Содержание

Допустимые Потеря напряжения в сети


    Для подачи к электроприемникам напряжения, близкого к номинальному, в числе прочих мер площадь сечения проводников следует выбирать таким образом, чтобы потеря напряжения в них не превышала некоторого допустимого значения. Так как отклонения напряжения зависят от потерь напряжения и одновременно с ограничением последних принимаются меры по регулированию напряжения трансформаторов путем изменения их коэффициентов трансформации, то расчет местных сетей на потерю напряжения дает возможность обеспечить отклонения, не выходящие за допустимые пределы. Соответственно и выбираются допустимые потери напряжения в элементах сети для каждого конкретного случая. Практически потеря напряжения принимается в воздушных линиях напряжением 6—10—35 кВ — 8%, в кабельных — 6%, в сетях 380 и 220 В на всем их протяжении (от ТП до последнего электроприемника)—5—6% от номинального напряжения. [c.25]

    Общие положения. Потери напряжения в линиях ПУЭ не нормируются, так как имеются рациональные средства регулирования напряжения, в их числе ручное или автоматическое переключение ответвлений на обмотках высшего напряжения трансформаторов, включение на параллельную работу линий и трансформаторов и т. д. Определим максимально допустимую потерю напряжения в звене сети любого напряжения, включающую элементы трансформатор—линия — электроприемник, или генератор — линия — электроприемник. Учитывая, что выходное напряжение генератора или вторичной обмотки трансформатора превышает номинальное напряжение сети на 5% пределы регулирования сети составляют 5% потери напряжения в трансформаторах не превосходят 5% допускаемое отклонение у электроприем-ников составляет 5%, нетрудно определить, что допустимые потери напряжения в линии составят без регулирования 5%, а при регулировании 10%. При этом (сеть без регулирования напряжения) напряжение первичной обмотки приемного трансформатора будет равно номинальному, что в свою очередь гарантирует напряжение вторичной его обмотки на 5% выше номинального.

[c.76]

    Допустимые потери напряжения в сетях [c.102]

    Здесь рассматриваются расчеты по выбору площади сечений проводов линий местных сетей напряжением до 35 кВ. Обычно площадь сечения проводов сначала определяется по условиям экономической выгоды (экономический расчет), а затем проверяется по нагреву, потере напряжения, а в ряде случаев и по тепловой устойчивости действию токов короткого замыкания (электрический расчет). Воздушные линии, кроме того, рассчитываются на механическую прочность и на соответствие стрел провеса проводов допустимым значениям с выбором необходимых типов опор (механический расчет). [c.21]

    В силовых сетях в процентах от номинального напряжения сети 8% для нормальных условий, 12% при аварийных режимах. Допустимая потеря напряжения при запуске короткозамкнутых электродвигателей до 15% от номинального напряжения при редких пусках и до 10% при частых пусках. [c.31]

    Питание жилых домов высотой до 5 этажей включительно. Для питания таких зданий при отсутствии в квартирах электроплит применяются магистральные петлевые схемы с резервной перемычкой или без нее. Такая простейшая схема кабельной сети показана на рис, 7.1. Резервная перемычка 8 подключается при выходе из строя любой из питающих линий 9 или 10, которые должны рассчитываться на прохождение по ним тока аварийного режима и по допустимым потерям напряжения. 

[c.132]

    Ток от генератора к ваннам передается преимущественно медными шинами (плоскими полосами) или медными проводами круглого сечения. Поперечное сечение проводников рассчитывается в соответствии с силой пропускаемого тока. При расчете исходят из допустимого падения напряжения в сети (обычно 10%), длины сети и сопротивления проводников. Круглую медь применяют для силы тока примерно до 600 а, а для силы тока более 600 а применяют медные шины. В зависимости от условий, в шине бывает от 1 до 5 полос. Правильный расчет проводов и максимальное сокращение потерь электроэнергии в сети постоянного тока имеет для цеха хромирования большое значение, потому что применяется ток низкого напряжения, но значительной силы.[c.149]

    При расчете электрических сетей по потерям напряжения всегда возникает вопрос о допустимой (располагаемой) потере напряжения. Эта величина не является постоянной. Как уже отмечалось, напряжение холостого хода на шинах низкого напряжения трансформаторов принимается равным 105 % номинального. Тогда обшая потеря напряжения в сети, В, до наиболее удаленного электроприемника, включая потерю напряжения в трансформаторе, составляет 

[c.195]

    Приведенные наибольшие допустимые (располагаемые) потери напряжения являются предельными и учитывают лишь требования ПУЭ о наибольших допустимых отклонениях напряжения на зажимах электроприемииков от номинального. В ряде случаев эти предельные значения могут оказаться выше значений, отвечающих наименьшим приведенным затратам, т. е. экономически выгодных и соответствующих оптимальным схемам сетей. При проектировании следует стремиться к выбору схем, близких к оптимальным значениям допустимых потерь напряжения и их распределению по элементам сети.[c.196]

    Распределение допустимых потерь напряжения по участкам сети целесообразно производить по условиям наибольшей экономичности (по наименьшим расчетным затратам). Эти вопросы рассматриваются в гл. 16. Во многих случаях условие экономии цветных металов не соответствует минимальным расчетным затратам, однако вопросы экономии цветных металлов все еще являются актуальными, поэтому расчет сети по наименьшему расходу цветного металла следует считать целесообразным. 

[c.206]

    Пример 11.2. Выполнить расчет питающей четыре спроводной линии в 16-этажном жилом доме. Дом оборудован стационарными электрическими плитами установленной мощностью 5,8 кВт. Напряжение сети 380/220 В допустимую потерю напряжения в линии принять 2,3 %. Защиту линии и стояков выполнить автоматическими вьниючателями [c.210]

    Примечания 1. Пределы допустимых потерь напряжения определены только по экономическому критерию (наименьшим приведенным затратам). При этом в большинстве случаев суммарные потери напряжения не выходят за пределы допустимых по ПУЭ. Однако для весьма протяженных линий и высоких зданий и прн значительном удалении от ТП (что возможно в редких случаях) суммарные потери напряжения по табл. 16.1 могут оказаться выше допустимых по ПУЭ. В Этих случаях их следует пропорционально уменьшить до пределов, предусмотренных ПУЭ. 2. По опыту проектирования, потерн напряжения во внут-рнквартириых групповых линиях общего освещения могут приниматься равными 0,8—1 %. Потери иапряжеиня в штепсельной сети и линиях питания электроплит в этих случаях можно не рассматривать, поскольку они не выходят за пределы, установленные соответствующими ГОСТ. 3. Как правило, приведенное в табл. 16.1 распределение потерь напряжения незначительно отклоняется от распреде-леиня, рассчитанного по наименьшему расходу цветного металла (см. гл. 11). 

[c.253]

    Распределительные сети обычно состоят из сетей двух напряжений. причем связь осущесталяется без регулированля напряже ння под нагрузкой. Чтобы упростить расчеты, целесообразно каждое из этих звеньев распределительной сети рассматривать отдельно. Подберем допустимые потери напряжения прн наибольших нагрузках в каждом звене, т. е. в распределительной сети одного напряжения, учитывая указанные выше условия, которые должны соблюдаться в центрах питания, и предельно допустимые отклонения напряжения у нагрузок. 

[c.104]

    Отклонения напряжения у электро-приемников от номинального допускаются в пределах от - -5 до —2,5% при освещении помещений холодильников от -)-5 до —5% при аварийном и наружном освещении, а также в жилых зданиях до 5%, а в отдельных случаях до - -10% для питания силовых электроприемников. Значительное повышение напряжения у двигателей увеличивает потребление ими реактивной мощности из сети и их нагрев вследствие роста потерь в стали. Понижение напряжения вызывает снижение вращающего момента и мощности двигателя в квадратичной зависимости от напряжения. Одновременно увеличивается ток, а также нагрев двигателя за счет роста потерь в меди. Периодические или резкие изменения нагрузки сети также могут вызвать колебания напряжения. Последние вредно сказываются на изменении силы света ламп, что вызывает утомляемость зрения и снижение производительности труда. Величина допустимых колебаний напряжения ограничивается для ламп в производственных помещениях не болое 4%, а в жилых зданиях не более 2,5% при повторяемости до 10 раз в час для электродвигателей, пускаемых без нагрузки, не более 15%, а пускаемых под нагрузкой (лифты) не более 10% от номинального напряжения сети. 

[c.157]

    При полной нагрузке трансформатора и коэффициенте моишо-сти os

потеря напряжения в трансформаторе составит 0,8(2,5ч-1,2)+0,6(3,7- 6.4) =4,2-5-4.8%. Поэтому в распределительных сетях двух напряжений может быть потеряно 17,5— (4,2-i-4.8) = 13,3- 12,7%. Для того чтобы разделить эти потери между сетями высшего и низшего напряжения, рекомендуется исходить яз следующих значений нанбольшей допустимой потери мапряжения  [c. 105]

    Суммарные потери напора в водопроводных сетях в падавляю-щем большинстве случаев исчисляются десятками метров. В отдельных случаях эти суммарные потери напора могут достигать 100 м. При суммарном падении напряжения в линиях электромодели в пределах 100—1 ООО е масштаб моделирования оказывается возможным принимать в пределах от 1 ж = 1 в до 1 л = 10 в. При выявлении погрешности в определении потерь напора замером падения напряжения на электромодели нами было установлено, что для определения потерь напора с погрешностью не более 0,1 -м и масштабе моделирования 1 -и = 1 в максимальная допустимая мощность срабатывания реле должна быть около 10 вт, а при той же погрешности и масштабе 1. и = 10 в — примерно 10 вт. 

[c.31]


Нормы потерь напряжения в сетях 0.4 кв. Потеря напряжения

Рассмотрение допустимых падений напряжения в электрической сети.

Цель лекции:

Ознакомление с расчетами нагрузки отдельных ветвей сети.

Допустимые падения напряжения

При любом потреблении из электрической сети происходит возникновение электрического тока. Он при своем прохождении вызывает на этих проводках падения напряжения, следовательно, напряжение, подведенное к электроприемнику не равно напряжению на клеммах источника питания, а оно ниже. Для отдельных частей электрической проводки в то же время предписаны различные падения напряжения.

Для падения напряжения от источника питания к месту потребления можно исходить из предписанных отклонений напряжения (IEC 60 038), которые должны находиться в пределах + 6 % и  10 % от номинального значения (с 2003 года данные пределы должны быть ). Это означает, что общее падение напряжения от источника питания к самому месту потребления может составлять до 16 %.

В самой электрической инсталляции здания (т. е. внутри объекта) согласно IEC 60 634-5-52 рекомендовано, чтобы падение напряжения между началом инсталляции и эксплуатируемым оборудованием пользователя не было больше 4 % номинального напряжения инсталляции. Эта рекомендация в некоторой степени противоречит требованиям других национальных стандартов (например, CSN 33 2130 в Чешской Республике).

Можно допустить, что с учетом выполнения остальных требований при расчете параметров проводки могут возникнуть в некотором отрезке падения больше, чем указано выше, если в проводке от шкафа присоединения до самого электроприемника не будут превышены следующие падения: у осветительных выводов 4 %; у выводов для плит и отопительных приборов (стиральные машины) 6 %; у штепсельных розеток и остальных выводов 8 %.

«Правила устройств электроустановок» (ПУЭ) устанавливают наибольшие длительные допустимые нагрузки (силы тока в амперах) для изолированных проводов. Кабелей и голых проводов, которые приведены в виде таблицы. Таблицы эти составлены на основании теоретических расчетов и результатов непосредственных испытаний проводов и кабелей на нагревание.

Максимально допустимые по условиям нагрева нагрузки для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами при одинаковым геометрическом сечении и одинаковом периметре с медными проводниками следует принимать равным 77% нагрузок для соответствующих медных проводников. Для силовых сетей допустимая длительная потеря напряжения не должна превышать 5%, а для сетей освещения 2,5% номинального.

Видно, что при суммировании всех допустимых падений напряжения (в распределительной сети и в электрической инсталляции) можем попасть на сам предел работоспособности некоторых приборов и оборудования. Например, у реле и контакторов гарантирована их функция от 85 % номинального напряжения и выше, у электродвигателей это, начиная с 90 % номинального напряжения. Поэтому необходимо руководствоваться выше указанной рекомендацией (падение напряжения до 4 %), приведенной в IEC 60 634-5-52.

Отмечаем, что требования национальных стандартов не касаются падений напряжения на некоторой части проводки, а требования, насколько напряжение может упасть по отношению к номинальному напряжению. На клеммах трансформатора может быть, например, напряжение равное 110 % номинального напряжения, от них потом падения напряжения могут быть 15 %, или же 13 %. Значит, у проектировщика определенное свободный простор, каким образом распределить падения напряжения в этих случаях от источника к электроприемнику.

Необходимо сказать, каким образом падения напряжения рассчитываются, или же, как они суммируются. Что касается чисто активных нагрузок, какими являются электрическое тепловое электрооборудование, и небольших сечений проводки, ситуация простая. Падения напряжения - это произведения токов и сопротивлений проводки, которые можно простым способом суммировать. В том случае, если речь идет об электрооборудовании, например, двигателях, характер потребления которых активный и индуктивный, и об общем импедансе Z проводки, состоящем из реальной составляющей (активное сопротивление) R и мнимой составляющей (индуктивное сопротивление) X, то данные комплексные величины взаимно умножаются. Результатом этого произведения опять является комплексная величина, значит комплексное падение напряжения. Она описывает падения напряжения в реальной и мнимой оси координат. Абсолютные значения этих падений напряжения на отдельных частях проводки от источника к электроприемнику поэтому не должны суммироваться стандартным способом, а должны суммироваться опять только как комплексные величины (т. е. реальные и мнимые составляющие отдельно).

Поэтому не должно удивлять то, что суммы абсолютных значений падений напряжения часто не являются точной суммой их абсолютных значений на отдельных, связанных друг с другом проводках.

Расчет нагрузки отдельных ветвей сети

Токовые нагрузки отдельных ветвей невозможно суммировать просто как арифметическую сумму абсолютных значений токов, а нужно суммировать отдельно реальные и мнимые составляющие. При соблюдении этих правил можно определить нагрузку при любой конфигурации сети. Аналогичные правила соблюдаются и при расчете токов короткого замыкания. И при коротком замыкании вычисления выполняются с импедансом сети, выраженным в комплексной форме.

Влияние нагрузки на ток короткого замыкания.

Нагрузка может оказывать существенное влияние на токи короткого замыкания. На рисунке 1 приведены простейшие схемы включения нагрузки. Характер нагрузок и соотношения их разные (асинхронные и синхронные двигатели, бытовая нагрузка, освещение), величина меняется в разные дни года, время суток, для различной сменности работ предприятий. Определить действительное значение нагрузки и увеличение ее сопротивления в момент короткого замыкания практически невозможно.

Условно считается, что сопротивление нагрузки постоянно по и величину , определенную по (1).

В нормальном режиме сопротивление нагрузки определяется по соотношению:

, (1)

где U – расчетное напряжение, равное вторичному напряжению питающего трансформатора;

I н и S н – ток и мощность нагрузки.

Мощность нагрузки принимается в зависимости от числа питающих трансформаторов. При одном трансформаторе мощность нагрузки принимается равной мощности трансформатора. При двух одинаковых трансформаторах мощность нагрузки принимается равной 0,65-0,7 мощности одного трансформатора. При аварийном отключении одного из двух трансформаторов всю нагрузку должен принять оставшийся в работе трансформатор. Нагрузка его при этом составит 130-140 % номинальной мощности.

Рисунок 1 - Распределение тока с учетом нагрузки, подключенной

к линии (а) и к шинам (б)

Из рисунка 1 видно, что при удаленном КЗ, когда напряжение на шинах снижается не до нуля, полный ток , проходящий через трансформатор, состоит из тока, ответвляющегося в нагрузку , и тока в месте короткого замыкания . Для схемы на рисунке 1,а полный ток КЗ определится по соотношению:

, (2)

а для схемы на рисунке 1 б – по соотношению:

, (3)

В действительности сопротивления имеют разные соотно- шения х/r и вычислять токи по формулам (2) и (3) следовало бы в комплексной форме. Но для большинства сетей отношение z и L нагрузки и линий близки, мало по сравнению с , и для упрощения расчетов уравнения (2) и (3) решаются в полных сопротивлениях z. Такое допущение тем более оправдано, что действительная нагрузка в момент КЗ неизвестна.

Полный ток делится на две части: часть тока , идущая к месту КЗ в схеме на рисунке 1,а, определяется:

, (4)

а для схемы на рисунке 1,б – по формуле:

, (5)

Из выражения (5) видно, что при z с = 0 ток к месту КЗ составляет , то есть нагрузка не влияет на значение тока короткого замыкания, если она подключена к шинам бесконечной мощности.

Методы арифметического подсчета воздушных электронных сетей с проводами из различных материалов по потере напряжения. Допустимую потерю напряжения в электронной сети определяют по вероятно разрешенным отклонениям напряжения у потенциальных пользователей. Поэтому рассмотрению запроса для ответа об отклонениях напряжения уделено значительный интерес.

Для всякого приемника электрической энергии возможны конкретные падения вольтажа. К примеру, неодновременные силовые агрегаты в стандартных нормах допустимое отклонение аномалий напряжения ±5%. Это обозначает следовательно, что в курьезном инциденте если номинальное вольтажа предоставленного электрического двигателя составит 380 В, из этого вольтажа U"доп = 1,05 Uн = 380 х 1,05 = 399 В и U"доп = 0,95 Uн = 380 х 0,95 = 361 В нужно исходить из его наиболее вероятно дозволительными индикаторами вольтажа. Конечно же, что все буферные вольтажи, вмещенные среди обозначениями 361 и 399 В, еще будут довольствовать покупающего пользователя и скомпонуют некий диапазон, тот или иной без вариантов можно прозвать диапазоном желаемых напряжений.

Допустимая потеря напряжения в линии


Пользователи электронной энергетической активности трудовую загрузку делают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, опираясь на математический подсчет изготовленного электрического прибора либо аппарата. При передаче электрической энергии по линиям часть вольтажа пропадает на противодействие самих линий и в итоге под самый конец полосы, т. е. у покупающего пользователя, вольтажа выходит падение, чем в начале линии. Падение вольтажа у покупающего пользователя, если сравнивать с обыденным, отражается на работе приемника тока, хоть силовая либо световая нагрузка.

Из-за чего при подсчете каждый полосы электропередачи отличия вольтажа не обязаны превосходить с большой вероятностью возможных норм, сети, общепризнанные выбором электрической загрузки и подсчитанные на подогрев, в главном, измеряют по потере, падении вольтажа.

Падением вольтажа ΔU именуют разность вольтажа на начале линии и на ее конце. ΔU принято предопределять в условно сравнительных единицах измерения - по отношению к обозначенному вольтажу.
При пользовании встречного урегулирования вольтажа есть возможность усилить вероятно допустимую потерю напряжения. К сожалению, район внедрения его имеет ограничения. Большинство деревенских пользователей запитано от шин подстанций энергетической системы своего района, индустриальных либо коммунальных электрических установок. При этом может быть электроэнергия от подстанций напряжением 35/10 либо 110/35 кВ.

Потерю напряжения на линиях воздушных рядов вычисляют методикой для наибольшей возможной нагрузки. Поскольку потеря напряжения примерно равно увеличена нагрузке при наименьше возможной потребляемой мощи, на линиях деревенской воздушной сети она имеет наибольшее значение 25%.

Допустимая потеря напряжения ПУЭ

ПУЭ – это главный документ, подсчитывающий запросы к разнообразным формам электрического оборудования. Точность реализации запросов ПУЭ гарантирует безошибочность и защищенность работы электрических установок.

Запросы ПУЭ непременны для всех учреждений безотносительно от формальной собственности и организационно правовых форм, равно как для частных предпринимателей и физических лиц, работающими проектировщиками, сборкой, настройкой и использования электрических установок.


ПУЭ 7-го издания

Уровни и контроль вольтажа, возмещения реактивной мощи:

  • Пункт 1. 2.22. Для электросетей надлежит оговорить инженерные процедуры по гарантии свойств электроэнергии в соотношении с запросом ГОСТ 13109
  • Пункт 1.2.23. Установка корректировки вольтажа обязана создать стабилизацию вольтажа на шинах вольтажом 3-20 кВ подстанций и электростанций, где тот или иной подключены электрораспределительный сети, в диапазоне не менее 105 %, обозначенного в промежуток максимальных нагрузок и не более 100%, обозначенного в промежуток минимальных нагрузок этих же сетей. Неточность от упомянутого уровней вольтажа обязана быть оправданной
  • Пункт 1.2.24. Альтернативность и позиционирование аппаратов возмещения реактивной мощности в электросетях делается от безысходности снабжения нужной пропускной возможности сети в нормальных и после аварийных порядках при удержании нужных уровней вольтажа и резервов выносливости.

В распределительных сетях 0,4 кВ существует проблема, связанная со значительными перекосами напряжений по фазам: на нагруженных фазах напряжение падает до 200. ..208 В, а на менее нагруженных за счет смещения «нуля» может возрастать до 240 В и более. Повышенное напряжение может привести к выходу из строя электрических приборов и оборудования потребителей. Асимметрия напряжений возникает из-за разного падения напряжения в проводах линии при перекосах фазных токов, вызванных неравномерным распределением однофазных нагрузок. При этом в нулевом проводе четырехпроводной линии появляется ток, равный геометрической сумме фазных токов. В некоторых случаях (например, при отключении нагрузки одной или двух фаз) по нулевому проводу может протекать ток, равный фазному току нагрузки. Это приводит к дополнительным потерям в ЛЭП (линии электропередач) 0,4 кВ, распределительных трансформаторах 10/0,4 кВ и, соответственно, в высоковольтных сетях.

Подобная ситуация характерна для многих сельских районов и может возникнуть в жилых многоквартирных домах, где практически не реально равномерно распределить нагрузку по фазам питания, в результате чего в нулевом проводе появляются достаточно большие токи, что приводит к дополнительным потерям в проводниках групповых и питающих линий и вызывает необходимость увеличения сечение нулевого рабочего провода до уровня фазных.

Перекосы напряжений сильно сказываются на работе оборудования [Л.1]. Так небольшая асиметрия напряжения (например, до 2%) на зажимах асинхронного двигателя приводит к значительному увеличению потерь мощности (до 33% в статоре и 12% в роторе), что в свою очередь, вызывает дополнительный нагрев обмоток и снижает срок службы их изоляции (на 10,8%), а при перекосах в 5% общие потери возрастают в 1,5 раза и, соответственно, растет потребляемый ток. Причем, дополнительные потери, обусловленные несиметрией напряжений, не зависят от нагрузки двигателя.

При увеличении напряжения на лампах накаливания до 5% световой поток увеличивается на 20%, а срок службы сокращается в два раза.

На трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ, как правило, установлены трансформаторы со схемой соединений У/У н. Уменьшить потери и симметрировать напряжение в ЛЭП 10 кВ возможно, применив со схемой соединений Y/Zjj или A/Zjj, или (выпускаемый УП МЭТЗ им. В.И. Козлова), но такая замена связана с большими финансовыми затратами и не компенсирует дополнительные потери в ЛЭП 0,4 кВ.

Для компенсации перекоса напряжений целесообразно перераспределить токи нагрузки по фазам, выровняв их значения.

Необходимость ограничения тока нулевого провода вызвана еще и тем, что в распределительных сетях 0,4 кВ, выполненных кабелем, сечение нулевого провода обычно принимается на ступень меньше сечения фазного провода.

В целях уменьшения потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ за счет перераспределения токов по фазам, ограничения тока в нулевом проводе и снижения перекосов напряжений, предлагается использовать трехфазный симметрирующий автотрансформатор, устанавливая его в конце ЛЭП, в узлах нагрузки. При этом, если на линии 0,4 кВ до узла нагрузки произойдет короткое замыкание одной из фаз на нулевой провод (что в сожалению не редко бывает на воздушных ЛЭП в сельских районах), потребители за установленным автотрансформатором будут защищены от больших перенапряжений.

Автотрансформатор трехфазный, сухой, симметрирующий (сокращенно - АТС-С) содержит трехстержневой магнитопровод, первичные обмотки W 1 размещенные на всех трех стержнях, соединенные в звезду с нейтралью и подключаются к сетевому напряжению, компенсационная обмотка W K выполнена в виде открытого треугольника (некоторые авторы называют его разомкнутым [Л. 3]) и включена последовательно с нагрузкой.

Основные электрические схемы автотрансформатора представлены на рис.1...4.

На рис.1 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, когда секции этой обмотки, выполненные на каждой фазе, соединены в классический открытый треугольник и подключены к нейтрали сети, и к нагрузке.

На рис.2 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, выполненной в виде витков из проводникового материала, лежащих поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора, образуя открытый треугольник. Применение этой схемы, по сравнению с предыдущей, позволяет не только уменьшить расход обмоточного провода дополнительной обмотки, но и габаритную мощность автотрансформатора за счет освобождения окна магнитопровода и уменьшения межосевого расстояния между первичными обмотками.

Эти схемы применимы в тех случаях, когда нулевой провод нагрузки не имеет жесткой связи с заземлением и во всех случаях в пятипроводной системе с РЕ- и N-проводниками.

На рис.3 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационными обмотками, выполненными в виде фазных обмоток соединенных в открытые треугольники, включенные согласно к фазным обмоткам автотрансформатора.

Конструктивно схема, представленная на рис.4, может быть выполнена аналогично схеме рис.2, т.е. фазные компенсационные обмотки выполнены поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора и включены в разрыв фазных проводов сети со стороны нагрузки.


Данные схемы могут использоваться, в том числе, когда нейтраль нагрузки глухо заземлена, т. е. когда нет возможности включить компенсационную обмотку автотрансформатора в разрыв нулевого провода между нагрузкой и сетью, или когда нулевой провод нагрузки по требованиям безопасности должен быть «жестко» заземлен.

При асимметрии токов нагрузки и, соответственно, токов в компенсационных обмотках, магнитные потоки, создаваемые этими обмотками в магнитопроводе автотрансформатора, будут геометрически складываться. В стержнях магнитопровода будут возникать направленные в одну сторону во всех фазах автотрансформатора потоки нулевой последовательности. Эти магнитные потоки, создают э.д.с. нулевой последовательности и, соответственно, токи I 01 в первичной обмотке пропорционально коэффициенту трансформации к тр (обратно пропорционально соотношению числа витков W1/Wk).

Подключение обмотки W K выбрано таким образом, чтобы фазные токи автотрансформатора векторно вычитались из фазного тока линии наиболее нагруженной фазы и добавлялись к токам менее нагруженных фаз. Такое перераспределение приводит к более симметричному распределению токов по фазам в ЛЭП, выравниванию падений напряжения в проводах линии и, следовательно, к симметрированию напряжения на нагрузке, а так же к уменьшению тока нулевого провода и потерь в линии электропередач, и силовых распределительных трансформаторах, обеспечивая экономию электроэнергии.

Максимальная компенсация тока в нулевом проводе выполняется при равенстве ампервитков (магнитодвижущей силы) рабочей I 01 -W 1 и компенсационной I 02 -W K обмоток, т. е. при I 01 -W 1 =3I 02 -W K , или W K =W 1 /3. При этом габаритная мощность автотрансформатора Р ат, в зависимости от схемы подключения компенсационных обмоток, может быть в 3 раза меньше потребляемой мощности нагрузки Р н.

Для ограничения тока нулевого провода до уровня допустимого для ЛЭП, число витков компенсационной обмотки может быть соответственно уменьшено: например, для ограничения тока нулевого провода на уровне 1/3 фазного, должно быть скомпенсировано 2/3 его величины, следовательно, W K =W 1 /4,5. При этом габаритная мощность автотрансформатора может быть в 4,5 раза меньше потребляемой мощности нагрузки.

Перекосы фазных токов приводят к дополнительным потерям в ЛЭП 0,4кВ и далее по всей цепи транспортирования электроэнергии. Рассмотрим это на примере условной линии электропередач длиной 300м, выполненной алюминиевым кабелем сечением (3х25+1х16)мм (сопротивление фазных проводов 0,34 Ом, нулевого провода 0,54 Ом) при активной нагрузке по фазам 40, 30 и 10А. Ток в нулевом проводе, равный векторной сумме фазных токов, будет (см. ). Потери в фазных проводах, соответственно, составят -40 2 -0,34=544 Вт, 30 2 -0,34=3 06 Вт, 10 2 -0,34=34 Вт, в нулевом проводе -26,5 -0,54=379 Вт, суммарные потери в линии - 1263 Вт.

Применение АТС-С позволит перераспределить токи в линии. При коэффициенте трансформации 1/3 одна треть тока нулевого провода векторно вычитается из токов нагруженных фаз и прибавляется к току менее нагруженной фазы. Токи, соответственно, станут

Равными 33,8, 29,6 и 18,6 А, при этом ток нулевого провода (учитывая некоторую асимметрию магнитной системы автотрансформатора) может составлять до 10% среднего фазного тока т.е. 2,7 А.

При таком перераспределении токов суммарные потери в линии составят (33,82+29,62+18,62)·0,34+2,72·0,54 = 805Вт.

Таким образом, установка автотрансформатора АТС-С позволяет снизить потери в ЛЭП-0,4 кВ на 36 %.

Очевидно, что уменьшение падения напряжения в проводах линии пропорционально изменению тока по фазам, существенно выравнивает напряжение в узле нагрузки, в первую очередь за счет смещения «нуля».

Увеличение коэффициента трансформации выше 1/3 для трехфазных нагрузок не целесообразно и, несмотря на более равномерное перераспределение токов по фазам, приводит к увеличению потерь в ЛЭП за счет более существенного увеличения тока нулевого провода, а так же потребует больших затрат на материалы.

Относительное значение мощности автотрансформатора АТС-С составит – S*ат= k·Sн, где: Sн – мощность нагрузки; k – коэффициент в зависимости от схемы автотрансформатора и коэффициента трансформации (kтр), представленный в таблице 1.

Таблица 1 значения коэффициента к

Схема, рис. 1 2 3 4
ктр= 1/3 0,58 0,33 0,90 0,55
ктр = 1/4,5 0,38 0,22 0,66 0,33

Если гарантированно известен максимальный ток, протекающий в нулевом проводе нагрузки, то габаритная мощность автотрансформатора по схеме рис. 1 может быть рассчитана, исходя из этого тока - Б ат = 1 02 -и л /л/3, а по схеме рис.2 - Б ат = 1 02 -и л /3 и для выше приведенного примера трехфазной несимметричной нагрузки составит, соответственно, 8,3 и 4,8 кВ-А.

Наиболее эффективным является установка автотрансформатора непосредственно у потребителя, в точке разветвления трехфазной линии в однофазные, например на вводе дачного кооператива, где практически невозможно выровнять нагрузку по фазам. В жилых многоквартирных домах установка АТС-С на ответвлениях к каждому стояку, питающему квартиры жилых домов, позволяет симметрировать напряжение, и снизить потери в трехфазных групповых и питающих линиях распределительной сети. На малых промышленных предприятиях он может применяться для питания однофазных нагрузок большой мощности: сварочных трансформаторов, выпрямителей, водонагревателей и т. д.

В настоящее время все большее применение находят статические преобразователи (выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи), газоразрядные осветительные устройства с электромагнитными и электронными балластами, электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения и т. д. Указанные устройства, а также сварочные трансформаторы, специальные медицинские и другие приборы могут генерировать высшие гармоники тока в системе электропитания. Например, однофазные выпрямители могут генерировать все нечетные гармоники, а трехфазные все, не кратные трем, что отражено на рис. 6 [Л.2].

Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками, могут представлять собой серьезные проблемы для систем электропитания. Гармонические составляющие представляют собой токи с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь, искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания, вызывая недопустимые воздействия на нагрузки системы. Увеличение общего действующего значения тока при наличии высших гармонических составляющих в системе может привести к перегреву всего оборудования распределенной сети. При несинусоидальных токах возрастают потери в трансформаторах, главным образом за счет потерь на вихревые токи, что требует увеличения их установочной мощности. Как правило, для ограничения гармоник в этих случаях устанавливаются высокочастотные фильтры, состоящие из сетевых реакторов и конденсаторов.

К достоинствам АТС-С следует отнести то, что они обладают способностью фильтрации токов высших гармоник, кратных трем (т.е. 3, 9, 15 и т.д.), ограничивая их протекание как из сети к нагрузке, так и наоборот. Этим самым повышается качество сети и снижаются колебания напряжения.

Как уже указывалось выше, электромагнитные балластные пускорегулирующие аппараты (ПРА) газоразрядных ламп генерируют высшие гармоники. Так, в токах натриевых ламп ДНаТ, широко используемых для целей уличного освещения, третья гармоника является превалирующей и, в зависимости от мощности лампы и типа ПРА, составляет до 5% и более (по [Л.4] третья гармоника допускается до 17,5%). Токи третьих гармоник совпадают по фазе и арифметически складываются в нулевом проводе трехфазной сети, создавая ощутимые добавочные потери, что вынуждает выполнять сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых линий, равным фазному.

В этой ситуации применение АТС-С позволяет уменьшить сечение нулевых проводников, как минимум, в два раза и решить три задачи: компенсировать потери от третьей гармоники, обеспечить перевод системы освещения на «ночной режим» (одна или две фазы распределительной сети отключаются в ночные часы), перераспределяя нагрузку на три фазы; и выйти на энергосберегающий режим, выполнив отводы на автотрансформаторе для понижения напряжения. Для решения только первой задачи можно применить автотрансформатор минимальной мощности, рассчитанный на ток нулевого провода (суммарный ток третьей гармоники).

При необходимости компенсировать 5, 7 или 11 гармоники можно воспользоваться схемами рис.3 или 4. В этом случае затраты на сетевые реакторы могут быть уменьшены, т.к. компенсационные обмотки, обладая повышенным индуктивным сопротивлением для высокочастотных гармоник, могут выполнять роль сетевого реактора и, в совокупности с конденсаторами, образовывать фильтр высших гармоник. Конденсаторы подключаются между точками соединения в открытые треугольники секций компенсационных обмоток и нулевым проводом, и могу образовывать одно (см. рис.7), двух или трехступенчатый фильтр для разных частот. Величину индуктивности
секции компенсационной обмотки с достаточной достоверностью можно определить из номинальных параметров - номинального тока и коэффициента трансформации. Например, при номинальном токе I н =25А и коэффициенте трансформации kтр=1/3 напряжение секции
будет U сек =Uф к тр =220/3=73В, сопротивление Z сек =Uсек/Iном=73/25=2,9Ом (пренебрегая малым активным сопротивлением обмотки) считаем индуктивным, и тогда индуктивность секции

Lсек =Z сек /w=2,9/314-10 =9,2мГн. При этом надо учитывать нелинейный характер сопротивления: с уменьшением нагрузки сопротивление возрастает.

При заказе автотрансформатора возможность подключения конденсаторов должна быть оговорена в заявке на изготовление.

Частным случаем является симметрирующий автотрансформатор, целенаправленно предназначенный для питания однофазной нагрузки (см. рис.8 и 9). Для большей симметрии токов по фазам коэффициент трансформации можно сделать больше, чем 1/3, с некоторым увеличением тока нулевого провода.


Рассмотрим это на примере. На вводе трехфазной сети установлен автоматический выключатель, рассчитанный на длительно допустимый ток 25 А. Требуется подключить сварочный трансформатор мощностью 10 кВА (напряжение сети 220 В, ток сварки 160 А, напряжение холостого хода 60 В, ПВ 60%). Потребляемый сварочным трансформатором ток составит 10-1000/220=45,5 А, а с учетом ПВ эквивалентный ток будет 45,5-//0,6=35,2 А, что в 1,4 раза превышает допустимый. Конечно, можно применить обычный автотрансформатор 380/220 В, выполненный на базе трансформатора ОСМР-6,3 (мощностью 6,3 кВА), в этом случае нагрузка будет перераспределена только на две фазы (линейный ток - 20,3 А), но можно применить симметрирующий автотрансформатор (см. схему рис.9) с коэффициентом трансформации 1/2, преобразующий однофазную нагрузку в трехфазную и выровнять нагрузку по всем фазам, снизив ток в сети до 17,6 А, при этом ток в нейтрали, при отсутствии других нагрузок так же будет 17,6 А.

В этом случае автотрансформатор можно изготовить на базе трансформатора ТСР-6,3. Можно также использовать симметрирующий автотрансформатор с коэффициентом трансформации 1/3, ограничив ток в рабочей фазе длительно допустимым для автоматических выключателей - током 23,4А, при этом в двух других фазах будет протекать ток 11,8А при отсутствии тока в нулевом проводе.

Автотрансформатор может быть сделан на базе трансформатора ТСР-2,5.

Снижение потерь в сети по сравнению с прямым включением приведено в таблице 2.

Таблица 2

Автотрансформатор На базе ОСМР-6,3 Симметрирующий АТС-С
Коэффициент трансформации 1/1,73 1/3 1/2

Учитывая, что сварочный трансформатор генерирует высокочастотные гармоники, в том числе кратные трем, предпочтение следует отдавать симметрирующему автотрансформатору.

Проведенные испытания автотрансформаторов АТС-С в лаборатории УП МЭТЗ им. В.И. Козлова показали положительные результаты и полностью подтвердили свою эффективность (см. Приложение 1 «Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25»).

Планируется разработка серии автотрансформаторов от 25 до 100 кВА как в открытом исполнении IP00, так и в защитных кожухах исполнений IP21 для установки под навесом и IP54 для установки на открытом воздухе, в том числе непосредственно на опорах ЛЭП 0,4кВ. В автотрансформаторах, при необходимости, в целях повышения или понижения напряжения, может быть предусмотрена возможность переключений регулировочных отводов при его монтаже.

В настоящее время заводом принимаются индивидуальные заказы на автотрансформаторы АТС-С мощностью до 100 кВА.

Приложение 1

Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25

На примере четырехпроводной ЛЭП-0,4кВ

Длина линии, м 300
Провод алюминиевый сечением, мм² фазы - 25 нуля - 10
Сопротивление провода, Ом фазы - 0,34 нуля - 0,86
Сопротивление нагрузки (активное), Ом Фаза: А-5,99 В-5,83 С-5,59
Режим нагрузки без автотрансформатора 3х-ф 2х-ф 1о-ф
Линейные токи нагрузки, А
фаза А 36,5 36,5 36,5
фаза В 37,5 37,5 0,0
фаза С 39,0 0,0 0,0
в нулевом провода N 2,2 37,0 36,5
фаза А 456 456 456
фаза В 481 481 0
520 0 0
в нулевом провода "N" 4 1172 1140
ИТОГО 1461 2109 1596
Режим нагрузки с автотрансформатором 3х-ф 2х-ф 1о-ф
Линейные токи до АТС-С, А
фаза А 36,0 32,5 27,3
фаза В 36,0 34,1 9,3
фаза С 39,0 9,0 8,4
в нулевом проводе "n" 3,8 11,0 11
Потери мощности в линии, Вт
фаза А 443 361 255
фаза В 443 398 30
фаза С 520 28 24
в нулевом проводе N 12 103 103
ИТОГО в линии 1419 890 412
с учетом потерь в АТС-С
сопротивление фазной обмотки, Ом 0,2443
сопротивление компенсирующей обмотки, Ом 0,038
Токи фазной обмотки АТС-С, А
фаза А 0,4 8,1 8,9
фаза В 1,4 9,2 9,3
фаза С 1,3 8,9 8
Потери мощности в обмотках АТС-С, Вт
фаза А 0,04 16,03 19,35
фаза В 0,48 20,68 21,13
фаза С 0,41 19,35 15,64
в нулевом проводе N 0,18 52,09 50,67
Потери холостого хола АТС-С, Вт 50
ИТОГО в АТС-С 51,1 158,1 156,8
ИТОГО 1470,1 1048,2 568,8
Экономия электроэнергии, Вт -8,7 1061 1027

Лекция № 10

Расчет местных сетей (сетей напряжением ) по потере

напряжения

    Допустимые потери напряжения в линиях местных сетей.

    Допущения, положенные в основу расчета местных сетей.

    Определение наибольшей потери напряжения.

    Частные случаи расчета местных сетей.

    Потеря напряжения в ЛЭП с равномерно распределенной нагрузкой.

К местным сетям относятся сети номинальным напряжение 6 – 35 кВ. Местные сети по протяженности значительно превосходят протяженность сетей районного значения. Расход проводникового материала и изоляционных материалов значительно превосходят их потребность в сетях районного значения. Это обстоятельство требует ответственно подходить к проектированию сетей местного значения.

Передача электроэнергии от источников питания к электроприемникам сопровождается потерей напряжения в линиях и трансформаторах. Поэтому напряжение у потребителей не сохраняет постоянного значения.

Различают отклонения и колебания напряжения.

Отклонения напряжения обусловлены медленно протекающими процессами изменения нагрузок в отдельных элементах сети, изменением режимов напряжения на источниках питания. В результате таких изменений напряжения в отдельных точках сети меняется по величине, отклоняясь от номинального значения.

Колебания напряжения – это быстро протекающие (со скоростью не менее 1% в минуту) кратковременные изменения напряжения. Возникают при резких нарушениях нормального режима работы при резких включениях или отключениях мощных потребителей, коротких замыканиях.

Отклонения напряжения выражаются в процентах по отношению к номинальному напряжению сети


Колебания напряжения рассчитываются следующим образом:


где

наибольшее и наименьшее значения напряжения в одной и той же точке сети.

Чтобы обеспечить нормальную работу электроприемников, на их шинах необходимо поддерживать напряжение, близкое к номинальному.

ГОСТ устанавливает следующие допустимые отклонения в нормальном режиме работы:

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5% к указанным величинам.

Чтобы обеспечить должный уровень напряжения на шинах электроприемников, применяют следующие меры:


При коэффициенте трансформации

фактическое напряжение на шинах низкого напряжения будет ближе к номинальному:


    Обмотки трансформаторов снабжаются ответвлениями, которые позволяют менять коэффициент трансформации в некоторых пределах. Напряжение, в узлах схемы, расположенных ближе к источнику питания обычно выше номинального, а в удаленных – ниже номинального. Чтобы на вторичной стороне трансформаторов, включенных в этих узлах, получить напряжение требуемого уровня, необходимо подобрать ответвления в обмотках трансформаторов. В узлах с повышенным уровнем напряжения устанавливаются коэффициенты трансформации выше номинального, а в узлах с пониженным уровнем напряжения коэффициенты трансформации трансформаторов устанавливаются ниже номинальных.

    Схему сети, номинальное напряжения, сечения проводов выбирают таким образом, чтобы потеря напряжения не превышала допустимого значения.

Допустимая потеря напряжения устанавливается с некоторой степенью точности, исходя из нормированных значений отклонений напряжения на шинах электроприемников:

    для сетей напряжением 220 – 380 В на всем протяжении от источника питания до последнего электроприемника от 5 – 6,5%;

    для питающей сети напряжением 6 – 35 кВ – от 6 до 8% в нормальном режиме; от 10 до 12 % в послеаварийном режиме;

    для сельских сетей напряжением 6 – 35 кВ –до 10 % в нормальном режиме.

Эти значения допустимой потери напряжения подобраны таким образом, чтобы при надлежащем регулировании напряжения в сети удовлетворялись требования ПУЭ в отношении отклонений напряжений на шинах электроприемников.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей

При расчете сетей напряжением до 35 кВ включительно принимаются следующие допущения:

    не учитывается зарядная мощность ЛЭП;

    не учитывается индуктивное сопротивление кабельных ЛЭП;

    не учитываются потери мощности в стали трансформаторов. Потери мощности в стали трансформаторов учитываются лишь при подсчете потерь активной мощности и электроэнергии во всей сети;

    при расчете потоков мощности не учитываются потери мощности, т.е. мощность в начале участка равна мощности в конце участка;

    не учитывается поперечная составляющая падения напряжения. Это значит, что не учитывается сдвиг напряжения по фазе между узлами схемы;

    расчет потерь напряжения ведется по номинальному напряжению, а не по реальному напряжению в узлах сети.

Определение наибольшей потери напряжения

С учетом допущений, принятых при расчете местных сетей, напряжение в любом i -м узле сети рассчитывается по упрощенной формуле:

где

соответственно активная и реактивная мощности, протекающие по участкуj ;


соответственно активное и индуктивное сопротивления участка j .

Неучет потери мощности в местных сетях позволяет рассчитывать потери напряжения либо по мощностям участков, либо по мощностям нагрузок.

Если расчет ведется по мощностям участков, то учитываются активное и реактивное сопротивления этих же участков. Если расчет ведется по мощности нагрузок, то необходимо учитывать суммарные активные и реактивные сопротивления от ИП до узла подключения нагрузки. Применительно к рис. 10.2 имеем:



.

В неразветвленной сети наибольшая потеря напряжения – это потеря напряжения от ИП до конечной точки сети.

В разветвленной сети наибольшая потеря напряжения определяется следующим образом:

    рассчитывается потеря напряжения от ИП до каждой конечной точки;

    среди этих потерь выбирается наибольшая. Ее величина не должна превышать допустимую потерю напряжения для данной сети.

Частные случаи расчета местных сетей

На практике встречаются следующие частные случаи расчета местных сетей (формулы приведены для расчета по мощностям участков):

    ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными


    ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными. Нагрузки имеют одинаковый cosφ


    ЛЭП, питающие чисто активные нагрузки (Q = 0, cosφ =1), или кабельные ЛЭП напряжением до 10 кВ (Х =0)

Допустимые потери напряжения в линиях местных сетей

К местным сетям относятся сети номинальным напряжение 6 – 35 кВ. Местные сети по протяженности значительно превосходят протяженность сетей районного значения. Расход проводникового материала и изоляционных материалов значительно превосходят их потребность в сетях районного значения. Это обстоятельство требует ответственно подходить к проектированию сетей местного значения.

Передача электроэнергии от источников питания к электроприемникам сопровождается потерей напряжения в линиях и трансформаторах. Поэтому напряжение у потребителей не сохраняет постоянного значения.

Различают отклонения и колебания напряжения.

Отклонения напряжения обусловлены медленно протекающими процессами изменения нагрузок в отдельных элементах сети, изменением режимов напряжения на источниках питания. В результате таких изменений напряжения в отдельных точках сети меняется по величине, отклоняясь от номинального значения.

Колебания напряжения – это быстро протекающие (со скоростью не менее 1% в минуту) кратковременные изменения напряжения. Возникают при резких нарушениях нормального режима работы при резких включениях или отключениях мощных потребителей, коротких замыканиях.

Отклонения напряжения выражаются в процентах по отношению к номинальному напряжению сети

Колебания напряжения рассчитываются следующим образом:

где наибольшее и наименьшее значения напряжения в одной и той же точке сети.

Чтобы обеспечить нормальную работу электроприемников, на их шинах необходимо поддерживать напряжение, близкое к номинальному.

ГОСТ устанавливает следующие допустимые отклонения в нормальном режиме работы:

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5% к указанным величинам.

Чтобы обеспечить должный уровень напряжения на шинах электроприемников, применяют следующие меры:

  • Применяют трансформаторы с коэффициентами трансформации, которые учитывают потерю напряжения как в обмотках трансформатора, так и в питающей сети. Например, (см. рис. 10.1), допустим, что напряжение на низкой стороне подстанции, приведенное к высокой стороне равно 105 кВ. При коэффициенте трансформации фактическое напря-жение на шинах низкого напряжения будет равно:

При коэффициенте трансформации фактическое напряжение на шинах низкого напряжения будет ближе к номинальному:

  • Обмотки трансформаторов снабжаются ответвлениями, которые позволяют менять коэффициент трансформации в некоторых пределах. Напряжение, в узлах схемы, расположенных ближе к источнику питания обычно выше номинального, а в удаленных – ниже номинального. Чтобы на вторичной стороне трансформаторов, включенных в этих узлах, получить напряжение требуемого уровня, необходимо подобрать ответвления в обмотках трансформаторов. В узлах с повышенным уровнем напряжения устанавливаются коэффициенты трансформации выше номинального, а в узлах с пониженным уровнем напряжения коэффициенты трансформации трансформаторов устанавливаются ниже номинальных.

  • Схему сети, номинальное напряжения, сечения проводов выбирают таким образом, чтобы потеря напряжения не превышала допустимого значения.

Допустимая потеря напряжения устанавливается с некоторой степенью точности, исходя из нормированных значений отклонений напряжения на шинах электроприемников:

  • для сетей напряжением 220 – 380 В на всем протяжении от источника питания до последнего электроприемника от 5 – 6,5%;

  • для питающей сети напряжением 6 – 35 кВ – от 6 до 8% в нормальном режиме; от 10 до 12 % в послеаварийном режиме;

  • для сельских сетей напряжением 6 – 35 кВ –до 10 % в нормальном режиме.

Эти значения допустимой потери напряжения подобраны таким образом, чтобы при надлежащем регулировании напряжения в сети удовлетворялись требования ПУЭ в отношении отклонений напряжений на шинах электроприемников.

Допустимые потери - напряжение - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Допустимые потери - напряжение

Cтраница 2

В табл. 4 - 26 приведены допустимые потери напряжения в осветительной сети в зависимости от мощности и характера нагрузки трансформаторов.  [16]

При выборе сечения провода учитывают допустимый нагрев его, допустимые потери напряжения и энергии, а также затраты металла.  [17]

В зависимости от характера нагрузки правилами электрооборудования судов нормируются минимально допустимые потери напряжения в кабельной сети, выраженные в процентах от номинального стандартного напряжения электросети.  [18]

В осветительных установках с коэффициентом мощности 0 9 и ниже допустимые потери напряжения следует в любом случае определять как для трансформаторов общих для силовых и осветительных потребителей.  [19]

В связи с компактностью генерального плана предприятия обычно распределительные сети, сечения линий которых выбраны по техническим и экономическим требованиям, обеспечивают допустимые потери напряжения. Поэтому проверку по потерям напряжения проводят лишь при наличии удаленных цеховых подстанций или электроприемников напряжением 6 - 10 кВ, самозапусках крупных электродвигателей и в некоторых других случаях.  [20]

Допустимые потери напряжения в цепях заряда аккумуляторной батареи ( генератор - аккумуляторная батарея) определяются из условия обеспечения заряженное аккумуляторной батареи не менее 75 % и исключения ее неразряда.  [21]

Так как отклонения напряжения зависят от потерь напряжения и одновременно с ограничением последних принимаются меры по регулированию напряжения трансформаторов путем изменения их коэффициентов трансформации, то расчет местных сетей на потерю напряжения дает возможность обеспечить отклонения, не выходящие за допустимые пределы. Соответственно и выбираются допустимые потери напряжения в элементах сети для каждого конкретного случая. Практически потеря напряжения принимается: в воздушных линиях напряжением 6 - 10 - 35 кВ - 8 %, в кабельных - 6 %, в сетях 380 и 220 В на всем их протяжении ( от ТП до последнего электроприемника) - 5 - 6 % от номинального напряжения.  [23]

Выбор сечения линий по допустимой потере напряжения достаточно прост, если сеть имеет только один участок. В этом случае допустимые потери напряжения в соответствии с (6.40) однозначно определяют сечения проводов. Для сети с несколькими участками нельзя однозначно выбрать сечения участков по А.  [24]

При выборе электрооборудования необходимо руководствоваться данными электрического расчета. Основными факторами при этом являются допустимые потери напряжения и мощности в кабеле, которые зависят от мощности электронагревателя, его напряжения, а также от сечения и длины кабеля.  [25]

Для подачи к электроприемникам напряжения, близкого к номинальному, в числе прочих мер сечение проводников следует выбирать таким образом, чтобы потеря напряжения в них не превышала некоторого допустимого значения. Так как отклонения напряжения зависят от потерь напряжения и одновременно с ограничением величин последних регулируется напряжение трансформаторов путем изменения коэффициентов трансформации, расчет местных сетей на потерю напряжения дает возможность обеспечить отклонения, не выходящие за допустимые пределы. Соответственно и выбираются допустимые потери напряжения в элементах сети для каждого конкретного случая. Практически в воздушных линиях напряжением 6 - 10 - 35 кВ потеря напряжения принимается равной 8, в кабельных - 6, в сетях 380 и 220 В на всем их протяжении ( от ТП до последнего электроприемника) - 5 - 6 5 % от номинального напряжения.  [27]

Оно округляется до ближайшего стандартного и принимается за сечение начального участка. По моменту нагрузки этого участка УЙ по формуле ( 11) находятся действительные потери напряжения в нем. Последующие участки рассчитываются аналогично, но на остающиеся допустимые потери напряжения.  [28]

Такой проверке не подлежат линии электропередачи напряжением 35 кВ и выше, так как повышение уровня напряжения увеличением сечения проводников таких линий по сравнению с применением трансформаторов с РПН или средств компенсации реактивной мощности экономически не оправдывается. Проектируемая сеть 6 - 10 - 20 кВ подлежит проверке на максимальную потерю напряжения от центра питания до удаленной ПС. Допустимые потери напряжения в сети устанавливаются с учетом расчета сети НН на допустимые отклонения напряжения. Увеличение сечения проводников на питающих линиях 6 - 10 - 20 кВ по условиям потери напряжения допускается при наличии технико-экономического обоснования по сравнению с применением на отдельных удаленных ПС трансформаторов с РПН. Сеть 6 - 10 кВ, идущая к приемникам электроэнергии этого напряжения, проверяется на допустимые отклонения напряжения.  [30]

Страницы:      1    2    3

Персональный сайт - 4.Определение допустимой потери напряжения в сетях 10 и 0,38 кВ при питании от энергосистемы.

 

. Определение допустимой потери напряжения в сетях 10 и 0,38кВ при питании от энергосистемы.

 

Допустимой называется такая потеря напряжения, которую можно потерять в сети при условии, что в любом режиме работы (при любых нагрузках) отклонения напряжения у потребителей низковольтной сети не выйдут за допустимые пределы, которые для с/х потребителей принимаются ±5% от номинального напряжения.

На величину допустимой потери напряжения влияют как отклонение напряжения у потребителей, так и режимы напряжения на шинах питающих районных подстанций и отклонения, создаваемые трансформаторами 6-10/0,4кВ. Трансформаторы 6-10/0,4кВ имеют как надбавки, - положительное отклонение, так и потери, - отрицательное отклонение.

Допустимые потери напряжения в электросетях определяются по таблицам отклонений напряжения.

В эту таблицу включат все элементы, начиная с шин питающей подстанции энергосистемы и кончая потребителями низковольтной сети, которые оказывают влияние на отклонения напряжения. Если допустимую потерю напряжения определяют для ВЛ10кВ, то в расчёт принимают «удалённый» трансформаторный пункт 10/0,4кВ, то есть, находящийся в самом удалённом конце ВЛ10кВ. при этом одновременно определяется допустимая потеря напряжения (ΔUдоп) в низковольтной сети этого удалённого ТП.

Иными словами при определении ΔUдоп в сети 10кВ и 0,38кВ удалённого ТП составляется одна и та же таблица. При составлении таблицы отклонений сначала рассматривается максимальный режим работы потребителей, или 100% режим. В этом режиме будут самые большие потери напряжения во всех звеньях системы передачи и, следовательно, наибольшее снижение напряжения у потребителей. Самое большое снижение напряжения будет у самого удалённого потребителя низковольтной сети, поэтому в 100% режиме рассматривается именно этот потребитель и у него принимается допустимое отклонение -5% от номинального напряжения.

   

 Районная

трансфор-ая п/ст 

      РТП                                          ТП 6-10/0,4кВ

                 ВЛ 6-10кВ                                                    ВЛ 0,38кВ        

 

 

     шины                                                             а                                          б

       6-10кВ                                               ближайший                         удаленный

                                                                  потребитель                         потребитель

 

Рассмотрим на примере определение ΔUдоп в сетях 10кВ и 0,38кВ удаленного ТП. Составляем таблицу отклонений напряжений.

 

 

 

 

 

 

Таблица 2. 1.

 

Наименование элементов системы передачи

100%

25%

Шины 10кВ РТП

ВЛ-10кВ

Трансформатор 10/0,4кВ

2,2 – известно

- 3,4

+ 1,2 – известно

- 0,85

Наименование элементов системы передачи

100%

25%

Надбавка

Потери

Сеть 0,38кВ

Потеря напряжения во внутренней проводке

+5

- 4 - известно

- 2,3

- 2,5

+ 5

- 1

0 - всегда

0 - всегда

Отклонение напряжения у потребителей

- 5 - известно

+ 4,35

 

Рассматриваем 100% режим нагрузок. Сначала проставляем все известные отклонения: режим на шинах 10 кВ питающей п/ст (допустим при максимальной нагрузке он равен + 2,2% от номинального напряжения), потерю напряжения в трансформаторе 10/0,4кВ, которая принимается в 100% режиме – 4% от номинального напряжения, во внутренней проводке, которая принимается минус 2% от номинального напряжения, если помещения, питающиеся от ТП, имеют большую длину (школы, коровники и т.п.) и 1% в остальных случаях, и допустимое отклонение у удаленного потребителя н/в сети минус 5% от номинального напряжения. В таблице эти данные показаны черными чернилами с надписью «известно». Затем задаются надбавками у трансформаторов, стремясь взять их как можно больше, т.к. это влияет на режим у потребителей и сечение проводов, поскольку они рассчитываются по допустимой потере напряжения.

Надбавки у трансформаторов 10/0,4 кВ от 0 до + 10% через 2,5%.

Принимаем сначала надбавку у трансформатора + 10%. Сложив все известные отклонения и выбранную надбавку получим допустимую потерю напряжения на сеть 10кВ и 0,38кВ вместе взятые.

ΔUдоп100  = + 2,2 + 10 – 4 - 2,5 - (-5) = 10,7%

Эти потери разделяются на сеть 10 кВ и 0,38 кВ. При нормальной длине 10 кВ (15 – 16) и сетей 0,38 кВ (400 – 600м) примерно 40% всей потери даются на сеть 0,38кВ и 60% на сеть 10 кВ.

При отклонении длин сетей от номинальных распределение потери напряжения корректируют. При длине ВЛ 10 кВ  10 км общую потерю напряжения разделяют пополам на ВЛ 10 кВ и на ВЛ 0,38 кВ; при длине ВЛ 10 кВ 5-6км не нее берут 40% всей допустимой потери, а остальную на ВЛ 0,38 кВ.

Считаем, что в нашем примере длина ВЛ 10 кВ составляет 15км, тогда 60% всей допустимой потери 10,7% берем на ВЛ 10 кВ, то есть ΔUдоп 10кВ  = 10,7 * 0,6 = 6,42%.

Принимаем ΔUдоп ВЛ 10 кВ = 6,4%.

Тогда на ВЛ 0,38 кВ ΔUдоп ВЛ 0,38 кВ = 10,7 – 6,4 = 3,3%

Проставляем эти потери в таблице.

Теперь рассматриваем режим напряжения у ближайшего потребителя н/в сети в 25% режиме нагрузок так как в этом режиме будут наименьшие потери напряжения, а значит наибольшее повышение напряжения у потребителей.

Причем самое большое повышение напряжения будет у потребителя, находящегося в самом начале низковольтной сети, в пределе подключенном к шинам 0,4 кВ ТП. Поэтому в этом режиме напряжения принимают потери в сети 0,38 кВ = 0.

Проставляют так же режим напряжения на шинах (например 1,2%), потери в сети 10 кВ и трансформаторе, которые будут в 4 раза меньше, чем в 100% режиме, поскольку потеря напряжения пропорциональна нагрузке.

Проставив все отклонения в 25% режиме нагрузок, складывают их и получают отклонение напряжения у ближайшего потребителя н/в в сети.

ΔU25 = 1,2 – 1,60 + 10 – 1 + 0 = 8,6%, что больше допустимого отклонения + 5%.

Если отклонение окажется более 5%, как в примере, то надбавку у трансформатора снижают и расчет повторяют до тех пор, пока отклонение не будет превышать + 5%. Потери в сетях при этом условии и будут допустимыми потерями напряжения. Снижаем надбавку у трансформатора до + 5% вместо + 10 и расчет переделываем

ΔUдоп100  = 2,2 + 5 – 4 – 2,5 – (- 5) = 5,7%

Принимаем на ВЛ 10 кВ ΔUдоп = 5,7% * 0,6 = 3,44. Берем 3,4%. Тогда на ВЛ 0,38 кВ ΔUдоп = 5,7 – 3,4 = 2,3% и заносим в таблицу (второй столбец в таблице). Находим потери в сетях в 25% режиме и поставляем их в таблице. Проверяем отклонение напряжения у ближайшего потребителя в 25% режиме нагрузки.

ΔU25 = 1,2 – 0,85 + 5 – 1 + 0 = 4,35%, что меньше допустимой + 5%

Следовательно: ΔUдоп = 3,4% для ВЛ 10 кВ

                            ΔUдоп = 2,3% для ВЛ 0,38 кВ

ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ АВТОМОБИЛЯ — МегаЛекции

При передаче электрической энергии от источника к потребите­лям происходит частичная потеря энергии за счет нагрева прово­дов, коммутационной и защитной аппаратуры. Такое рассеивание энергии характеризуется падением напряжения на участке между источником энергии и потребителем.

Допустимые потери напряжения в цепях электрооборудования ав­томобилей выбирают из условия обеспечения на выводах потребите­лей электроэнергии напряжения питания, необходимого для их нор­мального функционирования. Расчет потерь напряжения в электриче­ских сетях автомобилей должен проводиться с учетом переходных со­противлений контактов, сопротивления проводов, предохранителя.

В зависимости от требований к условиям работы изделий элек­трооборудования электрические сети автомобилей условно разде­ляются на цепи заряда аккумуляторной батареи, пуска, внешних световых приборов и других потребителей электроэнергии.

Рассмотрим критерии определения допустимых потерь напря­жения в каждой из этих цепей. Допустимые потери напряжения в цепи заряда аккумуляторной батареи (генератор - аккумуляторная батарея) определяют из условия обеспечения зараженности бата­реи не менее 75% и исключения ее перезаряда. Это условие вы­полняется, если напряжение на батарее равно регулируемому, из­меряемому на выводах регулятора напряжения.

Рассмотрим наиболее рас­пространенную схему включе­ния генератора переменного тока и батареи на отечествен­ных автомобилях (рис. 8.3). На­пряжение на выводе «+» бата­реи относительно «массы» ав­томобиля (потерей напряжения по «массе» автомобиля пре­небрегаем)

 

где Ur - напряжение на выводе «+» генератора относительно «массы» автомобиля; ΔU1 - потеря напряжения на участке вывод «+» генератора - вывод «4» амперметра; ΔU2- потеря напряжения на участке вывод «+» амперметра - вывод «+» батареи.

 

Напряжение на выводе «+» генератора

 

(8.2)

 

где Up - регулируемое напряжение на выводе «+» регулятора на­пряжения относительно «массы» автомобиля; ΔU3 - потеря напря­жения на участке вывод «+» амперметра - вывод «+» регулятора напряжения.



Подставив выражение (8.2) в формулу (8.1), получим напряжение

(8.3)

 

 

Выражение (8.3) показывает, что напряжение на аккумуляторной батарее равно регулируемому, когда ΔU2 = ΔU3. Если ΔU3 значитель­но больше ΔU2, то возможен недопустимый перезаряд батареи. В случае когда ΔU2 значительно превышает ΔU3, возможен недозаряд батареи. Так как нагрузка в цепи заряда батареи меняется, то обычно нормируется сопротивление этой цепи - не более 0,025 Ом.

Допустимые потери напряжения в цепи аккумуляторная батарея -стартер устанавливают исходя из условия обеспечения на выводах стартера напряжения, при котором возможен пуск двигателя без применения устройств облегчения пуска при минусовых температу­рах: карбюраторных двигателей до -25°С, дизельных до -17°С с полностью заряженной батареей и на первой попытке пуска. Потери напряжения в цепи аккумуляторная батарея - стартер не долж­ны превышать 0,2 В на 100 А.

По стандартам США падение напряжения в стартерной цепи для системы на 12 В не должно превышать 0,2 В на 100 А, для системы на 24 В - 0,4 В на 100 А; по стандартам ФРГ это падение не должно превышать 4% напряжения на стартере.

Для обеспечения номинального светового потока от внешних световых приборов на клеммах автомобильных ламп необходимо поддерживать установленное для каждой лампы расчетное напря­жение.

Допустимые потери напряжения в цепях внешних световых при­боров ΔUд рассчитывают с учетом минимально допустимого напря­жения питания:

(8.4)

где Ucmin - минимальное напряжение в бортовой сети автомобилей.

Значение Umin для внешних световых приборов устанавливается по критерию обеспечения безопасности движения. Например, для системы на 12 В минимальное напряжение питания световых при­боров для дальнего и ближнего света равно 12 В, для габаритных огней - 12,3 В, для сигнала торможения - 12,7 В. Для системы на 24 В минимальные напряжения питания для тех же световых режи­мов равны соответственно 25,1; 25,5 и 26,3 В.

Допустимые потери напряжения в цепях внешних световых при­боров зависят от минимального напряжения в бортовой сети авто­мобилей Uc min. Минимальное значение напряжения в бортовой сети автомобилей определяется регулируемым напряжением Up на вы­воде «+» генератора:

где Upmin - минимальное регулируемое напряжение на выводах регу­лятора напряжения; ΔU - падение напряжения в проводах, соеди­няющих выводы «+» амперметра и регулятора напряжения, а также в штекерных соединениях и контактах выключателя зажигания.

Напряжение между выводом «+» генератора и «массой», а так­же напряжение между другими точками бортовой сети автомобиля и «массой» отличается от значения Ucmin и зависит от схемы под­ключения регулятора напряжения.

Регулируемое напряжение в автомобильной бортовой сети (как указывалось в гл. 1) устанавливается в зависимости от условий эксплуатации автомобиля и места установки аккумуляторной бата­реи. Минимальное регулируемое напряжение L/p mm устанавливает­ся для жаркой климатической зоны в зависимости от номинального напряжения бортовой сети равным 13 или 26 В. Учитывая, что на­пряжение бортовой сети автомобилей больше регулируемого, при­мем Ucmin= 13,5 В для системы с номинальным напряжением 12 В и Uc min = 26,7 В для системы на 24 В.

Согласно выражению (8.4) рассчитывают допустимые потери напряжения в цепях внешних световых приборов. Например, для системы на 12 В допустимые потери напряжения в цепях внешних световых приборов равны для ближнего и дальнего света 0,9 В, для габаритных огней 1,2 В, для сигнала торможения 0,8 В. Для систе­мы на 24 В допустимые потери напряжения для тех же цепей равны соответственно 1,6; 1,2 и 0,4 В. Отметим, что допустимые потери напряжения в цепях внешних световых приборов составляют 2...10% номинального напряжения в бортовой сети автомобилей.

Допустимые потери напряжения в цепях других потребителей электроэнергии (контрольных приборов, электродвигателей, электромаг­нитных реле) устанавливаются с учетом обеспечения на их выводах напряжения, близкого к 13,5 В или 27 В (в зависимости от номинально­го напряжения системы), при котором осуществляется их настройка, определяются погрешности, производятся испытания на нагрев и срок службы. Учитывая, что номинальное напряжение автомобильных ге­нераторов равно 14 или 28 В, допустимые потери напряжения в рас­сматриваемых цепях равны соответственно 0,5 или 1,0 В.


Рекомендуемые страницы:


Воспользуйтесь поиском по сайту:

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМЫХ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ В СЕТИ 0,38 кВ — КиберПедия

Исходными данными для расчета электрических сетей являются допустимые нормы отклонения напряжения. Для сельскохозяйственных потребителей при нагрузке 100% оно не должно выходить за пределы –5%, а при нагрузке 25% за пределы +5% от номинального.

Допустимые потери напряжения в линиях 10кВ и 0.38кВ определяются путем составления таблиц отклонения напряжения. Как правило, при составлении таблиц рассматривают ближайшую и удаленную трансформаторные подстанции в режиме максимальной (100%) и минимально (25%) нагрузки. В нашем случае следует определить потери напряжения и надбавку для проектируемой ТП.

Определяем допустимые потери напряжения и надбавку трансформатора.

Определяем отклонение напряжения:

(3.1)
(3.2)

где , – отклонение напряжения при 100% и 25% нагрузке, %;

– потеря напряжения при 100% и 25% нагрузке, %;

– надбавки при 100% и 25% нагрузке, %.

Для нашего случая имеем, отклонение напряжения у потребителя:

(3.3)

где – отклонение напряжения у потребителя, %;

– отклонение напряжения на шинах 10 кВ, %;

– падение напряжения в линии 10кВ, %;

– надбавка трансформатора 10/0,4 кВ, %;

– падение напряжения в трансформаторе 10/0,4 кВ, %;

– падение напряжения в линии 0,38кВ (складывается из падений во внешних и внутренних сетях), %.

Таблица 3.1 – Отклонения и потери напряжения

Элементы схемы Нагрузка
100% 25%
Шины питающей подстанции +6 -1
ВЛ – 10кВ -7,5 -1,9
Трансформатор 10/0,38 кВ: -надбавка -потери напряжения   +7,5 -4   +7,5 -1
Линия 0,38 кВ: -потери во внутренних сетях -потери во внешних сетях   -2 -5  
Потребитель -5,0 +3,6

 

 

ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Определяем число трансформаторных подстанций для населенного пункта Белобоки. Так как наш поселок не является протяженным, имеющим равномерно распределенную нагрузку, то приближенное число ТП можно определить по следующей формуле:

(4.1)

где – площадь населенного пункта, км2;

- допустимая потеря напряжения в сети напряжением 0,38 кВ (из таблицы 3.1).

Принимаем две трансформаторные подстанции.

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ

На плане населенного пункта намечаем трассы ВЛ 380/220 В. Разбиваем их на участки длиной не более 100 м, группируем однородные потребители и присваиваем им номера.

Для определения места расположения ТП на план населенного пункта наносим оси координат и определяем координаты нагрузок групп жилых домов и отдельных потребителей.



Расчетная нагрузка группы из пяти жилых домов:

- дневная:

- вечерняя:

Расчетная нагрузка группы из четырех жилых домов:

- дневная:

- вечерняя:

Расчетная нагрузка группы из трех жилых домов:

- дневная:

- вечерняя:

Определяем центр нагрузок:

(5.1)

где , – координаты центра нагрузки групп, м;

– расчетная нагрузка потребителей или их групп, кВт.

Таблица 5.1 - Результаты расчета нагрузок отдельных потребителей и однородных групп и их координаты

Номер потребителей и групп Наименование потребителей Расчетная мощность Координаты нагрузок, м Коэффициент мощности
x y
1.1 5 домов 2,39 7,95 0,9 0,93
1.4 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.3 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.2 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.6 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.7 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.16 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.15 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.14 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.13 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
1.8 3 дома 1,73 5,76 0,9 0,93
1.9 (341) Столярный цех 0,83
1.11 (346) Мельница 0,78
1.10 (352) Гречерушка 0,83
1.12 (531) Бригадный дом
  Итого: 55,2 87,43        
2.5 5 домов 2,39 7,95 0,9 0,93
2.6 5 домов 2,39 7,95 0,9 0,93
2.13 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
2.12 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
2.11 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
2.8 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
2.9 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
2.10 4 дома 2,12 7,08 0,9 0,93
2.15 3 дома 1,73 5,76 0,9 0,93
2.14 3 дома 1,73 5,76 0,9 0,93
2.4 (536) Фельдшерская
2.2 (536) Фельдшерская
2.3 (552) Магазин
2.1 (540) Столовая 0,89 0,93
  Итого: 54,96 93,9        

 

Так как нагрузки вечернего максимума большие, расчет координат подстанции ведем по вечернему максимуму.

Для первого КТП:

Для второго КТП:

 

 

Скоординируем расположения первой КПТ с координатами центра нагрузок:

Х=207,59м

Y=421,71м

КТП располагается на свободном от застроек месте, однако для удобства подключения отходящих линий сместим КТП вниз на 30м, ближе к столярному цеху и мельнице, которые потребляют значительную часть мощности. Примем координаты КТП: Х=207,59м; Y=390м.



Скоординируем расположения второй КПТ с координатами центра нагрузок:

Х=488,54м

Y=340,14м

Размещение КТП в данном месте не представляется возможным так как координаты центра нагрузок попадают на проезжую часть. По этой причине сместим место расположения КТП на плане на 80м вниз и 30м влево, ближе к столовой и магазину, которые потребляют значительную часть мощности. Примем координаты КТП: Х=460м; Y=260

 

Предел максимального падения напряжения - Руководство по электрическому монтажу

Максимально допустимое падение напряжения варьируется от страны к стране. Типичные значения для низковольтных установок приведены ниже на Рисунок G27.

Рис. G27 - Максимальное падение напряжения между исходной точкой установки и любой точкой нагрузки (IEC60364-5-52, таблица G.52.1)

Тип установки Цепи освещения Другое применение (обогрев и электроэнергия)
Низковольтные установки, питаемые напрямую от низковольтной распределительной сети общего пользования 3% 5%
Низковольтная установка с питанием от частной сети низкого напряжения 6% 8%

Эти пределы падения напряжения относятся к нормальным установившимся рабочим условиям и не применяются во время пуска двигателя, одновременного (случайного) переключения нескольких нагрузок и т. Д.как указано в разделе «Оценка фактического максимального потребления кВА (коэффициенты разнообразия и использования и т. д.)». Когда падение напряжения превышает значения, указанные на рис. G27, для исправления ситуации необходимо использовать кабели (провода) большего размера.

Значение 8%, хотя и разрешено, может привести к проблемам с нагрузкой двигателя; Например:

  • Обычно для удовлетворительной работы двигателя требуется напряжение в пределах ± 5% от его номинального значения в установившемся режиме работы,
  • Пусковой ток двигателя может в 5-7 раз превышать значение полной нагрузки (или даже выше).Если при токе полной нагрузки происходит падение напряжения на 8%, то во время запуска произойдет падение на 40% или более. В таких условиях двигатель либо:
    • Остановка (т.е. оставаться в неподвижном состоянии из-за недостаточного крутящего момента для преодоления момента нагрузки) с последующим перегревом и возможным отключением
    • Или ускоряться очень медленно, так что сильноточная нагрузка (с возможным нежелательным воздействием низкого напряжения на другое оборудование) продолжится после нормального периода запуска
  • Наконец, падение напряжения на 8% представляет собой непрерывную потерю мощности , что при длительных нагрузках будет значительным тратой (измеренной) энергии.По этим причинам не рекомендуется достигать максимального значения 8% в устойчивых рабочих условиях в цепях, которые чувствительны к проблемам пониженного напряжения (см. Рис. G28).

Рис. G28 - Максимальное падение напряжения (значения, указанные здесь, относятся к цепям, отличным от цепей освещения)

Что такое допустимый предел падения напряжения и расчет

Что такое падение напряжения:

Падение напряжения, в самом слове оно означает само по себе, здесь падение - это не что иное, как потеря, и это говорит о том, что потеря напряжения или снижение напряжения называется падением напряжения.

Почему важно падение напряжения в электрической системе?

Да, из-за падения напряжения питание схемы снижается, в результате чего огни мерцают или тускло горят, нагреватели плохо нагреваются, повреждение оборудования, неправильная работа, меньшая мощность, меньшая эффективность, потеря денег из-за чрезмерной оплаты электроэнергии счет, электродвигатели начинают работать сильнее, чем обычно, скорость падает, небольшие электродвигатели не запускаются и меняются на перегорание. [wp_ad_camp_1]

Как возникает падение напряжения?

Падение напряжения может быть вызвано множеством причин.

  1. Внутреннее сопротивление (постоянный ток) или импеданс (переменный ток) источника (внутреннее сопротивление блокирует поток электронов или зарядов)
  2. Сопротивление проводника (включая удельное сопротивление, сечение проводника и длину проводника)
  3. Через контакты и через разъемы
  4. Потеря контакта

Легко понять о падении напряжения:

Просто и понятно о падении напряжения - это садовый шланг.Рассмотрим напряжение как давление воды, подаваемое в шланговую трубу, а ток (поток электронов или зарядов) как воду, текущую через шланговую трубу. А внутреннее сопротивление шланга определяется типом и размером шланга - таким же, как длина электрического проводника, MOC (материал конструкции) и размер.

Необходимо указать : В чем разница между резистором и сопротивлением

Допустимые падения напряжения:

Национальный электротехнический кодекс рекомендует, чтобы падение напряжения не превышало 3% от источника к электросети.Например, если у вас напряжение в цепи 240 переменного тока, и у вас есть один светильник на 100 метров в длину. Вы запланировали подать питание на фонари, здесь напряжение на клемме освещения должно составлять 233 Вольт, а падение не должно превышать 7,2 Вольт.

Допустимое падение напряжения в стандартной электросети:

Для системы питания 480 Вольт выход вторичной обмотки трансформатора должен составлять минимум 480 В, а 430 В должно быть на стороне электросети.

См. Также:

Примечание: При изменении входного напряжения трансформатора, выходного напряжения также уменьшаются.

Для системы питания с напряжением 240 В на выходе вторичной обмотки трансформатора должно быть не менее 240 В, а на выходе из электросети должно быть 200 В.

Для системы цепей на 120 В выход вторичной обмотки трансформатора должен составлять минимум 120 В, а 110 В должно быть на стороне электросети.

Предел допустимого падения напряжения в Индии:

Максимально допустимое падение напряжения в Индии в различных регионах

Часть распределительной системы Городская территория (%) Пригородная зона (%) Сельская местность (%)
до трансформатора 2.5 2,5 2,5
До сервисной магистрали 3 2 0,0
До прекращения обслуживания 0,5 0,5 0,5
Итого 6,0 5,0 3,0

Колебания напряжения в фидерах 33 кВ и 11 кВ не должны превышать следующих пределов на самом дальнем конце в условиях пиковой нагрузки и нормального режима работы системы.

  • Выше 33 кВ (-) от 12,5% до (+) 10%.
  • До 33 кВ (-) от 9,0% до (+) 6,0%.
  • Низкое напряжение (-) от 6,0% до (+) 6,0%

Тот же самый диапазон не может поддерживаться в сельской местности, потому что в сельской местности есть много межсетевых соединений, мощность, которая должна передаваться на большие расстояния, а также кража электроэнергии и т. Д. В этих случаях 11 / 0,433 кВ, а не обычные распределительные трансформаторы 11 / 0,4 кВ может быть использован.

Добросовестное использование Ссылка: Energypedia article

Расчет падения напряжения для системы питания постоянного (постоянного тока):

В системе питания постоянного тока мы можем рассчитать падение напряжения на проводнике, используя базовую формулу закона Ома.Кроме того, используя законы Кирхгофа (напряжение и ток), вы можете найти, что сумма падений напряжения на каждом компоненте схемы равна напряжению питания.

Сопротивление проводника можно рассчитать, используя математическое выражение для данного размера проводника, длины проводника, поперечного сечения проводника и Материала, из которого изготовлен проводник.

Примечание: индуктор действует как короткое замыкание для постоянного тока.

Расчет падения напряжения для системы переменного тока (переменного тока):

Рассмотрим проводник, по которому протекает переменный ток, два элемента прекрасно выполняют это действие.Один - это сопротивление, а другой - реактивное сопротивление. В энергосистеме переменного тока сопротивление току возникает из-за сопротивления и реактивного сопротивления, обычно это называется импедансом. Здесь векторная сумма противодействий протеканию тока от сопротивления и реактивного сопротивления называется импедансом. Здесь импеданс обозначается переменной Z. Единица импеданса в СИ - Ом.


[wp_ad_camp_1]
Общее сопротивление цепи зависит от частоты переменного тока и магнитной проницаемости.Падение напряжения в цепи переменного тока можно рассчитать по закону Ома.

Пример использования падения напряжения:

Я работал на электростанции, и у нас возникала проблема, когда мы запускали двигатель мощностью 250 л.с. (трехфазный, 440 В и 50 Гц), свет на заводе начинал мерцать. Также в этой же панели был установлен распределительный фидер освещения (MLDB). Мы планировали исправить эту проблему. Мы измерили напряжение фидера, когда двигатель начинает вращаться. Тогда мы увидели, что напряжение фидера упало с 440 В до 380 В за 7 сек.Итак, мы определили, что напряжение фидера упало с 440 В до 380 В, из-за этого у нас возникла проблема с системой освещения. Чтобы решить эту проблему, мы изменили входящее питание цепей освещения. Проблема решена окончательно. Создан отдельный фидер для всех цепей освещения… или использовать отдельный трансформатор освещения.

См. Здесь : Назначение трансформатора освещения

MLDB: Распределительный щит главного освещения.

См. Также:
Расчет падения напряжения

| Инженеры Edge

Связанные ресурсы: приборы

Расчет падения напряжения

Падение напряжения определяется как уменьшение подводимой энергии источника напряжения по мере прохождения электрического тока через пассивные элементы (элементы, которые не подают напряжение) электрической цепи.Падения напряжения на внутренних сопротивлениях источника, проводниках, контактах и ​​разъемах нежелательны; подаваемая энергия теряется (рассеивается). Желательны падения напряжения на нагрузках и на других активных элементах схемы; подаваемая энергия выполняет полезную работу. Напомним, что напряжение представляет собой энергию на единицу заряда. Например, электрический обогреватель может иметь сопротивление десять Ом, а провода, которые его питают, могут иметь сопротивление 0,2 Ом, что составляет около 2% от общего сопротивления цепи.Это означает, что примерно 2% подаваемого напряжения теряется в самом проводе. Чрезмерное падение напряжения может привести к неудовлетворительной работе и повреждению электрического и электронного оборудования.

Национальные и местные электротехнические нормы и правила могут устанавливать правила для максимально допустимого падения напряжения в электропроводке, чтобы гарантировать эффективность распределения и правильную работу электрического оборудования. Максимально допустимое падение напряжения варьируется от страны к стране.В электронной конструкции и передаче энергии используются различные методы для компенсации эффекта падения напряжения в длинных цепях или там, где необходимо точно поддерживать уровни напряжения. Самый простой способ уменьшить падение напряжения - увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снизит общее сопротивление. Более сложные методы используют активные элементы для компенсации нежелательного падения напряжения.

Падение напряжения в цепях переменного тока: полное сопротивление

В цепях переменного тока сопротивление току действительно возникает из-за сопротивления (как и в цепях постоянного тока).Цепи переменного тока также представляют второй вид противодействия протеканию тока: реактивное сопротивление. Это «полное» противостояние (сопротивление «плюс» реактивное сопротивление) называется импедансом. Импеданс в цепи переменного тока зависит от расстояния и размеров элементов и проводников, частоты переменного тока и магнитной проницаемости элементов, проводников и их окружения.

Падение напряжения в цепи переменного тока является произведением силы тока и полного сопротивления (Z) цепи.Электрический импеданс, как и сопротивление, выражается в омах. Электрический импеданс - это векторная сумма электрического сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления. Он выражается формулой E = IZ, аналогичной закону Ома для цепей постоянного тока.

Падение напряжения в электропроводке здания

Большинство цепей в доме не имеют достаточного тока или длины для создания высокого падения напряжения. В случае очень длинных цепей, например, при подключении дома к отдельному зданию на том же участке, может потребоваться увеличить размер проводов сверх минимального требования для номинального тока цепи.Для сильно нагруженных цепей также может потребоваться увеличение размера кабеля для соответствия требованиям к падению напряжения, установленным в правилах электромонтажа.

Нормы и правила электропроводки устанавливают верхний предел допустимого падения напряжения в параллельной цепи. В США Национальный электротехнический кодекс (NEC) рекомендует не более 5% падения напряжения на розетке. Канадский электротехнический кодекс требует не более 5% перепада между служебным входом и местом использования. Нормы Великобритании ограничивают падение напряжения до 4% от напряжения питания.

Расчет падения напряжения

В ситуациях, когда проводники цепи проходят на большие расстояния, рассчитывается падение напряжения. Если падение напряжения слишком велико, провод цепи необходимо увеличить, чтобы поддерживать ток между точками. Расчеты для однофазной схемы и трехфазной схемы немного отличаются.

Расчет однофазного падения напряжения:

VD = [2 x L x R x I] / 1 000
VD% = [VD / Напряжение источника] x 100

Расчет трехфазного падения напряжения:

VD = [(2 x L x R x I) / 1000] x.866
VD% = [VD / Напряжение источника] x 100

Где:

VD = Падение напряжения (температура проводника 75 ° C) в вольтах

VD% = процент падения напряжения (VD ÷ напряжение источника x 100). Именно это значение обычно называют «падением напряжения» и указывается в NEC 215.2 (A) (4) и во всем NEC.

L = длина фидера контура в одном направлении (в футах)

R = коэффициент сопротивления согласно NEC, глава 9, таблица 8, в Ом / кф

I = ток нагрузки (в амперах)

Напряжение источника = Напряжение параллельной цепи источника питания.Обычно напряжение источника составляет 120, 208, 240, 277 или 480 В.

© Copyright 2000-2021, Engineers Edge, LLC www.engineersedge.com
Все права защищены
Заявление об ограничении ответственности | Обратная связь | Реклама | Контакты

Дата / Время:

Определение падения напряжения | Lectromec

Основные выводы
  • Расчет падения напряжения важен для обеспечения правильной работы оборудования.
  • То, что в цепи подается 115 В переменного тока, не означает, что подключенное оборудование «видит» 115 В переменного тока. Длина и калибр провода будут иметь значение.
  • Есть хорошо зарекомендовавшие себя методы оценки падения напряжения.

Если в цепь подается напряжение, а подключенное оборудование не включается, значит, проблема связана либо с цепью, либо с поданным напряжением (при условии, что устройство полностью функционирует). Длина и калибр провода, который иногда игнорируется в схемотехнике, могут влиять на напряжение нагрузки; это известно как «падение напряжения».Точно так же, как на пропускную способность проводов / жгутов влияют система и окружающая среда, падение напряжения тоже.

В этой статье мы рассмотрим идею падения напряжения, руководство по его применению в конструкции и пример количественной оценки падения напряжения на проводе / кабеле.

Падение напряжения

Проволочные проводники не являются идеальными электрическими проводниками, и из-за этого вдоль провода возникают потери энергии. В прошлых статьях мы рассматривали сопротивление проводника с точки зрения допустимой нагрузки, и нагрев проводника может происходить только при наличии сопротивления проводника.Общее сопротивление проводника для цепи может быть небольшим, но это нетривиально. В зависимости от тока в цепи длина провода 20AWG может быть не более 50 или 400 футов.

К счастью, есть руководство, которое поможет определить падение напряжения в цепи.

Руководство

Пожалуй, один из самых популярных документов, опубликованных FAA, - это AC 43-13. В дополнение к руководству по большому количеству концепций проектирования системы, он также предоставляет руководство по устранению падения напряжения.Процитируем AC 43-13-1B, раздел 11-48, «Провода должны иметь размер, позволяющий выдерживать постоянный ток, превышающий номинальные характеристики устройства защиты цепи, включая его время-токовые характеристики, и во избежание чрезмерного падения напряжения».

Максимальное падение напряжения в цепи определяется таким образом, чтобы проектировщики оборудования знали ожидаемые характеристики своего оборудования. Источник: FAA.

AC 43-13-1B предоставляет таблицу допустимого падения напряжения для непрерывной и прерывистой работы.Важно отметить, что в таблице проводится различие между допустимым падением напряжения для непрерывной и прерывистой работы. Чтобы представить это в перспективе, AC 43-13-1B идентифицирует прерывистую нагрузку как такую, работа которой ограничена не более чем двумя минутами за раз. Ни в одной точке переменного тока нет информации о том, как часто может работать прерывистая цепь, но Lectromec предлагает, чтобы продолжительность между прерывистыми режимами работы была достаточно большой, чтобы позволить цепи вернуться к окружающим условиям (например,грамм. дайте проводке время остыть).

В таблице 11-6 показано допустимое падение напряжения между шиной и заземлением оборудования. Эти значения соответствуют ожидаемым значениям производительности, указанным в документах по качеству электроэнергии, таких как MIL-STD-704. Для системы 115 В переменного тока максимально допустимое падение напряжения при непрерывной работе составляет 4 В; для прерывистого режима максимальное падение напряжения составляет 8 В.

Падение напряжения по калибру провода, току и напряжению в системе. Источник: FAA.

Как и в большинстве руководств AC 43-13-1B, имеется хорошая информация, но она не дает полной картины. Примером этого является расчет падения напряжения для цепи. Таблица и информация, представленные в AC, относятся к луженой проволоке. В случае проводов с серебряным и никелированным покрытием, имеющих более низкое сопротивление, информация в переменном токе является консервативной при расчетах падения напряжения.

Снижение номинального напряжения

AC 43-13-1B действительно предоставляет диаграмму для оценки падения напряжения, но, поскольку диаграмма может быть довольно запутанной, мы рассмотрим пример, который, мы надеемся, упростит отслеживание.

В левой части рисунка находится таблица, показывающая напряжение непрерывной цепи для четырех различных уровней напряжения (200, 115, 28 и 14). Внизу этой таблицы показаны уровни падения напряжения 7 В, 4 В, 1 В и 0,5 В, соответствующие максимальному падению напряжения, допустимому для данного уровня напряжения. В центре этой таблицы показана длина провода, необходимая для достижения падения напряжения (внизу таблицы) для напряжения системы (показано вверху таблицы).

Если, например, у нас есть цепь, работающая на проводе 16AWG и непрерывном токе 10 А, то сначала ищем калибр провода вдоль нижней горизонтальной оси и там, где он пересекается с диагональными линиями, идущими от верхней оси.В этом примере 16AWG мы ищем диагональную линию, которая начинается со значения «10» на верхней оси. На рисунке это значение пересекается с вертикальной линией 16AWG, что указывает на то, что максимальная длина провода для ограничения падения напряжения до 4 В в системе 115 В составляет 80 футов.

Источник: FAA.

На рисунке также показаны три других примера провода 8AWG на 20 A, провода 12AWG на 20 A и провода 14AWG на 20 A. Хотя каждый из этих размеров проводов может выдерживать нагрузку 20 ампер, максимально допустимая длина провода значительно пострадали.В случае провода 14AWG, несущего нагрузку 20 ампер, из рисунка следует, что максимальная длина провода 115 В для системы составляет около 60 футов. Сравнивая это с проводом 8AWG, максимальная длина провода составляет около 200 футов.

На следующих двух рисунках, Таблица 11-7 и Таблица 11-8 показаны дополнительные примеры, взятые из AC 43-13-1B.

Расчетное воздействие

С точки зрения проектирования это означает, что инженер EWIS должен сбалансировать как номинальный ток, так и допустимую нагрузку жгута проводов с требованиями к падению напряжения.Кроме того, анализ действительно показывает очень прямую причину выбора систем с более высоким напряжением. В приложениях с более высоким напряжением допустимое падение напряжения по длине провода больше и позволяет проводам меньшего калибра передавать напряжение на большие расстояния.

Источник: FAA.

Заключение

Падение напряжения в цепи так же важно, как и ее допустимая нагрузка. К счастью для тех, кто хочет убедиться, что их конструкция находится в пределах допусков производительности, указанных в AC 43-13-1B, могут сделать это с меньшим количеством расчетов и элементов снижения номинальных характеристик, таких как допустимая нагрузка.

Для тех, кто хочет получить больше от своих проектов EWIS и убедиться, что они соответствуют лучшим практикам, обращайтесь в Lectromec. У нас есть обширный опыт и лабораторные возможности для решения ваших задач EWIS.

Михаил Траскос

Президент, Lectromec
[email protected]

Майкл более десяти лет занимается оценкой деградации и отказов проводов. Он работал над десятками проектов по оценке надежности и квалификации компонентов EWIS.Майкл является FAA DER с делегированными полномочиями в отношении сертификации EWIS и председателем комитета по установке EWIS SAE AE-8A.

Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы

Определения

Падение напряжения определяется как величина потери напряжения, которая происходит во всей или части цепи из-за сопротивления проводника.

Сопротивление проводника зависит от материала проводника, его размера и температуры окружающей среды.

Падение напряжения сильно зависит от общей длины проводников, по которым проходит электрический ток. В системах постоянного тока длина падения напряжения - это полное (в оба конца) расстояние, которое ток проходит в цепи. Таким образом, общая длина, используемая в расчетах, обычно в два раза превышает длину жилы проводника. В некоторых системах переменного тока расстояние равно длине проводника.

Отражение

Почему длина проводника различается для цепей переменного и постоянного тока?

Нажмите, чтобы ответить...

ОТВЕТ: Поскольку ток постоянно течет в цепях постоянного тока, ток будет перемещаться вперед и назад. В этом случае расстояние вдвое больше длины проводника. То же самое относится к двухпроводной однофазной схеме (120 В в США или 220 В в Европе). Падение напряжения переменного тока рассчитывается таким же образом, как и расстояние в два раза больше длины провода. (чтобы учесть длины фазных и нейтральных проводов при прохождении через них тока вперед и назад).
- В трехпроводной однофазной схеме (также известна как расщепленная фаза в США) напряжение между фазой и нейтралью по-прежнему составляет 120 В, но ток не проходит обратно через нейтральный провод.Это результат разделения фаз (фазовый сдвиг на 280 градусов), поэтому нейтральный провод возвращает только несимметричный ток. В условиях сбалансированной нагрузки обратный ток (через нейтральный провод) равен нулю.
- В четырехпроводных трехфазных системах возникает такая же ситуация, поскольку нейтраль не должна возвращать ток в условиях сбалансированной нагрузки.

Поскольку большинство однофазных фотоэлектрических инверторов рассчитаны на 240 В, падение напряжения для разделенной фазы рассчитывается следующим образом:
Падение напряжения можно рассчитать, используя расстояние двустороннего срабатывания при 120 В (то же уравнение, используемое для цепи постоянного тока) но ваше напряжение будет составлять 120 В между фазой и нейтралью вместо 240 В между фазами.Или мы можем использовать односторонний провод при 240 В. Оба метода должны дать одинаковые результаты.

Падение напряжения от фотоэлектрической батареи к инвертору

NEC не требует расчета падения напряжения, потому что это не является проблемой безопасности. Однако он рекомендует максимальное падение напряжения 3%. Рекомендуется иметь падение напряжения до 2% на стороне постоянного тока, в то время как только 1% допускается на стороне переменного тока системы, что в сумме составляет 3% падения напряжения для всей системы.

Провода должны иметь такой размер, чтобы уменьшить резистивные потери (нагрев) до менее 3%.Эти потери являются функцией КВАДРАТА тока, умноженного на сопротивление, что является еще одним проявлением закона Ома:

V = I × R, или, I = V / R.

И резистивные потери I × I × R в ваттах.

Примечание:

Используйте таблицу размеров проводов, чтобы выбрать правильный размер провода для тока и напряжения, с которыми вы работаете. Посетите Encorewire.com для примера.

Пример

Вычисление формулы падения напряжения:

Vdrop = Iop × Rc × L

Где:
Iop - рабочий ток цепи, который для цепей источника обычно принимается за максимальный ток мощности, Imp,
L - полная длина проводника.
Vdrop - это напряжение, при котором вы хотите найти VD, а
Rc - это удельное сопротивление провода в Ом на 1000 футов, которое находится в NEC, глава 9, таблица 8 свойств проводника.

Пример

Если у нас есть фотоэлектрическая матрица, которая расположена на расстоянии 150 футов от инвертора (L = 150 футов), и мы используем провод № 14 AWG, так как он выдерживает ток 8,23 А и имеет удельное сопротивление 3,14 (Ом / kft).
Vdrop = 8,23 (A) × 3,14 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 5,168V Рабочее напряжение

Vmmp = 12 × 37.2 = 357,6 В

Падение напряжения затем рассчитывается как:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 7,75 / 357,6 = 2,16%, что выходит за пределы 2%, но этот провод идет к блоку сумматора и к инвертору. . В этом случае падение напряжения должно быть меньше, а сечение проводника должно увеличиваться.

Обновление до большего размера проводника для той же длины и типа проводника:
L = 150 футов и # 12 AWG, Rc = 1,98 (Ом / kft)
Vdrop = 8,23 (A) × 1,98 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 3,386 В
Падение напряжения в этом случае рассчитывается как:

Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 4.98 / 357,6 = 1,37%, что находится в пределах 2%.
Как можно видеть, оба диаметра проводов №12 и №14 работают на допустимую нагрузку, но расчет падения напряжения показывает, что оба они все еще не лучший вариант в долгосрочной перспективе. В результате кабель № 10 AWG имеет более консервативный дизайн, но будет стоить дороже.
Примечание:

Есть несколько бесплатных инструментов, которые можно использовать для расчета падения напряжения. Это пример онлайн-калькулятора. Если для калькулятора нет опции постоянного тока, вы можете использовать одну фазу и выбрать правильную длину.

Падение напряжения

-DCCWiki

Резюме: Падение напряжения - это потеря напряжения, вызванная протеканием тока через сопротивление. Эти потери, измеренные на резисторе, прямо пропорциональны току.

Условия использования DCC
Компоненты DCC Дополнительный декодер, автоматическое преобразование фазы, командная станция, компьютерный интерфейс, состоит, усилитель DCC, поддержка DCC, декодер, цифровой пакет, принцип работы цифрового командного управления, многофункциональный декодер, источник питания, ступени скорости, дроссельная заслонка, XPressNet
Общие Разделение адресов, амперметр, аналоговое управление модельными железными дорогами, шина, кабина, двигатель банки, командное управление, двигатели без сердечника и DCC, DCC, DCC в коробке, цифровой мультиметр, распределенное питание, соковыжималка, переходной порт, LCC, управление компоновкой команд , Локомотив, двигатель, состоящий из нескольких единиц, производитель оригинального оборудования, фаза, силовая шина, дорожка программирования, широтно-импульсная модуляция, размер рельса, последовательный интерфейс системы пользователя - SUSI, слоты, стандартные размеры, стрелочные двигатели, стрелочные переводы с цифровым командным управлением, напряжение Падение, нулевое растяжение
Мобильный декодер Аналоговое преобразование, обратная ЭДС, метод подключения декодера, Digitrax Transponding, Ditch Lights, Dither, Energy Storage, FX Lighting, Functions, High Frequency Decoders, Kick Start, Lenz USP, Light Effects, Locomotive Interface, Momentum, Multifunction Decoder Assisted Consisting , Разъем NMRA, Штекер NMRA DCC для многофункциональных декодеров, Преобразование мощности, Блокировка программирования, Разделение на четыре части, Бесшумный привод, Snood, XOR
Без DCC

Основные компоненты DCC

Краткое определение

Более низкие напряжения на электрической нагрузке, чем у источника питания, из-за сопротивления в проводе.


Для наилучшей производительности при 5 А лучше всего падение напряжения не более 5%. Максимально допустимое падение напряжения составляет 10% при 5А.

В большинстве схем электропроводки шины эти правила используются для определения длины и калибра провода.

Концепт

Падение напряжения происходит, когда ток течет по проводнику. Он подчиняется закону Ома, согласно которому величина напряжения равна сопротивлению, умноженному на ток.

Провод имеет сопротивление, которое на коротких отрезках пренебрежимо мало.На больших расстояниях это становится значимым. Сопротивление обычно выражается в «омах на тысячу футов» или в других аналогичных единицах измерения. Сопротивление зависит как от диаметра, так и от длины провода. Провода малого сечения, такие как 22 AWG, обладают более высоким сопротивлением, чем толстые провода, такие как 14 AWG, которые обычно используются в домашней проводке.

Например, в домашней электропроводке 14 ГА используется для цепей 15 А, но для цепей 20 А указано 12 ГА. Это необходимо для минимизации падения напряжения и потерь I 2 R (I в квадрате R).Эти потери проявляются в виде тепла. Слишком сильный ток, слишком много тепла, вероятность пожара. (Примечание: это для меди. Алюминиевый провод даже тяжелее при той же максимальной силе тока, иногда называемой Ампер .)

Электрические нормы указывают максимально допустимое падение напряжения, обычно не более 3%. Если падение напряжения превышает норму, требуются изменения. Расчет нагрузки выполняется перед подключением, чтобы все соответствовало нормам. Несмотря на то, что схема рассчитана на 15 А, коды обычно допускают не более 80% номинального тока, ограничивая схему до 12 А для цепи 15 А.Если нагрузка превышает максимально допустимый ток, необходимо установить дополнительную цепь.

Для цифрового командного управления это падение напряжения играет важную роль. Электропроводка DCC должна быть более прочной, чем проводка старого блока постоянного тока, поскольку один усилитель может обеспечивать всю схему. Таким образом, провода шины должны быть толстого сечения, что снижает падение напряжения на шине. В отличие от старых аналоговых конфигураций, усилитель подает намного больше тока в несколько точек схемы вместо небольшого количества тока, подаваемого на один блок от небольшого источника питания, расположенного поблизости.

Падение напряжения снижает величину напряжения, доступного для декодера. Чтобы поддерживать выходную мощность двигателя, меньшее напряжение требует большего потребления тока для выполнения той же работы, что может привести к жареному декодеру. Падение напряжения между усилителем и локомотивом на один вольт может вызвать проблемы. Как указано выше, допустимое падение напряжения 5%, а при 5А максимальное падение напряжения 10%.

Практика

Светодиоды

Пример использования падения напряжения - светодиодное освещение.Светодиоды имеют очень строгие ограничения по напряжению и току. Сила тока важна, так как слишком большая сила приведет к выходу устройства из строя. Для ограничения тока последовательно со светодиодом подключается резистор. Резистор ограничивает ток до приемлемой величины, и на резисторе появляется напряжение, пропорциональное току.

Электропроводка шины

Поскольку DCC использует цифровой сигнал в диапазоне от 8 до 10 кГц, сопротивление проводов становится более сложным. Добавление индуктивности и емкости в смесь дает импеданс , представленный Z , который также выражается в омах.

DCC использует провода шины большого сечения для распределения мощности по рельсам. Через определенные промежутки времени между шиной и рельсом подключается провод, обычно через каждые три-шесть футов в H2O. Поскольку стандартом де-факто сегодня является шина Nickel Silver , которая имеет более высокое сопротивление постоянному току, полученная схема параллельна медным проводам шины низкого сопротивления (DC) с шинами с более высоким сопротивлением. Закон Ома гласит, что сумма резисторов, включенных параллельно, меньше, чем у самого маленького резистора. Провод шины эффективно нейтрализует любое сопротивление в рельсе.Ток следует по проводу шины с более низким сопротивлением под дорожкой, вместо того, чтобы полагаться на дорожку, которая переносит весь ток. Что снижает падение напряжения.

Хорошим примером падения напряжения является автомобильный аккумулятор. У него есть определенное внутреннее сопротивление. С помощью вольтметра он может показать 13,2 В, что является типичным напряжением холостого хода. Когда механик проверяет аккумулятор, он подключает устройство с высоким сопротивлением (вольтметр) параллельно с нагрузочным резистором с низким сопротивлением и высокой мощностью.Есть переключатель, который необходимо нажать, чтобы подключить нагрузочный резистор к батарее. Эта нагрузка предназначена для имитации потребления тока стартером. При нажатии на переключатель параллельно с вольтметром включается низкое сопротивление, и вольтметр покажет, исправна батарея или нет. Слишком большое внутреннее сопротивление снижает напряжение на аккумуляторе ниже допустимого уровня, потому что из-за слишком высокого внутреннего сопротивления аккумулятора не хватает мощности, а это означает, что автомобиль может не завестись.Внутреннее сопротивление батареи не только вызывает падение напряжения внутри батареи, но и снижает общий доступный ток. Это типичная причина, по которой умирают батареи или сухие элементы: внутреннее сопротивление элемента (-ов) увеличивается до такой степени, что напряжение, доступное под нагрузкой, оказывается недостаточным для питания устройства.

В цифровом командном управлении могут произойти две вещи из-за плохой проводки или отсутствия проводки шины. Декодер перегревается из-за чрезмерного потребления тока, повреждая или разрушая его.Или автоматический выключатель может работать не так, как задумано, если не сработать при перегрузке по току, это означает, что локомотивы повреждены или даже колеса приварены к рельсам.

На этапе подключения дорожку следует регулярно проверять. Один из тестов - это тест на четверть, названный потому, что монета кладется на рельсы. Бустер должен немедленно отключиться. В противном случае проблема с проводкой. Исправьте это до того, как произойдет какое-либо повреждение.

Падение напряжения, вызванное сопротивлением шины

Одной из причин использования рельсовой шины с несколькими точками питания является уменьшение сопротивления рельса.По сравнению с эквивалентной медной проволокой, у никелевого серебра сопротивление в 19 раз выше. Никель-серебро - это медный сплав (60%), остальное - равное количество никеля и цинка. Серебра, который является прекрасным проводником, нет.

Основное правило электричества: ток всегда будет искать путь наименьшего сопротивления. Безопасность прежде всего: всегда помните, что путь может быть вами!

Путем параллельного соединения медного провода с более низким сопротивлением и провода с более высоким сопротивлением (например, шина) Закон Ома гласит, что сопротивление составляет
R всего = 1 ÷ (1 / R 1 + 1 / R 2 )
Фактически делая сопротивление пары почти равным значению медного провода с более низким сопротивлением.

Не полагаясь на шину для передачи всего тока, падение напряжения сводится к минимуму, позволяя току перемещаться к месту, где это необходимо, с помощью медного провода шины с более низким сопротивлением.

Для получения дополнительной информации о сопротивлении рельсов из нейзильбера см. Страницу «Размер направляющих».
Пример:
  • Длина рейки из никелевого серебра C100, 5 м
  • Медный провод 5 м 14AWG.
  • Рейка = 0,4 Ом
  • Медь = 0.05Ω

Это можно записать как 0.4Ω || 0,6 Ом

Эта формула для расчета эквивалентного сопротивления двух резисторов, включенных параллельно, может быть выражена как
R Итого = (R 1 –1 + R 2 –1 ) –1

Эквивалентные сопротивления:

  • Рельс = 1 ÷ 0,4 = 2,5
  • Медь = 1 ÷ 0,05 = 20

Сумма 20 + 2,5 равна 22,5, результат 1 / 22,5 = 0.044 Ом

  • X –1 совпадает с 1 / X. Калькуляторы могут использовать для этой операции любой символ.

Другая формула для расчета параллельных сопротивлений:
R Итого = (R 1 × R 2 ) ÷ (R 1 + R 2 )

0,4 × 0,05 ÷ (0,4 + 0,05) = 0,02 ÷ 0,45
= 0,044 Ом. (Всегда помните Порядок действий!)

Падение напряжения (сопротивление постоянному току)

  • Рельс = 0.4 Ом X 2,5 А = 1 В
  • Медный провод 0,05 Ом x 2,5 А = 125 мВ

Рельс плюс медный провод, включенный параллельно: 0,044 Ом x 2,5 А = 0,111 В (111 мВ)

При замене шины C100 на C70 сопротивление увеличивается до ~ 1 Ом, поэтому падение напряжения только на шине составляет 2,5 В.

Эффект

без шины питания DCC

Использование исключительно рельсов для подачи питания приведет к значительному падению напряжения.

Используя приведенную ниже таблицу, полное сопротивление шины C100 равно 0.076 Ом на метр. Если длина дорожки составляет 10 метров, полное сопротивление составляет 0,76 Ом х 2 или 1,52 Ом. Ток в один ампер приведет к падению напряжения в цепи на 1,5 В. Размещение шины с импедансом 0,55 Ом параллельно дорожке приводит к общему сопротивлению 0,4 Ом.

Для упрощения вычислений, без шины питания, при 1A V drop составляет 1,5 В, с шиной питания V Drop составляет 0,4 В. Без схемы Power Bus падение напряжения в 3,75 раза больше.

Примените это к рейке Code 80: Z 80 составляет 10 X 2 X 0.108 Ом, или 20 X 0,108 = 2,16 Ом. На один ампер В Drop80 = 1 А X 2,16 Ом = 2,16 В. Умножьте это на 5А, и Drop80 теперь составляет 10,8 В.

Падение напряжения - измерения переменного тока

Поскольку импеданс шины является измерением переменного тока, было бы лучше использовать эквиваленты переменного тока для силовой шины. Омметр измеряет только сопротивление постоянному току, он не видит никакой индуктивности или емкости. Из-за характера формы сигнала DCC усилитель воспринимает дорожку и шину питания как импеданс , который намного больше, чем сопротивление цепи постоянному току.См. Более подробную информацию об измерениях силовой шины в разделе Импеданс шины трека.

Шина питания 12AWG имеет полное сопротивление 0,55 Ом / 10 м петли, или 20 м в сумме. (0,55 -1 = 1,8.)

Автобус
Сопротивление шины и шины Для бега на 10 м (на каждый отрезок) общая Z равна параллельному соединению рельсов и автобусов. Оба участка являются суммой цепи Rail A и Rail B.
DCCWiki.com Таблица падения напряжения
Размер направляющей ОМ Вольт
Код Импеданс рельса Импеданс шины Total Z // Железная дорога Обе ноги Падение напряжения при 1 А
100 0.76 0,4 0,3 0,5 0,5
83 1.08 0,4 0,3 0,6 0,6
70 2,06 0,4 0,3 0,7 0,7
Рассчитывается следующим образом:
  • Протяженность энергорайона 10 метров
  • Шина оценивается в 0,4 Ом на линию
  • Рельс и шина подключаются параллельно, значение шины указано выше
  • Результат удваивается, чтобы представить сумму обоих участков цепи
  • Падение напряжения - это просто полное сопротивление, умноженное на 1 А.Умножьте на 5, чтобы увидеть значение 5А.
  • Для протекания тока в цепи 1 А сумма нагрузок на выходах усилителя будет равна Вольт ÷ Ампер
Это наихудшие сценарии. В большинстве случаев текущая потребляемая мощность не будет 5А в данном районе власти.
Рекомендуемый максимум V Падение для проводки DCC должно составлять 5%, но не более 10%.
Планирование наихудшего случая - лучший способ действий. В какой-то момент в будущем можно будет потреблять достаточно тока, чтобы создать падение напряжения на 10%.

Исходя из шкалы HO с 15 В на шинах, максимально допустимое падение напряжения составляет 10% или 1,5 В. При 5% это значение составляет 0,75 В.

Код 100

Используя приведенные выше результаты, результаты C100 при 5A превышают V Drop max 1,5 В. То же самое относится к рельсам C83 и C70. При более низком токе, например 2 А, падение напряжения находится в пределах допустимого максимума 1,5 В при В. Оно также близко к значению для V Drop5% при 0,8 В.

Код 83

Падение V для кода 83 при 5A превышает V Drop max , но приемлемо при 2A с падением V , равным 1.0V.

Примечания к падению напряжения

Если бы вы поместили груз в конце пути (точка 10 м), что привело бы к потере тока в 5А, измеряя эту нагрузку:

V Нагрузка = V источник - (V DropA + V DropB )

Пример:

  • V источник = 15V
  • В DropA = 1 В
  • В DropB = 1 В

В Нагрузка = 15 В - (1 В + 1 В) = 15-2 = 13 В

В этом примере, хотя вы можете измерить 15 В на выходе усилителя, на нагрузке будет 13 В.Поскольку мощность (вольт X ампер) должна оставаться постоянной, при падении напряжения ток увеличивается.

(Общее напряжение должно равняться сумме всех падений напряжения.)

Как видно из различных расчетных примеров, чем легче шина, тем тяжелее должна быть силовая шина, чтобы противодействовать повышенному сопротивлению шины. Это снижает падение напряжения до значения в допустимых пределах. Это становится более важным в меньших масштабах с более низкими напряжениями на дорожках.

Рекомендуемые напряжения дорожек по шкале
DCCWiki.ком
Масштаб Рекомендуемое напряжение на треке В Падение 5% V Падение 10%
N 12 В 0,6 В 1,2 В
HO 15 В 0,75 В 1,5 В
O 20 В 1,0 2,0 В

Импеданс рельса

См. Стр. Размер направляющей для получения более подробной информации об импедансе направляющей из никелевого серебра.

Таблица импеданса рельсов DCCWiki
Код железной дороги Сопротивление на метр, мОм
100 76
83 108
70 206

Импеданс шины при 1 А, 60 Гц, точность измерения менее 50 ppm. Различные сплавы и профили рельсов будут иметь разные значения.

См. Также

Командная станция

: мозг DCC

Краткое определение

Сердце и мозг цифровой системы командного управления.Прослушивает команды от дросселей и других устройств, обрабатывает их и отправляет полученные цифровые данные в бустер

Командные станции - это сердце цифровой системы командного управления. Они получают команды от дроссельной сети (такой как Digitrax's Loconet или Lenz's ExpressNet), обрабатывают их и решают, нужно ли создавать стандартизированный пакет DCC для отправки декодерам в системе цифрового управления командами. Они не выполняют фактическую работу, они говорят о других вещах, которые делают работу.Пакет цифровых данных отправляется в Booster, который создает сигнал DCC, накладываемый на дорожку.

Что такое командная станция?

В первые дни существования DCC командная станция была отдельным объектом. Требовалось два компонента: командный пункт и ракета-носитель. Сеть дроссельной заслонки подключена к командному посту, выход командного поста подключен к ускорителю. Выход ускорителя был подключен к рельсовому пути. В середине 1990-х небольшая компания RamFixx Technologies представила свою революционную систему RamTraxx DCC , в которой командная станция и бустер объединены в одно устройство.Объединение обоих устройств в единый пакет снизило стоимость примерно на 20%. Многие называют интегрированное устройство командной станцией.

Вашему макету требуется только одна командная станция . Может иметь несколько бустеров. По возможности избегайте использования командной станции в режиме повышения мощности, если она подключится к сети в качестве командной станции, возникнут проблемы. Выделенные бустеры - лучший вариант, когда требуется несколько бустеров. Старые командные станции с программными выходами всегда можно перепрофилировать в выделенную программную дорожку.

Автономная командная станция требует для работы бустера, например, от Lenz. Интегрированный блок имеет как командную станцию, так и бустер в одном корпусе.

Другой тип включает не только командную станцию ​​и усилитель, но и дроссельную заслонку в том же устройстве, например, система Digitrax Zephyr. Командная станция EasyDCC CVP имеет дроссельную заслонку и командную станцию ​​в одном пакете, но требует внешнего усилителя, такого как их ZoneMaster. Многие системы DCC начального уровня используют этот подход.

Назначение командного пункта

Командная станция прослушивает команды от дросселей и других устройств, обрабатывает их, отправляя полученные инструкции в усилитель. Бустер усиливает поток цифровых данных от командного пункта до необходимого напряжения. В результате на выходе получается полностью цифровой сигнал, который подается на дорожку. На пути следуют локомотивы со своими многофункциональными дешифраторами. Другие вспомогательные декодеры, такие как двигатели стрелочных переводов и перекрестки, также могут быть подключены к трассе для приема команд.

Командная станция может быть ограничивающим фактором системы DCC. Он отвечает за отслеживание того, какие поезда управляются каким дросселем. Они также отвечают за множество других элементов, таких как интерпретация дополнительных функций, отправляемых дроссельной заслонкой.

Например, если ваша командная станция поддерживает только двухзначные адреса, ваши декодеры будут видеть на дорожке только двухзначные адреса, даже если декодер способен распознавать четырехзначный адрес. (Это шестнадцатеричные, а не десятичные числа.Фактический диапазон доступных адресов определяется программным обеспечением на командной станции). Некоторые бюджетные стартовые наборы DCC могут ограничивать общее количество доступных адресов до 10. То же самое относится к таким функциям, как шаги скорости, состав и максимальное количество локомотивов, которыми может управлять командная станция.

Как правило, любые ограничения командной станции должны быть указаны на упаковке, чтобы покупатель мог принять осознанное решение.

Командные станции различаются от производителя к производителю и предлагают разные уровни функций.Различия могут включать количество слотов (пространство памяти) для движущихся поездов, диапазон поддерживаемых функций, возможности обновления или расширения, выходной ток (выраженный в амперах), доступный для пути, и общее количество поддерживаемых дросселей. Убедитесь, что вы понимаете, что получаете, чтобы не быть разочарованным или перегруженным возможностями. Имейте в виду, что у вас нет , у вас нет , чтобы использовать все функции командной станции, чтобы получить базовую компоновку и запустить ее. Легче не использовать функции и возможности, чем добавлять их позже - для добавления функций обычно требуется новая командная станция!

Конечно, цены варьируются в зависимости от характеристик командной станции.Обязательно изучите различные марки и модели, прежде чем делать выбор. Некоторые командные станции ограничивают доступные функции, в то время как другие ограничиваются только функциями дроссельной заслонки, подключенной к ней.

Обратите внимание, что в большинстве случаев командные станции, предлагаемые различными поставщиками, несовместимы с другими брендами.

Скорость передачи данных

Интегрированная командная станция и усилитель 5A от NCE

Командная станция может передавать декодерам от 150 до 200 пакетов в секунду.Вы можете спросить: "Это много?" Давайте представим это человеческими терминами.

Например: десять локомотивов, оборудованных декодером, на пути. Каждый декодер будет получать адресованные ему пакеты данных от 15 до 20 раз в секунду. Это важно, потому что в отсутствие пакета, содержащего его адрес, локомотив продолжит делать то, что делал ... бесконечно. Если пакет информации по какой-то причине поврежден, локомотиву требуется примерно на десятую долю секунды больше времени, чтобы отреагировать на изменение.Большинство людей не смогут определить, что ошибка произошла за такой короткий промежуток времени.

Программное обеспечение на командной станции также может оптимизировать скорость передачи, устанавливая приоритеты пакетов. Это сводит к минимуму отставание, когда необходимо своевременно обрабатывать большое количество локомотивов. Адреса без изменения статуса передаются реже, поэтому адреса с изменяющимися данными могут обрабатываться быстрее. Например, магистральный фрахт с хайболлом по сравнению с маневровым двигателем: один имеет небольшие изменения в дроссельной заслонке, другой - много.

Дроссельные заслонки

Командная станция - это центр сети дроссельной заслонки. Эта сеть соединяет дроссели и бустеры, а также другие аксессуары с командной станцией. В зависимости от производителя существуют разные типы дроссельных сетей. Это означает, что одна марка оборудования DCC не будет совместима с другой из-за различий в сети дроссельной заслонки.

Тип дроссельной сети не влияет на совместимость декодеров на треке.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *