Содержание

Информио

×

Неверный логин или пароль

×

Все поля являются обязательными для заполнения

×

Сервис «Комментарии» – это возможность для всех наших читателей дополнить опубликованный на сайте материал фактами или выразить свое мнение по затрагиваемой материалом теме.

Редакция Информио.ру оставляет за собой право удалить комментарий пользователя без предупреждения и объяснения причин. Однако этого, скорее всего, не произойдет, если Вы будете придерживаться следующих правил:

  1. Не стоит размещать бессодержательные сообщения, не несущие смысловой нагрузки.
  2. Не разрешается публикация комментариев, написанных полностью или частично в режиме Caps Lock (Заглавными буквами). Запрещается использование нецензурных выражений и ругательств, способных оскорбить честь и достоинство, а также национальные и религиозные чувства людей (на любом языке, в любой кодировке, в любой части сообщения – заголовке, тексте, подписи и пр.)
  3. Запрещается пропаганда употребления наркотиков и спиртных напитков. Например, обсуждать преимущества употребления того или иного вида наркотиков; утверждать, что они якобы безвредны для здоровья.
  4. Запрещается обсуждать способы изготовления, а также места и способы распространения наркотиков, оружия и взрывчатых веществ.
  5. Запрещается размещение сообщений, направленных на разжигание социальной, национальной, половой и религиозной ненависти и нетерпимости в любых формах.
  6. Запрещается размещение сообщений, прямо либо косвенно призывающих к нарушению законодательства РФ. Например: не платить налоги, не служить в армии, саботировать работу городских служб и т.д.
  7. Запрещается использование в качестве аватара фотографии эротического характера, изображения с зарегистрированным товарным знаком и фотоснимки с узнаваемым изображением известных людей. Редакция оставляет за собой право удалять аватары без предупреждения и объяснения причин.
  8. Запрещается публикация комментариев, содержащих личные оскорбления собеседника по форуму, комментатора, чье мнение приводится в статье, а также журналиста.

Претензии к качеству материалов, заголовкам, работе журналистов и СМИ в целом присылайте на адрес

×

Информация доступна только для зарегистрированных пользователей.

×

Уважаемые коллеги. Убедительная просьба быть внимательнее при оформлении заявки. На основании заполненной формы оформляется электронное свидетельство. В случае неверно указанных данных организация ответственности не несёт.

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 I

2rл 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:

Сечение удлинителя – расчет сечения кабеля для переноски, формула, примеры

При самостоятельной сборке переноски часто возникает вопрос о сечении удлинителя. Как правило для бытовых удлинителей на 5-10 м для однофазной сети 220 В достаточно сечения 0,75-1 мм2 при одновременном подключении приборов суммарной мощностью до 3,5 кВт (16 А). Если расстояние или требуемая нагрузка больше, то лучше рассматривать сечения от 1,5-2,5 мм2.

Расчет сечения удлинителя по потере напряжения

Чтобы точно убедиться, подходит ли выбранное сечение удлинителя для ваших целей, можно провести несложный расчет.
  1. Для самостоятельного расчета нужно знать токовую нагрузку в Амперах (Iнагрузки).Если вы не знаете этот параметр, то его нужно рассчитать. Для этого необходимо суммировать мощность приборов в Ваттах (P), которые будут подключаться к переноске одновременно и разделить на номинальное напряжение (U

    ном), т. е.

     Iнагрузки = P/Uном

  2. Далее выполняется расчет сопротивления кабеля удлинителя. Формула имеет следующий вид: 

    R=(p*L)/S,

    где:

    p — удельное сопротивление проводника (p меди = 0,0175)

    L—длина переноски

    S —выбранное Вами сечение проводника, мм2

    Rпровода = 2R, так как ток идет по одной жиле, а потом возвращается по другой.

  3. Далее рассчитываются потери напряжения: 

    Uпотерь= Iнагрузки*  Rпровода

    ПОТЕРИ=(Uпотерь/Uном) * 100%

ВАЖНО Согласно ГОСТ 29322-14 «Стандартные напряжения», если значение ПОТЕРИ меньше 5%, то выбранное сечение жилы подходит, если больше 5%, то необходимо произвести расчет и проверить большее сечение. На практике стараются закладывать сечение, обеспечивающее падение напряжения не более 3-4%.

Пример:

Необходимо подобрать сечение кабеля переноски на расстояние 10 м для электрообогревателя мощностью 2,2 кВт (2200 Вт). Электрообогреватель подключается в бытовую сеть 220 В.

Проверим сечение 0,75 мм2.

1. Рассчитаем токовую нагрузку:  Iнагрузки = P/Uном = 2200 Вт/220 В = 10 А

2. Рассчитаем сопротивление кабеля сечением 0,75 мм2: R=(p*L)/S = 0,0175*10/0,75 = 0, 23 Ом; Rпровода = 2R 0,23*2 = 0,46 Ом

3. Рассчитаем потери напряжения: Uпотерь= Iнагрузки*  Rпровода = 10*0,46= 4,6 В; ПОТЕРИ=(Uпотерь/Uном) * 100% = (4,6/220) *100% =2,09%

Потери напряжения составляют 2,09%, что не превышает нормы в 4%, значит сечение удлинителя 0,75 мм2 подходит для данных целей.

Для решения бытовых задач вы можете воспользоваться нашим шаблоном расчета в excel файле:


Скачать файл расчет сечения удлинителя.xlsx


Калькулятор падения напряжения на проводе/кабеле

Введение

Калькулятор падения напряжения — это простой инструмент, который помогает определить, какая часть напряжения теряется при прохождении электрического тока по проводу, а также рассчитать выходное напряжение на конце кабеля. Это рассчитает падение напряжения, падение напряжения в процентах и ​​сопротивление провода.

Необходимо подобрать правильный размер провода. Использование формулы падения напряжения или калькулятора падения напряжения может помочь вам избежать хлопот и головной боли, вызванных выбором неправильного материала проводки и размеров для ваших потребностей в питании.

Применение Примечание

Решения:
1. Зная удельное сопротивление кабеля, длину и площадь поперечного сечения, можно рассчитать сопротивление провода/кабеля .
2. Зная сопротивление кабеля и напряжение питания, можно рассчитать номинальный ток провода/кабеля .
3. Зная рабочий ток оборудования и номинальный ток провода/кабеля, можно рассчитать общий ток линии.
4. Зная общий ток линии, сопротивление и падение напряжения провода/кабеля, можно рассчитать.
5. Выведите окончательную формулу для расчета падения напряжения на кабеле.

Фактическое значение коэффициента падения напряжения может варьироваться в зависимости от размера провода, материала провода, длины провода, температуры, разъема, частоты и т. д. Известно, что медь является лучшим проводником, чем алюминий. Провода большего диаметра будут иметь меньшее падение напряжения, чем провода меньшего диаметра той же длины. Длина провода имеет значение, так как более короткие провода будут иметь меньшее падение напряжения, чем более длинные. Длинные провода имеют большее сопротивление, чем короткие. Таким образом, длинные провода вызовут большее падение напряжения, чем короткие. Например, чрезмерное падение происходит из-за повышенного сопротивления в цепи, обычно вызванного повышенной нагрузкой, или энергией, используемой для питания электрических ламп, в виде дополнительных соединений, компонентов или проводников с высоким сопротивлением. Идя дальше, для 120-вольтовой цепи вы можете проложить до 50 футов кабеля 14 AWG, не превышая 3-процентного падения напряжения.

 

Основной закон падения напряжения

Vdrop = IR
где
I : ток через объект, измеренный в амперах.
R : Сопротивление проводов, измеренное в омах.

 

Люди также спрашивают (Вопросы и ответы)

1. Как рассчитать падение напряжения?
Чтобы рассчитать падение напряжения:
1) Умножьте силу тока в амперах на длину цепи в футах, чтобы получить ампер-футы. Длина цепи — это расстояние от точки начала до конца цепи, находящегося под нагрузкой.
2) Разделить на 100
3) Умножить на соответствующее значение падения напряжения в таблицах. Результат – падение напряжения.

2. Как далеко можно протянуть провод до падения напряжения?
Например, для 120-вольтовой цепи вы можете проложить до 50 футов кабеля 14 AWG без падения напряжения более чем на 3 процента.

3. Насколько допустимо падение напряжения?
Рекомендуется, чтобы максимальное комбинированное падение напряжения для фидера и ответвления не превышало 5 %, а максимальное значение на фидере или ответвлении не превышало 3 %.

4. Как исправить падение напряжения?
Ниже приведены четыре практических рекомендации, следуя которым можно значительно минимизировать падение напряжения:
Увеличение количества проводников или их размера.
Снижение силовой нагрузки.
Уменьшение длины проводника.
Снижение температуры проводника.

5. Как снизить падение напряжения?
Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снижает общее сопротивление.В системах распределения электроэнергии заданное количество энергии может передаваться с меньшим падением напряжения, если используется более высокое напряжение.

6. Что может вызвать падение напряжения?
Причины падения напряжения
Чрезмерное падение напряжения происходит из-за повышенного сопротивления в цепи, обычно вызванного повышенной нагрузкой или энергией, используемой для питания электрических ламп, в виде дополнительных соединений, компонентов или проводников с высоким сопротивлением.

7. Каковы последствия падения напряжения?
Падение напряжения на распределительном устройстве, а также проводниках фидерных и ответвленных цепей может быстро снизить выходное напряжение источника питания до недопустимого предела.Поскольку эксплуатация электрооборудования за пределами его допустимого номинального напряжения может привести к преждевременному отказу оборудования и опасным ситуациям.

8. Влияет ли температура на падение напряжения?
Температура влияет на проводимость материалов. В зависимости от материала и фактической температуры проводимость может увеличиваться или уменьшаться при дальнейшем повышении температуры. Ток прямо пропорционален падению напряжения. Если ток удвоится, а сопротивление останется прежним, падение напряжения также удвоится.

9. Влияет ли длина провода на напряжение?
Длина провода определенно влияет на ток и напряжение.. … По мере увеличения длины сопротивление увеличивается, в результате ток уменьшается. В случае напряжения эффект Ферранти представляет собой увеличение напряжения на приемном конце длинной линии передачи выше напряжения на передающем конце.

10. Может ли плохое заземление вызвать падение напряжения?
Обычно вы не можете увидеть коррозию внутри соединения или поврежденный провод, который вызывает проблему.Падение напряжения на стороне заземления, часто упускаемая из виду причина проблем с электричеством, может вызвать большинство из этих симптомов. …Поэтому плохая земля усложняет диагностику, поскольку затрагивает сразу несколько компонентов.

11. Что вызывает падение напряжения в кабеле?
Падение напряжения в электрической цепи обычно происходит при прохождении тока по кабелю. Это связано с сопротивлением или импедансом протеканию тока с пассивными элементами в цепях, включая кабели, контакты и разъемы, влияющими на уровень падения напряжения.

12. Как рассчитать падение напряжения в медном проводе?
вольт = длина x ток x 0,017. Площадь.
Вольт = падение напряжения. Длина = общая длина провода в метрах (включая любой обратный провод заземления). Ток = Ток (ампер) через провод. …
Примечания.
Пример.
50 x 20 x 0,017 = 17. Разделите это на 4 (площадь поперечного сечения провода): 17/4 = 4,25 В.

13. Как уменьшить падение напряжения с помощью кабеля?
Самый простой способ уменьшить падение напряжения — увеличить диаметр проводника между источником и нагрузкой, что снижает общее сопротивление. В системах распределения электроэнергии заданное количество энергии может передаваться с меньшим падением напряжения, если используется более высокое напряжение.

14. Что вызывает чрезмерное падение напряжения?
Чрезмерное падение происходит из-за повышенного сопротивления в цепи, обычно вызванного повышенной нагрузкой или энергией, используемой для питания электрических ламп, в виде дополнительных соединений, компонентов или проводников с высоким сопротивлением.

15. Какое падение напряжения на проводе?
Падение напряжения — это уменьшение электрического потенциала на пути тока, протекающего в электрической цепи.Падение напряжения на внутреннем сопротивлении источника, на проводниках, на контактах и ​​на соединителях нежелательно, поскольку часть подводимой энергии рассеивается.

16. Как размер провода влияет на падение напряжения?
Провода любой длины и размера будут иметь некоторое сопротивление, и прохождение тока через это постоянное сопротивление приведет к падению напряжения. По мере увеличения длины кабеля пропорционально увеличиваются его сопротивление и реактивное сопротивление. … Это условие заставляет нагрузку работать больше с меньшим напряжением, толкающим ток.

Расчет падения напряжения при постоянной нагрузке

Использование формул

На рисунке G29 ниже приведены формулы, обычно используемые для расчета падения напряжения в данной цепи на километр длины (медный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена).

где:

I B = ток полной нагрузки в амперах
L = длина кабеля в километрах
R = сопротивление жилы кабеля в Ом/км

R=23.{2}\right)}}}   для алюминия [1]
Примечание : R пренебрежимо мал выше c.s.a. 500 мм 2

X = индуктивное сопротивление проводника в Ом/км

Примечание : X пренебрежимо мал для проводников сечением менее 50 мм 2 . При отсутствии какой-либо другой информации примите X равным 0,08 Ом/км.

φ = фазовый угол между напряжением и током в рассматриваемой цепи, обычно:

  • Лампы накаливания: cosφ = 1
  • Светодиодное освещение: cosφ > 0.9
  • Люминесцентные лампы с электронным балластом: cosφ > 0,9
  • Мощность двигателя:
  • При запуске: cosφ = 0,35
  • При нормальной работе: cosφ = 0,8

U n = междуфазное напряжение
В n -фаза-нейтраль

Для предварительно изготовленных предварительно смонтированных каналов и шинопроводов (системы шинопроводов) значения сопротивления и индуктивного сопротивления указываются изготовителем.

Рис. G29 — Формулы падения напряжения

Упрощенный стол

Расчетов можно избежать, используя рисунок G30, который дает с адекватным приближением падение междуфазного напряжения на км кабеля на ампер в единицах:

  • Виды использования в цепях: цепи двигателей с cosφ, близким к 0,8, или освещение с cosφ, близким к 1.
  • Тип цепи; однофазный или трехфазный

Падение напряжения в кабеле определяется по формуле: K x IB x L

K = указано в таблице,
IB = ток полной нагрузки в амперах,
L = длина кабеля в км.

Мощность двигателя столбца «cosφ = 0,35» , рисунок G30, можно использовать для расчета падения напряжения, возникающего во время пускового периода двигателя (см. пример № 1 после , рисунок G30).

Рис. G30 – Падение междуфазного напряжения ΔU для цепи, вольт на ампер на км

Медные кабели Алюминиевые кабели
c.s.a.
в мм 2
Однофазная цепь Сбалансированная трехфазная цепь с.с.а.
в мм 2
Однофазная цепь Сбалансированная трехфазная цепь
Мощность двигателя Освещение Мощность двигателя Освещение Мощность двигателя Освещение Мощность двигателя Освещение
Обычное обслуживание
Старт-

вверх

Нормальная служба
Пуск Нормальная служба
Пуск Нормальная служба
Пуск
cos ϕ

= 0. 8

cos ϕ

= 0,35

cos ϕ

= 1

cos ϕ

= 0,8

cos ϕ

= 0,35

cos ϕ

= 1

cos ϕ

= 0,8

cos ϕ

= 0,35

cos ϕ

= 1

cos ϕ

= 0,8

cos ϕ

= 0,35

cos ϕ

= 1

1,5 25.4 11,2 32 22 9,7 27
2,5 15,3 6,8 19 13,2 5,9 16
4 9.6 4.3 11,9 8.3 3,7 10,3 6 10.1 4,5 12,5 8,8 3,9 10,9
6 6,4 2,9 7,9 5,6 2,5 6,8 10 6. 1 2,8 7,5 5.3 2,4 6.5
10 3,9 1,8 4,7 3,4 1,6 4.1 16 3,9 1,8 4,7 3.3 1,6 4.1
16 2,5 1.2 3 2.1 1 2,6 25 2,50 1.2 3 2.2 1 2,6
25 1,6 0,81 1,9 1,4 0,70 1,6 35 1,8 0,90 2.1 1,6 0,78 1,9
35 1,18 0,62 1,35 1 0,54 1.2 50 1.4 0,70 1,6 1,18 0,61 1,37
50 0,89 0,50 1,00 0,77 0,43 0,86 70 0,96 0,53 1,07 0,83 0,46 0,93
70 0,64 0,39 0,68 0,55 0. 34 0,59 120 0,60 0,37 0,63 0,52 0,32 0,54
95 0,50 0,32 0,50 0,43 0,28 0,43 150 0,50 0,33 0,50 0,43 0,28 0,43
120 0.41 0,29 0,40 0,36 0,25 0,34 185 0,42 0,29 0,41 0,36 0,25 0,35
150 0,35 0,26 0,32 0,30 0,23 0,27 240 0,35 0,26 0,31 0,30 0.22 0,27
185 0,30 0,24 0,26 0,26 0,21 0,22 300 0,30 0,24 0,25 0,26 0,21 0,22
240 0,25 0,22 0,20 0,22 0,19 0,17 400 0. 25 0,22 0,19 0,21 0,19 0,16
300 0,22 0,21 0,16 0,19 0,18 0,14 500 0,22 0,20 0,15 0,19 0,18 0,13

Примеры

Пример 1

(см. рис. G31)

Трехфазный медный кабель 35 мм 2 длиной 50 м питает двигатель 400 В, потребляя:

  • 100 А при cos φ = 0.8 при нормальной постоянной нагрузке
  • 500 A (5 In) при cos φ = 0,35 во время запуска

Падение напряжения в начале кабеля двигателя в нормальных условиях (т. е. с распределительным щитом Рисунок G29, распределяющим в общей сложности 1000 A ) составляет 10 В между фазами.

Какое падение напряжения на клеммах двигателя:

  • При нормальной эксплуатации?
  • Во время запуска?

Решение:

  • Падение напряжения в нормальных условиях эксплуатации:

ΔU%=100ΔUUn{\displaystyle \Delta U\%=100{\frac {\Delta U}{Un}}}

Таблица Рисунок G30 показывает 1 В/А/км, так что:

ΔU для кабеля = 1 x 100 x 0. 05 = 5 В

ΔU всего = 10 + 5 = 15 В = т.е. 15400×100=3,75%{\displaystyle {\frac {15}{400}}\times 100=3,75\%}

Это значение меньше разрешенного (8%) и является удовлетворительным.

  • Падение напряжения при пуске двигателя:

ΔUкабель = 0,54 x 500 x 0,05 = 13,5 В

Из-за дополнительного тока, потребляемого двигателем при запуске, падение напряжения на распределительном щите превысит 10 Вольт.

Предположим, что питание на распределительном щите при пуске двигателя составляет 900 + 500 = 1400 А, тогда падение напряжения на распределительном щите увеличится примерно пропорционально, т.е.е.

10 × 1 4001 000 = 14 В {\ displaystyle {\ frac {10 \ times 1400} {1000}} = 14 В}

ΔU распределительный щит = 14 В

ΔU для кабеля двигателя = 13 В

ΔU всего = 13,5 + 14 = 27,5 В, т.е.

27,5400 × 100 = 6,9% {\ displaystyle {\ frac {27,5} {400}} \ times 100 = 6,9 \%}

значение, достаточное для запуска двигателя.

Рис. G31 – пример 1

Пример 2

(см. рис. G32)

3-фазная 4-проводная медная линия 70 мм 2 c.с.а. и на длине 50 м проходит ток 150 А. Линия питает, помимо прочих нагрузок, 3 однофазные цепи освещения, каждая из 2,5 мм 2 c.s.a. медные длиной 20 м, и каждый проходной 20 А.

Предполагается, что токи в линии 70 мм 2 уравновешены и все три цепи освещения подключены к ней в одной точке.

Какое падение напряжения на концах цепей освещения?

Решение:

  • Падение напряжения в 4-проводной линии:

ΔU%=100ΔUUn{\displaystyle \Delta U\%=100{\frac {\Delta U}{Un}}}

Рисунок G30 показывает 0.59 В/А/км

ΔU линия = 0,59 x 150 x 0,05 = 4,4 В между фазами

, что дает:

4,43 = 2,54 В {\ displaystyle {\ frac {4,4} {\ sqrt {3}}} = 2,54 В} между фазой и нейтралью.

  • Падение напряжения в любой из однофазных цепей освещения:

ΔU для однофазной цепи = 19 x 20 x 0,02 = 7,6 В

Таким образом, общее падение напряжения равно

7,6 + 2,54 = 10,1 В

10,1 В 230 В × 100 = 4,4% {\ displaystyle {\ frac {10,1 В} {230 В}} \ раз 100 = 4. 1 2 Значения ρ согласно IEC60909-0 и Cenelec TR 50480. См. Рисунок G38.

myCableEngineering.com > Уравнение адиабаты

При расчете степени повреждения кабеля обычно предполагается, что продолжительность достаточно коротка, чтобы кабель не рассеивал тепло в окружающую среду. Принятие этого подхода упрощает расчеты и позволяет избежать ошибок.

Обычно используемым уравнением является так называемое уравнение адиабаты.Для данной неисправности I , которая длится в течение времени t , минимальная необходимая площадь поперечного сечения кабеля определяется как:

 А=I2tk

где: А – номинальное сечение, мм 2
I – ток короткого замыкания, А
t – длительность тока короткого замыкания, с
к – коэффициент, зависящий от типа кабеля (см. ниже )

В качестве альтернативы максимально допустимое время работы защитного устройства с учетом поперечного сечения кабеля и тока короткого замыкания можно найти из:

 т=k2A2I2

Коэффициент k зависит от изоляции кабеля, допустимого повышения температуры в условиях неисправности, удельного сопротивления проводника и теплоемкости. Типичные значения k :

  Температура Материал проводника
  Начальная °C Окончательный °C Медь Алюминий Сталь
Термопласт 70°C (ПВХ)

70

160/140

115/103

76/78

42/37

Термопласт 90°C (ПВХ)

90

160/140

100/86

66/57

36/31

Термореактивный, 90°C (XLPE, EDR)

90

250

143

94

52

Термореактивный, 60°C (резина)

60

200

141

93

51

Термореактивный, 85°C (резина)

85

220

134

89

48

Термореактивный, 185°C (силиконовый каучук)

180

350

132

87

47

*где два значения; меньшее значение применяется к проводнику CSA > 300 мм 2
* эти значения подходят для продолжительности до 5 секунд, источник: BS 7671, IEC 60364-5-54

Пример

Максимальный ток короткого замыкания равен 13. 6 кА и срабатывает защитное устройство через 2,6 с. Минимальная безопасная площадь поперечного сечения медного термореактивного кабеля при температуре 90°C ( k =143) составляет:

 

 S=136002×2,6143=154 мм2

Любой выбранный кабель большего размера выдержит неисправность.

Вывод — уравнение адиабаты и k

Термин адиабатический относится к процессу, в котором отсутствует теплопередача. Для повреждений кабеля мы предполагаем, что все тепло, выделяемое во время повреждения, содержится в кабеле (и не передается наружу).Очевидно, что это не совсем так, но это на всякий случай.

Согласно физике, теплота Q , необходимая для подъема материала ΔT , определяется как:

 Q=смΔT

где Q – подведенная теплота, Дж
c – удельная теплоемкость материала, Джг -1 -1
m m 9009 8 909 – масса материала, г 900 – превышение температуры, К

Энергия в кабеле во время неисправности определяется как:

Q=I2Rt

где R – сопротивление кабеля, Ом

Из физических свойств кабеля мы можем рассчитать м и R как:

 m=ρcAl   и     R=ρrlA

где ρ c – плотность материала в г. мм -3
ρ r – удельное сопротивление жилы, Ом.мм
l – длина кабеля, мм

Комбинируя и подставляя мы имеем:

 I2Rt=смΔT

 I2tρrlA=cρcAlΔT

и перестановка на A дает:

 S=I2tk   полагая    k=cρcΔTρr

Примечание: ΔT — максимально допустимое превышение температуры кабеля:

∆T=θf−θi

где θ f – конечная (максимальная) температура изоляции кабеля, °С
θ i – начальная (рабочая) температура изоляции кабеля, °С

Единицы:  выражаются в г (граммах) и мм 2 , а не в кг и м.Это широко используется спецификаторами кабелей. При необходимости уравнения можно легко переделать в кг и м.

Калькулятор потерь в кабеле распределенной акустической системы

Этот калькулятор поможет вам определить потери в кабеле в распределенных акустических системах (также известных как 100-вольтовые или 70-вольтовые акустические системы). Введя размер и длину кабеля, а также количество и характеристики динамиков, он рассчитает потери в SPL (дБ), напряжении и ваттах. Он даже рассчитывает результирующий уровень звукового давления в дБ для целевой аудитории.Все, что вам нужно сделать, это заполнить белые клетки в калькуляторе.

Прежде всего, выберите единицы измерения : либо «метры и мм²», либо «футы и AWG». В большинстве стран используется метрическая система, то есть длина кабеля измеряется в метрах, а размер кабеля — в мм². В США не используются метрические единицы, поэтому выберите «Футы и AWG» — длина кабеля будет указана в футах, и появится дополнительное поле, позволяющее выбрать толщину кабеля в AWG.

Затем спускайтесь вниз по верхней таблице:

Общее количество подключенных динамиков в кабельной трассе.

Настройки ответвлений на динамиках : Большинство динамиков для распределенных акустических систем имеют способ выбора различных ответвлений или мощности для динамика. Обычно это выражается в ваттах.

Чувствительность динамиков : необязательно, но используется для расчета уровня звукового давления в целевой аудитории. Обычно он указывается в характеристиках динамиков. Например, в характеристиках потолочного громкоговорителя может быть указано «Чувствительность: 90 дБ (1 Вт/1 м)»

.

Расстояние от динамика до целевой аудитории : Это также необязательно и используется для расчета потерь SPL в воздухе от динамика до целевой аудитории.Для потолочного громкоговорителя это может быть всего 1 метр или около того от потолка до стоящего человека. Для динамика на открытом воздухе это может быть 10 или 20 метров и более.

Общая длина кабеля : общая длина кабеля от усилителя до последнего динамика.

Длина кабеля питания к первому динамику не требует пояснений. Это длина кабеля от усилителя до первого динамика. Затем калькулятор предполагает, что количество динамиков равномерно распределено по оставшейся длине кабеля.

Максимальное напряжение распределенной системы касается усилителя. Его выход будет рассчитан на 100 вольт, или 70 вольт, или, возможно, 50 или 25 вольт.

Кабель c.s.a. : Это важная цифра, поскольку все расчеты сопротивления кабеля основаны на площади поперечного сечения (c.s.a.) кабеля. Это удобно для пользователей, использующих метрическую систему измерения, поскольку кабели классифицируются в зависимости от их поперечного сечения. Для других пользователей, которые привыкли сортировать свои кабели по их номеру AWG, калькулятор вставляет c.s.a для вас (в зависимости от выбранного номера AWG).

После того, как все эти входные данные введены, результаты немедленно рассчитываются (фактически они рассчитываются после каждого ввода или изменения). См. примечания ниже, если вам нужна помощь в интерпретации результатов. Для тех, кому нужно знать математику этого калькулятора, это объясняется в конце этой статьи.

Скачать калькулятор
в виде файла Excel
Цены в долларах США

Что означают результаты

Результаты этого калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы в основном говорят вам, что если вы не используете слишком много динамиков и они не потребляют много энергии, то вам не нужно слишком беспокоиться о размере кабеля. Однако, если у вас есть длинные кабели, много динамиков или динамиков высокой мощности, вам нужно обратить внимание на эти результаты.

Суммарная нагрузка динамиков и кабеля показывает общую нагрузку на усилитель в омах. Затем рассчитывается соответствующая мощность от усилителя. Эта цифра будет меньше, чем простой расчет количества динамиков, умноженный на мощность каждого динамика. Это связано с тем, что сопротивление кабеля добавляется к импедансу динамика, что уменьшает ток от усилителя, что снижает общую выходную мощность усилителя.Усилитель должен справиться с этой общей нагрузкой. Хорошая практика требует, чтобы вы использовали усилитель на 20-25% больше, чем общая нагрузка.

Общее сопротивление кабеля предназначено только для информации.

Максимальный ток в кабеле питания полезен для определения того, способен ли выбранный кабель пропускать этот ток.

Разница SPL между первым и последним динамиком поможет определить, нужно ли вам использовать кабель большего размера или нет. Многие системы справятся с разницей до 6 дБ (+/-3 дБ). Любая разница, превышающая 6 дБ, станет заметной для многих пользователей.

Затем сводятся в таблицу результаты для различных динамиков. Спикер №1 — первый спикер. Результаты также показаны для последнего выступающего и среднего выступающего. Хотя номер среднего выступающего можно изменить, чтобы увидеть результаты любого выступающего между первым и последним выступающим.

Результат Максимальный SPL определяется чувствительностью динамика, потерями SPL в воздухе между динамиком и целевой аудиторией плюс усиление динамика более 1 Вт.

Наконец, показан график, показывающий рассчитанные потери в кабеле распределенной акустической системы.

Допущения для этой распределенной акустической системы Калькулятор потерь в кабеле

Этот калькулятор делает несколько допущений:

  • Калькулятор предполагает, что удельное сопротивление медного кабеля составляет 1,724 x 10 -8 Ом·м. Это может немного отличаться между одножильным или многожильным кабелем. Также не все медные кабели представляют собой чистую медь, которая незначительно изменяет удельное сопротивление, как и температура.Хотя на практике эти различия мало повлияют на результаты.
  • Калькулятор предполагает, что динамики равномерно распределены по длине кабеля (после кабеля питания). Если громкоговорители распределены неравномерно, в большинстве случаев разница в результатах снова будет незначительной.
  • Расчет потери SPL в воздухе между динамиком и целевой аудиторией предполагает неотражающее пространство (например, на открытом воздухе). В помещениях с отражающими стенами потери могут быть на 6 дБ меньше.Однако потери по-прежнему будут относительно одинаковыми для всех динамиков.
  • Этот калькулятор потерь в кабеле распределенной системы динамиков предполагает, что все динамики настроены на одинаковую мощность (в ваттах) и на всем протяжении кабеля используется кабель одного размера. Изменение этих предположений выходит за рамки данного калькулятора.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о распределенных акустических системах, также известных как 100-вольтовые акустические системы или 70-вольтовые акустические системы, прочитайте статью Общие сведения о распределенных акустических системах

.

Расчеты, используемые в калькуляторе потерь кабеля распределенной акустической системы

Вам нужно прочитать это только в том случае, если вы хотите знать о математике или вас интересуют принципы расчетов.Существует ряд шагов, связанных с расчетом потерь в кабеле любой цепи.

Расчет сопротивления кабеля

Первый шаг включает расчет сопротивления каждой секции кабеля. Сопротивление любого кабеля определяется длиной кабеля, толщиной кабеля и удельным сопротивлением кабеля.

Площадь поперечного сечения (c.s.a.) кабеля является мерой толщины кабеля. В метрической системе кабели классифицируются по их c.с.а. Например: 0,75 мм 2 или 2,5 мм 2 .

К.с.а. неметрического кабеля преобразуется из его номера AWG (№ калибра) в мм 2 по следующей формуле:

c.s.a в мм 2 = 0,012668 × 92 (36-й калибр)/19,5

Удельное сопротивление — это название собственного сопротивления любого материала. Для меди удельное сопротивление составляет 1,724 x 10 -8 Ом·м. Для практических расчетов потерь в кабеле просто умножьте удельное сопротивление на 10, а затем разделите его на c.с.а. (в мм 2 ), чтобы получить сопротивление на тысячу метров. Например: допустим, сечение медного кабеля 2 мм 2 :

1,724 х 10 = 17,24 разделить на 2 = 8,62 Ом на тысячу метров.

Если длина кабеля составляет 100 метров, то сопротивление кабеля 2 мм 2 будет равно 8,62 Ом, деленное на 10 (100 метров составляют 1/10 от 1000 метров). То есть: Сопротивление 100 метров кабеля диаметром 2 мм 2 равно 8,62 разделить на 10 = 0,862 Ом

Важно отметить, что это сопротивление кабеля относится к одному медному проводнику.Акустические кабели имеют два провода, поэтому для корректных расчетов это сопротивление необходимо удвоить. Когда у вас есть сопротивление кабеля любой длины, вы можете рассчитать потери в этом кабеле.

Расчет потерь в кабеле

Существует два способа расчета потерь в кабеле. Оба способа требуют, чтобы вы знали общее сопротивление цепи. Рассмотрим для начала простую эквивалентную схему: усилитель с выходным напряжением 10 вольт, динамик с сопротивлением 8 Ом и кабель с общим сопротивлением 2 Ом

.

Из приведенной выше диаграммы видно, что общая нагрузка на усилитель составляет 10 Ом (8+2).Закон Ома позволяет нам рассчитать ток в этой цепи, разделив напряжение на сопротивление. То есть 10 вольт, деленные на 10 Ом, дают 1 ампер, протекающий по цепи.

Теперь, когда ток известен, вы можете использовать закон Ома для расчета потерь напряжения в кабеле и результирующего напряжения на динамике

Для этого просто умножьте силу тока (1 ампер) на сопротивление. Таким образом, потери в кабеле будут 1 х 2 = 2 вольта, а напряжение на динамике будет 8 вольт.Это напряжение указано в таблице как «Максимальное напряжение на динамике».

Еще один способ легко рассчитать потери напряжения в кабеле и/или напряжение громкоговорителей — просто использовать коэффициенты. Напряжение на динамике можно получить, используя отношение импеданса динамика к общему сопротивлению цепи. Для нашего примера выше соотношение составляет 8:10, или 4:5, или 4/5, или 0,8. Следовательно, напряжение на динамике будет 10 вольт x 0,8, что равно 8 вольтам. Этот метод используется в калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы.Как видите, любой метод дает одинаковый результат, однако второй метод не требует расчета тока в каждой цепи.

Расчет максимальной мощности динамика

Максимальную мощность на каждом динамике можно легко рассчитать, поскольку теперь известны напряжение на динамике и импеданс динамика.

Динамик Мощность = квадрат напряжения, деленный на импеданс

В нашем простом примере напряжение на динамике составляет 8 вольт.Импеданс 8 Ом. Таким образом, максимальная мощность, доступная динамику, равна 8 умножить на 8 (64) разделить на 8 = 8 Вт. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это число, указанное для каждого динамика в параметре «Максимальная мощность на динамике».

Расчет потерь в дБ

Потери в децибелах (дБ) в динамике из-за потерь в кабеле рассчитываются как отношения. Можно использовать либо отношение сопротивления, либо отношение напряжения, поскольку оба отношения одинаковы.

Формула для расчета децибел может показаться сложной, но для современных калькуляторов она не слишком сложна — для этого нужна только функция «логарифм». Калькуляторы на большинстве смартфонов и компьютеров имеют доступную функцию журнала, хотя вам может потребоваться вызвать опцию инженерного калькулятора.

Потери в децибелах в динамике = 20 раз Log(ratio)

В нашем простом примере отношение напряжения динамика к общему напряжению (или импеданса динамика к общему сопротивлению) равно 0,8. Используя калькулятор, log 0,8 = -0,0969 умножить на 20 = -1,9 дБ. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это число, указанное для каждого динамика для «потери SPL из-за кабеля».Это потери SPL от динамика по сравнению со схемой без потерь в кабеле.

Расчеты для нескольких громкоговорителей

Хотя приведенный выше пример прост, он демонстрирует принципы определения потерь в кабеле с одним или несколькими динамиками. Для каждого дополнительного динамика требуются те же расчеты, что и выше. Есть два основных отличия. Во-первых, начальным напряжением для следующего динамика будет рассчитанное напряжение предыдущего динамика.

Второе отличие заключается в том, как определить общее сопротивление для расчета каждого динамика.Как видно на приведенной выше диаграмме, определить общее сопротивление непросто. По этой причине принято определять общее сопротивление в цепи на основе общей нагрузки громкоговорителей. То есть, если динамиков 20, по 30 Вт каждый, то общая нагрузка будет 600 Вт. Используя закон Ома, общий импеданс для 100-вольтового усилителя можно рассчитать как 16,67 Ом (квадрат напряжения, деленный на мощность).

В качестве альтернативы импеданс одного динамика может быть рассчитан равным 333.33 Ом (опять же напряжение (100 вольт) в квадрате, деленное на мощность (30 ватт)). Общее сопротивление 16 динамиков по 333,33 Ом, подключенных параллельно, можно рассчитать как 16,67 Ом.

Этот показатель можно использовать для расчета тока в кабеле до первого динамика и, следовательно, потерь напряжения в кабеле и напряжения на динамике. Однако ток (и потеря напряжения) будет уменьшаться для каждого динамика по мере уменьшения количества динамиков. Таким образом, ток в кабеле до 2-го динамика будет определяться импедансом остальных 19 динамиков, включенных параллельно.Ток третьего кабеля будет определяться импедансом оставшихся 18 динамиков, включенных параллельно. И так далее. Этот метод использовался в первой версии калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы.

Версия 1.2 Изменения

Основным изменением в версии 1.2 калькулятора является включение сопротивления кабеля в определение общей нагрузки на усилитель и в определение общего сопротивления для расчетов каждого динамика. В первой версии просто использовалась расчетная нагрузка, определяемая импедансом динамика (как описано выше).Однако, как видно на приведенной выше диаграмме, если сопротивление кабеля является значительным, оно будет иметь некоторое влияние на общее сопротивление и, следовательно, на общую нагрузку, ток и потери.

В версии 1.2 разница в уровнях между динамиками обычно составляет менее 0,5 дБ по сравнению с первой версией. Однако сопротивление/импеданс усилителя увеличивается, поэтому требования к мощности и току усилителя немного снижаются. Следовательно, общие потери SPL немного меньше.

Падение напряжения: выбор правильного кабеля для длительного использования

Автор: Сэм Фридман, директор по техническим услугам, Carol® Brand Cord Products, General Cable

Надежность может быть не осязаемым элементом, установленным рядом с новой печью или подключенным к портовому крану, но, тем не менее, это важный «аксессуар», который может означать разницу между сверхурочной работой и потерянным временем; наличие и отсутствие на складе; идеальная подгонка и ремонт.

Пометка «ненадежный» может означать крах для бизнеса, независимо от того, что вы производите, устанавливаете или обслуживаете. Вот почему так важно понимать простые, но часто упускаемые из виду проблемы, такие как падение напряжения, в приложениях продукта.

Падение напряжения — это снижение напряжения в электрической цепи между источником и нагрузкой. Чтобы оборудование работало должным образом, оно должно быть снабжено правильным количеством энергии, которая измеряется в ваттах: сила тока (амперы) умножается на напряжение (вольты).

Двигатели, генераторы, инструменты — все, что работает от электричества, рассчитано на мощность, как у 100-ваттной лампочки. Правильное количество энергии позволяет оборудованию соответствовать расчетной номинальной мощности и работать эффективно.

Неправильное или недостаточное количество энергии может привести к неэффективной работе, расточительному использованию энергии и даже к повреждению оборудования.

Вот почему так важно понимать расчеты падения напряжения и выбирать правильный кабель для каждого применения.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) содержит каталог требований к безопасным электрическим установкам и представляет собой основной документ для руководства в Соединенных Штатах.

Указания как для обученных специалистов, так и для конечных пользователей, эти нормы закладывают основу для проектирования и проверки электроустановок.

Итак, как Кодекс рассматривает проблемы с падением напряжения? Для параллельных цепей см. NEC (NFPA 70), раздел 215.2(A)(3), сноска 2, и раздел 210.19(А)(1) сноска 4.

Оба рекомендуют, чтобы размеры проводников от фидеров к жилым помещениям не превышали 3% падения напряжения, а максимальное общее падение напряжения как на фидерах, так и ответвленных цепях не должно было превышать 5% для «разумной эффективности работы».

Кроме того, обращайтесь к разделу 647.4 (D) NEC (NFPA 70) при работе с чувствительным электронным оборудованием.

В нем указано, что падение напряжения на любой ответвленной цепи не должно превышать 1,5%, а суммарное падение напряжения на проводниках ответвления и фидера не должно превышать 2.5%.

Важно отметить, что большая часть производимого сегодня оборудования содержит чувствительную электронику.

Ampacity, пропускная способность кабеля по электрическому току, также связана с падением напряжения.

Кодекс подчеркивает важность учета падения напряжения при рассмотрении номинальной допустимой нагрузки кабеля и необходимость выполнения обоих требований.

В разделе 310.15 (A)(1)

NEC указано, что в таблицах токов не учитывается падение напряжения.

Для постоянного тока падение напряжения пропорционально величине протекающего тока и сопротивления провода.

В цепях переменного тока также необходимо учитывать полное сопротивление и коэффициент мощности (коэффициент потерь мощности).

Поскольку сопротивление провода зависит от размера провода, материала и длины участка, важно выбрать правильный размер провода для длины участка, чтобы поддерживать падение напряжения на желаемом уровне.

Чтобы упростить расчет падения напряжения, посетите таблицу расчета падения напряжения на нашем сайте.

Эта таблица упрощает расчет проектного падения напряжения. Например, предположим, что ваш проект включает в себя 100-футовую трассу провода 12/3 SOOW, линейный ток 12 ампер для оборудования, линейную цепь 120 вольт переменного тока, 3 фазы, коэффициент мощности 100%.

Согласно расчетной таблице коэффициент равен 3190. Затем умножьте текущее значение на расстояние (футы) на коэффициент: 12 x 100 x 3190 = 3 828 000. Наконец, поместите десятичную дробь перед последними шестью цифрами, и в результате потеряно вольт — падение напряжения = 3.8 вольт (3,2% от общего напряжения).

Таким образом, чтобы обеспечить надежность ваших продуктов/установок/обслуживания, обязательно учитывайте падение напряжения при выборе кабеля.

Несмотря на то, что это в основном неприятная проблема, падение напряжения может повлиять на эффективность оборудования, энергопотребление и потенциальное повреждение чувствительной электроники и других систем.

К счастью, этих проблем легко избежать, особенно если вы полагаетесь на нормы и стандарты NEC, относящиеся к падению напряжения, каждый из которых дает полезные рекомендации по обеспечению успеха вашего приложения.

Выбрав кабель с правильными характеристиками падения напряжения, вы оптимизируете работу подключенного оборудования, повысите эффективность и предотвратите повреждение оборудования.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.