Закрыть

Расчет потерь напряжения в кабеле формула: Расчёт потерь напряжения | Онлайн калькулятор

Содержание

Расчет падения напряжения в кабеле

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.

При равенстве сопротивлений Zп=Zп=Zп и Zн=Zн=Zн ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп=Zп).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Блок: 1/2 | Кол-во символов: 779
Источник: https://www.ivTechno.ru/raschet_4

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

  1. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
  2. Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
  3. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
  4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
  5. Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %.

Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 1599
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

  1. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
  2. Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
  3. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
  4. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
  5. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
  6. Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока.

Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 2369
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Скачать файл

В заключение – как и обещал, хорошая книжка по расчетом потери напряжения и потерям напряжения в кабеле.

Будет очень интересна всем, кого заинтересовала эта статья. Сейчас таких книг уже не пишут.

• Карпов Ф. Ф. Как выбрать сечение проводов и кабелей, 1973 год / Брошюра из Библиотеки электромонтера. Приведены указания и расчеты, необходимые для выбора сечений проводов и кабелей до 1000 В. Полезно для тех, кто интересуется первоисточниками., zip, 1.57 MB, скачан: 796 раз./

Ещё много книг можно у меня скачать тут.

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 600
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

Расчёт потерь фазного (между фазой и нулевым проводом) напряжения в кабеле производится по формулам:

Для расчёта потерь линейного напряжения U=380 В; 3 фазы.

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

P — активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R — удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L — длина кабельной линии, м;
— линейное напряжение сети, В;
— фазное напряжение сети, В.

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 820
Источник: https://www.ivTechno.ru/raschet_4

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

  • Удельное сопротивление провода — p.
  • Длина токопроводящего кабеля — l.
  • Площадь сечения проводника — S.
  • Сила тока нагрузки в амперах — I.
  • Сопротивление проводника — R.
  • Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

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

U = 14,93 В

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

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

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

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1931
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Предыстория такова. Проектировщикам выдали техническое задание на проект электроснабжения, в котором была указана мощность холодильных систем. Пока выполнялся проект и выделялись деньги на его реализацию, было куплено холодильное оборудование с потребляемой мощностью, в 2 раза превышавшей исходную. Кроме того, выяснилось, что реальное расстояние до подстанции будет почти в 2 раза больше…

В общем, дорогущее немецкое холодильное оборудование отказывается работать, все знают, что делать, но никто не хочет за это платить. Прошедшим летом из-за пониженного напряжения (линейное 340-360 В) сгорел компрессор стоимостью более 10 тыс.евро. Терпеть дальше это было нельзя. Меня попросили провести расчеты, мониторинг и измерения на системе питания, и дать рекомендации по решению проблемы.

Поскольку писал я этот отчет от лица фирмы, имеющей лицензию на энергоаудит, то этот документ будет иметь силу в предстоящей судебной тяжбе.

По ходу документа в цитатах буду давать и уточнения.

  1. Введение

Было проведено обследование качество электроэнергии, поступающей от трансформаторной подстанции (ТП) по первому участку (440 м) до ГРЩ 2.2 и далее по вторым участкам (50 и 40 м) на холодильные установки (Система 12 и Система 14).

Схема структурная данной системы:

Схема кабельных линий от ТП до нагрузки. ДЭС – дизельная электростанция есть, но в данном случае не рассматривается.

Цель обследования – выявить причины значительного падения напряжения на кабельной линии.

В Систему 12 входят следующие потребители:

Наименование Установленная мощность, кВт Макс.расчетный ток, А
Воздухоохладитель 124,6 50,5
Воздухоохладитель 78,3 27,1
Двигатели компрессоров 100 132,7
Двигатели вентиляторов 13,7 29,7
Итого 316,6 240

В Систему 14 входят следующие потребители:

Наименование Установленная мощность, кВт Макс. расчетный ток, А
Воздухоохладитель 234,4 81,2
Воздухоохладитель 193,9 55,7
Воздухоохладитель 15,2 31,3
Двигатели компрессоров 396 525,6
Двигатели вентиляторов 66 144,3
Итого 905,5 838,1

Напряжение питания – 380…415 В.

Значения токов, мощностей и напряжения взяты из паспортных данных потребителей.

  1. Предварительный расчет потерь напряжения в кабеле

По предварительному расчету, при напряжении на выходе ТП 415 В на холостом ходу (при выключенной нагрузке), при максимальной нагрузке допустимо падение 35 В, или 8,43%. В таком случае при максимальной нагрузке напряжение упадет до 380 В, что, согласно паспортным данным потребителей, является допустимым.

ТП содержит 2 трансформатора по 600 кВт, которые планировалось использовать по одному. Но из-за увеличения нагрузки их пришлось включить в параллель.

Согласно Своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, а также ГОСТ Р 50571.15-97 с учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной нагрузки в жилых и общественных зданиях не должны превышать 9%. Причем, из них 5% – на участке от ТП до ВРУ, и 4% – на участке от ВРУ до потребителя.

Согласно ГОСТ 29322-2014, номинальное фазное напряжение в трехфазных сетях должно составлять 400 В, а при нормальных условиях оперирования напряжение питания не должно отличаться от номинального напряжения больше чем на +-10%.

Исходя из этого, падение на 8,43% является обоснованным и соответствует Правилам и ГОСТам, принятым в РФ.

  1. Расчет падения напряжения для 1-го участка

В ходе обследования выяснилось следующее. От ТП, расположенной на расстоянии 440 м, электроэнергия поступает в ГРЩ2.2 по кабельной линии, состоящей из четырех параллельно соединенных кабелей АВБбШв 4х240, общим сечением 960 мм2.

Внутренности ГРЩ2.2. Сверху – ввод от ТП на вводной контактор-защитный автомат, справа – шины от АВР (резерв – дизель), ниже – выходной автомат, и выходы на Системы.

Максимальный расчетный ток нагрузки, согласно паспортным данным,  составляет  240 А для Системы 12 и 838,1 А для Системы 14. Следовательно, максимальный ток кабельной линии составляет 240+838,1=1078,1 А.

Общая установленная мощность, согласно паспортным данным,  составляет 316,6 кВт для Системы 12, и 905,5 кВт для Системы 14. Следовательно, общая установленная мощность всей нагрузки составляет 316,6+905,5=1222,1 кВт.

Рассчитаем падение напряжения на кабельной линии 1-го участка от ТП до ГРЩ2.2 по формуле:

ΔU=√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L)

Исходные данные для расчета:

  • Максимальный ток I = 1078,1 А,
  • Установленная мощность нагрузки 1222,1 кВт,
  • Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,125 Ом/км по данным производителя кабеля.
  • Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
  • Принимаем Cosφ = 0,8, тогда sinφ = 0,6
  • Материал жилы кабеля – алюминий,
  • Длина линии L = 0,44 км.

Подставив данные в формулы, получим, что для одного кабеля падение составит 239 В, или 57,75%. Тогда для имеющейся кабельной линии 1-го участка падение напряжения составит 59,8 В, или 14,43%.

Такое падение напряжения только на 1-м участке является недопустимым.

На всякий случай  таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения:

Таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения

  1. Результат обследования 2-го участка (Система 12)

После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 12, состоящей из одного кабеля АВВГ-нг-LS 5×185, длиной 50 м.

Данные для расчета:

  • Максимальный ток 240 А,
  • Установленная мощность нагрузки 316,6 кВт,
  • Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
  • Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
  • Материал жилы кабеля – алюминий,
  • Длина линии L = 0,05 км.

Для имеющейся кабельной линии падение напряжения составит 3,67 В, или 0,88%.

  1. Результат обследования 2-го участка (Система 14)

После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 14, состоящей из трех параллельно соединенных кабелей АВВГ-нг-LS 5×185 длиной 40 м.

Данные для расчета:

  • Максимальный ток 838,1 А,
  • Установленная мощность нагрузки 905,5 кВт,
  • Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
  • Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
  • Материал жилы кабеля – алюминий,
  • Длина линии L = 0,04 км.

Для одного кабеля потеря напряжения составит 10,2 В, или 2,47%. Для имеющейся кабельной линии 2-го участка Системы 14 падение напряжения составит 3,4 В, или 0,82%.

  1. Рекомендации по модернизации кабельных линий

Для данного максимального тока и длины линии необходимо выбрать другую кабельную линию участка 1, поскольку расчетное падение напряжения для этого участка является недопустимым. Исходя из данных предварительного расчета и данных падения напряжения на 2-х участках, падение напряжения на 1-м участке должно быть не более 7,55%.

Такой уровень потерь обеспечит кабельная линия, состоящая из 8 кабелей АВБбШв 4х240, включенных в параллель. То есть, к имеющимся кабелям (4 шт.) добавить дополнительные (4 шт.).

В результате, потери на кабельной линии участка 1 составят 7,2%, или 29,8 В.

Кабельные линии 2-х участков в модернизации не нуждаются.

  1. Выводы

Для стабильной работы холодильного оборудования, согласно его паспортным данным, требуется напряжение с допустимыми пределами от 380 до 415 В.

Если учесть приводимые рекомендации, то при выходном напряжении ТП 415 В при максимальной нагрузке потери напряжения для Системы 12 будут 7,2+0,88=8,08%, или 33,6 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 12 составит не менее 381,4 В.

Для Системы 14 потери будут 7,2+0,82=8,02%, или 33,2 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 14 составит не менее 381,7 В.

  1. Результаты измерений качества напряжения

Измерения проводились при помощи анализатора качества напряжения HIOKI 3197, который позволяет снимать все параметры напряжения онлайн.

Прибор предназначен для построения графиков различных параметров электропитания в реальном времени. HIOKI 3197 я уже использовал в анализе качества напряжения при проблемах с холодильниками. Если кому нужен такой прибор – обращайтесь!

Измерения проводились в точке подключения 2-го участка Системы 14 в разных режимах работы оборудования. 2-й участок Системы 12 не исследовался, поскольку к нему невозможно было получить доступ, не отключая питания ТП. Но поскольку Система 12 является маломощной по сравнению с Системой 14, для получения общей картины достаточно измерений, результаты которых приведены ниже на графиках.

Результат мониторинга напряжения

Результат мониторинга тока

Пояснения к графикам.

Пик потребления тока (включение нагрузки на 100% мощности) приходится на время 16:56. При этом фазное напряжение (усредненное по фазам) составляет 212 В (линейное – 367 В), ток 836 А.

Холостой ход трансформатора (нагрузка полностью отключена) приходится на 17:07. При этом фазное напряжение составляет 238 В (линейное – 412 В), ток 0 А.

При проведении измерений Система 12 была отключена.

По результатам проведенных измерений можно сделать выводы, что максимальное суммарное падение напряжения для Системы 14 составляет 45 В, или 11%.

Данные измерения подтверждают правильность сделанных расчетов и рекомендаций.

Фото подключения прибора HIOKI 3197 к кабельной линии в процессе измерений:

Подключение HIOKI 3197 для измерения параметров напряжения в реальном времени

  1. Резервное питание

Резервное питание в ГРЩ 2.2 поступает от ДЭС (дизельной электростанции). Переключение производится через систему АВР (автоматический ввод резерва).

Параметры источника резервного питания:

  • Максимальная мощность ДЭС – 600 кВт,
  • Кабельная линия – 3 кабеля АВБбШв 4х240, включенных в параллель,
  • Длина кабельной линии – 250 м.

Исходя из этих параметров, можно однозначно сделать вывод, что мощностей ДЭС и кабельной линии резервного питания с учетом падения напряжения хватит не более чем на половину максимальных потребностей нагрузки, что совершенно недопустимо.

Поэтому мониторинг качества питания по линии ДЭС проводить не имеет никакого смысла.

Для резервного питания в данном случае рекомендуется применить ДЭС мощностью не менее 1220 кВт. Кабельная линия должна содержать 5 кабелей АВБбШв 4х240, в таком случае падение напряжения до ГРЩ 2.2 будет составлять приемлемое значение 6,5%.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 10300
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

  1. Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
  2. В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
  3. Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
  4. После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
  5. Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 1305
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Как сократить потери

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

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

  1. Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
  2. Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
  3. Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 1945
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Кол-во блоков: 9 | Общее кол-во символов: 21648
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:
  1. https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html: использовано 5 блоков из 8, кол-во символов 9149 (42%)
  2. https://www. ivTechno.ru/raschet_4: использовано 2 блоков из 2, кол-во символов 1599 (7%)
  3. https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 10900 (50%)

Расчет падения напряжения в кабеле: калькулятор онлайн, формула расчета

Производя расчет потерь электроэнергии в кабеле, важно учитывать его длину, сечения жил, удельное индуктивное сопротивление, подключение проводов. Благодаря этой справочной информации вы сможете самостоятельно произвести расчет падения напряжения.

Виды и структура потерь

Даже самые эффективные системы электроснабжения имеют те или иные фактические потери электроэнергии. Под потерями понимается разница между данной пользователям электрической энергией и по факту пришедшей к ним. Это связано с несовершенством систем и с физическими свойствами материалов, из которых они изготовлены.

Самый распространенный вид потерь электроэнергии в электрических сетях связан с потерями напряжения от длины кабеля. Для нормирования финансовых трат и подсчета их действительной величины была разработана такая классификация:

  1. Технический фактор. Он связан с особенностями физических процессов и может изменяться под влиянием нагрузок, условных постоянных затрат и климатических обстоятельств.
  2. Затраты на использование дополнительного снабжения и обеспечение нужных условий для деятельности технического персонала.
  3. Коммерческий фактор. В эту группу входят отклонения из-за несовершенства контрольно-измерительных приборов и прочие моменты, провоцирующие недоучет электрической энергии.

Основные причины появления потери напряжения

Основная причина потери мощности в кабеле — это потери в линиях электропередач. На расстоянии от электростанции до потребителей не только рассеивается мощность электроэнергии, но и падает напряжение (что при достижении значения меньше минимально допустимого может спровоцировать не только неэффективную работу приборов, но и полную их неработоспособность.

Также потери в электрических сетях могут быть вызваны реактивной составляющей участка электрической цепи, то есть наличием на этих участках любых индуктивных элементов (это могут быть катушки связи и контуров, трансформаторы, дроссели низкой и высокой частот, электродвигатели).

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

Пользователь сети не может повлиять на потери в ЛЭП, но может снизить падение напряжения на участке цепи, грамотно подключив ее элементы.

Медный кабель лучше соединять с медным, а алюминиевый — с алюминиевым. Количество соединений проводов, где материал жилы изменяется, лучше свести к минимуму, так как в таких местах не только рассеивается энергия, но и увеличивается тепловыделение, что при недостаточном уровне теплозоляции может быть пожароопасным. Учитывая показатели удельной проводимости и удельного сопротивления меди и алюминия, более эффективно в плане энергозатрат использовать медь.

Если это возможно, при планировании электрической цепи любые индуктивные элементы, такие как катушки (L), трансформаторы и электродвигатели, лучше подключать параллельно, так как согласно законам физики, общая индуктивность такой схемы снижается, а при последовательном подключении, наоборот, увеличивается.

Еще для сглаживания реактивной составляющей используют конденсаторные установки (или RC-фильтры в совокупности с резисторами).

В зависимости от принципа подключения конденсаторов и потребителя имеется несколько типов компенсации: личная, групповая и общая.

  1. При личной компенсации емкости присоединяют непосредственно к месту появления реактивной мощности, то есть собственный конденсатор — к асинхронному мотору, еще один — к газоразрядной лампе, еще один — к сварочному, еще один — для трансформатора и т.д. В этой точке приходящие кабели разгружаются от реактивных токов к отдельному пользователю.
  2. Групповая компенсация включает в себя присоединение одного или нескольких конденсаторов к нескольким элементам с большими индуктивными характеристиками. В данной ситуации регулярная одновременная деятельность нескольких потребителей связана с передачей суммарной реактивной энергии между нагрузками и конденсаторами. Линия, которая подводит электрическую энергию к группе нагрузок, разгрузится.
  3. Общая компенсация предусматривает вставку конденсаторов с регулятором в основном щите, или ГРЩ. Он производит оценку по факту текущего потребления реактивной мощности и быстро подсоединяет и отсоединяет нужное число конденсаторов. В результате берущаяся от сети общая мощность приводится к минимуму в согласии с моментальной величиной необходимой реактивной мощности.
  4. Все установки компенсации реактивной мощности включают в себя пару ветвей конденсаторов, пару ступеней, которые образуются специально для электрической сети в зависимости от потенциальных нагрузок. Типичные габариты ступеней: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 квар.

Для приобретения больших ступеней (100 и больше квар) соединяют параллельно небольшие. Нагрузки на сети уменьшаются, токи включения и их помехи снижаются. В сетях с множеством высоких гармоник сетевого напряжения конденсаторы защищают дросселями.

Автоматические компенсаторы обеспечивают сети, снабженной ими, такие преимущества:

  • уменьшают загрузку трансформаторов;
  • делают более простыми требования к сечению кабелей;
  • дают возможность загрузить электросети больше, чем можно без компенсации;
  • ликвидируют причины уменьшения напряжения сети, даже когда нагрузка подсоединена протяженными кабелями;
  • увеличивают КПД мобильных генераторов на топливе;
  • упрощают запуск электрических двигателей;
  • увеличивают косинус фи;
  • ликвидируют реактивную мощность из контуров;
  • защищают от перенапряжений;
  • совершенствуют регулировку характеристик сетей.

Калькулятор расчета потерь напряжения в кабеле

Для любого кабеля расчет потерь напряжения можно произвести онлайн. Ниже приведен онлайн-калькулятор потерь в кабеле напряжения.

Калькулятор находится в разработке, в ближайшее время он станет доступным.

Расчет с применением формулы

Если вы желаете самостоятельно посчитать, каково падение напряжение в проводе, учитывая его длину и прочие факторы, влияющие на потери, можно использовать формулу расчета падения напряжения в кабеле:

ΔU, % = (Uн — U) * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Из этого можно вывести формулу расчета потерь электроэнергии:

ΔP, % = (Uн — U) * I * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

I — фактический ток сети;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Таблица потерь напряжения по длине кабеля

Ниже приведены приблизительные падения напряжения по длине кабеля (таблица Кнорринга). Определяем необходимое сечение и смотрим значение в соответствующем столбце.


Жилы проводов при течении тока излучают тепло. Размер тока вместе с сопротивлением жил определяет степень потерь. Если иметь данные о сопротивлении кабеля и величине проходящего через них тока, получится узнать сумму потерь в контуре.

Таблицы не принимают во внимание индуктивное сопротивление, т.к. при использовании проводов оно чрезмерно мало и не может равняться активному.

Кто платит за потери электричества

Потери электроэнергии при передаче (если передавать ее на большие расстояния) могут быть существенными. Это влияет на финансовую сторону вопроса. Реактивную составляющую учитывают при определении общего тарифа использования номинального тока для населения.

Для однофазных линий она уже включена в стоимость, учитывая параметры сети. Для юридических лиц эта составляющая рассчитывается независимо от активных нагрузок и в предоставляемом счете указывается отдельно, по особому тарифу (дешевле, чем активная). Делается это ввиду наличия на предприятиях большого количество индукционных механизмов (например, электродвигателей).

Органы энергонадзора устанавливают допустимое падение напряжения, или норматив потерь в электрических сетях. За потери при передаче электроэнергии платит пользователь. Поэтому, с точки зрения потребителя, экономически выгодно подумать о том, чтобы снизить их, изменив характеристики электрической цепи.

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

  1. Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
  2. Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
  3. Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления 380В.

При проектировании сетей  часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).

9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например пони­жающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.

В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения
от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.

СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.

С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.

Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.

ГОСТ 13109.

5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения  в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения,  длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2  Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в  сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Жду ваших отзывов и предложений:)

Советую почитать:

Расчет падения напряжения в кабеле 12в, потери в кабельных линиях

Расчёт потерь напряжения в кабеле

  • ГЛАВНАЯ
  • О НАС
    • Лицензии и сертификаты
    • Наши заказчики
    • Фото с наших объектов
    • Наши партнёры
    • Реквизиты и дислокация
    • Вакансии
    • Видео Онлайн
  • ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
    • Видеонаблюдение
    • Охранная сигнализация
    • Контроль и управление доступом
    • Пожарная сигнализация
    • Пожаротушение
    • Огнезащитные преграды
    • Огнезащитная обработка
    • Расчёт категории пожарной опасности
    • Автоматизация
    • Частотный привод
    • Учёт энергоносителей
    • Грозозащита и заземление
    • Электромонтажные работы
    • Локальные сети и СКС
    • Спутниковая связь
    • Аудио и видеосистемы
  • ТИПОВЫЕ РЕШЕНИЯ
    • Типовые решения: Видеонаблюдение
    • Типовые решения: Локально-вычисл. сети
    • Типовые решения: АТС Panasonic
    • Типовые решения: Сигнализация
  • ОБОРУДОВАНИЕ
    • Видеонаблюдение
    • Сигнализация
    • Пожаротушение
    • Огнезащитные материалы
    • Контроль доступа
    • Программное обеспечение
    • Сетевое оборудование
    • Охрана периметра
    • ATC Panasonic
    • Источники питания
    • Кабельная продукция
    • Заземление, грозозащита
    • Промавтоматика
    • Металлодетекторы
    • Спутниковые системы
    • Спецпредложения товаров и услуг
  • НОВОСТИ
    • Камера с использованием наноструктур
    • Рекорды радиорелейной связи
    • Сервер на процессорах Эльбрус
    • Видеорегистратор «Линия XVR»
    • Компьютеры на базе Эльбрус 8С
    • Миллионы пинхолов
    • Электричество без нагревания
    • Тепловой транзистор
    • Спутник квантовой связи
    • Будущее за скирмионами
    • Интеллектуальная камера IRIS
    • Система хранения Archival Disc
    • Плащ-невидимка для микросхем
    • Графеновые шары
    • Органическая электроника
    • «Междугородняя» квантовая связь
    • Нанотехнологии в электронике
    • Песок, охлаждающий электронику
    • Пластиковая электроника
    • Рекордный воздушный канал
    • IP-камеры с объективом i-CS
    • Видеосервер «Линия MicroNVR»
    • Тактовая частота от 10 ГГц
    • Оптоволокно нового поколения
    • Видеокамера BD4680DV
    • Линза в 9 атомных слоев
    • Hikvision DS-2CC12D9T-E
  • СТАТЬИ
    • Защита частного дома от пожара
    • Типичные ошибки электромонтажа
    • Расчёт системы звукового оповещения
    • Как правильно проложить кабель в деревянном доме?
    • Типовые решения на базе IP видеокамер
    • Расчёт линии питания систем оповещения
    • Облачная видеоаналитика для веб-клиентов
    • H. 265 — маркетинговый трюк или что-то большее?
    • Как обеспечить надежность РЭС
    • Защита коаксиальных линий
    • Применение SCADA TRACE MODE 6
    • Цилиндрические спиральные антенны СВЧ
    • Сварка электрических проводов
    • Корректоры коэффициента мощности
    • Системы защитного заземления
    • Защита информационных линий
    • Сетевые фильтры и грозозащита
    • Обзор конструкций видеокамер
    • Интеллектуальное здание
    • Cеть охранного телевидения
    • Передача видеосигналов по кабелю витой пары
    • Заземление в системах промышленной автоматики
    • Продукты Mandriva Linux получили сертификат ФСТЭК
    • RS-485 для чайников
    • Что такое SCADA
    • Правильная разводка сетей RS-485
    • Преобразователи частоты для любых задач
  • РАСЧЁТЫ
    • Расчёт участка цепи
    • Расчёт фильтра нижних частот
    • Расчёт потерь напряжения в кабеле
    • Расчёт сечения кабеля
    • Расчёт комплексного сопротивления провода
    • Расчёт комплексного сопротивления шины
    • Расчёт затухания в коаксиальном кабеле
    • Расчёт реактивного сопротивления
    • Расчёт резонансной частоты
    • Расчёт системы заземления
    • Расчет одиночного стержневого молниеотвода
    • Расчет двойного стержневого молниеотвода
    • Расчёт одиночного тросового молниеотвода
    • Расчёт двойного тросового молниеотвода
    • Расчёт питания системы видеонаблюдения
    • Расчёт угла обзора видеокамеры
    • Расчёт зоны обзора видеокамеры
    • Расчёт пластинчатого теплоотвода
    • Расчёт освещения
    • Расчёт падения давления в трубопроводе
    • Расчёт стоимости проекта
    • Расчёт стоимости обслуживания
    • Расчёт стоимости электромонтажных работ
  • ПРОГРАММЫ
  • СПРАВКА
    • Категории и классы защиты объектов
    • Глоссарий по охранному телевидению
    • Глоссарий по охранно-пожарной сигнализации
    • Глоссарий по установкам пожаротушения
    • Таблица токов плавления для проволоки
    • Кабели для видеонаблюдения
    • Сетка частот телевизионных каналов
    • Справочник по кабельной продукции
    • Основные интерфейсные разъёмы
    • Выбор сечения проводников
    • Физические свойства материалов
    • Радиочастотные кабели
    • Поверхностный (скин) эффект
    • Перевод U1/U2 и P1/P2 в децибелы и неперы
    • Допустимые и недопустимые контакты
    • Углы обзора видеокамер
    • Периодическая система Менделеева
  • КАРТА САЙТА

Пример расчета

Допустим у нас стоит задача запитать камеру видеонаблюдения от блока питания 12 вольт. Расстояние от камеры видеонаблюдения до источника питания 100 метров.Планируемый кабель для подачи питания имеет сечение 0.75 мм². Далее мы узнаем ток потребления видеокамеры, в нашем случае это 0.3 А или 300 мА. Вбиваем количество камер на линии и выбираем величину напряжения источника питания. Жмем расчет и получаем точные данные.

Из результата ниже мы узнаем, что в нашем случае до камеры дойдет всего лишь 10.6 вольт, что не совсем корректно для работы камеры видеонаблюдения, следовательно нам нужно либо сократить дистанцию между камерой и блоком питания либо использовать более толстое сечение кабеля.

Наш калькулятор позволяет произвести расчет падения напряжения в сечении кабеля 12, 24, 36, 48, 60 вольт в однофазной двухпроводной линии постоянного или переменного тока.

Внимание!

Все расчеты считаются верными при использовании медного кабеля, если Ваш кабель омедненный результаты будут расходиться.

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

На линиях значительной протяженности потери будут выше, чем при прохождении тока по коротким проводникам такого же сечения. Чтобы обеспечить подачу на конечный объект тока требуемого напряжения, нужно рассчитывать монтаж линий с учетом потерь в токоведущем кабеле, отталкиваясь от длины проводника.

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

  1. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
  2. Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
  3. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
  4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
  5. Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

  1. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
  2. Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
  3. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
  4. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
  5. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
  6. Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

  • Удельное сопротивление провода — p.
  • Длина токопроводящего кабеля — l.
  • Площадь сечения проводника — S.
  • Сила тока нагрузки в амперах — I.
  • Сопротивление проводника — R.
  • Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

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

U = 14,93 В

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

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

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

Проведение сложных расчетов

Для более детального и достоверного расчета потерь напряжения на линии нужно принимать во внимание реактивное и активное сопротивление, которое вместе образует комплексное сопротивление, и мощность.

Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном

В этой формуле указаны следующие величины:

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

Чтобы обеспечить оптимальную нагрузку по трехфазных линиям передач, необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание на осветительные приборы — между фазами и нейтральной линией.

Есть три варианта подключения нагрузки:

  • от электрощита в конец линии;
  • от электрощита с равномерным распределением по длине кабеля;
  • от электрощита к двум совмещенным линиям с равномерным распределением нагрузки.

Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергозависимых установок в доме, квартире составляет 3,5 кВт — среднее значение при небольшом количестве мощных электроприборов. Если все нагрузки активные (все приборы включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором силы тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получают силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.

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

По формуле потери напряжения составляют:

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

Полученное значение незначительно превышает рекомендуемое нормативными документами падение в пять процентов. В принципе, можно оставить схему такого подключения, но если на основные величины формулы повлияет неучтенный фактор, потери будут превышать допустимое значение.

Что это значит для конечного потребителя? Оплата за использованную электроэнергию, поступающую к распределительному щиту с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту упростить систему расчетов при определении потерь напряжения по длине кабеля? Можно пользоваться специальными таблицами, приведенными в узкоспециализированной литературе для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитаны по двум основным параметрам — длина кабеля в 1000 м и величина тока в 1 А.

В качестве примера представлена таблица с готовыми расчетами для однофазных и трехфазных электрических силовых и осветительных цепей из меди и алюминия с разным сечением от 1,5 до 70 кв. мм при подаче питания на электродвигатель.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Площадь сечения, мм2 Линия с одной фазой Линия с тремя фазами
Питание Освещение Питание Освещение
Режим Пуск Режим Пуск
Медь Алюминий Косинус фазового угла = 0,8 Косинус фазового угла = 0,35 Косинус фазового угла = 1 Косинус фазового угла = 0,8 Косинус фазового угла = 0,35 Косинус фазового 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 удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆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 процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при запуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U щита = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процентном отношении ∆U = 27/400*100 = 6,75 % — допустимое значение, не превышает максимальную величину 8 %. С учетом всех параметров монтаж силовой линии приемлем.

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

  1. Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
  2. В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
  3. Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
  4. После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
  5. Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

Как сократить потери

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

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

  1. Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
  2. Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
  3. Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Падение напряжения по длине кабеля: методы расчета, природа явления

Любой кабель ограничен в своей пропускной способности. По этой причине могут появиться такие условия в электросети, когда для нормальной работы оборудования величина напряжения окажется недостаточной. Такое явление часто встречается, и по этой причине заслуживает более детального рассмотрения, что и будет сделано далее в нашей статье.

Основные причины падения напряжения

Итак, на пропускную способность кабеля оказывают влияние два его главных параметра:

  • площадь поперечного сечения;
  • длина.

Но сила тока в жилах – это как раз та физическая величина, с которой перечисленные параметры находятся в неразрывной связи по закону Ома для участка электрической цепи:

Теория

Среди указанных составляющих формулы сопротивления не хватает еще одной, связывающей силу тока и его неравномерное распределение по поперечнику жилы кабеля. Напоминаем, что это явление именуется поверхностным эффектом или скин-эффектом. Чем больше сила тока, тем заметнее скин-эффект. От него можно избавиться в кабеле, только делая жилы многопроволочными.

Скин-эффект и распределение тока по сечению токопроводящей жилы

Но рассмотренные явления в полной мере соответствуют кабелям с постоянным током, используемым в основном для электрического транспорта. В остальном – это лишь часть того, что входит в понятие падения напряжения (ΔU) по длине кабеля, работающего в промышленной электросети, в которой действует переменное напряжение. В этих условиях любой проводник характеризуется импедансом, учитывающим его индуктивность и емкость, образующих реактивную составляющую напряжения и тока. Поэтому в целом получается комплексная проблема, которая, по сути, сводится к потерям электроэнергии. А ΔU – это их объективное проявление (см. поясняющее изображение далее):

Скин-эффект и распределение тока по сечению токопроводящей жилы

Напоминаем, что в электротехнике для расчетов напряжений и токов с участием нагрузки, исчисляемой по импедансу, используются комплексные числа. Индуктивность и емкость вызывают сдвиг между током и напряжением. Поэтому комплексное число может быть представлено графически. Один вектор – это активная составляющая, другой – реактивная. Сдвиг между током и напряжением характеризуется углом между упомянутыми двумя векторами, выходящими из общей точки. На изображении выше изложенное представляют векторные диаграммы, выполненные красным цветом.

Варианты определения ΔU

Метод векторов

В ходе проектирования электрической сети в основе лежит нагрузка, работоспособность которой необходимо обеспечить. Если кабель будет выбран неправильно, ΔU на нем не позволит правильно работать этой нагрузке. Асинхронные двигатели не достигнут заданных оборотов, трансформаторы на вторичных обмотках не обеспечат номинальные напряжения и т.д., и т.п. Для однофазной сети нагрузка разделяется на активную и реактивную составляющие.

Трехфазная сеть представляется как три самостоятельные однофазные сети. Они называются схемами замещения. Этот метод обеспечивает достаточно точные результаты, если нагрузка симметрична. Если симметрия нарушается, то анализ причин, которые этот процесс вызвали, также можно выполнить, используя этот метод. На основании известных величин можно построить векторную диаграмму и, меняя длину векторов соответственно поставленной задаче, определять те величины, которые необходимы.

Схема 1

Например, известны параметры, которые необходимы для нормальной работы нагрузки. Параметры линии также известны. Следовательно, задача сводится к определению векторного напряжения U1. Шаги, приводящие к появлению искомого вектора, показаны далее.  

Схема 2

Длина вектора и его направление определяются исходя из закона Ома и направления вектора напряжения, определяющего ток (векторы тока и напряжения по направлению совпадают). Вектор напряжения, который получается как результат сложения активной и реактивной составляющих нагрузки (IR+IХ), – это и есть ΔU в линии, соединяющей источник напряжения U1 с нагрузкой. Из полученных векторов просто получить также и потери напряжения. Для этого векторы U1 и U2 совмещаются так, чтобы направление обоих было таким же, как у вектора U2. Разница между ними в длине – это будут потери напряжения.

Схема падения и потери напряжения Определение ΔU и потерь напряжения

Таблицы Кнорринга

Но заниматься построением векторов довольно-таки нудно. Тем более что за время существования потребности в проектировании электросетей для стандартных ситуаций придуманы решения более быстрые. К ним относятся таблицы Кнорринга. Стандартность ситуации для них состоит в постоянстве напряжения на входе кабеля или иного проводника (переменное напряжение с действующим значением 220 В). Это важно как для одной фазы, так и для трех фаз. То есть в трехфазной электросети нагрузка должна быть симметричной.

Также необходимо располагать величиной сечения токопроводящей жилы (в квадратных миллиметрах), длиной проводника (в метрах) и мощностью в нагрузке (в киловаттах). Получаем произведение мощности на длину, в столбце, начинающемся с подходящего сечения жилы, находим это значение, и в крайнем левом столбце смотрим ΔU на кабеле. Только и всего. Два варианта таблиц для напряжения однофазной и трехфазной электрической сети, а также одна для напряжения 12 В, показанные далее, читатель может использовать для расчетов.

Таблица 1 Таблица 2 Таблица 3

Для всех таблиц принято ограничение – жилы должны быть из меди. Если читателю встретится такое определение, как момент нагрузки, – это как раз и будет число из таблицы Кнорринга для провода, соответствующее произведению мощности на длину.

Точные расчеты по формулам

Если по тем или иным причинам метод векторов и таблицы не устраивают, можно использовать либо формулы, показанные далее, либо калькулятор онлайн, на них основанный. Таких калькуляторов в сети немало, и найти подходящий несложно.

Расчет по формулам ΔU по длине кабеля Похожие статьи:

Потери напряжения в двухпроводной линии

Довольно часто на этапе проектирования возникает необходимость в определении потерь напряжения на линии. Особенно это актуально если линия имеет большую протяженность. В данной статье мы рассмотрим определение потерь напряжения для двухпроводных линий передачи электроэнергии.

Рассмотрим двухпроводную линию с тремя ответвлениями к электроприемникам:

Для определения потерь напряжения в двухпроводной линии постоянного тока достаточно определить потерю напряжения в одном проводе, а полученный результат удвоить.

Двухпроводную схему можно заменить однолинейной:

Где:

Потеря напряжения в двухпроводной линии будет равна разности абсолютных величин напряжения вначале и в конце линии.

Потерю напряжений можно выразить через токи в ответвлениях:

Соответственно:

Подставив выражения токов и длин участков линии в формулу (1) получим выражение для трех ответвлений:

Для случая с количеством ответвлений n:

При расчете электрических сетей определяются потери напряжения при заданном сечении проводов или, наоборот, определяются сечения проводов по допустимой величине потери напряжения. Предположив, что материал и сечение проводов вдоль всей линии одинаковы, получим формулы для определения потери напряжения и сечения проводов в двухпроводной сети постоянного тока:

Потеря напряжения на линии в процентах от номинального:

Где In – ток на n-ом участке , или:

Где In/ — ток в n-ом ответвлении.

Очень часто нагрузка линии задается мощностью электроприемников, подключенных к ней.

По заданным мощностям можно определить токи в ответвлениях, допуская, что напряжение вначале каждого ответвления равно номинальному:

В участках линии:

Потеря напряжения на линии:

Где: Р/ — мощность электроприемников каждого ответвления, Вт; Рn – общая мощность каждого участка линии, Вт; Uн – номинальное напряжение сети, В;

Из формул (5) – (8) по заданной допустимой потере напряжений определяется сечение проводов.

Формулы, полученные для определения потерь в двухпроводной сети постоянного тока, будут справедливы и для однофазных линий переменного тока, при условии, что нагрузка активная (например, только лампы накаливания), а индуктивное и емкостное сопротивление не учитывается.

Расчет падения напряжения Майк Холт

Часть ПЕРВАЯ

Целью Национального электротехнического кодекса является практическая защита людей и имущества от опасностей, связанных с использованием электричества. NEC обычно не считает падение напряжения проблемой безопасности. В результате NEC содержит шесть рекомендаций (примечания к мелкому шрифту), которые проводники цепи должны быть достаточно большими по размеру, чтобы может быть обеспечена эффективность работы оборудования.Кроме того, NEC имеет пять правил, по которым проводники должны иметь размер, соответствующий напряжению. падение проводов цепи.

Примечания мелким шрифтом в NEC предназначены только для информационных целей и не подлежит исполнению инспекционным органом [90-5 (c)]. Однако раздел 110-3 (b) требует, чтобы оборудование было установлено в соответствии с оборудованием. инструкции. Поэтому электрооборудование необходимо устанавливать так, чтобы он работает в пределах своего номинального напряжения, указанного производителем.Рисунок 1.

Комментарий автора: Рисунки не размещаются в Интернете.

Из-за падения напряжения в проводниках цепи рабочее напряжение у электрооборудования будет меньше выходного напряжения силового поставлять. Индуктивные нагрузки (например, двигатели, балласты и т. Д.), Работающие при напряжение ниже номинального может привести к перегреву, что приведет к сокращению времени работы оборудования. срок службы и повышенная стоимость, а также неудобства для заказчика.Пониженное напряжение для чувствительного электронного оборудования, такого как компьютеры, лазерные принтеры, копировальные машины и т. д. могут вызвать блокировку оборудования или внезапное отключение питания. вниз, что приведет к потере данных, увеличению стоимости и возможному отказу оборудования. Резистивные нагрузки (нагреватели, лампы накаливания), работающие при пониженном напряжении. просто не обеспечит ожидаемую номинальную выходную мощность, рис. 1.

Комментарий автора: Падение напряжения на проводниках может вызвать накаливание. мигание освещения при работе с другими приборами, оргтехникой или отоплением и системы охлаждения включаются.Хотя некоторых это может раздражать, это не опасно и не нарушает NEC.

РЕКОМЕНДАЦИИ NEC

Национальный электротехнический кодекс содержит шесть примечаний, напечатанных мелким шрифтом, для предупреждения Сообщите пользователю, что оборудование может повысить эффективность работы, если Учитывается падение напряжения на проводнике.

1. Ответвительные цепи. Настоящая FPN рекомендует, чтобы проводники ответвлений быть такого размера, чтобы предотвратить максимальное падение напряжения до 3%.Максимальное общее напряжение падение для комбинации ответвительной цепи и фидера не должно превышать 5%. [210-19 (а) ФПН № 4], рис. 2.

2. Фидеры. Настоящая FPN рекомендует выбирать размеры фидеров. для предотвращения максимального падения напряжения на 3%. Максимальное полное падение напряжения для комбинации ответвления и фидера не должно превышать 5%. [215-2 (d) ФПН № 2], рис. 2.

Пример: Какое минимальное рабочее напряжение, рекомендованное NEC для Нагрузка 120 В, подключенная к источнику 120/240 В, рисунок 3 (8-11).

(а) 120 вольт (b) 115 вольт (c) 114 вольт (г) 116 вольт

Ответ: (c) 114 В Максимальное рекомендуемое падение напряжения на проводе как для фидера, так и для ответвленной цепи составляет 5 процентов от источника напряжения; 120 вольт x 5% = 6 вольт. Рабочее напряжение на нагрузке определяется путем вычитания падения напряжения на проводнике из источника напряжения, 120 вольт - падение 6 вольт = 114 вольт.

3. Услуги - Интересно, что нет рекомендуемого падения напряжения. для сервисных проводников, но эта FPN напоминает пользователю Кодекса о необходимости учитывать падение напряжения на служебных проводниках [230-31 (c) FPN].

Комментарий автора: Падение напряжения на проводах с длительным сроком службы может вызвать лампы накаливания в здании мигают при включении бытовой техники, отопления или включаются системы охлаждения. Для получения информации о том, как решить или уменьшить мерцание ламп накаливания, перейдите по адресу: www.mikeholt.com/Newsletters.

4. Максимально допустимая нагрузка проводника - Эта FPN определяет тот факт, что перечисленные в таблице 310-16, не учитывают падение напряжения [310-15 ФПН №1].

5. Фазовые преобразователи - Фазовые преобразователи имеют свои собственные рекомендации. падение напряжения от источника питания к фазовому преобразователю должно не превышает 3% [455-6 (a) FPN].

6. Парковки для транспортных средств для отдыха - для транспортных средств для отдыха есть рекомендации. чтобы максимальное падение напряжения на проводниках параллельной цепи не превышало 3% и комбинация ответвления и фидера не более 5% [210-19 (а) ФПН №4 и 551-73 (d) FPN].

ТРЕБОВАНИЯ NEC

Национальный электротехнический кодекс также содержит пять правил, требующих проводники должны быть увеличены в размере, чтобы компенсировать падение напряжения.

Заземляющие проводники - это правило гласит, что если проводники цепи увеличены в размерах для компенсации падения напряжения, заземление оборудования проводники также должны быть увеличены в размерах [250-122 (b)].

Комментарий автора: Если, однако, провода цепи не увеличивать по размеру, чтобы учесть падение напряжения, то заземляющий провод оборудования не требуется, чтобы он был больше, чем указано в Таблице 250-122.

Кино / Телестудия - Проводник ответвления для Системы 60/120 вольт, используемые для снижения шума при производстве аудио / видео или другая подобная чувствительная электроника для киностудий и телестудий не должно превышать 1,5%, а суммарное падение напряжения фидера и проводники параллельной цепи не должны превышать 2,5% [530-71 (d)]. Кроме того, FPN № 1 в соответствии с разделом 530-72 (b) напоминает пользователю Кодекса об увеличении размера заземляющего проводника в соответствии с Разделом 250-122 (b).

Пожарные насосы - Рабочее напряжение на выводах пожарного насоса. Контроллер не должен быть менее 15% от номинального напряжения контроллера. при запуске двигателя (ток заторможенного ротора). Кроме того, действующие напряжение на выводах электродвигателя пожарного насоса не должно быть меньше 5% от номинального напряжения двигателя, когда двигатель работает на 115 процентов от номинального тока полной нагрузки [695-7].

Комментарий автора: в следующем месяце в этой статье я приведу примеры и графики, демонстрирующие применение правил NEC по падению напряжения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕПАДА НАПРЯЖЕНИЯ В ЦЕПИ

Когда проводники цепи уже установлены, напряжение падение на проводниках может быть определено одним из двух методов: Ом закон или формула ВД.

Метод закона Ома - только однофазный

Падение напряжения на проводниках цепи можно определить умножением ток цепи по общему сопротивлению проводов цепи: VD = I x R.«I» соответствует нагрузке в амперах, а «R» равно сопротивлению проводника, указанному в главе 9, таблица. 8 для цепи постоянного тока или в главе 9, таблице 9 для переменного тока. токовые цепи. Метод закона Ома нельзя использовать для трехфазного схемы.

120 вольт Пример: каково падение напряжения на двух проводниках № 12, которые подайте нагрузку 16 ампер, 120 вольт, которая находится в 100 футах от источника питания питания (200 футов провода), рисунок 4.

(а) 3,2 вольт (б) 6,4 вольт (c) 9,6 вольт (г) 12,8 В

Ответ: (б) 6,4 вольт

Падение напряжения = I x R

«I» равно 16 ампер

«R» равно 0,4 Ом (Глава 9, Таблица 9: (2 Ом / 1000 футов) x 200 футов

Падение напряжения = 16 ампер x 0,4 Ом

Падение напряжения = 6,4 В (6,4 В / 120 В = 5.Падение напряжения 3%)

Рабочее напряжение = 120 В - 6,4 В

Рабочее напряжение = 113,6 В

Комментарий автора: Падение напряжения на 5,3% для указанной выше параллельной цепи. превышает рекомендации NEC на 3%, но не нарушает NEC, если нагрузка 16 А не рассчитана ниже 113,6 В [110-3 (b)].

, однофазный, 240 вольт Пример: какое рабочее напряжение у 44 ампер, 240 вольт, однофазная нагрузка, расположенная в 160 футах от щитка, если он подключен к No.6 проводников, рисунок 5?

(а) 233,1 вольт (б) 230,8 вольт (c) 228,4 вольт (г) 233,4 В

Ответ: (а) 233,1 вольт

Падение напряжения = I x R

«I» равно 44 амперам

«R» равно 0,157 Ом (Глава 9, Таблица 9: (0,49 Ом / 1000 футов) x 320 футов

Падение напряжения = 44 ампера x 0,157 Ом

Падение напряжения = 6.9 В (6,9 В / 240 В = падение на 2,9%)

Рабочее напряжение = 240 В - 6,9 В

Рабочее напряжение = 233,1 В

Падение напряжения по методу формул

Когда проводники цепи уже установлены, напряжение падение проводов можно определить с помощью одного из следующих формулы:

VD = 2 x K x Q x I x D / CM - однофазный

ВД = 1.732 x K x Q x I x D / CM - трехфазный

«VD» = падение напряжения: падение напряжения на проводниках цепи. как выражено в вольтах.

«K» = постоянная постоянного тока: это постоянная, которая представляет сопротивление постоянному току для проводника в тысячу круглых мил длиной в тысячу футов, при рабочей температуре 75º. C. Постоянное значение постоянного тока, используемое для меди, составляет 12,9 Ом. и 21.Для алюминиевых проводников используется 2 Ом. Константа «К» подходит для цепей переменного тока, где жилы не превышает № 1/0.

«Q» = Коэффициент регулировки переменного тока: Переменный ток цепи № 2/0 и выше должны быть отрегулированы с учетом эффектов самоиндукции. (скин-эффект). Коэффициент корректировки «Q» определяется путем деления сопротивление переменному току, как указано в таблице 9 главы 9 NEC, на сопротивление постоянному току, как указано в главе 9, таблица 8.

«I» = Амперы: нагрузка в амперах при 100 процентах, а не 125 процентов для двигателей или постоянных нагрузок.

«D» = Расстояние: расстояние, на котором нагрузка находится от источника питания. питания, а не общую длину проводников цепи.

«CM» = Circular-Mils: Круговые милы проводника цепи. как указано в главе 9, таблица 8.

Однофазный пример: каково падение напряжения на проводе № 6 который обеспечивает однофазную нагрузку 44 А, 240 В, расположенную на расстоянии 160 футов из щитка, рисунок 6?

(а) 4.25 вольт (b) 6,9 вольт (c) 3 процента (г) 5 процентов

Ответ: (б) 6,9 вольт

VD = 2 x K x I x D / CM

K = 12,9 Ом, медь

I = 44 ампера

D = 160 футов

CM = No. 6, 26 240 круговых милов, Глава 9, Таблица 8

VD = 2 провода x 12,9 Ом x 44 А x 160 футов / 26240 круглых мил

VD = 6.9 В (6,9 В / 240 В = падение на 2,9%)

Рабочее напряжение = 240 В - 6,9 В

Рабочее напряжение = 233,1 В

Трехфазный Пример: Трехфазная нагрузка 208 В, 36 кВА расположена 80 футов от щитка и соединен алюминиевыми проводниками №1. Какое падение напряжения в проводниках до отключения оборудования, Рисунок 7?

(а) 3,5 вольт (б) 7 вольт (c) 3 процента (г) 5 процентов

Ответ: (а) 3.5 вольт

VD = 1,732 x K x I x D / CM

K = 21,2 Ом, алюминий

I = 100 ампер

D = 80 футов

CM = № 1, 83690 круговых милов, глава 9, таблица 8

VD = 1,732 x 21,2 Ом x 100 ампер x 80 футов / 83690 круглых мил

VD = 3,5 В (3,5 В / 208 В = 1,7%)

Рабочее напряжение = 208 В - 3,5 В

Рабочее напряжение = 204,5 В

Надеюсь, это краткое резюме было полезным.Если вы хотите узнать больше о по этой теме, посетите наш семинар или закажите видео для домашнего обучения программа сегодня.

Калькулятор падения напряжения

Калькулятор падения напряжения - это простой инструмент, который помогает определить, какая часть напряжения теряется при прохождении электрического тока по проводу, а также рассчитать выходное напряжение на конце кабеля. В качестве альтернативы вы можете использовать его в качестве калькулятора размера провода, чтобы решить, какой диаметр провода гарантирует, что падение напряжения не превысит допустимых уровней.

Если вы все еще не знаете, как рассчитать падение напряжения, не смотрите дальше - просто продолжайте читать, чтобы узнать! Эта статья предоставит вам формулу падения напряжения и наглядный пример ее применения. Обязательно ознакомьтесь с калькулятором закона Ома!

Какое падение напряжения?

По определению, падение напряжения - это уменьшение напряжения, происходящее, когда электрический ток проходит через пассивные элементы схемы.

Рассмотрим провод, соединяющий дом с местным поставщиком электроэнергии.В идеальных условиях электрический ток беспрепятственно течет по проводу, пока не достигнет дома. Там он используется для включения нескольких устройств. На самом деле, однако, потоку препятствует какое-то противодействующее давление. Это означает, что некоторая часть напряжения теряется, когда ток должен преодолеть это сопротивление. Эта потеря называется падением напряжения.

Если у вас возникли проблемы с пониманием этого слова, вы можете представить себе человека, бегущего по прямой дороге. Если путь чист, без препятствий и с подходящим покрытием, человек будет двигаться быстро и устойчиво.С другой стороны, если по дороге трудно ехать, и дорогу преграждают камни, более вероятно, что человек потеряет много энергии, просто пытаясь преодолеть все препятствия.

Что влияет на величину падения напряжения?

Обычно падение напряжения происходит, когда ток должен проходить по проводу. В такой системе оба компонента - ток и провод - влияют на падение напряжения. В частности, можно выделить следующие факторы:

  • Материал проволоки .Применение более качественных проводников приведет к меньшему падению напряжения. Например, медь является проводником намного лучше, чем углеродистая сталь; Если вы проанализируете один и тот же ток, протекающий по двум идентичным проводам, один из которых сделан из меди, а другой из стали, вы обнаружите, что падение напряжения больше в стальном проводе.
  • Сечение провода . Площадь поперечного сечения провода имеет большое влияние на падение напряжения. Чем тоньше провод, тем выше будет падение напряжения.
  • Длина провода . Интуитивно понятно, что более длинный провод означает более длинный путь прохождения тока и, следовательно, более высокие потери напряжения. Вы всегда должны стараться минимизировать длину провода.
  • Ток нагрузки . Чем выше ток, тем больше падение напряжения. Вы также должны дважды проверить, выдерживают ли ваши провода или компоненты, такие как светодиоды, большой ток.

Формула падения напряжения

Формула падения напряжения зависит от типа тока.

  • Для постоянного или однофазного переменного тока, В = 2 * I * L * R / A / n
  • Для трехфазного переменного тока, В = √3 * I * L * R / A / n

где:

  • В - падение напряжения, измеренное в вольтах [В];
  • I - ток нагрузки, измеряемый в амперах [A];
  • L - длина провода в одном направлении, измеряемая в метрах [м];
  • R - удельное сопротивление провода, измеренное в ом-метрах [Ом · м];
  • A - площадь поперечного сечения провода, измеренная в квадратных миллиметрах [мм²];
  • n - количество параллельно включенных проводников.

Последствия падения напряжения

Как правило, падение напряжения не должно превышать 3% от начального напряжения. Более высокое падение может привести к мерцанию огней, а также к перегреву устройств (им нужно будет работать больше, чем обычно, для достижения того же эффекта).

Если вас интересует электричество, обязательно взгляните на наш калькулятор последовательных резисторов!

Калькулятор падения напряжения | Размеры проводов и сила тока

Калькулятор падения напряжения используется установщиками низкого напряжения для расчета падения напряжения переменного или постоянного тока в амперах на различных расстояниях кабеля.В этом инструменте используется стандартная для отрасли формула расчета падения напряжения. Падение напряжения рассчитывается путем ввода значений в следующие поля в форме ниже и нажатия на кнопку «Рассчитать»: начальное напряжение, длина кабеля, сечение кабеля / сечения проводов и сила тока (ток). Промышленный стандарт допустимого падения напряжения составляет 10%.

Это отличный инструмент для установщиков системы безопасности, который можно использовать при планировании оптимальных размеров силовых кабелей для установки камер видеонаблюдения и другого низковольтного оборудования.Предоставляя установщикам ожидаемый процент падения напряжения, они могут приспособиться к калибровочному кабелю питания или запланировать использование источника питания ближе к камере, которую они устанавливают.

У нас также есть таблица низкого падения напряжения / максимальной длины кабеля, доступная здесь.

Щелкните здесь, если вам также потребуется руководство по максимальной длине видеокабеля CCTV для RG-59, RG-6, CAT-5.

Пожалуйста, посетите нашу страницу Калькуляторы, конвертеры и инструменты для дополнительных онлайн-приложений.

Пример расчета

Установщик хочет проложить сиамский кабель RG59 на 300 футов к купольной камере с питанием от 12 В постоянного тока, которая требует мощности 250 миллиампер.В кабеле RG59 используется двухжильный провод 18 калибра для силового кабеля.

Введите следующие значения:
Начальное напряжение: 12
Ток (амперы): 0,250
Длина кабеля: 300
Размер кабеля: 18
Нажмите «Рассчитать».

Промышленный стандарт допустимого падения напряжения составляет 10% или меньше.

Об этом инструменте

Это онлайн-приложение было создано Майком Халдасом для профессионалов камер видеонаблюдения. CCTV Camera Pros - прямой поставщик оборудования для видеонаблюдения для дома, бизнеса и правительства.Майк Халдас - соучредитель CCTV Camera Pros и ветеран USMC. Если у вас есть вопросы по планированию системы видеонаблюдения, свяжитесь с Майком по адресу [email protected]

Формулы падения напряжения и мощности для инженеров-электриков ~ Изучение электротехники

Пользовательский поиск

Работая с однофазным, трехфазным и постоянным током (цепи постоянного тока), вам быстро нужны справочные формулы для расчета падения напряжения и расчета мощности для данного проводника? В таблице ниже приводится краткая справка по этим расчетам.

Формулы расчета падения напряжения и мощности для однофазных цепей


$ $ $ $
Электрические параметры Формулы
Падение напряжения $ ∆V = 2 * I * L * (rCos Փ + xSin Փ) $
% Падение напряжения % $ ∆V = \ frac {∆V} {V_r} * 100 $
Активная мощность $ P = V * I * Cos Փ
Реактивная мощность $ Q = V * I * Sin Փ
Полная мощность $ S = V * I = \ sqrt {{P ^ 2} + {Q ^ 2}}
Коэффициент мощности $ Cos Փ = \ frac {P} {S}
Потеря мощности $ P_L = 2 * L * r * I ^ 2 $
Формулы расчета падения напряжения и мощности для трехфазных цепей $
Электрические параметры Формулы
Падение напряжения $ ∆V = \ sqrt {3} * I * L * (rCos Փ + xSin Փ) $
% Падение напряжения % $ ∆V = \ frac {∆V} {V_r} * 100 $
Активная мощность $ P = \ sqrt {3} * V * I * Cos Փ $
Реактивная мощность $ Q = \ sqrt {3} * V * I * Sin Փ $
Полная мощность $ S = \ sqrt {3} * V * I = \ sqrt {{P ^ 2} + {Q ^ 2}} $
Коэффициент мощности $ Cos Փ = \ frac {P} {S}
Потеря мощности $ P_L = 3 * L * r * I ^ 2 $

Формулы расчета падения напряжения и мощности для цепей постоянного тока
Электрические параметры

Формулы

Падение напряжения

$ ∆V = 2 * I * L * r $

% Падение напряжения

% $ ∆V = \ frac {∆V} {V_r} * 100 $

Активная мощность

$ P = V * I $

Реактивная мощность

$ -

долларов США
Полная мощность

$ -

долларов США
Коэффициент мощности

$ -

долларов США
Потеря мощности

$ P_L = 2 * L * r * I ^ 2 $

Значение символов, используемых в формулах выше :
$ L $ = Общая длина проводника
$ r $ = Сопротивление проводника на единицу длины
$ x $ = Реактивное сопротивление проводника на единицу длины
$ ∆V $ = Падение напряжения
$ P $ = Активная мощность
$ Q $ = Реактивная мощность
$ I $ = Ток

Калькулятор падения напряжения | Проволока для лодки Best

AWG Кв.м

18

0.8

16

1

14

2

12

3

10

5

8

8

6

13

4

21

2

34

1

42

1/0

53

2/0

68

4/0

107

AWG SAE

1,600

1,537

2,600

2336

4 100

3 702

6 500

5,833

10 500

9 343

16 800

14 810

26 600

24 538

42 000

37,360

66 500

62,450

83 690

77 790

105 600

98 980

133,100

125,100

211 600

205 500

Снаружи Внутри

20

17

25

21

35

30

45

38

60

51

80

68

120

102

160

136

210

178

245

208

285

242

330

280

445

378

Расчет падения напряжения с помощью NICEIC

Раздел 525 стандарта BS 7671 требует ограничения падения напряжения в цепях установки, чтобы не нарушалась безопасная и удовлетворительная работа оборудования, потребляющего ток.

Для обеспечения этой схемы может потребоваться установка проводников большего размера, чем требуется для пропускания тока нагрузки, чтобы компенсировать падение напряжения.

В этой статье рассматривается один метод, обычно называемый «базовым», для удовлетворения требований к падению напряжения стандарта BS 7671.

Расчет падения напряжения «базовым» методом

Когда этот метод используется для определения падения напряжения, применяются следующие допущения:

  • предполагается, что проводники цепи всегда имеют максимально допустимую рабочую температуру.
  • , коэффициент мощности нагрузки (pf) всегда принимается как наихудшее возможное значение с точки зрения падения напряжения, а фактический коэффициент мощности не принимается во внимание.

Этот подход является ошибочным, поскольку в некоторых случаях может привести к выбору проводника большего сечения. Поэтому более подробный метод расчета (который не рассматривается в этой статье), который включает поправки на рабочую температуру проводника и коэффициент мощности нагрузки, приведен в разделе 6 Приложения 4 стандарта BS 7671.

Примечание. Базовый метод не учитывает содержание гармоник, для чего потребуются более подробные расчеты падения напряжения.

Требования к максимально допустимому падению напряжения

Правило 525.1 требует, чтобы при отсутствии каких-либо других соображений при нормальных условиях эксплуатации напряжение на выводах оборудования, потребляющего постоянный ток, было больше, чем нижний предел, соответствующий стандарту на данное оборудование.

Если оборудование, потребляющее фиксированный ток, не подпадает под действие стандарта на продукцию, Регламент 525.201 требует, чтобы напряжение на выводах было таким, чтобы не нарушалось безопасное функционирование оборудования.

Для низковольтной установки, питаемой непосредственно от сети общего пользования, эти требования считаются выполненными, если падение напряжения между источником установки (обычно клеммами питания) и клеммами оборудования, потребляющего постоянный ток, или розеток не соответствует. превышают следующие пределы, указанные в разделе 6.4 Приложения 4 к BS 7671 (Регламент 525.202).

  • Освещение 3%
  • Прочие виды использования 5%.

Примечание: большее падение напряжения, чем указано, может допускаться для двигателя во время пусковых периодов и для другого оборудования с высокими пусковыми токами (Правило 525.102).

Приложение 4 стандарта BS 7671 включает таблицы падения напряжения в мВ / А / м (милливольт на ампер на метр). Табличные значения падения напряжения приведены для тока в один ампер на один метр пробега по маршруту, по которому проложены кабели.Падение напряжения на длине кабеля (ей) рассчитывается по следующей формуле:

Где:

мВ / А / м - это табличное значение мВ / А / м, полученное из Приложения 4 стандарта BS 7671

.

L - длина кабеля, в метрах

Ib - расчетный ток в амперах.

Для цепей переменного тока с сечением проводов до 16 мм2 включительно и цепей постоянного тока с проводниками любого сечения индуктивностью можно пренебречь, а приведенные в таблице значения падения напряжения учитывают только сопротивление.

Для кабелей с csa более 16 мм2 в отдельных таблицах приведены значения падения напряжения для сопротивления, индуктивности и импеданса проводников.

Они обозначены в таблицах символами r, x и z соответственно. Для проводников цепи переменного тока, имеющих csa 25 мм2 или больше, значение мВ / А / м, которое должно использоваться в приведенном выше уравнении, представляет собой значение «импеданса» (мВ / А / м) z из соответствующего столбца таблицы.

Расчет общего падения напряжения, если цепь НЕ получает питание напрямую от источника установки

Если конечная цепь питается от распределительного щита, который не находится в исходной точке установки, как показано на рисунке 1, общее падение напряжения между источником установки и нагрузкой, использующей оборудование, равно сумме напряжений. падения в цепи распределения и оконечной цепи.

Необходимо соблюдать осторожность при сложении падения напряжения трехфазной распределительной цепи и однофазной конечной цепи, поскольку первое падение напряжения относится к межфазному напряжению, а второе - к межфазному напряжению. Напряжение.

Как показано в следующем рабочем примере, выражение всех падений напряжения в процентах (от номинального межфазного напряжения или межфазного напряжения, если применимо) перед их сложением помогает снизить вероятность ошибок.

Рабочий пример

В установке низкого напряжения (400/230 В), питаемой непосредственно от общедоступной системы распределения низкого напряжения, трехфазный распределительный щит с нейтралью питается от источника с помощью 50-метрового 4-жильного армированного кабеля с термореактивной изоляцией 25 мм2. по BS 5467 с медными проводниками.

От распределительного щита питается однофазная цепь, состоящая из 20-метрового отрезка 2-жильного армированного кабеля с термореактивной изоляцией 4 мм2 на BS 5467 с медными проводниками, обеспечивающего ток нагрузки 21 А.

Предполагая, что ток в распределительной цепи составляет 80 А, как показано на рис. 1, определите общее падение напряжения между источником установки и нагрузкой при нормальных условиях эксплуатации, выраженное в процентах от номинального напряжения питания.

Падение напряжения ( В D ) в распределительном кабеле

В D в кабеле распределительной цепи рассчитывается следующим образом.

Из рисунка 2 табличное значение z (мВ / А / м) для кабеля составляет 1,65 мВ / А / м, в то время как (L) - 50 м, а I b - 80 А. падение 6,6 В. Это эквивалентно 1,65% от номинального линейного напряжения источника питания;

(6,6 В ÷ 400 В) x 100 = 1,65%.

Падение напряжения ( В D ) в кабеле конечной цепи

В D в последнем кабеле цепи, питающем оборудование, рассчитывается следующим образом.

Табличное значение мВ / А / м для 2-жильного кабеля 4,0 мм2 составляет 12 мВ / А / м, полученное из столбца 3 таблицы 4E4B в

.

Приложение 4, L - 20 м и I b - 21 A.

Подстановка этих значений в формулу дает падение напряжения 5,04 В, что эквивалентно 2,19% от номинального линейного напряжения источника питания; (5,04 В ÷ 230 В) x 100 = 2,19%.

Следовательно, общее процентное падение напряжения между источником установки и нагрузкой равно сумме распределительной цепи (1.65%) и последний контур (2,19%), что составляет 3,84%. Общее падение напряжения 3,84% находится в пределах применимого максимума 5%

Общее падение напряжения, выраженное в вольтах, между фазой и нейтралью, составляет 8,83 В; (3,84 x 230 В) ÷ 100 = 8,83 В.

Руководство по другим вопросам установки содержится в Руководстве по эксплуатации NICEIC и ELECSA, недавно отредактированном до 18-го издания BS 7671.

Для получения информации о схемах утвержденных NICEIC подрядчиков или местных установщиков посетите веб-сайт www.niceic.com или позвоните по телефону 0333015 6626

Анализ правила падения напряжения постоянного тока на 2% - Mayfield Renewables

По мере того, как были приняты более высокие системные напряжения (в 2015 году это означало до 1000 В) и отношения нагрузки инвертора (ILR, также называемые отношениями постоянного тока к переменному току). и, более того, со временем пропасть между предполагаемым падением напряжения в 2% и реальным эффективным падением напряжения еще больше увеличилась.Если все остальное останется неизменным, увеличение напряжения в знаменателе нашего уравнения падения напряжения снизит падение напряжения в процентах. А с более высокими значениями ILR у системы больше возможностей для избыточного производства на стороне постоянного тока, иначе известного как случай «ограничения мощности» (или «ограничения мощности»). В этих случаях у нас может быть потеря напряжения, но если система уже отбрасывает избыточную мощность постоянного тока, эти потери не имеют значения. Сравнение этих потерь с потерями в те часы, когда система производит, но не ограничивает мощность, может дать реальное представление о влиянии падения напряжения.

Моделирование и анализ падения напряжения в 2020 году

Напомним, наш анализ 2015 года подтвердил нашу гипотезу о том, что правило 2% падения напряжения постоянного тока было неточным для большинства реальных фотоэлектрических приложений. В действительности, эффективные потери в проводах постоянного тока или потери, связанные с часами производства без учета часов ограничения мощности, имели тенденцию быть ближе к 1% с некоторыми отклонениями, основанными на местной освещенности, системном напряжении и ILR.

Теперь, когда прошло полных пять лет PV кода, стандартов и технологических достижений, мы хотели обновить наши вводные данные и проверить их влияние на наши предыдущие выводы.С обновленными предположениями мы решили еще раз доказать, что расчеты статического падения напряжения постоянного тока на основе STC не указывают на падение напряжения в реальных условиях эксплуатации, и последствия этой разницы следует учитывать при проектировании фотоэлектрической системы.

Мы достигли этого путем создания новых современных фотоэлектрических систем в Helioscope и моделирования их в тех же трех местах: Атланта, Феникс и Сиэтл. Наши новые входные данные были следующими:

Размер модуля и инвертора был основан на типичных коммерческих и небольших фотоэлектрических системах для коммунальных предприятий.Системные ILR также основывались на общепринятых сегодня значениях, которые, как правило, находятся в диапазоне от 1,3 до 1,5. Мы контролировали различные компоновки массивов, создавая «кластерный» дизайн, в котором все инверторы цепочек расположены вместе, и «центрированный» дизайн с инверторами, равномерно распределенными по всему массиву. Во всех конструкциях использовалась проводка Код минимум : 12AWG. Наше эффективное падение напряжения постоянного тока было рассчитано с использованием того же метода, что и в 2015 году, с выходными данными Helioscope 8760, обеспечивающими ежечасные оценки реального напряжения постоянного тока.

После второго раунда анализа становится ясно, что наши первоначальные выводы 2015 года не только остаются верными, но могут оказаться еще более актуальными сегодня: мы обнаружили, что общие потери в проводах (включая потери от «ограниченного» питания) равны ниже 0,642% в Сиэтле и до 1,57% в Фениксе. Потери в проводах для часов без ограничения мощности (далее именуемые «эффективные потери») составляли от 0,223% до 0,592%.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *