Правила расчёта потерь в кабеле при помощи таблиц Кнорринга | Полезные статьи
Кабельные жилы при пропускании тока будут выделять тепло. Величина тока в совокупности с сопротивлением жил определяют уровень потерь кабеля. Если иметь информацию о сопротивлении жил и о том, насколько велик пропускаемый через них ток, удастся узнать объём потерь в цепи.
Расчёт потерь выполняется при помощи формулы: ΔU,%=(Uном-U)∙100/ Uном. Где, Uном – номинальное входное напряжение, U – напряжение нагрузки. Выражаются потери в процентах от номинала, характерного для возникшего напряжения.
Практически намного проще использовать таблицы Кнорринга, востребованные при организации электропроводки. Информация в таблицах синхронизирует «момент нагрузки» и потери. Вычислить момент предлагается в виде произведения нагрузочной мощности (Р), измеряемой в киловаттах, и линейной длины (L), обозначаемой в метрах. Данные в таблицах Кнорринга отображают зависимость понесённых кабелем потерь от «момента нагрузки», применительно к двухпроводным медным линиям. Обязательным условием является наличие напряжения 220В.
Также разработана таблица, определяющая идентичную зависимость, но применительно к трёхфазным четырёхпроводным нулевым линиям при напряжении на уровне 380/220В. Есть схожие сведения и для трёхпроводных линий без нуля при 380В. Однако информация является достоверной исключительно при равенстве нагрузки в фазах, что позволяет определить ток в четырёхпроводных нулевых линиях, а именно в их нулевых жилах, также как нулевой.
Если нагрузка несимметричная применительно к трёхфазным линиям, то неизбежно увеличение потерь. Избежать ошибок в случае существенной нагрузочной асимметрии в нулевых линиях можно, используя таблицы, с данными для двухпроводных медных линий, однако это утверждение верно применительно к самой нагруженной фазе.
Разработана таблица Кнорринга, содержащая информацию, касающуюся зависимости от момента нагрузки кабельных потерь, верная для медных проводников при напряжении на уровне 12В. Рассчитать с помощью этой таблицы можно линейные потери посредством понижающих трансформаторов, питающих светильники с низким вольтажом.
Важно! Таблицы не учитывают линейное индуктивное сопротивление, из-за того, что при задействовании кабелей, оно является крайне малым и не может сравниваться с активным сопротивлением.
Таблицы Кнорринга верны при подключённой в конце линии нагрузке, что позволяет вычислять момент нагрузки по формуле: М=L∙РН. Когда есть несколько схожих по мощности нагрузок, составляющих целостную нагрузку, и распределены они на протяжении всей линии, используется формула: М=L∙ РН ∙n/2.
Если отмечается наличие двух соединённых линий с равномерным распределением нагрузки, можно вычислить потери напряжения, выявив сумму длин линий, при этом сечение кабелей в них допускается различное.
cable.ru
Потери в кабеле от длины таблица
Как рассчитать кабель для удлинителя
В домашних условиях мы часто применяем переносные удлинители – розетки для временного (как правило остающееся на постоянно) включения бытовых приборов: электронагревателя, кондиционера, утюга с большими токами потребления. Кабель для этого удлинителя обычно выбирается по принципу – что попало под руку, а это не всегда соответствует необходимым электрическим параметрам.
В зависимости от диаметра (или от поперечного сечения провода в мм.кв.) провод обладает определенным электрическим сопротивлением для прохождения электрического тока.
Чем больше поперечное сечение проводника , тем меньше его электрическое сопротивление, тем меньше падение напряжения на нем. Соответственно меньше потеря мощности в проводе на его нагрев.
Проведем сравнительный анализ потери мощности на нагрев в проводе в зависимости от его поперечного сечения. Возьмем наиболее распространенные в быту кабели с паперечным сечением: 0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для двух удлинителей с длиной кабеля: L = 5 м. и L = 10м.
Возьмем для примера нагрузку в виде стандартного электронагревателя с электрическими параметрами: — напряжение питания U = 220 Вольт; — мощность электронагревателя Р = 2,2 КВт = 2200 Вт; — ток потребления I = P/ U = 2200 Вт / 220 В = 10 А.
Из справочной литературы, возьмем данные сопротивлений 1 метра провода разных поперечных сечений.
Приведена таблица сопротивлений 1 метра провода изготовленного из меди и алюминия.
Посчитаем потерю мощности, уходящей на нагрев для поперечного сечения провода S = 0,75 мм.кв. Провод изготовлен из меди.
Сопротивление 1 метра провода (из таблицы) R1 = 0,023 Ом. Длина кабеля L = 5 метров. Длина провода в кабеле (туда и обратно) 2 · L =2 · 5 = 10 метров. Электрическое сопротивление провода в кабеле R = 2 · L · R1 = 2 · 5 · 0,023 = 0,23 Ом.
Падение напряжения в кабеле при прохождении тока I = 10 A будет: U = I · R = 10 А · 0,23 Ом = 2,3 B. Потеря мощности на нагрев в самом кабеле составит: P = U · I = 2,3 В · 10 А = 23 Вт.
Если длина кабеля L = 10 м. (того же сечения S = 0,75 мм.кв.), потеря мощности в кабеле составит 46 Вт. Это составляет примерно 2 % мощности потребляемой электронагревателем от сети.
Для а кабеля с алюминиевыми жилами того же сечения S = 0,75 мм.кв. показания увеличиваются и составляют для L = 5 м -34,5 Вт. Для L = 10 м — 69 Вт.
Все данные расчетов для кабелей сечением 0,75; 1,5; 2,5 мм.кв. для длины кабелей L = 5 и L = 10 метров, приведены в таблице. Где : S – сечение провода в мм.кв.; R1 – сопротивление 1 метра провода в Ом; R - сопротивление кабеля в Омах; U– падение напряжения в кабеле в Вольтах; Р – потеря мощности в кабеле в ватах или в процентах.
Какие же выводы нужно сделать из этих расчетов?
- — При одном и том же поперечном сечении, медный кабель имеет больший запас надежности и меньше потерь электрической мощности на нагрев провода Р.
- — С увеличением длины кабеля увеличиваются потери Р. Чтобы скомпенсировать потери необходимо увеличить поперечное сечение проводов кабеля S.
- — Кабель желательно выбирать в резиновой оболочке, а жилы кабеля многожильными.
Соблюдение этих рекомендаций повысит надежность и механическую прочность устройства в целом.
Для удлинителя желательно использовать евро-розетку и евро-вилку. Штырьки евро-вилки имеют диаметр 5 мм. У простой электрической вилки диаметр штырьков 4 мм. Евро-вилки рассчитаны на больший ток, чем простые розетка и вилка . Чем больше диаметр штырьков вилки, тем больше площадь контакта в месте соединения вилки и розетки, следовательно меньшее переходное сопротивление. Это способствует меньшему нагреву в месте соединения вилки и розетки.
domasniyelektromaster.ru
Расчёт потерь в кабеле
При работе токопроводящие жилы нагреваются и выделяют тепло. Чем выше напряжение и сопротивление жил, тем больше потери в кабеле.
Потери можно рассчитать по формуле: ΔU=(Uном-U)∙100/ Uном, где: Uном – номинальное напряжение на входе кабеля, U – напряжение, подведенное к нагрузке.
Потери указывают в процентах от номинального напряжения.
Для избежания ошибок при расчётах принято пользоваться таблицами Кнорринга, основанные на взаимосвязи мощности токовой нагрузки и длины силовой линии.
Таб.1 Напряжение 220 В
ΔU, % | Момент нагрузки для медных проводников, кВт∙м, двухпроводных линий на напряжение 220 В | |||||
При сечении проводника s, мм2, равном | ||||||
1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | |
0,2 | 4 | 6 | 10 | 14 | 24 | 38 |
0,4 | 7 | 12 | 19 | 29 | 48 | 77 |
0,6 | 11 | 18 | 29 | 43 | 72 | 115 |
0,8 | 14 | 24 | 38 | 58 | 96 | 154 |
1 | 18 | 30 | 48 | 72 | 120 | 192 |
1,2 | 22 | 36 | 58 | 86 | 144 | 230 |
1,4 | 25 | 42 | 67 | 101 | 168 | 269 |
1,6 | 29 | 48 | 77 | 115 | 192 | 304 |
1,8 | 32 | 54 | 86 | 130 | 216 | 346 |
2 | 36 | 60 | 96 | 144 | 240 | 384 |
2,2 | 40 | 66 | 106 | 158 | 264 | 422 |
2,4 | 43 | 72 | 115 | 173 | 288 | 461 |
2,6 | 47 | 78 | 125 | 187 | 312 | 499 |
2,8 | 50 | 84 | 134 | 202 | 336 | 538 |
3 | 90 | 144 | 216 | 360 | 576 | |
3,2 | 58 | 96 | 154 | 230 | 384 | 614 |
3,4 | 61 | 102 | 163 | 245 | 408 | 653 |
3,6 | 65 | 108 | 173 | 259 | 432 | 691 |
3,8 | 68 | 144 | 182 | 274 | 456 | 730 |
4 | 72 | 120 | 192 | 288 | 480 | 768 |
4,2 | 76 | 126 | 202 | 302 | 504 | 806 |
4,4 | 79 | 132 | 211 | 317 | 528 | 845 |
4,6 | 83 | 138 | 221 | 331 | 552 | 883 |
4,8 | 86 | 144 | 230 | 346 | 576 | 922 |
5 | 90 | 150 | 240 | 360 | 600 | 960 |
Таб.2 Напряжение 380/220 В для трёхфазных и четырёхфазных линий. При разнице нагрузок в линиях производятся расчёты по таблице 1.
ΔU, % | Момент нагрузки для медных проводников, кВт∙м, линий четырехпроводных трехфазных с нулем на напряжение 380/220 В или трехпроводных трехфазных без нуля на 380 В при сечении проводника s, мм2, равном | |||||||||||||
1.5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | 25 | 35 | 50 | 70 | 95 | 120 | 150 | 185 | |
0,2 | 22 | 36 | 58 | 86 | 144 | 230 | 360 | 504 | 720 | 1 008 | 1 368 | 1 728 | 2 160 | 2 664 |
0,4 | 43 | 72 | 115 | 173 | 288 | 461 | 720 | 1 008 | 1 440 | 2 016 | 2 736 | 3 456 | 4 320 | 5 328 |
0,6 | 65 | 108 | 173 | 259 | 432 | 691 | 1 080 | 1 512 | 2 160 | 3 024 | 4 104 | 5 184 | 6 480 | 7 992 |
0,8 | 86 | 144 | 230 | 346 | 576 | 922 | 1 440 | 2 016 | 2 880 | 4 032 | 5 472 | 6 912 |
www.el-cab.ru
Расчет потери напряжения в кабеле
В качестве примера расчёта потерь в кабеле рассмотрим схему трансляционной линии с ответвлением:
Рисунок 1. Пример трансляционной линииРасстояние между громкоговорителями основной линии составляет 10 м, на ответвлении — 7 м. Расчет осуществляется для кабеля сечением 1 мм2.
Прежде чем начать расчет мощности на громкоговорителях, ответвление линии необходимо заменить эквивалентной нагрузкой.
Рисунок 2. Расчет эквивалента ответвленияКак следует из расчетов, эквивалентом ответвления будет громкоговоритель, имеющий сопротивление 833,54 Ом или мощность 11,99 Вт (P = U2/R, U=100 В).
С учетом эквивалентной нагрузки рассчитаем напряжение на громкоговорителях главной ветви.
Рисунок 3. Потери в кабеле главной ветви линииМы получили значения напряжения на всех громкоговорителях главной ветви. Вычисленные значения для эквивалентной нагрузки позволяют произвести дальнейшие расчёты для громкоговорителей, расположенных на ответвлении.
Рисунок 4. Расчет потерь в кабеле ответвленияДля расчёта любой трансляционной линии необходимо учитывать потери, связанные с протяженностью кабеля подключения громкоговорителей. Поскольку соединительный кабель имеет конечное, пусть и малое, сопротивление, то часть мощности, подводимой от усилителя, будет рассеиваться в виде тепла. В проектируемых системах оповещения для расчёта уровня звукового давления принципиально важно знать точную величину мощности, поступающей на громкоговорители.
Предлагаемая программа позволяет предельно точно построить 100-вольтную трансляционную линию, учитывая мощность громкоговорителей и характеристики кабеля. По результатам программы оценивается уровень потерь для разного типа применяемого кабеля, а также рассчитывается напряжение в точках подсоединения громкоговорителей и мощность их фактического использования.
www.arstel.com
|
holding-energy.ru