Падение напряжения на проводах - расстояние от трансформатора до ламп или ленты

Нас часто спрашивают, можно ли светодиодные лампы на 12 вольт такой-то мощности в таком-то количестве отдалить от трансформатора на такое-то расстояние?

Общая рекомендация - это расстояние не должно превышать 5 метров. Это известный факт.

Но что делать, если требуется больше 5 метров? Часто из-за конструктивных ограничений невозможно уложиться в такое короткое расстояние.

Потери на проводах - суть проблемы

В некоторых ситуациях можно превратить число 5 в гораздо большее значение. Для этого нужно оценить падение напряжения на проводах.

Именно оно является причиной ограничений - сам провод имеет внутреннее сопротивление и поэтому «съедает» часть напряжения источника тока. И когда провод слишком длинный, может случиться так, что лампам останется такая малая часть исходного напряжения, что они не загорятся.

Вторая часть проблемы - провод не просто «съедает» часть напряжения, а превращает его в тепло. Помимо того, что это просто бестолковое расходование электричества, так оно ещё и несёт в себе пожарную проблему - провод может нагреться слишком сильно.

Чтобы быть уверенным, что требуемые, например, 15 метров между трансформатором и лампой не принесут неприятностей, нужно оценить, сколько именно вольт потеряется на этих 15 метрах.

Рассчитать падение напряжения на проводе очень просто. Все необходимые для этого данные у Вас, как правило, есть: длина провода, суммарная мощность подключаемых ламп (ленты), напряжение питания и площадь поперечного сечения проводника. Нужно лишь дополнительно узнать удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлен провод.

Формула для расчёта падения напряжения на проводах

Достаточно легко выводится простая общая формула для расчёта падения напряжения, применимая в любой ситуации.

Нам понадобится только закон Ома R = V / I и формула связи электрической мощности, напряжения и силы тока W = V · I.

Также для оценки сопротивления провода нужно знать значение удельного электрического сопротивления [википедия] материала проводника.

Проведя простые выкладки, получим вот такую формулу, дающую оценку значения падения напряжения на проводах:

Оценка падения напряжения на проводах

Падение напряжения зависит от типа материала провода, сечения провода, его длины, мощности потребителей и напряжения источника питания. В этой формуле обозначено:

  • W - мощность в ваттах потребителей тока на конце провода;
  • V - напряжение источника тока в вольтах, как правило, 12 вольт или 24 вольта;
  • L - длина провода в метрах, т.е. удалённость потребителей от трансформатора;
  • S - площадь сечения провода в мм²;
  • ρ - значение удельного электрического сопротивление в Ом·мм²/м, для меди это примерно 0.018 Ом·мм²/м

Формула проста, но применима только в случае, если ожидаемое падение напряжения не велико, не более нескольких процентов, т.е. когда расстояние между трансформатором и потребителем не превышает 10 метров, а мощность не велика - менее 10-20 ватт.

В иных случаях следует воспользоваться более точной формулой:

Точное значение падения напряжения на проводах

Теперь, вычислив значение падение напряжения на проводах, мы можем оценить, какая мощность будет теряться - просто расходоваться на нагрев проводов. Нужно полученное значение падения напряжения умножить на мощность потребителей тока

W и поделить на напряжение трансформатора V:

Оценка падения мощности на проводах

Если эта мощность получится слишком большой, то, очевидно, нужно увеличить толщину провода. Иначе можно получить разные неприятности вплоть до пожара.

Выводы

Как легко видеть из формул, двукратное увеличение площади сечения проводника примерно двукратно уменьшает падение напряжения на проводах.

Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют. Опять же, двукратное увеличение питающего напряжения примерно в два раза снижает падение напряжения.

Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.

Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.

Пример

Оценим падение напряжения на медном проводе сечением 1.5 мм² и длиной 20 м при 24 вольтах и мощности подключенной ленты 50 ватт.

Подставив в первую формулу эти значения, мы получим, что на проводах «потеряется» примерно 1 вольт и около 2 ватт. В принципе, это не много, но если есть возможность увеличить толщину провода, лучше это сделать.

Можно, конечно, увеличить напряжение источника тока, заложив падение напряжение, но это совсем не лучший выход. Например, если мощность светильников на конце провода 180 ватт, то падение напряжения на проводе составит уже 3.5 вольта, а мощности - 25 ватт. Светильникам останется только 20 вольт, и драйверы некоторых светильников от недостатка напряжения могут войти в нештатный режим работы и начать перегреваться, потребляя гораздо больше заявленной мощности (хотя светодиоды при этом будут выдавать ту же яркость), что только увеличит падения напряжения на проводе. В этой ситуации останется только гадать, что случится раньше - возгорание проводов или выход из строя светильников.

А для трансформаторов на 12 вольт падение напряжения и расход мощности будут ещё в два раза больше.

Единственное правильное решение - увеличить толщину проводника. Как уже было сказано, увеличиваем сечение провода в два раза - примерно в два раза уменьшаем потери на проводах.

www.tauray.ru

Расчет падения напряжения в кабельной линии - Мои файлы - Каталог файлов

 

Автоматизированная таблица для расчета потери напряжения в кабельной линии переменного и постоянного тока.

Формат: XLS.

Исходные данные необходимо вводить только в ячейки не помеченные серым цветом. В ячейках, помеченных серым цветом, введены необходимые формулы, изменение которых приведет к неправильной работе таблицы.

В строке "Материал жил" необходимо указать материал жил кабеля: "медь", "алюминий", "Cu", "Al".

В строке "пост. / перем. 1ф. / перем. 3ф. ток" необходимо указать род тока: "пост." (для постоянного тока), "перем. 1ф." (для переменного однофазного тока),  "перем. 3ф." (для переменного трехфазного тока).

Описание расчетов.

На векторной диаграмме показаны: вектор напряжения в конце линии U2, вектор напряжения в начале линии U1

и вектор падения напряжения на сопротивлении линии I2zл (падение напряжения на активном сопротивлении линии I2rл и падение напряжения на индуктивном сопротивлении линии I2xл). Векторная диаграмма построена для фазных напряжений.

 


Падение напряжения является комплексной величиной:

где ∆U – продольная составляющая падения напряжения;
δU – поперечная составляющая падения напряжения.

Модуль вектора падения напряжения (потеря напряжения с учетом продольной составляющей):

Далее приведеные формулы по которым ведется расчет в данной таблице.

При трехфазном переменном токе.

Если напряжение сети меньше 1000 В учитывается только продольная составляющая падения напряжения (потеря напряжения):

где P - активная мощность передаваемая по линии, кВт;

Q - реактивная мощность передаваемая по линии, квар;
rуд, xуд - удельное активное и индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l - длина кабельной линии, км;
Uл - линейное напряжение сети, В;
n - количество кабелей, шт.

Удельные сопротивления кабельной линии рассчитывается с учетом числа кабелей, проложенных параллельно в кабельной линии, т.е. удельное сопротивление кабельной линии найденное по таблице на втором листе делится на число кабелей.

Поперечная составляющая падения напряжения:

Максимальная длина кабеля при заданной допустимой потере напряжения, км:

При однофазном переменном токе.

Если напряжение сети меньше 1000 В учитывается только продольная составляющая падения напряжения:

где P - активная мощность передаваемая по линии, кВт;
Q - реактивная мощность передаваемая по линии, квар;
rуд

, xуд - удельное активное и индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l - длина кабельной линии, км;
Uф - фазное напряжение сети, В;
n - количество кабелей, шт.

Удельные сопротивления кабельной линии рассчитывается с учетом числа кабелей, проложенных параллельно в кабельной линии, т.е. удельное сопротивление кабельной линии найденное по таблице на втором листе делится на число кабелей.

Поперечная составляющая падения напряжения:

Максимальная длина кабеля при заданной допустимой потере напряжения, км:

При постоянном токе.

Потеря напряжения:

где P - мощность передаваемая по линии, кВт;
rуд - удельное сопротивление кабельной линии, Ом/км;
l - длина кабельной линии, км;
U - напряжение сети, В;
n - количество кабелей, шт.

Максимальная длина кабеля при заданной допустимой потере напряжения, км:

Расчет потери напряжения при трехфазном переменном токе и напряжении 380 В по упрощенной формуле (для справки).

Для медных жил:

где P - активная мощность передаваемая по линии, кВт;
S - сечение жил кабеля, мм2;
l - длина кабельной линии, км;
n - количество кабелей, шт.

Для алюминиевых жил:

volgunov.ucoz.ru

Онлайн калькулятор расчета падения напряжения в кабеле/проводе

При проектировании электропроводки необходимо принимать во внимание падение напряжения в кабеле. Это особенно актуально для частных домов, где длина линий может стать критичной. Чтобы не делать расчеты для каждой магистрали в отдельности, удобно использовать онлайн-калькулятор, предназначенный для этой задачи.

Считаем необходимым предупредить, что данная реализация сильно упрощена, что может отражаться на точности расчетов. Поэтому, если показатели потерь окажутся в пределах погрешности, рекомендуем найти решение, позволяющее сократить длину линии.

Введите, пожалуйста, необходимые значения и нажмите “Рассчитать”.

Внимание! Рассчитанное калькулятором падение напряжения дает приблизительное значение и не гарантирует на 100% точный результат. Результаты могут меняться в зависимости от реальных кабелей и проводов, различного удельного сопротивления материала, количества жил, температуры и погодных условий, места прокладки и так далее.

Приведем краткую инструкцию работы с калькулятором:

  1. Выбираем из списка температуру кабеля (указана в градусах Цельсия и Фаренгейта).
  2. Указываем материал токопроводящей жилы (выбор из списка).
  3. Вводим диаметр и длину провода (мм и м, соответственно).
  4. Выбираем тип электросети.
  5. Задаем напряжение, соответствующее типу электросети (В).
  6. Указываем ток нагрузки (А).
  7. Нажимаем на кнопку «Рассчитать».

В результате мы получим информацию о потерях, выраженную в вольтах и процентах, сопротивлении данной магистрали (Ом), и уровне напряжения на нагрузке.

Обсудить на форуме ОЦЕНИТЬ: Загрузка...

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:



www.asutpp.ru

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *