Падение напряжения на проводах — расстояние от трансформатора до ламп или ленты
Нас часто спрашивают, можно ли светодиодные лампы на 12 вольт такой-то мощности в таком-то количестве отдалить от трансформатора на такое-то расстояние?
Общая рекомендация — это расстояние не должно превышать 5 метров. Это известный факт.
Но что делать, если требуется больше 5 метров? Часто из-за конструктивных ограничений невозможно уложиться в такое короткое расстояние.
Потери на проводах — суть проблемы
В некоторых ситуациях можно превратить число 5 в гораздо большее значение. Для этого нужно оценить падение напряжения на проводах.
Именно оно является причиной ограничений — сам провод имеет внутреннее сопротивление и поэтому «съедает» часть напряжения источника тока. И когда провод слишком длинный, может случиться так, что лампам останется такая малая часть исходного напряжения, что они не загорятся.
Вторая часть проблемы — провод не просто «съедает» часть напряжения, а превращает его в тепло.
Помимо того, что это просто бестолковое расходование электричества, так оно ещё и несёт в себе пожарную проблему — провод может нагреться слишком сильно.
Чтобы быть уверенным, что требуемые, например, 15 метров между трансформатором и лампой не принесут неприятностей, нужно оценить, сколько именно вольт потеряется на этих 15 метрах.
Рассчитать падение напряжения на проводе очень просто. Все необходимые для этого данные у Вас, как правило, есть: длина провода, суммарная мощность подключаемых ламп (ленты), напряжение питания и площадь поперечного сечения проводника. Нужно лишь дополнительно узнать удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлен провод.
Формула для расчёта падения напряжения на проводах
Достаточно легко выводится простая общая формула для расчёта падения напряжения, применимая в любой ситуации.
Нам понадобится только закон Ома R = V / I и формула связи электрической мощности, напряжения и силы тока W = V · I.
Также для оценки сопротивления провода нужно знать значение удельного электрического сопротивления [википедия] материала проводника.
Проведя простые выкладки, получим вот такую формулу, дающую оценку значения падения напряжения на проводах:
Оценка падения напряжения на проводахПадение напряжения зависит от типа материала провода, сечения провода, его длины, мощности потребителей и напряжения источника питания. В этой формуле обозначено:
- W — мощность в ваттах потребителей тока на конце провода;
- V — напряжение источника тока в вольтах, как правило, 12 вольт или 24 вольта;
- L — длина провода в метрах, т.е. удалённость потребителей от трансформатора;
- S — площадь сечения провода в мм²;
- ρ — значение удельного электрического сопротивление в Ом·мм²/м, для меди это примерно 0.018 Ом·мм²/м
Формула проста, но применима только в случае, если ожидаемое падение напряжения невелико, не более нескольких процентов, т.
е. когда расстояние между трансформатором и потребителем не превышает 10 метров, а мощность менее 10-20 ватт.
В иных случаях следует воспользоваться более точной формулой:
Точное значение падения напряжения на проводахТеперь, вычислив значение падение напряжения на проводах, мы можем оценить, какая мощность будет теряться — просто расходоваться на нагрев проводов. Нужно полученное значение падения напряжения умножить на мощность потребителей тока W и поделить на напряжение трансформатора V:
Оценка падения мощности на проводахЕсли эта мощность получится слишком большой, то, очевидно, нужно увеличить толщину провода. Иначе можно получить разные неприятности вплоть до пожара.
Выводы
Как легко видеть из формул, двукратное увеличение площади сечения проводника примерно двукратно уменьшает падение напряжения на проводах.
Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют.
Опять же, двукратное увеличение питающего напряжения примерно в два раза снижает падение напряжения.
Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.
Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.
Пример
Оценим падение напряжения на медном проводе сечением 1.5 мм² и длиной 20 м при 24 вольтах и мощности подключенной ленты 50 ватт.
Подставив в первую формулу эти значения, мы получим, что на проводах «потеряется» примерно 1 вольт и около 2 ватт. В принципе, это не много, но если есть возможность увеличить толщину провода, лучше это сделать.
Можно, конечно, увеличить напряжение источника тока, заложив падение напряжение, но это совсем не лучший выход. Например, если мощность светильников на конце провода 180 ватт, то падение напряжения на проводе составит уже 3.5 вольта, а мощности — 25 ватт.
Светильникам останется только 20 вольт, и драйверы некоторых светильников от недостатка напряжения могут войти в нештатный режим работы и начать перегреваться, потребляя гораздо больше заявленной мощности (хотя светодиоды при этом будут выдавать ту же яркость), что только увеличит падения напряжения на проводе. В этой ситуации останется только гадать, что случится раньше — возгорание проводов или выход из строя светильников.
А для трансформаторов на 12 вольт падение напряжения и расход мощности будут ещё в два раза больше.
Единственное правильное решение — увеличить толщину проводника. Как уже было сказано, увеличиваем сечение провода в два раза — примерно в два раза уменьшаем потери на проводах.
Программа «Падение напряжения» на напряжение до 1000 В
Программа «Падение напряжения» применяется для расчета потери напряжения в кабелях по участкам (в расчетных точках) типовой схемы.
Данная программа разработана сотрудниками инжиниринговой компания «АСЭ» (быв.
НИАЭП) специализирующейся на проектировании и сооружении атомных электростанций и энергоблоков «под ключ».
Для функционирования программ необходим компьютер со следующими характеристиками:
- ПК с установленной операционной системой Microsoft Windows 2000/XP/Vista/Windows Seven (32 и 64 бит) удовлетворяющей минимальным требованиям данной ОС.
- Установленный на ПК Microsoft Office 2003 (2010) (необходим MS Word и Access).
Программа «Падение напряжения» состоит из исполняемого файла «Voltage.exe» и файла bases.mdb с базой данных расчетов.
Работа с программой «Падение напряжения»
После запуска программы «Voltage.exe», пользователь видит на экране компьютера форму ввода исходных данных и вывода результатов расчета.
Для начала расчета, необходимо создать и заполнить таблицу расчетных точек. Нажав кнопку «Новый объект», пользователь создает в таблице «Объекты» запись о новом расчете. В поле «Объект» заносится название расчета, после чего необходимо нажать кнопку «Сохранить», чтобы внести новый расчет в базу данных.
Удалить расчет (объект) из базы данных можно кнопкой «Удалить», при этом удалятся все расчетные точки этого объекта.
Далее в таблицу «Расчетные точки» вносятся параметры точек схемы, в которых рассчитываются Падение напряжения. Для создания новой точки в таблице (строки) служит кнопка «Новая точка». После внесения данных в ячейки строки, информацию нужно сохранить в базе данных, нажав на кнопку «Сохранить». Кнопка «Отменить» используется при неверной корректировке значений в ячейках. Кнопка «Удалить» – удаляет запись о выбранной расчетной точке, то есть текущую (на которой установлен курсор) строку.
Параметры, вносимые в таблицу расчетных точек:
- Точка – номер или иное название конкретной расчетной точки.
- Кабель, сечение – название кабеля, используемого в данной точке, количество жил или сечение.
- L, км – длина кабеля между предыдущей и текущей расчетной точкой.
- R, Ом/км – удельное активное сопротивление кабеля.
- X, Ом/км – удельное индуктивное сопротивление кабеля.
- Iн, A – номинальный ток на данном участке схемы.
- Cos φ – коэффициент мощности.
- U, В – напряжение в данной расчетной точке.
- Кол-во фаз – количество фаз на данном участке, 1 или 3.
После ввода всех параметров, для получения результатов расчета, необходимо нажать кнопку «Расчет». Результатом расчета являются значения падений напряжения на участках цепи в расчетных точках:
- dU, % — падение напряжения в данной точке, в % относительно предыдущей точки схемы.
- Sum dU, % — падение напряжения в данной точке, в % относительно 0 точки схемы.
Результаты расчета могут быть представлены в формате MS Word, для чего используется кнопка «Вывод в Word».
Кнопка «Выход» закрывает программу.
Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.
Поделиться в социальных сетях
Падение напряжения: расчет, формула, как найти
Чтобы понять, что такое падение напряжения, следует вспомнить, какие виды напряженности в цепи бывают.
Их всего два: напряженность источника питания (при этом источник питания должен быть подключен к контуру) и, собственно, снижение напряжения, которое рассматривается отдельно или в отношении контура. В этом материале будет рассмотрено, как найти падение напряжения, и дана формула расчета падения напряжения в кабеле.
Что означает падение напряжения
Падение происходит, когда происходит перенос нагрузки на всем участке электрической цепи. Действие этой нагрузки напрямую зависит от параметра напряженности в ее узловых элементах. Когда определяется сечение проводника, важно участь, что его значение должно быть таким, чтобы в процессе нагрузки сохранялось в определенных границах, которые должны поддерживаться для нормального выполнения работы сети.
Мнемоническая диаграмма для закона ОмаБолее того, нельзя пренебрегать и характеристикой сопротивляемости проводников, из которых состоит цепь. Оно, конечно, незначительное, но его влияние весьма существенно. Падение происходит при передаче тока.
Именно поэтому, чтобы, например, двигатель или цель освещения работали стабильно, необходимо поддерживать оптимальный уровень, для этого тщательно рассчитывают провода электроцепи.
Важно! Предел допустимого значения рассматриваемой характеристики отличается от страны к стране. Забывать это нельзя. Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением.
Любой электроприбор будет работать полноценно, если к нему подается то значение, на которое он рассчитан. Если провод взят неверно, то из-за него происходят большие потери электронапряжения, и оборудование будет работать с заниженными параметрами. Особенно актуально это для постоянного тока и низкой напряженности. Например, если оно равно 12 В, то потеря одного-двух вольт уже будет критической.
Закон Ома для участка цепиДопустимое падение напряжение в кабеле
Значение потери электронапряжения регламентируется и нормируется сразу несколькими правилами и инструкциями устройства электроустановок.
Важно! Этот документ обобщает и отклонение электронапряжения в сетях однофазного тока бытового назначения. Оно должно быть не более 5 % при нормальной работе и 10 % после аварийной ситуации. Если сеть низковольтная, то есть до 50 вольт, то нормальным падением считается +-10 %.
Для кабелей питающей сети используют правило РД 34.20.185-94. Оно допускает параметр потерь не более 6 %, если напряжение составляет 10 кВ и не более 4–6 % при электронапряжении 380 вольт. Чтобы одновременно соблюсти эти правила и инструкции, добиваются потерь 1.5 % для малоэтажных знаний и 2.5 % для многоэтажных.
Проверка кабеля по потере напряжения
Всем известно, что протекание электрического тока по проводу или кабелю с определенным сопротивлением всегда связано с потерей напряжения в этом проводнике.
Согласно правилам Речного регистра, общая потеря электронапряжения в главном распределительном щите до всех потребителей не должна превышать следующие значения:
- при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
- при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
- при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
- при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
- при пуске двигателей – 25 %;
- при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
- при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.
Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.
Пример калькулятора для автоматизации вычисленийКак найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле
Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.
Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:
- определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
- определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
- определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
- определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).
Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь.
Таблица значений индуктивных сопротивленийВ трехфазной сети
Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.
Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле
Формула расчетаПервый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.
Пример таблицыПотери напряжения определены следующей формулой:
ΔU = ΔUтабл * Ма;
Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.
Однолинейная схема линии трехфазного токаНа участке цепи
Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:
- Произвести замер в начале цепи.
- Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
- Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.
Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра.
Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).
Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.
рассчитываем потери и уменьшаем затраты
Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.
Изменение напряжения вдоль линии
Что такое падение напряжения
При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.
Закон Ома
Как замеряется падение напряжения
Измерить падение можно тремя способами:
- Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
- Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
- Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.
Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.
Принцип замера потерь напряжения в кабеле
Сопротивление металлов
Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.
В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой “p” и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².
Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:
R=(p*l)/S, где:
- l – длина,
- S – сечение кабеля.
Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.
Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:
S=(π*d²)/4, где:
- π – число “пи” (3,14),
- d – диаметр.
Как рассчитать потери напряжения
По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.
Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.
При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.
Выбор по допустимым потерям
При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:
U=I*R=(p*2l)/S.
В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.
Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.
В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.
Принцип образования потерь напряжения
Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².
Выбор сечения кабелей по нагреву
Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:
Р=I²*R.
В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.
При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.
Как уменьшить падение напряжения в кабеле
При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:
- Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
- Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
- При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.
Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.
Способы снижения потерь в кабеле
Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:
- Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
- Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
- Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
- Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
- Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.
Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.
К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.
Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.
Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.
Видео
Расчет падения напряжения при установившейся 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 незначительно выше c.s.a. 500 мм 2
X = индуктивное реактивное сопротивление проводника в Ом / км
- Примечание : X пренебрежимо мало для проводников с.с.н. менее 50 мм 2 . При отсутствии какой-либо другой информации принимаем X равным 0,08 Ом / км.
φ = фазовый угол между напряжением и током в рассматриваемой цепи, обычно:
- Лампа накаливания: cosφ = 1
- Светодиодное освещение: cosφ> 0.9
- Люминесцентный с электронным балластом: cosφ> 0,9
- Мощность двигателя:
- При запуске: cosφ = 0,35
- В нормальном режиме эксплуатации: cosφ = 0,8
U n = межфазное напряжение
В n = межфазное напряжение
Для сборных предварительно смонтированных воздуховодов и шин (системы шинопроводов) значения сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления указываются производителем.
Рис. G29 — Формулы падения напряжения
Упрощенная таблица
Расчетов можно избежать, используя Рисунок G30, который дает, с адекватным приближением, межфазное падение напряжения на км кабеля на ампер в виде:
- Виды использования схем: цепи двигателя с cosφ близким к 0,8 или освещение с cosφ близким к 1.
- Тип схемы; однофазный или трехфазный
Падение напряжения в кабеле тогда 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 колонны «cosφ = 0,35» из , рисунок G30, может использоваться для вычисления падения напряжения, возникающего во время периода запуска двигателя (см. Пример № 1 после , рисунок G30).
Рис. G30 — Падение межфазного напряжения ΔU для цепи, в вольтах на ампер на км
| Медные кабели | Алюминиевые кабели | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| c.s.a. в мм 2 | Однофазная цепь | Симметричная трехфазная цепь | г.s.a. в мм 2 | Однофазная цепь | Симметричная трехфазная цепь | ||||||||
| Мощность двигателя | Освещение | Мощность двигателя | Освещение | Мощность двигателя | Освещение | Мощность двигателя | Освещение | ||||||
| Нормальное обслуживание | Пуск- вверх | Нормальное обслуживание | Запуск | Нормальное обслуживание | Запуск | Нормальное обслуживание | Запуск | ||||||
| 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 год | 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 35 мм медный кабель 2 длиной 50 метров питает двигатель на 400 В от:
- 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 исходной точке 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 выводах двигателя:
- В нормальном режиме?
- Во время запуска?
Решение:
- Падение напряжения в нормальных условиях эксплуатации:
ΔU% = 100ΔUn {\ displaystyle \ Delta U \% = 100 {\ frac {\ Delta U} {Un}}}
Таблица Рисунок G30 показывает 1 В / А / км, поэтому:
ΔU для кабеля = 1 x 100 x 0.05 = 5 В
ΔU всего = 10 + 5 = 15 V = 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 запуске двигателя:
ΔUcable = 0,54 x 500 x 0,05 = 13,5 В
Из-за дополнительного тока, потребляемого двигателем при пуске, падение напряжения на распределительном щите превысит 10 вольт.
Предположим, что подача на распределительный щит во время запуска двигателя составляет 900 + 500 = 1400 А, тогда падение напряжения на распределительном щите увеличится приблизительно пропорционально, т.е.е.
10 × 1,4001,000 = 14 В {\ displaystyle {\ frac {10 \ times 1,400} {1,000}} = 14 В}
Распределительный щит ΔU = 14 В
ΔU для кабеля двигателя = 13 В
ΔU total = 13,5 + 14 = 27,5 В, т.е.
27,5400 × 100 = 6,9% {\ displaystyle {\ frac {27,5} {400}} \ times 100 = 6,9 \%}
значение, которое является удовлетворительным при запуске двигателя.
Рис. G31 — Пример 1
Пример 2
(см. , рис. G32)
Трехфазная 4-проводная медная линия 70 мм 2 c.s.a. и на длине 50 м пропускает ток 150 А. Линия питает, среди прочего, 3 однофазные цепи освещения, каждая 2,5 мм 2 c.s.a. медные длиной 20 м, каждый пропускающий 20 А.
Предполагается, что токи в линии 70 мм 2 сбалансированы и что все три цепи освещения подключены к ней в одной точке.
Какое падение напряжения на конце 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 междуфазно
, что дает:
4,43 = 2,54 В {\ displaystyle {\ frac {4.4} {\ sqrt {3}}} = 2,54 В} фаза на нейтраль.
- Падение напряжения в любой из однофазных цепей освещения:
ΔU для однофазной цепи = 19 x 20 x 0,02 = 7,6 В
Таким образом, полное падение напряжения составляет
7,6 + 2,54 = 10,1 В
10,1 В 230 В × 100 = 4,4% {\ displaystyle {\ frac {10,1 В} {230 В}} \ times 100 = 4. 1 2 Значения ρ согласно IEC60909-0 и Cenelec TR 50480. См. , рисунок G38.
Расчет падения напряжения на кабеле для столба уличного фонаря
Пример: Рассчитайте падение напряжения кабеля для столба уличного фонаря. Напряжение системы составляет 230 В (P-N), коэффициент мощности = 0,75. Допустимое падение напряжения = 4%. Деталь полюса и кабеля
.Элемент полюса:
- Стойка секционного питателя находится в 50 метрах от Столба-1
- Расстояние между полюсами 50 метров
- люминар каждого полюса = 2 шт.
- Люминар Ватт = 250 Ватт
Детали кабеля:
- Размер кабеля = 4CX10 кв.мм.
- Первый полюс подключен в фазе R Следующий полюс подключен в фазе Y, чем следующий полюс подключен в фазе B. Следующий полюс снова подключается к фазе R.
- Сопротивление кабеля = 3,7 Ом / км
- Реагент кабеля = 0,1 Ом / км
Расчет:
Нагрузка на каждый полюс
- Нагрузка на каждый полюс = (Ватт каждого светильника X Количество светильников) / Вольт X P.F
- Нагрузка на каждый полюс = (250X2) / (230X0.75)
- Нагрузка на каждый полюс = 2,9 А
Для полюса Pole-1:
- Полюс подключен к фазе «R»
- Общее расстояние полюсов для фазы «R» = 50 метров,
- % Падение напряжения кабеля = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения на кабеле = (2,9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X50 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения на кабеле = 0,18% ——————————— (1)
Для полюса Pole-2:
- Полюс подключен к фазе «Y»
- Общее расстояние полюсов для фазы «Y» = 50 + 50 = 100 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения на кабеле = (2.9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X100 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения на кабеле = 0,36% ——————————— (2)
Для полюса Pole-3:
- Полюс подключен к фазе «B»
- Общее расстояние полюсов для фазы «B» = 50 + 50 + 50 = 150 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения кабеля = (2,9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X150 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения кабеля = 0.54% ——————————— (3)
Для полюса Pole-4:
- Полюс подключен к фазе «R»
- Общее расстояние полюсов для фазы «R» = 150 + 50 = 200 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения на кабеле = (2,9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X200 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения на кабеле = 0,72% ——————————— (4)
Для полюса Pole-5:
- Полюс подключен к фазе «Y»
- Общее расстояние полюсов для фазы «Y» = 200 + 50 = 250 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения на кабеле = (2.9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X250 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения на кабеле = 0,9% ——————————— (5)
Для полюса Pole-6:
- Полюс подключен к фазе «B»
- Общее расстояние полюсов для фазы «B» = 250 + 50 = 300 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения кабеля = (2,9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X300 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения кабеля = 1.07% ——————————— (6)
Для полюса Pole-7:
- Полюс подключен к фазе «R»
- Общее расстояние полюсов для фазы «R» = 300 + 50 = 350 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения на кабеле = (2,9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X350 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения на кабеле = 1,25% ——————————— (7)
Для полюса Pole-8:
- Полюс подключен к фазе «Y»
- Общее расстояние полюсов для фазы «Y» = 350 + 50 = 400 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения на кабеле = (2.9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X400 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения на кабеле = 1,43% ——————————— (8)
Для полюса Pole-9:
- Полюс подключен к фазе «B»
- Общее расстояние полюсов для фазы «B» = 400 + 50 = 450 метров,
- % Падение напряжения в кабеле = (Ток X (Rcosᴓ + JSinnᴓ) X Расстояние) / (Вольт X Номер кабеля X 1000)
- % Падение напряжения в кабеле = (2,9x (3,7 × 0,75 + 0,1 × 0,66) X450 / (230x1x1000)
- % Падение напряжения кабеля = 1.61% ——————————— (9)
Общее падение напряжения:
- Падение напряжения в фазе «R» = 0,18 + 0,72 + 1,25 = 2,15%
- Падение напряжения в фазе «Y» = 0,36 + 0,90 + 1,43 = 2,69%
- Падение напряжения в фазе «B» = 0,54 + 1,07 + 1,61 = 3,22%
- % Падение напряжения в каждой фазе составляет макс. 3,22%, что менее 4%
Результаты:
| Фаза | No полюса | Нагрузка (А) | Падение напряжения |
| R | 3 | 9 | 2.15% |
| Y | 3 | 9 | 2,69% |
| B | 3 | 9 | 3,22% |
| Итого | 9 | 9 | 2,55% |
Нравится:
Нравится Загрузка …
Связанные
О Джинеше.Пармар (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Управление энергосистемой), B.E (Электрика). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение). В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия.Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Industrial Electrix» (Австралийские публикации в области энергетики). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки. Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновиться по различным инженерным темам.
Практическое правило длины кабеля
Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу о кабелях
Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную трюкам с четвертьволнами
Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу о линиях передачи
Новинка января 2008 года! Эта страница является результатом вопроса, который кто-то задал нам о вычислении физической длины коаксиального кабеля по его частотной характеристике с разверткой. Но вы можете применить математику «наоборот» и использовать это как метод для бедняков для измерения эффективной диэлектрической проницаемости для микрополосковых и полосковых, а также коаксиальных структур.
Вот соответствующая страница, на которой показан метод расчета диэлектрической проницаемости по групповой задержке.
Расчет длины кабеля по провалам КСВН
Всякий раз, когда вы измеряете S-параметры коаксиального кабеля, в отклике появляются заметные провалы на S11 (и, возможно, менее заметные на S21), периодические с частотой. Они происходят через равные промежутки времени, разделенные величиной, которую мы назовем «deltaF». Провалы вызваны чем-то внутри кабеля, которое вызывает конструктивные и деструктивные помехи.Длину можно рассчитать по расстоянию между пиками или провалами, однако провалы в S11 лучше определены, поэтому мы предпочитаем использовать их для этой цели. Имейте в виду, что это всегда приблизительное решение, если вам нужна более высокая точность измерения электрической длины, вам следует подогнать модель к измеренным данным или посмотреть на групповую задержку.
Для людей, которые не заботятся о производных, мы представим формулу сразу.
Где v light — скорость света в среде.Скорость света равна «c», умноженному на коэффициент скорости среды VF (мера того, насколько скорость света в среде замедляется). Для коаксиального кабеля коэффициент скорости равен 1 / SQRT (ER), где ER — диэлектрическая проницаемость диэлектрического наполнителя.
Два типа несоответствия вызывают один и тот же эффект, мы опишем оба типа ниже.
Корпус 1
При первом типе рассогласования импеданс кабеля немного отличается от 50 Ом. Для 0.049-дюймовый кабель для ER = 2,1, внутренний диэлектрик толщиной 13 мил дает импеданс около 55 Ом (несравнимо для 50 Ом). Мы смоделировали кабель в ADS, а затем посмотрели на частотную характеристику.
Провалы в S11 имеют регулярный интервал примерно 104 МГц, о чем свидетельствуют маркеры на графике ниже. Это «deltaF», которое мы введем в уравнение вверху страницы. Решив длину кабеля, мы получим 0,995 метра, погрешность всего 0,5%!
Глядя на этот случай на диаграмме Смита, мы видим, что коэффициент отражения на входе показывает круг между 50 Ом и более высоким импедансом.Более высокий импеданс возникает, когда длина составляет нечетное число четвертей длины волны, и в этом случае он действует как трансформатор импеданса. Провалы возникают, когда кабель действует как кратное двум четвертьволновым длинам. Вот объяснение: один четвертьволновый трансформатор перемещает нагрузку до импеданса, отличного от пятидесяти Ом, а второй четвертьволновый трансформатор возвращает сопротивление до пятидесяти Ом.
Угадайте, что? Вы можете рассчитать полное сопротивление кабеля по максимальным точкам на кривой возвратных потерь.В этих точках кабель действует как настоящий четвертьволновый трансформатор. Загляните сюда позже, и мы опубликуем расчет!
Корпус 2
Здесь кабель хорошо согласован с сопротивлением 50 Ом (центральный провод 14,6 мил, внутренний диаметр внешнего проводника 49 мил), но разъемы на каждом конце имеют ужасный КСВН (но одинаковы на каждом конце). Мы смоделировали эту проблему как небольшой шунтирующий конденсатор на каждом конце 50-омной линии.
В этом случае мы знаем из нашей страницы «Уловки четвертьволны», что равные несовпадения можно отменить, разместив их примерно на расстоянии четверти волны (емкостные рассогласования требуют для устранения расстояния несколько меньше четверти длины волны).
Ниже представлен ответ этой уродливой модели кабеля. Обратите внимание, что самый первый провал — это когда длина кабеля меньше 1/4 длины волны. С этого момента провалы возникают, когда кабель представляет собой нечетное количество четвертьволнов или расстояние между каждым провалом вызвано дополнительной полуволной. Расстояние между первыми двумя провалами (deltaF) составляет 99 МГц. Подставляя это в уравнение, мы вычисляем длину кабеля в 1,045 метра, ошибку 4,5%.
Когда мы смотрим на реакцию этого случая на диаграмме Смита, мы видим, что коэффициент отражения увеличивается по спирали наружу, но на всех частотах, где длина кабеля нечетное число четвертьволновых, достигается 50 Ом.По мере увеличения частоты максимальный коэффициент отражения все больше и больше уменьшается от пятидесяти Ом. Конденсатор, который мы смоделировали, соединитель выглядит все ближе и ближе к короткому замыканию RF при увеличении частоты.
Происхождение
Это в стадии строительства. Проверьте позднее!
Испытание на падение напряжения
Ваш двигатель проворачивается медленно или нет, но когда вы проверяете аккумулятор и стартер, оба в порядке? А как насчет генератора, который выдает нормальный зарядный ток, но не может поддерживать полностью заряженный аккумулятор?
Причиной подобных проблем, которую часто не замечают, является чрезмерное сопротивление в цепи с высоким током.Ослабленные, корродированные или поврежденные кабели аккумуляторной батареи или заземляющие ленты могут препятствовать нормальному протеканию тока в этих цепях. А если ток не проходит, у стартера не будет сил провернуть двигатель, и аккумулятор не получит силы тока, необходимой для поддержания полного заряда.
Противно выглядящие клеммы аккумулятора, покрытые коррозией, очевидно, нуждаются в очистке. Но часто коррозия образует почти невидимый барьер толщиной в бумагу между клеммами аккумулятора и кабелями.Невооруженным глазом клеммы и кабели выглядят нормально. Но высокое сопротивление в соединениях препятствует прохождению сильного тока.
То же самое касается кабелей аккумуляторных батарей, концы которых были оббиты, деформированы, или их концы были заменены. Если зажим не имеет хорошего контакта с клеммой аккумулятора, а также с собственным кабелем, кабель может иметь слишком большое сопротивление и ограничивать ток. То же самое касается заземляющих лент, которые имеют незакрепленные или корродированные концевые выводы или плохо контактируют с двигателем или кузовом.
Проблемы с проворачиванием коленчатого вала также могут быть вызваны заменой кабелей аккумуляторной батареи недостаточного размера. Способность провода пропускать ток зависит от калибра провода. Чем толще провод, тем больше тока он может выдерживать. В некоторых дешевых сменных кабелях аккумуляторных батарей используется провод меньшего сечения, который может быть замаскирован более толстой изоляцией, чтобы он выглядел того же размера, что и оригинальный кабель. Но кабель не способен выдерживать ток.
Чтобы вызвать проблемы, не нужно сильно увеличивать сопротивление.Допустим, генератор на 120 А работает в цепи с нормальным сопротивлением 0,11 Ом. Если бы это сопротивление было увеличено до 0,17 Ом из-за плохой проводки, максимальная выходная мощность генератора была бы ограничена до 80 ампер. Другими словами, увеличение всего лишь на 0,06 Ом (почти ничего!) Уменьшит максимальную мощность генератора почти на треть! При небольшой нагрузке падение мощности зарядки может даже быть незаметным. Но в ситуации высокой нагрузки генератор не сможет справиться с этим.
ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ
Если вы используете омметр для измерения на сильно корродированном кабеле аккумулятора или заземляющей перемычке, или на проводе с несколькими жилками, которые контактируют с концевым зажимом или клеммой, соединение может считаться хорошим, потому что все, что вы измеряете, — это непрерывность — не способность выдерживать нагрузку с большим током. Соединение может пропускать небольшой ток, но при большой нагрузке контакта может не хватить для пропускания дополнительного тока.
Итак, как вы находите такие проблемы? Вы делаете тест на падение напряжения.
ИСПЫТАНИЕ НА ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ
Проверка падения напряжения — единственный эффективный способ обнаружить чрезмерное сопротивление в цепях с большим током. Это быстрый и простой тест, который не требует разборки и быстро покажет, хорошее у вас соединение или плохое.
Для проверки падения напряжения вы создаете нагрузку в проверяемой цепи.Затем вы используете цифровой вольтметр (DVM) для измерения падения напряжения на действующем соединении, когда оно находится под нагрузкой. Напряжение всегда следует по пути наименьшего сопротивления, поэтому, если проверяемая цепь или соединение имеет слишком большое сопротивление, часть напряжения будет проходить через цифровой мультиметр и создавать показания напряжения.
Если соединение хорошее, вы должны обнаружить небольшое падение напряжения или его отсутствие и увидеть менее 0,4 В для большинства подключений, а в идеале — менее 0,1 В.Но если вы обнаружите, что падение напряжения в соединении превышает несколько десятых, это указывает на чрезмерное сопротивление и необходимость очистки или ремонта.
ПРОВЕРКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЦЕПИ СТАРТЕРА
Чтобы проверить цепь стартера на чрезмерное сопротивление, необходимо измерить падение напряжения на аккумуляторной батарее, соединениях кабеля аккумуляторной батареи и стартере во время проворачивания двигателя.
Первая проверка — это «доступное напряжение батареи». Чтобы стартер запускал нормальную скорость, аккумулятор должен быть заряжен не менее чем на 75% (12.4 вольта или выше). Низкое напряжение аккумуляторной батареи может повлиять не только на стартер, но и на любую другую электрическую систему автомобиля.
A. Установите цифровой вольтметр на шкалу 20 вольт, затем подключите положительный (+) вывод измерителя к положительному (+) полюсу батареи (не зажиму или кабелю), а отрицательный (-) вывод измерителя к отрицательному (-) полюсу батареи.