Рассчет падение напряжения по длине кабеля

Что нам нужно знать?

Всем известно, что кабель передает электроэнергию от источника – линии электропередач – к конечному потребителю – жилым, административным зданиям, строительным площадкам и т.д.

При движении тока по металлическому проводу в нем теряется часть энергии из-за сопротивления току самого металла.

Поэтому потребитель получает не ту часть электроэнергии, которая была изъята из источника, а несколько меньшую с учетом потерь при движении тока.

Для обеспечения оптимального распределения нагрузки и стабильности напряжения провод для электрической сети необходимо выбирать определенного сечения – сечения, определяющего диаметр провода.

Падение напряжения также будет зависеть от длины проводника.

Расчетное значение перепада не должно сильно отклоняться от исходного нормативного значения.

При увеличении подключаемой нагрузки увеличиваются и препятствия для прохождения тока.

К тому же при малом токе сопротивление проводника увеличивается, поэтому напряжение падает, ведь все мы со школы помним математическую зависимость:

Я = У / Р.

Поэтому, если вы возьмете два проводника разной длины одного сечения, вы будете терять все больше и больше длинных.

Следовательно, при прокладке токоведущего кабеля для ЛЭП или других электроустановок основным критерием, наряду с сечением жилы, является его длина.

И можно ли рассчитать это значение в обычных бытовых условиях, с помощью подручных средств?

Конечно, мы можем определить снижение напряжения тремя способами:

• С помощью двух вольтметров измеряем эту величину на концах кабеля.
• Измеряем вечественный объем продаж на жилье. При этом методе загания может быть необъективными, т.к можно область или работа работа в сети.
• Подключите один электрический прибор параллельно измерительному кабелю. Здесь тоже возможны ошибки, т.к длинные соединительные провода могут повлиять на нужную характеристику.

Важный. Значение этого значения может быть минимальным — от 0,1 В. Советуем использовать для измерения инструменты не ниже класса точности 0,2.

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Предыстория такой. Разработчикам проекта выдали техническое задание на проект электроснабжения, в котором была указана мощность холодильной системы.

Пока выполнялся проект и выделялись деньги на его реализацию, было закуплено холодильное оборудование с мощностью потребления, в два раза превышающей первоначальную. К тому же оказалось, что реальное расстояние до подстанции будет почти в 2 раза больше…

В общем, дорогое немецкое холодильное оборудование отказывается работать, все знают, что делать, но платить за это никто не хочет. Прошлым летом сгорел компрессор стоимостью более 10 тысяч евро. Терпеть дальше это было нельзе.

Меня попросили провести расчеты, мониторинг и измерения по системе электроснабжения и дать рекомендации по решению проблемы.

Поскольку я написал этот отчет от имени фирмы, имеющей лицензию на энергоаудит, этот документ будет иметь силу в предстоящем судебном процессе.

Результат понижения напряжения

По нормативным документам потери на линии от трансформатора до самого дальнего энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны быть не более девяти процентов.

Достижение потери 5% до главного иудоу, а 4% — от идоу до конфениго усумера. Для трехфазных сетей на трех или четырех проводах номинальное значение должно быть 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

1. Некорректная работа энергозависимых установком, оборудованием, увличными приборами.
2. Отказ работы электроприборов при низенном придятке влажный на влага, оборудование выход из строительства.
3. Снижение ускорения момента вращения электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями в начале линии и на удаленном конце протянутого провода.
5. Работа временных приборов на полову какала, за счет чего исходят недоиспользование тока части в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потери напряжения в кабеле считается 5%. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принять за допустимое для электрических сетей, так как в энергетике токи большой мощности транспортируются на большие расстояния.

К хараницатрикам линий электропередач преявляются програмированные радиации. Важно обратить особое внимание на потери напряжения не только в магистральных сетях, но и в линиях вторичного назначения.

Причины падения напряжения

Каждый электромеханик знает, что кабель состоит из проводников — на практике применяют провода с медными или алюминиевыми жилами, обернутыми в изоляционный материал. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Так как металлические жилы расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижатые слоями изоляции, металлические жилы начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

1. Проводник, к которому приложен ток, нагревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
2. Под продажу протекающих на трансформаторах трансформаторов, реакторов, вторичных элементов цепи, пачистка электроэнергии ставить индуктивный.
3. В результате активное сопротивление металлических проводов преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
4. Кабель подключается к токовой нагрузке с полным (комплексным) сопротивлением по каждому токоведущему проводу.
5. При использовании кабеля в трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричны, а нулевой провод будет пропускать ток, близкий к нулю.
6. Комплексное сопротивление жил приводит к потере напряжения в кабеле при прохождении тока с отклонением вектора за счет реактивной составляющей.

Графически диаграмму падения напряжения можно представить так: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор тока. Из этой же точки под углом к ​​току выходят вектор входного напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2. Тогда падение напряжения на линии равно геометрической разности векторов U1 и U2.

На представленном рисунке прямоугольный треугольник АВС отражает падение и пропадание напряжения на кабельной линии большой протяженности. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременное падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Подобные расчеты вручную произвести достаточно сложно. График служит для наглядного представления процессов, происходящих в электрической цепи большой протяженности при прохождении через нее тока данной нагрузки.

Последствия снижения напряжения

В соответствии с нормативной документацией потери на магистрали от трансформатора до самой удаленной точки для объектов общего пользования не должны превышать 9%. Что гачность просмотров потерь на месте имеет лини и выставка лини к фильму установелю, то это приключение должно составлять не более 4%.

В случае отклонения от указанных пределов возможны следующие последствия:

• Энергозависимое оборудование не является нормальным.
• При низком напражении на воде можно заказать работу электроприборов.
• Текущая нагрузка не будет распределяться равномерно между пользователями.

К характеристикам ЛЕП предъявляются высокие требования. При их проектировании необходимо рассчитывать возможные потери не только в магистральных сетях, но и во вторичных сетях.

Расчет с применением формулы

На практике медный или алюминиевый кабель применяют для прокладки линий электропередач магистрального типа и прокладки кабелей до конечного потребителя с дальнейшей разводкой по объекту.

Удельное продукты для проводников постанонее, для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, легко рассчитать напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие значения:

• Удельные продукты провода — с.
• Длина токопроводящего кабеля — л.
• Площадь сечения проводника — S.
• Сила токовых нагрузок в амперах — I.
• Сопротивление проводника — R.
• Напряжение в электрической цепи — U.

Используя простые формулы на простом примере: в отдельно стоящей пристройке частного дома планируется установить несколько розеток. Для монтажа бесплатно медный проводник сечением 1,5 кв мм, что для алюминиевого кабеля задача расчетов не меняется.

Так как ток по проводам проходит туда и обратно, необходимо учесть, что расстояние длины кабеля придется умножить на два. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока 16 А, потери напряжения легко рассчитать по формуле:

U=(р*L*2)/(s*I), где

• p – удельное сопротивление материала жил кабеля;
• L – длина кабеля;
• s – сечение провода троса;
• I – сила тока в амперах.

Пример расчета:

U = 0,0175*40*2/1,5*16

U = 14,93 В

Если сравнить полученное значение с номинальным значением для однофазной линии 220 В 50 Гц, то получится, что потери напряжения составляют: 220-14,93 = 205,07 В.

Такие потери при 14,93 В составляют практически 6,8% входного (номинального) напряжения в сети. Значение, недопустимое для группы питания розеток и осветительных приборов, будут замечены потери: розетки будут пропускать ток неполной мощности, а осветительные приборы — работать с меньшим напряжением.

Мощность на нагрев продовира сопадит P = UI = 14,93*16 = 238,9 Вт. Это процент потерь в теории без учета падения напряжения в местах соединения проводов, контактов розеточной группы.

Проведение сложных расчетов

Для более подробного и достоверного расчета потерь напряжения на линии необходимо учитывать реактивное и активное сопротивления, которые вместе образуют комплексное сопротивление, и мощность.

Для расчета падения напряжения в кабеле используйте формулу:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном

В этой формуле указаны следующие значения:

• P, Q — активная, реактивная мощность.
• r0, x0 — активное, реактивное сопротивление.
• Uном — номинальное напряжение.

Для обеспечения оптимальной нагрузки на трехфазные линии электропередачи необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание осветительных приборов — между фазами и нулевой линией.

Возможны три варианта подключения нагрузки:

• от электросчетчика в соценке политики;
• от электрошита с равномерным правицением по структуре кабеля;
• от электрошита к ремонту соммеченным линиам с уконномерным расположением благан.

Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергосберегающих установок в доме, квартире 3,5 кВт — среднее значение для небольшого количества мощных электроприборов. Если все нагрузки активны (все устройства включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получаем силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.

Ближайшие расчеты: если установить медный кабель сечением 1,5 кв мм, удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм2, а длина двухжильного кабеля для разводки 30 метров.

По формуле потери напряжения равны:

∆U = I*R/U*100%, где сила тока равна 15,9 А, сопротивление 2 (два провода)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ом. Тогда ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06 %.

Полученное значение немного превышает рекомендованное нормативными документами падение на пять процентов. В принципе можно оставить схему такого подключения, но если на основные значения формулы влияет неучтенный фактор, то потери превысят допустимую величину.

Что это означает для конечного пользователя? Оплата за использованную электроэнергию, подаваемую в распределительный щит с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту быстро рассчитать в системах при детсиний потерях внезжания по особенности кабела? Можно объявить естьепечили табличками, привезенными в узкоспециализированную литературу для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитываются по двум основным параметрам — длине кабеля в 1000 м и значению тока в 1 А.

В качестве примера представлена ​​таблица с готовыми расчетами однофазных и трехфазных цепей электроснабжения и освещения из меди и алюминия различного сечения от 1,5 до 70 кв мм при питании электродвигателя.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

	Питание		Просвещение	Питание		Просвещение
		Режим	Начинать		Режим	Начинать
Медовый	Алюминий	Косинус угла поворота = 0,8	Косинус поворотного угла = 0,35	Косинус поворотного угла = 1	Косинус угла поворота = 0,8	Косинус поворотного угла = 0,35	Косинус поворотного угла = 1
1,5		24,0	10,6	30,0	20,0	9.4	25,0
2,5		14,4	6.4	18,0	12,0	5.7	15,0
4.0		9.1	4.1	11.2	8,0	3,6	9,5
6,0	10,0	6.1	2,9	7,5	5.3	2,5	6.2
10,0	16,0	3,7	1,7	4,5	3.2	1,5	3,6
16,0	25,0	2,36	1,15	2,8	2,05	1,0	2,4
25,0	35,0	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
35,0	50,0	1,15	0,6	1,29	1,0	0,52	1.1
50,0	70,0	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77

Таблицы объявлений для расчетов при проектировании линий электроперадачи. Пример расчетов: двигатель работает с номилативной силой тока 100 А, но с расчетной мощностью 500 А. В нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на данный момент значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитываются по формуле ∆U% = 100∆U/U ном.

Двигатель, раскладывающийся на выходных пачках, чтобы найти продукты для проводов с сечением 35 кв мм, для трехфазной цепи при нормальном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольту на длине провода 1 км. Если длина кабеля меньше (например, 50 метров), сила тока равна 100 А, то достигаются потери напряжения:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процестном расположении от номинального значения сообщения 100*15*/400 = 3,75%. Полученное число не превышает допустимого значения, поэтому установка такой ЛЭП вполне реальна.

В момент пуска двигателя ток должен быть 500 А, а в рабочем режиме — 100 А, разница 400 А, что увеличивает ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери на длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при пуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U экрана = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процестном расчивании ∆U = 27/400*100 = 6,75% — формовое входное, не обежирать максимилю вниматиу 8%. С учетом всех параметров допустима установка ЛЭП.

Читайте также: Сколько электричества «едят» бытовые приборы и на чем можно сэкономить?

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, схемы — точные инструменты расчета падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если производить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Выгода очевидна, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

1. Онлайн-калькулятор предназначен для быстрых расчетов на основе исходных данных.
2. В калькулятор нужно ввести следующие значения — сила тока (переменная, постоянная), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
3. Обязательно введите параметры количества фаз, мощности, напряжения сети, коэффициента мощности и рабочей температуры линии.
4. После ввода исходных данных программа с максимальной точностью определяет падение напряжения на кабельной линии.
5. Неверный результат может быть получен при неправильном вводе начальных значений.

Пользоваться такой системой можно для программ расчетных расчетов, потому что сервисы-калькуляторы на разных ресурсах не всегда показывают одинаковый результат: результат зависит от правильной реализации программы с учетом множества факторов.

Однако можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на этапе предварительного проектирования.

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Существует несколько способов снижения процента потерь, которые можно использовать как по отдельности, так и в комплексе:

1. Использовать кабель большего сечения, правила расчета припечительно к другому проводнику. Увеличение площади цекации коведущих жил можно противопоставить при комплектнии двух проводов параллельно. Общая площадь сечения увеличится, нагрузка будет распределяться равномерно, потери напряжения будут ниже.
2. Уменьшите рабочую длину проводника. Метод эффективен, но его не всегда можно использовать. Возможно укоротить длину кабеля при наличии запаса длины жилы. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант замены кабеля, если затраты на трудоемкий процесс значительно ниже затрат на монтаж новой линии с большим сечением провода.
3. Сократить паксистацию тока, потребляемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной схеме. Этот метод применим к хорошо разветвленным сетям с резервными магистралями. Чем меньше мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше нагревается проводник, уменьшаются сопротивления и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, увеличивается падение напряжения. Снизить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по второй линии, где температурный показатель значительно ниже.

Расчет потерь — одна из основных программ энергопотребления. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметны, то для крупных предприятий и организаций, осуществляющих электроснабжение объектов, они впечатляют. Низить падение падения можно, если правильно все расчеты