Содержание

Что такое потеря напряжения в кабеле и чем она опасна?

Во время передачи электроэнергии по проводам к электроприемникам ее небольшая часть расходуется на сопротивление самих проводов, т.е. на их нагрев. Чем выше протекаемый ток и больше сопротивление провода, тем больше на нем будет потеря напряжения. Величина тока зависит от подключенной нагрузки, а сопротивление провода тем больше, чем больше его длина. Логично? Поэтому нужно понимать, что провода большой длины могут быть не пригодны для подключения какой-либо нагрузки, которая, в свою очередь, хорошо будет работать при коротких проводах того же сечения.

В идеале все электроприборы будут работать в нормальном режиме, если к ним подается то напряжение, на которые они рассчитаны. Если провод рассчитан не правильно и в нем присутствуют большие потери, то на вводе в электрооборудование будет заниженное напряжение. Это очень актуально при электропитании постоянным током, так как тут напряжение очень низкое, например 12 В, и потеря в 1-2 В тут будет уже существенной.

Чем опасна потеря напряжения в электропроводке?

  1. Отказом работы электроприборов при очень низком напряжении на входе.

В выборе кабеля необходимо найти золотую середину. Его нужно подобрать так, чтобы сопротивление провода при нужной длине соответствовало конкретному току и исключить лишние денежные затраты. Конечно, можно купить кабель огромного сечения и не считать в нем потери напряжения, но тогда за него придется переплатить. А кто хочет отдавать свои деньги на ветер? Давайте ниже разберемся, как учесть потери напряжения в кабеле при его выборе.

Для того чтобы избежать потерь мощности нам нужно уменьшить сопротивление провода. Мы знаем что, чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление. Поэтому эта проблема в длинных линиях решается путем увеличения сечения жил кабеля.

Вспомним физику и перейдем к небольшим формулам и расчетам.

Напряжение на проводе мы можем узнать по следующей формуле, зная его сопротивление (R, Ом) и ток нагрузки (I, А).

U=RI

Сопротивление провода рассчитывается так:

R=рl/S, где

р - удельное сопротивление провода, Ом*мм2/м;

l - длина провода, м;

S - площадь поперечного сечения провода, мм

2.

Удельное сопротивления это величина постоянная. Для меди она составляет р=0,0175 Ом*мм2, и для алюминия р=0,028 Ом*мм2. Значения других металлов нам не нужны, так как провода у нас только с медными или с алюминиевыми жилами.

Приведу небольшой пример расчета для медного провода. Для алюминиевого провода суть расчета будет аналогичной.

Например, мы хотим установить группу розеток в гараже и решили протянуть туда медный кабель от дома длинной 50 м сечением 1,5 мм2. Там будем подключаться нагрузка 3,3 кВт (I=15 А).

Учтите, что ток "бежит" по 2-х жильному кабелю туда и обратно, поэтому "пробегаемое" им расстояние будет в два раза больше длины кабеля (50*2=100 м).

Потеря напряжения в данной линии будет:

U=(рl)/s*I=0,0175*100/1,5*15=17,5 В

Что составляет практически 9% от номинального (входного) значения напряжения.

Значит в розетках будет уже напряжение: 220-17,5=202,5 В. Этого будет маловато для нормальной работы электрооборудования. Также свет может гореть тускло (в пол накала).

На нагрев провода будет выделяться мощность P=UI=17,5*15=262,5 Вт.

Также учтите, что здесь не учтены потери в местах соединения (скрутках), в вилке электроприбора, в контактах розетки. Поэтому реальные потери напряжения будут больше полученных значений.

Давайте повторим данный расчет, но уже для провода сечением 2,5 мм2.

U=(рl)/s*I=0,0175*100/2,5*15=10,5 В или 4,7%.

Теперь повторим данный расчет, но уже для провода сечением 4 мм2.

U=(рl)/s*I=0,0175*100/4*15=6,5 В или 2,9%.

Согласно ПУЭ, отклонения напряжения в линии должны составлять не более 5%.

Поэтому в нашем случае нужно выбирать кабель сечением 2,5 мм2 для нагрузки мощностью 3,3 кВт (15 А), а не 1,5 мм2.

Для постоянного тока такие сечения при указанных длинах использовать нельзя. Допусти, что необходимо запитать электроприбор током 15 А от источника постоянного тока 12 В (например, от аккумулятора или понижающего трансформатора). Используется кабель сечением 2,5 мм2 длинной 50 м.

Потери тут будут 10,5 В. Это значит, что на входе в электроприбор будет присутствовать напряжение 12-10,5=1,5 В. Это бред и ничего работать не будет. Даже кабель сечением 25 мм2 не спасет. Тут выход один - это нужно переносить источник питания ближе к потребителю.

Если ваша розетка находится очень далеко от щитка, то обязательно посчитайте потери напряжения в данной линии.

Не забываем улыбаться:

Звонок мужу в командировку:
- Дорогой, а почему в кране нет воды?
- Понимаешь, мы живем на 22 этаже и давления, которое создает насос возможно недостаточно...
- Милый, а почему газа нет?
- Понимаешь, сейчас зима и давление в магистральном газопроводе вследствие большого разбора несколько понижено...
- Родной, но почему же тогда нет электроэнергии?!
- Пойди заплати за коммуналку, дура!

sam-sebe-electric.ru

Расчет потери напряжения в электропроводке

Здравствуйте дорогие читатели Цешка.ру! Итак, сегодня на повестке дня вопрос- как рассчитать сечение провода по допустимой потере напряжения.

И поможет нам в этом конечно же программа для электриков которая так и называется- “Электрик”.

Я уже рассказывал где бесплатно скачать программу

“Электрик” и как в ней работать, читайте ЗДЕСЬ и ЗДЕСЬ.

Для тех кто не знает зачем делать расчет по потере напряжения- напомню, что при большой длине провода происходит падение напряжения на этом участке и до нагрузки может “дойти” совсем мало если неправильно выбрать сечение провода.

Далее я покажу это на примере.

Обычно организации, которые делают капитальный ремонт квартир , обязательно смотрят на состояние электропроводки да и вообще всего электрооборудования и при производстве ремонта меняют ветхие и устаревшие провода, автоматы ну и т.д.

При этом надо правильно выбрать сечение новой проводки не только по условиям нагрева, но и по допустимой потере напряжения.

Представим такую ситуацию. Вам предстоит ремонт квартиры ну или если у вас дом- то дома.

Вы делаете ремонт электропроводки в доме и решили провести отдельный провод розетки в комнату. Но эта комната дальняя и длина провода получается порядка 30 метров до последней розетки.

Вы знаете что ничего мощного в розетки включать никогда не будете, максимум что можете включить- это утюг, телевизор, компьютер

что в сумме набегает не более 3кВт и ток при такой мощности I=P/U=3000/220=13,64 А или если округлим то 14 ампер.

Согласно ПУЭ для такого тОка подходит сечение по меди в 1,5 кв.мм. Правда изоляция провода при этом будет около 60 гр.С при температуре в помещении +25, но правила допускают такую нагрузку:

А сейчас давайте посмотрим что нам скажет программа “Электрик” в нашем случае, мы узнаем сколько вольт “потеряется” на 30м провода и сколько “дойдет” до розетки.

Итак, открываем программу “Электрик” и нас интересует кнопка под названием “Потери”, жмем на нее:

Открывается вот такое окошко, где надо поставить точку на “Потери напряжения”:

В следующем открывшемся окне жмем на кнопку “Кабельные линии и другие провода”:

Ну и в очередном окне указываем необходимые параметры, перечисляю сверху- вниз:

Найти- Потери в %

Материал проводника- медные

Задано:

3- Мощность Р,кВт

220- Напряжение U, В (тут ставим то напряжение какое у вас в месте подключения провода)

4- Допустимые потери,% (в нашем примере это значение не важно, можете ставить тоже 4):

Далее выбираем сечение провода, в нашем случае- 1,5кв.мм:

Далее надо выбрать индуктивное сопротивление, тут особо заморачиваться не надо, просто жмем на кнопку “Выбрать Xo” и в открывшемся окне нажимаем на значение “Кабель с виниловой или полихлорвинил изоляцией”:

Далее вносим значение косинуса фи, я выставил 0,85 так как у нас не чисто активная нагрузка и следующее значение вносим- длину провода 30м:

На этом все, сейчас можно узнать и результат, для этого жмем на кнопку “Расчет”:

И сейчас видим результат- целых 10 вольт напряжения “теряется” на участке медного провода сечением 1,5 кв.мм длиной 30 метров!

То есть на включенной нагрузке в 3 кВт будет уже не 220 вольт, а только 210. Для интереса можно посчитать сколько вольт “потеряется” если провод будет сечением 2,5 кв.мм:

Как видите- уже меньше, падение напряжения на участке длиной 30м составит уже всего 6 вольт.

Так же можно и наоборот узнать- какое надо сечение провода если вы знаете необходимое значение потери напряжения, для этого вверху окошка надо поставить точку на “Сечение в мм кв.” и внести нужные значения- я их обвел красным на картинке:

Вот таким образом можно с помощью программы “Электрик” определить не только значение падения напряжения на электропроводке но и узнать необходимое сечение для правильного выбора проводов при монтаже электропроводки.

Надеюсь эта информация вам поможет и не раз пригодится.

Буду рад вашим комментариям, если есть какие то технические вопросы- то прошу задавать их на форуме, именно там я отвечаю на вопросы- ФОРУМ.

Подписывайтесь на мой видеоканал на Ютубе!

Смотрите еще много видео по электрике для дома!

ceshka.ru

Потеря напряжения в проводах линий электропередач

     Передача электроэнергии на расстояния выполняется с помощью линии электропередач (ЛЭП), которые делятся на воздушные и кабельные. При передаче энергии часть ее расходуется на нагрев проводов, образование

электромагнитных полей. Эти потери электроэнергии нужно толковать как технологические потери электроэнергии на ее передачу, а не как в других отраслях - потери от брака, когда нарушается технологический процесс. В основном электроэнергию в одного потребителя передают по двум одинаковым по параметрам ЛЭП для обеспечения надежности сетей. То есть, когда аварийно отключится одна из ЛЭП второй останется питать потребитель.

     ЛЭП состоят из проводов, которые в свою очередь изготавливаются из проводников, в основном из меди или алюминия. Все материалы, даже проводники, имеют сопротивление. При передаче электроэнергии по проводам длиной более 10 м сопротивлением провода пренебрегать нельзя, так как ток в них вызывает заметное падение напряжения согласно закону Ома.

 

С целью экономии энергии и обеспечения незначительного колебания напряжения на зажимах приемника при изменении сопротивления или тока приемника потеря напряжения должна быть невелика при сравнении с номинальным напряжением приемника. Ток потребителя (или нагрузки) при различных сопротивлениях приемника изменяется от нуля до наибольшего своего значения. Потеря напряжения при этом тоже колеблется от нуля до своего максимального значения.

 

В электрических сетях напряжением до 20 кВ отклонения напряжения на зажимах потребителей в нормальном режиме не должны превышать ± 5%, а в аварийном - ± 10%.

     Отклонение напряжения нежелательны как в сторону увеличения так и в сторону уменьшения по отношению к номинальной напряжения. При больших отклонениях напряжения наблюдается потерь мощности и энергии, изменяются нагрузки потребителей, ухудшается качество продукции, возможно браковки продукции, сокращение срока работы элементов сети и оборудование, нарушение нормальной деятельности устройств автоматики и релейной защиты, что может привести к авариям и отключениям потребителей. Например, для ламп накаливания при освещенность возрастает на 40%, а срок работы уменьшается в 3 раза, при освещенность уменьшается на 30%, а срок работы увеличивается в 2 раза, но уменьшается производительность труда и ухудшается состояние и здоровье человека.

     В случае если сеть имеет несколько приемников, присоединенных к разным городам линии, потерю напряжения во всей сети определяется как сумма потерь напряжения на отдельных ее участках:

     Под наибольшей потерей напряжения понимают потерю напряжения на пути от источника питания до наиболее удаленного потребителя электроэнергии сети одного класса напряжения. Причем определяют наибольшую потерю напряжения как в нормальном режиме работы электросети, так и в аварийном (например, при отключении одного ЛЭП из двух параллельных). Расчетные наибольшие потери напряжений должны быть меньше наиболее допустимые, как в нормальном, так и в аварийном режиме.


worldofscience.ru

Потеря напряжения от длины кабеля


Калькулятор расчета потерь напряжения

energo-novgorod.ru

Калькулятор расчета потерь напряжения

С помощью данного калькулятора можно вычислить потери напряжения (мощности) и подобрать необходимое поперечное сечения кабеля.

Для этого необходимо знать рабочее напряжение, протекающий ток и длину кабеля. Ниже приведен пример расчета.

При проектировании сетей электроснабжения и слаботочных систем часто необходим расчет потерь в кабеле. При решении вопросов проектирования, данный расчет важен для выбора кабеля с оптимальной площадью сечения жилы. Неправильный выбор кабеля может привести к тому, что система быстро выйдет из строя или просто не запустится. Именно поэтому при проектировании необходимо производить расчет потерь в кабеле.

РАСЧЁТ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КАБЕЛЕ.

Расчёт потерь напряжения в кабеле можно осуществить по следующей формуле:

ΔU=I*RL

Где ΔU – потери напряжения в линии,

I – ток потребления (определяется главным образом характеристиками потребителя),

RL - сопротивление кабеля (зависит от длины кабеля и площади сечения кабеля).

Потери мощности в кабеле в кабеле зависит так же главным образом от сопротивления кабеля. Излишнее рассеивание энергии в кабеле может привести к существенным потерям электроэнергии. Излишки тепла идут на нагрев кабеля, поэтому при больших нагрузках неправильный расчет потерь электроэнергии в кабеле может привести к сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции, что небезопасно для жизни людей. Так же при существенной длине линии это может привести к повышенному расходу электроэнергии, что при длительной эксплуатации может сказаться на расходах на электроэнергию. Неправильный расчёт потерь напряжения в кабеле может вызвать некорректную работу оборудования при передаче сигнала (например, периметральная система сигнализации). Кроме того, расчёт потерь напряжения в кабеле очень важен, если питание оборудования осуществляется от источника с низким напряжением питания (12-48 В постоянного или переменного тока). В этом случае, если длина провода и мощность нагрузки слишком велика, напряжение может упасть до уровня ниже номинальной потребляемой мощности устройства. Это приведет к тому, что устройство не будет работать.

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В КАБЕЛЕ.

Потери в кабеле можно снизить путем увеличения площади сечения кабеля, уменьшением длины кабеля или уменьшением нагрузки. Очень часто длину кабеля или нагрузку уменьшить невозможно, поэтому приходится увеличивать площадь сечения жилы кабеля, чтобы уменьшить его сопротивление.

С другой стороны использование кабеля у которого площадь сечения слишком большая приводит к увеличению затрат, т.к. кажущаяся небольшая разница между ценами на два кабеля с разной площадью сечения становится ощутимой при многокилометровых кабельных системах. Следовательно, при проектировании необходимо обязательно выбирать кабель нужного сечения, а для этого необходимо производить расчет потерь мощности в кабеле.

Если производить эти расчеты вручную, на подбор кабеля уйдет немало времени. Сегодня можно легко и быстро произвести расчет потерь в кабеле онлайн. С помощью различных специализированных калькуляторов можно произвести расчёт потерь напряжения в кабеле, расчет потери мощности в кабеле и расчет потерь электроэнергии в кабеле исходя из длины кабеля, площади сечения кабеля, параметров нагрузки (потребляемые напряжение и ток), а так же материала из которого изготовлены его жилы. Калькулятор для расчета потерь в кабеле онлайн – безусловно, хороший помощник любого проектировщика

Мощность, Вт:
Напряжение с учетом потерь, В:
Потери напряжения, В: или
Потери мощности, Вт:
Мощность с учетом потерь, Вт:

* Общая длина кабелей плюса и минуса Удельное сопротивление меди в формулах 0,0175 Ом*мм2/м (при 20 Со)

Для примера подберем сечение кабеля от солнечных батарей до контроллера на примере солнечной электростанции для дома, состоящую из следующих компонентов:

  1. Монокристаллическая солнечная батарея Suoyang SY-200WM - 4 шт.;
  2. Контроллер заряда ITracer IT6415ND - 1 шт.;
  3. Инвертор PI 2000Вт/12В (чистый синус) - 1 шт.;
  4. Гелевый аккумулятор 200Ач - 2 шт.

Итак, напряжение в точке максимальной мощности у монокристаллической солнечной батареи Suoyang SY-200WM составляет 37,2В, а ток в максимальной мощности 5,38А, именно эти значения мы будем использовать в расчетах. Но для начала нам нужно определиться, как соединить между собой солнечные батареи.

В состав нашего комплекта входит контроллер заряда Epsolar на 60А, с функцией поиска максимальной мощности (MPPT). Максимальное входное напряжение от солнечных батарей в данный контроллер составляет 150В, а выходное напряжение на аккумулятор будет составлять 12/24/36 или 48В, автоматически в зависимости от напряжения аккумулятора, который мы подключили. В нашем случае это два 12 вольтовых гелевых аккумулятора Delta 12-200, соединенных параллельно. 

Имея четыре солнечные батареи SY-200 и выше описанный контроллер мы можем подключить солнечные батареи двумя способами:

1. Параллельное соединение (все четыре штуки параллельно между собой). При этом напряжение у нас останется 37,2В, а максимальный ток от солнечных батарей составит 5,38А * 4 = 21,52А

.

2. Последовательно – параллельное соединение (две последовательных цепочки по две штуки). При этом напряжение будет составлять 37,2В * 2=74,4В, а ток 5,38 * 2 = 10,76А.

Нужно понимать, что мощность в двух случаях будет ОДИНАКОВАЯ. Разность только в токе и напряжении - в первом случае у нас больше ток, но меньше напряжение, а во втором – наоборот. Если мы подключим все четыре солнечные батареи последовательно, то напряжение будет выше, чем допустимое максимальное входное напряжение контроллера заряда, которое составляет 150В, более того нужно учитывать температурный коэффициент и напряжение холостого хода, но сейчас не об этом.

Сечение кабеля подбирается по току, чем больше ток – тем больше сечение!

Подставим в калькулятор расчета потерь напряжения данные первого способа подключения (параллельно все четыре штуки), расстояние от солнечных батарей до контроллера примем равным 15 метров (15 плюс и 15 минус), соответственно общая длина кабеля составит 30 метров, сечение кабеля возьмем равным 6мм²:

  • Напряжение: 37,2В
  • Сечение кабеля: 6мм²
  • Длина: 30м
  • Максимальный ток: 21,52А

Получаем потери напряжения и мощности более 5% (потери напряжения: 1,88В, потери мощности: 40,45Вт).

Подставим второй способ подключения (Две последовательных цепочки по две штуки):

  • Напряжение: 74,4В
  • Сечение кабеля: 6мм²
  • Длина: 30м
  • Максимальный ток: 10,76А

Получаем куда лучший результат, благодаря увеличенному напряжению и меньшему току: потери напряжения и мощности 1,26% (потери напряжения: 0,94В, потери мощности: 10,11Вт)

Выводы: Как видно, благодаря возможности увеличения напряжения, путем последовательно – параллельного соединения солнечных батарей, нам удалось уменьшить ток и при использовании кабеля одного и того же сечения уменьшить потери в нем в 4 раза!

Читайте также:

Расчет сечения кабеля (провода)

Солнечные батареи Комплектующие Контроллеры Аккумуляторы

b-eco.ru

Калькулятор онлайн расчета необходимого сечения кабеля и учёт потерь

Как правильно и точно сделать расчет сечения кабеля по потере напряжения? Очень часто при проектировании сетей электроснабжения требуется грамотный расчет потерь в кабеле. Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения жилы. Если кабель выбран неправильно, это повлечет за собой множественные материальные затраты, ведь система быстро выйдет из строя и перестанет функционировать. Благодаря сайтам помощникам, где имеется уже готовая программа для расчета сечения кабеля и потери на нем, сделать это можно легко и оперативно.

Как воспользоваться калькулятором онлайн?

В готовую таблицу нужно ввести данные согласно выбранному материалу кабеля, мощность нагрузки системы, напряжение сети, температуру кабеля и способ его прокладки. После нажать кнопку «вычислить» и получить готовый результат. Такой расчет потерь напряжения в линии можно смело применять в работе, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:

  1. Указывая коэффициент мощности косинус фи равен единице.
  2. Линии сети постоянного тока.
  3. Сеть переменного тока с частотой 50 Гц выполненная проводниками с сечениями до 25.0–95.0.

Полученные результаты необходимо использовать согласно каждому индивидуальному случаю, учитывая все погрешности кабельно-проводниковой продукции.

Обязательно заполняйте все значения!

 Расчет потери мощности в кабеле по школьной формуле

Получить нужные данные можно следующим образом, используя для подсчетов такую комбинацию показателей: ΔU=I·RL (потери напряжения в линии = ток потребления*сопротивление кабеля).

Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?

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

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

Пути снижения потерь мощности в кабеле

Потери можно снизить несколькими способами:

  • увеличением площади сечения кабеля;
  • уменьшением длины материала;
  • снижением нагрузки.

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

Онлайн–расчет потерь напряжения позволяет сделать это за несколько секунд, с учетом всех дополнительных характеристик. Для тех, кто желает перепроверить результат вручную, существует физико–математическая формула расчета потерь напряжения в кабеле. Безусловно, это прекрасные помощники для каждого проектировщика электросетями.

Видео по правильному выбору сечения провода и типичные ошибки

sdelalremont.ru

Расчет потерь напряжения в кабеле

Для того чтобы обеспечить подачу напряжения от распределительного устройства к конечному потребителю используются линии электропередач. Они могут быть воздушными или кабельными и имеют значительную протяженность.

Как и все проводники, они имеют сопротивление, которое зависит от длины и чем они протяжение, тем больше потеря напряжения.

И чем длиннее линия, тем потери напряжения будут больше. Т.е. напряжение на входе и в конце линии будет разное.

Чтобы оборудование работало без сбоев, эти потери нормируются. Они суммарно должны иметь значение, не превышающее 9%.

Максимальное понижение напряжение на вводе составляет пять процентов, а до самого удаленного потребителя не более четырех процентов. В трехфазной сети при трех или четырех проводной сети этот показатель не должен превышать 10%.

Симптомы снижения напряжения у потребителя

Если эти показатели не соблюдаются, конечные потребители не смогут обеспечить номинальные параметры. При снижении напряжения возникают следующие симптомы:

  • Осветительные приборы, в которых используются лампы накаливания, начинают работать (светиться) в половину накала;
  • При включении электродвигателей уменьшается пусковое усилие на валу. В результате чего двигатель не вращается, и как следствие происходит перегрев обмоток и выход из строя;
  • Некоторые электроприборы не включаются. Не хватает напряжения, а другие приборы после включения могу выходить из строя;
  • Установки, чувствительные к входному напряжению, работают нестабильно, так же могут не включаться источники света, у которых нет нити накаливания.

Передача электроэнергии производится по воздушным или кабельным сетям. Воздушные изготовлены из алюминия, а кабельные могут быть алюминиевыми или медными.

В кабелях кроме активного сопротивления имеется емкостное сопротивление. Поэтому потеря мощности зависит от длины кабеля.

Причины, приводящие к снижению напряжения

Потери напряжения в линии электропередач возникают по следующим причинам:

  • По проводу проходит ток, который нагревает его, в результате увеличивается активное и емкостное сопротивление;
  • Трехфазный кабель при симметричной нагрузке имеет одинаковые значения напряжения на жилах, а ток нулевого провода будет стремиться к нулю. Это справедливо если нагрузка постоянная и чисто активная, что в реальных условиях невозможно;
  • В сетях, кроме активной нагрузки, имеется реактивная нагрузка в виде обмоток трансформатора, реакторов и т.п. и как следствие в них появляется индуктивная мощность;
  • В результате сопротивление будет складываться из активного, емкостного и индуктивного. Оно влияет на потери напряжения в сети.

Потери тока зависят от длины кабеля. Чем он протяжение, тем больше сопротивление, а это значит, что и потери значительнее. Отсюда следует, что потери мощности в кабеле зависят от протяженности или длины линии.

Расчет значения потерь

Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.

Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.

Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.

Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.

А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.

При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.

∆U= I*RL.

Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.

Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.

Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле

R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.

Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.

Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.

Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.

Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле.

Методы сокращения потерь

Потери мощности можно сократить следующими методами:

  • Увеличить сечение проводников. В результате снизится сопротивление, и потери уменьшатся;
  • Снижение потребляемой мощности. Этот параметр не всегда можно изменить;
  • Изменение протяженности кабеля.

Уменьшение мощности и изменение длины линии осуществить практически не возможно. Поэтому если увеличивать сечение провода без расчета, то на длинной линии это приведет к неоправданным затратам.

А это значит, что очень важно произвести расчет, который позволит правильно рассчитать потери мощности в кабеле и выбрать оптимальное значение сечения жил.

electriktop.ru

el-cab.ru

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ В ПРОВОДАХ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ

Цель работы:Экспериментальным путем проверить, какие факторы влияют на потерю напряжения в линии электропередачи научиться определять к.п.д. линии.

В процессе передачи и распределения электрической энергии большое значение имеет фактор потери напряжения в проводах, что связано также с потерей энергии. В результате потери напряжения в линии электропередачи напряжение на конце ее у приемников электрической энергии может оказаться настолько пониженным, что работа не будет отвечать требованиям норм. Так, например, понижение напряжения у ламп накаливания вызывает резкое уменьшение их светоотдачи; у электродвигателей снижается частота вращения и уменьшается способность к перегрузке. По нормам потеря напряжения, в осветительных линиях, распределительных электросетей не должна превышать 2,5%, а силовых, питающих электродвигатели, 5% номинального напряжения.

В линии электропередачи происходит потеря электрической энергии па нагревание проводов, что обычно учитывается величиной «потери мощности», характеризующий коэффициент полезного действия. Уменьшение потерь напряжения, мощности в проводах достигается путем уменьшения силы тока в них. Но для передачи определенной мощности Р = UI при меньшей силе тока необходимо повысить, напряжение, что и делают в процессе передачи электрической энергии.

В настоящей лабораторной работе необходимо показать, какое влияние оказывает электрическая нагрузка линии и сопротивление проводов на величину потери напряжения, величину мощности потерь в проводах и к.п.д. линии электропередачи.

Приборы и оборудование:

1. Модель двухпроводной линии из стальных проводов;

2. Модель двухпроводной линии из нихромовых проводов;

3. Вольтметр 150 В;

4. Амперметр на I А или II А;

5. Электрические лампы накаливания 3 шт.

Порядок выполнения работы:

1. Записать технические данные электроизмерительных приборов, используемых в работе.

2. Собрать электрическую схему согласно рис.3, используя стальные провода.

3. Меняя нагрузку (лампы накаливания) в конце линии записать показания приборов в табл.4.

4. Собрать электрическую схему, согласно рис.3, используя нихромовые провода.

5. Меняя нагрузку (лампы накаливания) в конце линии записать показания приборов, в табл.4.

6. Определить расчетным путем потерю напряжения, мощность потерь и к.п.д. линии. Результаты расчетов записать в табл.4.

7. По результатам расчетов построить графики зависимости и .

Рис.3

Таблица 4

№ п/п Материал проводов Данные измерения Данные расчетов
U1В U2В I, A P, Вт Р1, ВТ Р2, ВТ , %
                   

Формулы для расчета:

Контрольные вопросы:

1. Что такое потеря напряжения в проводах?

2. От чего зависит потеря напряжения в проводах?

3. Каково соотношение между напряжениями в середине и в конце?

4. Как изменить напряжение в середине линии, если нагрузка в конце линии увеличится?

5. Как определяется к.п.д. линии электропередачи?

6. Почему с увеличением длины линий электропередачи необходимо повышать ее рабочее напряжение?

7. Какие металлы наиболее применимы для проводов линий электропередачи?

 

Тема: ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Цель работы: научиться практически, измерять мощность в цепи однофазного переменного тока.

Для измерения мощности в цепях постоянного и однофазного переменного токов используются ваттметры электродинамической системы. Неподвижная (токовая) обмотка ваттметра включается в цепь последовательно, подвижная (обмотка напряжения) обмотка – параллельно потребителю. В отличие от амперметров и вольтметров на лицевую панель выведены четыре зажима, два из них обозначены I или А – это токовые зажимы, а два других обозначены U или V – это зажимы обмотки напряжения. Два зажима помечены точками (или звездочками) называются генераторными, они одновременно являются началами обмоток. Генераторные зажимы следует объединить и подключить к проводу от источника питания. При таком подключении ваттметра стрелка будет отклоняться вправо.

Приборы и оборудование:

1. Ваттметр;

2. Амперметр с пределом измерения 2,5 А;

3. Вольтметр с пределом измерения 150 В или 300 В;

4. Соединительные провода.

Порядок выполнения работы:

1. Записать в таблицу технические данные электроизмерительных приборов, используемых в работе.

2. Собрать электрическую цепь, согласно рис.4.

 

 

Рис.4. Схема измерения мощности в цени однофазного переменного тока

3. Подать напряжение в электрическую цепь и снять показания приборов. Меняя ламповую нагрузку выполнять три опыта. Данные измерений записать в табл.5.

Таблица 5

№ п/п Данные измерений Данные вычислений
I, A U, B P, Вт P, Вт
         

Контрольные работы:

1. На чем основан принцип работы ваттметра электродинамической системы?

2. Указать основные детали электродинамической системы?

3. Как включается подвижная обмотка и неподвижная обмотка ваттметра?

4. Каким образом можно измерить активную мощность, если под рукой нет ваттметра электродинамической системы?

 




infopedia.su

Потеря напряжения в проводах линии электропередачи


⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 8Следующая ⇒

Разность напряжений в начале и конце линии U1-U2, равная падению напряжения в линии, называют потерей напряжения:

∆U= U1-U2 = I ·Rпр

где Rпр – сопротивление проводов в линии

где l – длина одного провода двухпроводной линии, м; S - сечение провода, мм2.

Мощность потерь в линии (выражают в Вт):

 

Р=I ·∆U = I2 ·Rпр

Коэффициент полезного действия линии

 

ζ= Р2 / Р1= (Р1- ∆Р) / Р1 = (U1I – ∆U·I) / (U1·I) = 1- ∆U/U1

 

или

ζ= Р2 / Р1* 100%,

 

где Р1– мощность в начале линии, Вт; Р2 - мощность в конце линии, Вт.

Вопросы для самоконтроля

1. Что называется электрической цепью? Из каких элементов она состоит?

2. В чем различие тока проводимости и тока поляризации?

3. Что такое мощность источника? Мощность приемника?

4. Что такое падение напряжения?

5. Дайте определение электрического сопротивления. От каких факторов оно зависит?

6. Как связаны электрическое сопротивление и проводимость?

7. Приведите определение ЭДС источника. Чем отличается ЭДС от напряжения на выводах источника?

8. Запишите закон Ома для всей цепи и для участка цепи.

9. Чему равны напряжения на выводах цепи в режимах холостого хода и короткого замыкания?

10. Запишите закон Джоуля-Ленца. Во сколько раз увеличится количество выделяемой теплоты в цепи при увеличении вдвое силы тока?

11. Какие закономерности характеризуют последовательное соединение сопротивлений, а какие параллельное?

12. Какова последовательность расчета токов при смешанном соединении сопротивлений?

 

 

Литература

 

[1] §2.1- 2.3

 

Лабораторная работа №1 «Виды соединения резисторов»

 

Литература: [2]с.25-33

 

Лабораторная работа №2 «Определение потери напряжения в проводах»

Литература: [2]с.33-38

 

 

Тема 1.2. Электромагнетизм

Магнитное поле и его характеристики. Взаимодействие магнитного поля и проводника с током. Электромагнитная сила. Ферромагнитные вещества и их намагничивание. Магнитная проницаемость. Кривые намагничивания.

Магнитная цепь. Электромагниты и их применение. Электромагнитная индукция. Правило правой руки. Закон Ленца. Преобразование электрической энергии в механическую. Самоиндукция. Индуктивность. Вихревые токи и их значение.

 

Методические указания

Магнитная индукция. Магнитный поток.

Интенсивность магнитного поля характеризуется магнитной индукцией В. Единица магнитной индукции – тесла (Тл).

Магнитная индукция – векторная величина. Направление этого вектора совпадает с направлением поля в данной точке.

Произведение магнитной индукции В на площадь S, перпендикулярную вектору магнитной индукции, называют магнитным потоком Ф, который выражают в веберах (Вб):

Ф=В ·S

 

Если между направлением потока и площадью угол отличается от 900, то

Ф=В ·S ·cos α

 

где α – угол между вектором В и перпендикуляром к поверхности.

 

Электромагнитная сила.

На проводник с током длиной l, находящийся в магнитном поле, перпендикулярно направлению поля действует сила F, выражаемая в ньютонах (Н):

Если проводник с током расположен под углом α к вектору магнитной индукции В, то

Направление электромагнитной силы определяют по правилу левой руки.

Механическую работу по перемещению проводника с током в магнитном поле на расстояние a вычисляют по формуле

где S –площадь, описанная проводником при его перемещении, м2.

Работу выражают в джоулях (Дж).

 

Взаимодействие проводников с током.

Сила взаимодействия проводников, по которым проходят токи I1и I2

 

где μa– абсолютная магнитная проницаемость, Гн/м; l - длина проводников, м; а – расстояние между ними, м; F - сила взаимодействия, Н.

 

Магнитная индукция во всех точках, расположенных на расстоянии а от оси провода,

Абсолютная магнитная проницаемость воздуха и всех веществ, за исключением ферромагнитных материалов, близка к абсолютной магнитной проницаемости вакуума, называемой магнитной постоянной:

μо=4·π·10-7 Гн/м=1,256·10-6 Гн/м

Абсолютная магнитная проницаемость вещества

μa= μо ·μ

где μ–магнитная проницаемость, показывающая , во сколько раз абсолютная магнитная проницаемость данного материала больше магнитной постоянной.

 


Рекомендуемые страницы:

lektsia.com

Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи

Лабораторная работа

Цель

1. Выяснить какое влияние оказывает нагрузка линии и сопротивление её проводов на напряжение приемника.

2. Определить мощность потерь в проводах и КПД линии электропередачи.

Теоретическое обоснование

Каждый приёмник электрической энергии рассчитан на определённое номинальное напряжение. Так как приёмники могут находиться на значительных расстояниях от питающих их электростанций, то потери напряжения в проводах имеют важное значение. Допустимые потери напряжения в проводах для различных установок не одинаковы, но не превышают 4-6% номинального напряжения.

На рис. приведена схема электрической цепи, состоящая из источника электрической энергии, приёмника и длинных соединительных проводов. При прохождении по цепи электрического тока I показания вольтметра U1 , включённого в начале линий, больше показаний вольтметра U2 , включённого в конце линий.

Уменьшение напряжения в линии по мере удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии

Ui =U1 -U2 и численно равно падению напряжения. Согласно закону Ома, падение напряжения в проводах линии равно произведению тока в ней на сопротивление проводов: Uii =I*R тогда Ui =U1 -U2 =Uii = - сопротивление проводов линии.

Мощность потерь в линии можно определить двумя способами:

Pi =Ui *I=(U1 -U2 )*I илиPii =I*R

Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу тока в проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии.

КПД линии электропередачи определяется отношением мощности, отдаваемой электроприёмнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в её начале:

Схема передачи электрической энергии:

Приборы и оборудование

Два вольтметра и амперметр электромагнитной системы, ламповый реостат, двухполюсный автоматический выключатель, соединительного провода.

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с приборами и оборудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

Подать в цепь напряжение. Изменяя нагрузку с помощью лампового реостата, при трёх её значениях записать показания приборов в таблице.

Вычислить потери двумя способами:

1. Как разность напряжений в конце и начале линий.

2. Как произведение силы тока на сопротивление проводов.

Определить мощность потерь в линии и КПД. Результаты вычислений занести в таблицу.

Таблица изменения числа потребителей:

Изменяем напряжение в начале и конце линий.

; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;

Вывод

На основе проведённого опыта выяснили, что факторами, влияющими на потери в линиях являются: протяжённость линий; сечение проводника; состав материала и количество потребителей. Чем больше потребителей, тем меньше КПД. . Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления.

Ответы на контрольные вопросы

Разность напряжений в начале и конце линий равна падению напряжения в проводах и называется потерей напряжения.

U=IR

Сопротивление проводов зависит от материала из которого они изготовлены, площади поперечного сечения и длины этих проводов.

КПД линии определяется отношением мощности, отдаваемой электроприемнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в ее начале.

Чем выше рабочее напряжение, тем ниже сила тока, а следовательно меньше потерь.

mirznanii.com

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *