Онлайн калькулятор — закон Ома (ток, напряжение, сопротивление) + Мощность :: АвтоМотоГараж

Пути снижения потерь мощности в кабеле

Потери можно снизить несколькими способами:

o увеличением площади сечения кабеля;

o уменьшением длины материала;

o снижением нагрузки.

Часто с последними двумя пунктами сложнее, а потому приходится это делать за счет увеличения площади сечения жилы электрокабеля. Это поможет снизить сопротивление. Такой вариант имеет несколько затратных моментов. Во-первых, стоимость использования такого материала для многокилометровых систем очень ощутима, а потому необходимо выбирать кабель правильного сечения, дабы снизить порог потери мощности в кабеле.

Допустимые потери напряжения являются обязательной характеристикой воздушной (ВЛ) или кабельной (КЛ) линии. Представим такую картину: вдали от населенного пункта разработали карьер по добыче чего-то, технико-экономические показатели электроснабжения рекомендовали ВЛ-0,4 кВ. Трассу провели — электродвигатели перегреваются, . Проведенные электроизмерения зафиксировали пониженное напряжение на вводе. Чтобы подобного казуса не случилось, для значительно протяженных электротрасс выполняется расчет потерь напряжения

. Как правило, электромонтаж трассы производится одним и тем же сечением, и очень важно, чтобы в конце нее были выдержаныдопустимые потери напряжения . Где же происходит потеря недостающих вольт? Провода и кабели обладают активным и индуктивным сопротивлением, естественно, чем они тоньше и больше их протяженность, тем выше и потери. Поэтому для сравнительно большой протяженности и делается расчет. Рассмотрим несколько типовых вариантов расчета потерь.1. Трехфазная силовая электросеть с сосредоточенной нагрузкой в конце ВЛ-0,4кВ. Для примера возьмем все тот же карьер с расчетной активной нагрузкой, допустим, Р=20кВт (Рис.а). Сечение без учета индуктивности определяется по следующей формуле:s=100000Pl/σΔU%U 2 . s — сечение провода, мм 2 ; P — расчетная мощность (у нас Р=20кВт);l — длина провода от трансформаторной подстанции до потребителя, м; σ — удельная проводимость, м/(Ом*мм 2), для меди σ=57, для алюминия — 34,5; ΔU% — допустимая потеря напряжения в процентах от номинального, для силовых сетей потери не должны превышать 5%; U — номинальное линейное напряжение (для нашего карьера U=380В).

Так как ВЛ-0,4 пока еще алюминиевые, для этого материала и проводим вычисления допустимых потерь. Предположим, ВЛ-0,4 вытянута на 400 метров. s

=100000*20*400/34,5*5%*380 2 =32мм 2 . Получается, алюминий должен быть не менее 32мм 2 , значит, берем по возрастанию 35мм 2 . 2. Трехфазная силовая электросеть с распределенной по длине нагрузкой. К нашей воздушке решил подключиться какой-то объект c P 1 =5кВт на расстоянииl 1 =200 метров от ТП (Рис.б).

15df9.png Рассчитывать придется по немного измененной формуле:s=100000(P 1l 1+P 2l 2+…)/σΔU%U 2 ;s=100000(5*200+20*400)/34,5*5*380 2 =36мм 2 . Ранее выбранное сечение алюминия не соответствует допустимым потерям напряжения сети, надо брать 50мм 2 . Надеюсь, понимаете, что многоточие в формуле означает подключение других потребителей на других отрезках ВЛ-0,4. 3. Расчет трехфазной электросети с учетом индуктивности. Этот вариант наиболее трудный. Сначала надо вычислить процент потерь в индуктивном сопротивлении для выбранных 50мм 2:ΔUр%=100000Qxl/U 2 ; Q — расчетная реактивная мощность потребителя, кВАр; x — индуктивное сопротивление провода, Ом/км (табл.1);l — длина, км. В проектных или паспортных данных устанавливаемого электрооборудования всегда указывается Р и cos φ. Допустим, для нашего электрооборудования cos φ=0,9. Можно найти полную мощностьS=P/cos φ=20/0,9=22,2кВА .Q=S*sin φ . Чтобы узнать, чему равен sin φ, придется обратиться к таблице Брадиса. На уроках тригонометрии, наверное, знакомились с этим замечательным произведением. Немного напомню. Для cos φ=0,9 угол составляет 25º. По Брадису находим sin для этого угла — 0,42. Подставляя значение вQ=S*sin φ , получаем: Q=22,2*0,42=9кВАр. Если не знакомы с таким справочником, применяйте знаменитые «пифагоровы штаны»: квадрат гипотенузы равен сумме квадратов катетов —S 2 =P 2 +Q 2 .Q=√¯(S 2 -P 2) . Теперь находимΔUр%=100000Qxl/U 2 ; ΔUр%=100000*9*0,317*0,4/380 2 =0,79% . Обратите внимание, l измеряется уже в километрах,x нашли в табл. 1 для провода воздушной линии сечением 50мм 2 .

Таблица 1

Далее смотрим, соответствует ли взятое сечение провода допустимой потере напряжения с учетом индуктивности? Формула опять немного изменяется: s=100000Pl

Читайте также:  Андре-Мари Ампер: биография, вклад в науку

/σ(ΔU%-ΔUp%)U 2 ; s=100000*20*400/34,5(5%-0,79%)380 2 =38мм 2 . ВЛ соответствует допустимым потерям.4. Допустимые потери напряжения для осветительной электросети.

Допустимые потери напряжения для освещения предприятий и общественных зданий должны быть не выше 2,5%, для жилых помещений и уличного освещения — не более 5%. Вычисление выглядит таким образом:s=P 1l 1+P 2l 2+…/сΔU% . В расчеты вклинился новый значок «с» . Это коэффициент, зависимый от системы электросети: для алюминия в трехфазной сети с нулевым проводом с=46, для двухпроводной (фаза-ноль) — 7,7. Вместо «ΔU% » подставляем его значение (2,5% или 5%),l считаем метрами. Если делать вычисления для допустимых потерь воздушки, питающей протяженную улицу села, придется с арифметикой долго трудиться: представляете, сколько домов надо перебрать!

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля

возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

На линиях значительной протяженности потери будут выше, чем при прохождении тока по коротким проводникам такого же сечения. Чтобы обеспечить подачу на конечный объект тока требуемого напряжения, нужно рассчитывать монтаж линий с учетом потерь в токоведущем кабеле, отталкиваясь от длины проводника.

Выбор сечения кабеля или провода. ОшибкиВыбор сечения кабеля или провода. Ошибки

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

Расчет катушки индуктивности

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

  • Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
  • Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
  • При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?

Излишне рассеивание энергии в кабеле может повлечь за собой существенные потери электроэнергии, сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции. Это опасно для жизни людей и животных. При существенной длине линии это скажется на расходах за свет, что также неблагоприятно отразиться на материальном состоянии владельца помещения.

mochnost-i-sechenie-provoda.jpg

Помимо этого неконтролируемые потери напряжения в кабеле могут стать причиной выхода из строя многих электроприборов, а также полного их уничтожения. Очень часто жильцы используют сечения кабелей меньше чем нужно (с целью экономии), что вскоре вызывает короткое замыкание. А будущие затраты на замену или ремонт электропроводки не окупают кошельки «экономных» пользователей. Вот почему так важно правильно подобрать нужное сечение кабелей прокладываемых проводов. Любой электромонтаж в жилом доместоит начинать только после тщательного расчета потерь в кабеле. Важно помнить, электричество — не дает второго шанса, а потому все нужно делать изначально правильно и качественно.

Читайте также:  Лампа ДРЛ (дуговая ртутная лампа электрическая) » схема подключения, характеристики, устройство, работа.

Последовательное включение

rezistory_rossypyu.jpgТак называется объединение в один участок цепи двух или более резисторов, в котором их соединение между собой происходит только в одной точке. Импеданс при последовательном включении определяется как сумма сопротивлений каждого отдельного элемента: Rобщ = R1+R2+…+Rn.

Следовательно, ток, протекающий через такую цепочку, будет становиться всё меньше после прохождения через последовательно включённый резистор. Чем будет больше элементов в цепи, тем труднее ему будет пройти их всех. Таким образом, его общее значение определяется как Iобщ = U / (R1+R2+…+Rn).

Поэтому можно утверждать, что в последовательном соединении существует только один путь для протекания тока. Чем будет больше количество резисторов в линии, тем меньше будет ток на этом участке.

Падение разности потенциалов при таком типе соединения на каждом элементе будет иметь своё значение. Оно определяется формулой URn = IRn*Rn, и чем больше будет импеданс элемента, тем больше энергии в нём начнёт выделяться.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
А как считаете Вы?
Напишите в комментариях, что вы думаете – согласны
ли со статьей или есть что добавить?
Добавить комментарий