μπορεί να επιτευχθεί συνδέοντας δύο καλώδια παράλληλα. Η συνολική επιφάνεια διατομής θα αυξηθεί, το φορτίο θα κατανεμηθεί ομοιόμορφα και η απώλεια τάσης θα είναι μικρότερη.
- Μειώστε το μήκος εργασίας του αγωγού. Η μέθοδος είναι αποτελεσματική, αλλά δεν μπορεί πάντα να χρησιμοποιηθεί. Το μήκος του καλωδίου μπορεί να μειωθεί εάν υπάρχει εφεδρικό μήκος αγωγού. Σε επιχειρήσεις υψηλής τεχνολογίας, είναι αρκετά ρεαλιστικό να εξεταστεί η επιλογή της επανατοποθέτησης του καλωδίου εάν το κόστος της διαδικασίας έντασης εργασίας είναι πολύ χαμηλότερο από το κόστος εγκατάστασης μιας νέας γραμμής με μεγάλη διατομή πυρήνων.
- Μειώστε την τρέχουσα ισχύ που μεταδίδεται μέσω μακριών καλωδίων. Για να το κάνετε αυτό, μπορείτε να αποσυνδέσετε πολλούς καταναλωτές από τη γραμμή και να τους συνδέσετε μέσω ενός κυκλώματος παράκαμψης. Αυτή η μέθοδοςισχύει σε καλά διακλαδισμένα δίκτυα με εφεδρικούς αυτοκινητόδρομους. Όσο χαμηλότερη είναι η ισχύς που μεταδίδεται μέσω του καλωδίου, τόσο λιγότερο θερμαίνεται ο αγωγός, μειώνονται η αντίσταση και η απώλεια τάσης.
Προσοχή! Όταν το καλώδιο λειτουργεί σε υψηλές θερμοκρασίες, ο αγωγός θερμαίνεται και η πτώση τάσης αυξάνεται. Οι απώλειες μπορούν να μειωθούν με τη χρήση πρόσθετης θερμομόνωσης ή την τοποθέτηση του καλωδίου σε άλλη διαδρομή, όπου η θερμοκρασία είναι σημαντικά χαμηλότερη.
Ο υπολογισμός των απωλειών τάσης είναι ένα από τα κύρια καθήκοντα της βιομηχανίας ενέργειας. Εάν για τον τελικό καταναλωτή η πτώση τάσης στη γραμμή και οι απώλειες ισχύος είναι σχεδόν απαρατήρητες, τότε για μεγάλες επιχειρήσεις και οργανισμούς που ασχολούνται με την παροχή ηλεκτρικής ενέργειας στις εγκαταστάσεις, είναι εντυπωσιακές. Η πτώση τάσης μπορεί να μειωθεί εάν όλοι οι υπολογισμοί γίνουν σωστά.
Οι επιτρεπόμενες απώλειες τάσης είναι υποχρεωτικό χαρακτηριστικό μιας εναέριας γραμμής (VL) ή καλωδίου (CL). Ας φανταστούμε αυτή την εικόνα: μακριά από μια κατοικημένη περιοχή, ανέπτυξαν ένα λατομείο για την εξόρυξη κάτι, οι τεχνικοί και οικονομικοί δείκτες τροφοδοσίας συνιστούσαν μια εναέρια γραμμή 0,4 kV. Η διαδρομή ολοκληρώθηκε - οι ηλεκτροκινητήρες υπερθερμάνθηκαν. Οι ηλεκτρολογικές μετρήσεις που πραγματοποιήθηκαν καταγράφηκαν υποτασηστην είσοδο.
Για να μην συμβεί τέτοιο περιστατικό, για σημαντικά εκτεταμένες ηλεκτρικές διαδρομές πραγματοποιείται υπολογισμός απώλειας τάσης. Κατά κανόνα, η ηλεκτρική εγκατάσταση της διαδρομής πραγματοποιείται με το ίδιο τμήμα και είναι πολύ σημαντικό στο τέλος της να επιτρεπόμενη απώλεια τάσης.
Πού συμβαίνει η απώλεια των βολτ που λείπουν; Τα καλώδια και τα καλώδια έχουν ενεργή και επαγωγική αντίσταση· φυσικά, όσο πιο λεπτά και όσο μακρύτερα είναι, τόσο μεγαλύτερες είναι οι απώλειες. Επομένως, σε σχετικά μεγάλο βαθμό, γίνονται υπολογισμοί.
Ας εξετάσουμε πολλές τυπικές επιλογές για τον υπολογισμό των ζημιών.
1. Τριφασικό δίκτυο ισχύος με συγκεντρωμένο φορτίο στο τέλος εναέριας γραμμής 0,4 kV.
Για παράδειγμα, ας πάρουμε το ίδιο λατομείο με υπολογισμένο ενεργό φορτίο, ας πούμε P = 20 kW (Εικ.α). Η διατομή χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η επαγωγή καθορίζεται από τον ακόλουθο τύπο: μικρό=100000P μεγάλο/σΔU%U 2.
μικρό— διατομή σύρματος, mm 2; P - ισχύς σχεδιασμού (έχουμε P = 20 kW).
μεγάλο- μήκος σύρματος από υποσταθμός μετασχηματιστήστον καταναλωτή, m;
σ - ειδική αγωγιμότητα, m/(Ohm*mm 2), για χαλκό σ=57, για αλουμίνιο - 34,5;
ΔU% - επιτρεπόμενη απώλεια τάσης ως ποσοστό της ονομαστικής τάσης· για δίκτυα ισχύος, οι απώλειες δεν πρέπει να υπερβαίνουν το 5%. U - ονομαστική τάση γραμμής(για το λατομείο μας U=380V).
Δεδομένου ότι το VL-0.4 εξακολουθεί να είναι αλουμίνιο, υπολογίζουμε τις επιτρεπόμενες απώλειες για αυτό το υλικό. Ας υποθέσουμε ότι το VL-0.4 έχει μήκος 400 μέτρα. μικρό=100000*20*400/34,5*5%*380 2 =32mm 2. Αποδεικνύεται ότι το αλουμίνιο πρέπει να είναι τουλάχιστον 32 mm 2, πράγμα που σημαίνει ότι παίρνουμε 35 mm 2 με αύξουσα σειρά.
2. Τριφασικό δίκτυο ισχύος με κατανεμημένο φορτίο σε όλο το μήκος του.
Κάποιο αντικείμενο με P 1 = 5 kW σε απόσταση αποφάσισε να συνδεθεί στον αέρα μας l 1=200 μέτρα από το ΤΠ (Εικ.β). 
Θα πρέπει να υπολογίσετε χρησιμοποιώντας έναν ελαφρώς τροποποιημένο τύπο:
μικρό=100000(Ρ 1 l 1+Ρ 2 l 2+…)/σΔU%U 2 ;
μικρό=100000(5*200+20*400)/34,5*5*380 2 =36mm 2.
Η προηγουμένως επιλεγμένη διατομή αλουμινίου δεν αντιστοιχεί στις επιτρεπόμενες απώλειες τάσης δικτύου, είναι απαραίτητο να ληφθούν 50 mm 2. Ελπίζω να καταλαβαίνετε ότι η έλλειψη στον τύπο σημαίνει σύνδεση άλλων καταναλωτών σε άλλα τμήματα του VL-0.4.
3. Υπολογισμός τριφασικού ηλεκτρικού δικτύου λαμβάνοντας υπόψη την επαγωγή.
Αυτή η επιλογή είναι η πιο δύσκολη. Πρώτα πρέπει να υπολογίσετε το ποσοστό των απωλειών στην επαγωγική αντίδραση για τα επιλεγμένα 50mm 2: ΔUr%=100000Q xl/U 2; Q είναι η εκτιμώμενη άεργος ισχύς του καταναλωτή, kVAr. Χ— επαγωγική αντίδραση του σύρματος, Ohm/km (Πίνακας 1). μεγάλο— μήκος, χλμ.
Τα στοιχεία σχεδιασμού ή διαβατηρίου του εγκατεστημένου ηλεκτρολογικού εξοπλισμού αναγράφουν πάντα P και cos φ. Ας πούμε για τον ηλεκτρολογικό μας εξοπλισμό cos φ=0,9. Μπορεί να βρεθεί πλήρης ισχύς S=P/cos φ=20/0,9=22,2kVA.
Q=S*sin φ. Για να μάθετε τι ισούται με αμαρτία φ, θα πρέπει να ανατρέξετε στον πίνακα Bradis. Στα μαθήματα τριγωνομετρίας μάλλον εξοικειώσατε με αυτό το υπέροχο έργο. Να σας θυμίσω λίγο. Για cos φ=0,9 η γωνία είναι 25º. Σύμφωνα με τον Bradis, βρίσκουμε αμαρτία για αυτή τη γωνία - 0,42. Αντικατάσταση της τιμής σε Q=S*sin φ, παίρνουμε: Q=22,2*0,42=9kVAr.
Εάν δεν είστε εξοικειωμένοι με ένα τέτοιο βιβλίο αναφοράς, χρησιμοποιήστε το περίφημο "Πυθαγόρειο παντελόνι": το τετράγωνο της υποτείνουσας είναι ίσο με το άθροισμα των τετραγώνων των ποδιών - S 2 = P 2 + Q 2. Q=√¯(S 2 -P 2).
Τώρα βρίσκουμε ΔUr%=100000Q xl/U 2 ;
ΔUr%=100000*9*0,317*0,4/380 2 =0,79%. Σημείωση, μεγάλοέχει ήδη μετρηθεί σε χιλιόμετρα, Χπου βρέθηκαν στον πίνακα. 1 για σύρμα εναέρια γραμμήδιατομή 50mm 2.
Τραπέζι 1
Στη συνέχεια, εξετάζουμε εάν η ληφθείσα διατομή σύρματος αντιστοιχεί στην επιτρεπόμενη απώλεια τάσης, λαμβάνοντας υπόψη την επαγωγή;
Ο τύπος αλλάζει ελαφρώς ξανά:
s=100000P μεγάλο/σ(ΔU%-ΔUp%)U 2 ;
s=100000*20*400/34,5(5%-0,79%)380 2 =38mm 2.
Η εναέρια γραμμή αντιστοιχεί στις επιτρεπόμενες απώλειες.
4. Επιτρεπόμενες απώλειες τάσης για το ηλεκτρικό δίκτυο φωτισμού.
Επιτρεπόμενες απώλειες τάσης για φωτισμό επιχειρήσεων και ΔΗΜΟΣΙΑ ΚΤΙΡΙΑδεν πρέπει να υπερβαίνει το 2,5%, για οικιστικούς χώρους και οδικό φωτισμό - όχι περισσότερο από 5%. Ο υπολογισμός μοιάζει με αυτό: μικρό=Ρ 1 l 1+Ρ 2 l 2+…/σΔU%. Ένα νέο εικονίδιο προστέθηκε στους υπολογισμούς "Με". Αυτός είναι ένας συντελεστής που εξαρτάται από το σύστημα ηλεκτρικού δικτύου: για αλουμίνιο σε τριφασικό δίκτυο με ουδέτερο καλώδιο c = 46, για δίκτυο δύο καλωδίων (φάση-μηδέν) - 7,7. Αντί " ΔU%» αντικαταστήστε την τιμή του (2,5% ή 5%), μεγάλο
Μετράμε σε μέτρα. Εάν κάνετε υπολογισμούς για τις επιτρεπόμενες απώλειες αέρα που τροφοδοτούν έναν μεγάλο δρόμο του χωριού, θα πρέπει να εργαστείτε με την αριθμητική για μεγάλο χρονικό διάστημα: φανταστείτε πόσα σπίτια πρέπει να περάσετε!