Projektējot elektroinstalāciju, nepieciešams veikt precīzus sprieguma zuduma aprēķinus kabelī. Tas novērš to, ka vadu virsma darbības laikā kļūst pārāk karsta. Pateicoties šiem pasākumiem, ir iespējams izvairīties no īssavienojumiem un priekšlaicīgas sadzīves tehnikas sabojāšanas.
Turklāt formula ļauj pareizi izvēlēties stieples šķērsgriezuma diametru, kas piemērots dažāda veida elektroinstalācijas darbiem. Nepareiza izvēle var izraisīt visas sistēmas sabrukumu. Tiešsaistes aprēķins palīdz atvieglot uzdevumu.
Kā aprēķināt sprieguma zudumu?
Tiešsaistes kalkulators ļauj pareizi aprēķināt nepieciešamos parametrus, kas vēl vairāk samazinās dažāda veida nepatikšanas. Lai neatkarīgi aprēķinātu elektriskā sprieguma zudumu, izmantojiet šādu formulu:
U =(P*ro+Q*xo)*L/U nom:
- P ir aktīvā jauda. To mēra W;
- Q – reaktīvā jauda. Mērvienība var;
- ro – darbojas kā aktīvā pretestība (Ohm);
- xo – pretestība (m);
- U nom ir nominālais spriegums (V). Tas ir norādīts ierīces tehnisko datu lapā.
Saskaņā ar elektroietaišu projektēšanas noteikumiem (PUE) par pieļaujamo normu iespējamām sprieguma novirzēm uzskata:
- strāvas ķēdēs tas nedrīkst būt lielāks par +/- 6%;
- dzīvojamā telpā un tālāk līdz +/- 5%;
- ražošanas uzņēmumos no +/- 5% līdz -2%.
Elektrības sprieguma zudumi no transformatora instalācijas uz dzīvojamo telpu nedrīkst pārsniegt +/- 10%.
Projektēšanas procesā trīsfāzu līnijā ir ieteicams padarīt slodzi vienmērīgu. Pieļaujamā norma ir 0,5 kV. Uzstādīšanas darbu laikā elektromotori jāpievieno lineārajiem vadītājiem. Apgaismojuma līnija būs starp fāzi un neitrālu. Tā rezultātā slodze tiek pareizi sadalīta starp vadītājiem.
Aprēķinot sprieguma zudumu kabelī, par pamatu tiek ņemtas dotās strāvas vai jaudas vērtības. Pagarinātā elektriskā līnijā tiek ņemta vērā induktīvā pretestība.
Kā samazināt zaudējumus?
Viens no veidiem, kā samazināt sprieguma zudumu vadītājā, ir palielināt tā šķērsgriezumu. Turklāt ir ieteicams samazināt tā garumu un attālumu no galamērķa. Dažos gadījumos šīs metodes ne vienmēr var izmantot tehnisku iemeslu dēļ.Vairumā gadījumu pretestības samazināšana ļauj normalizēt līnijas darbību.
Liela kabeļa šķērsgriezuma laukuma galvenais trūkums ir ievērojamās materiālu izmaksas lietošanas laikā. Tāpēc pareizs vajadzīgā diametra aprēķins un izvēle ļauj atbrīvoties no šīs nepatikšanas. Tiešsaistes kalkulators tiek izmantots projektiem ar augstsprieguma līnijām. Šeit programma palīdz pareizi aprēķināt precīzus elektriskās ķēdes parametrus.
Galvenie sprieguma zuduma cēloņi
Lieli elektriskā sprieguma zudumi rodas pārmērīgas enerģijas izkliedes dēļ. Tā rezultātā kabeļa virsma kļūst ļoti karsta, izraisot izolācijas slāņa deformāciju. Šī parādība ir izplatīta augstsprieguma līnijās, kur rodas lielas slodzes.
Kā pareizi un precīzi aprēķināt kabeļa šķērsgriezumu, pamatojoties uz sprieguma zudumu? Ļoti bieži, projektējot elektroapgādes tīklus, ir nepieciešams kompetents kabeļu zudumu aprēķins. Precīzs rezultāts ir svarīgs, izvēloties materiālu ar nepieciešamo serdes šķērsgriezuma laukumu. Ja kabelis ir izvēlēts nepareizi, tas radīs vairākas materiālu izmaksas, jo sistēma ātri sabojāsies un pārtrauks darboties. Pateicoties asistentu vietnēm, kur ir gatava programma kabeļa šķērsgriezuma un tajā esošo zudumu aprēķināšanai, to var izdarīt vienkārši un ātri.
Kā lietot tiešsaistes kalkulatoru?
Gatavajā tabulā jāievada dati atbilstoši izvēlētajam kabeļa materiālam, sistēmas slodzes jaudai, tīkla spriegumam, kabeļa temperatūrai un tā novietošanas metodei. Pēc tam noklikšķiniet uz pogas "Aprēķināt" un iegūstiet gatavo rezultātu.
Šo sprieguma zudumu aprēķinu līnijā var droši izmantot darbā, ja neņem vērā kabeļa līnijas pretestību noteiktos apstākļos:
- Norādot jaudas koeficientu, kosinuss phi ir vienāds ar vienu.
- Līdzstrāvas tīkla līnijas.
- Maiņstrāvas tīkls ar frekvenci 50 Hz, kas izgatavots no vadītājiem ar šķērsgriezumu līdz 25,0–95,0.
Iegūtie rezultāti jāizmanto atbilstoši katram atsevišķam gadījumam, ņemot vērā visas kabeļu un stiepļu izstrādājumu kļūdas.
Noteikti aizpildiet visas vērtības!
Jaudas zudumu aprēķins kabelī, izmantojot skolas formulu
Nepieciešamos datus var iegūt šādi, aprēķiniem izmantojot šādu indikatoru kombināciju: ΔU=I·RL (sprieguma zudumi līnijā = strāvas patēriņš * kabeļa pretestība).
Kāpēc jāaprēķina sprieguma zudums kabelī?
Pārmērīga enerģijas izkliede kabelī var izraisīt ievērojamus jaudas zudumus, pārmērīgu kabeļa uzkaršanu un izolācijas bojājumus. Tas ir bīstami cilvēku un dzīvnieku dzīvībai. Ar ievērojamu līnijas garumu tas ietekmēs gaismas izmaksas, kas negatīvi ietekmēs arī telpu īpašnieka finansiālo stāvokli.
Turklāt nekontrolēti sprieguma zudumi kabelī var izraisīt daudzu elektroierīču atteici, kā arī to pilnīgu iznīcināšanu. Ļoti bieži iedzīvotāji izmanto mazākus kabeļu posmus nekā nepieciešams (ekonomijas nolūkos), kas drīz vien izraisa īssavienojumu. Un turpmākās elektrības vadu nomaiņas vai remonta izmaksas nesedz “taupīgo” lietotāju maciņus. Tāpēc ir tik svarīgi izvēlēties pareizo kabeļu šķērsgriezumu ieguldāmajiem vadiem. Jebkura elektroinstalācija dzīvojamā ēkā jāuzsāk tikai pēc rūpīga kabeļu zudumu aprēķināšanas. Ir svarīgi atcerēties, ka elektrība nedod otru iespēju, un tāpēc viss no sākuma ir jādara pareizi un efektīvi.
Veidi, kā samazināt strāvas zudumus kabeļos
Zaudējumus var samazināt vairākos veidos:
- kabeļa šķērsgriezuma laukuma palielināšana;
- materiāla garuma samazināšana;
- slodzes samazināšana.
Bieži vien pēdējie divi punkti ir grūtāki, un tāpēc jums tas jādara, palielinot elektriskā kabeļa serdes šķērsgriezuma laukumu. Tas palīdzēs samazināt pretestību. Šai iespējai ir vairāki dārgi aspekti. Pirmkārt, šāda materiāla izmantošanas izmaksas vairāku kilometru sistēmām ir ļoti ievērojamas, un tāpēc ir jāizvēlas pareiza šķērsgriezuma kabelis, lai samazinātu strāvas zuduma slieksni kabelī.
Sprieguma zudumu tiešsaistes aprēķins ļauj to izdarīt dažu sekunžu laikā, ņemot vērā visas papildu īpašības. Tiem, kas vēlas manuāli vēlreiz pārbaudīt rezultātu, ir fiziska un matemātiska formula sprieguma zudumu aprēķināšanai kabelī. Protams, tie ir lieliski palīgi ikvienam elektrotīkla projektētājam.
Tabula stieples šķērsgriezuma aprēķināšanai pēc jaudas
|
Kabeļa šķērsgriezums, mm 2 |
Atveriet vadu |
Blīve kanālos |
||||||||||
|
Alumīnijs |
Alumīnijs |
|||||||||||
|
jauda, kWt |
jauda, kWt |
jauda, kWt |
jauda, kWt |
|||||||||
Video par pareizo stieples šķērsgriezuma izvēli un tipiskām kļūdām
Vadi un kabeļi ir paredzēti elektroenerģijas pārvadīšanai patērētājiem. Šajā gadījumā spriegums pagarinātā vadītājā samazinās proporcionāli tā pretestībai un plūstošās strāvas stiprumam. Tā rezultātā patērētājam piegādātais spriegums ir nedaudz mazāks nekā tas bija avotā (līnijas sākumā). Visā stieples garumā potenciāls mainīsies sakarā ar zaudējumiem tajā.
Sprieguma zudumi mājas apgaismojumā
Kabeļa šķērsgriezums ir izvēlēts tā, lai nodrošinātu tā darbību pie noteiktas maksimālās strāvas. Šajā gadījumā jāņem vērā tā garums, no kura ir atkarīgs vēl viens svarīgs parametrs - sprieguma kritums.
Elektrolīnijas izvēlas atbilstoši ekonomiskās strāvas blīvuma normalizētajai vērtībai un aprēķina sprieguma kritumu. Tā novirze no oriģināla nedrīkst pārsniegt norādītās vērtības.
Strāvas daudzums, kas iet caur vadītāju, ir atkarīgs no pievienotās slodzes. Palielinoties, palielinās arī apkures zudumi.
Augšējā attēlā parādīta shēma apgaismojuma sprieguma padevei, kur katrā sadaļā ir norādīti sprieguma zudumi. Vistālākā slodze ir vissvarīgākā, un tai rodas lielākā daļa sprieguma zudumu.
Sprieguma zudums
Sprieguma zuduma ∆ aprēķinsUuz ķēdes garuma posmaLdarīt pēc formulas:
∆U = (P∙r 0 +Q∙x 0)∙L/ U nom, kur
- P un Q – jauda, W un var (aktīvā un reaktīva);
- r 0 un x 0 – līnijas aktīvā un reaktīvā pretestība, Ohm/m;
- U nom – nominālais spriegums, V.
- U nom ir norādīts elektroierīču raksturlielumos.
Saskaņā ar PUE pieļaujamās sprieguma novirzes no normas ir šādas:
- strāvas ķēdes – ne augstāk par ±5%;
- dzīvojamo telpu un āra ēku apgaismojuma shēmas – līdz ±5%;
- uzņēmumu un sabiedrisko ēku apgaismojums – no +5% līdz -2,5%.
Kopējais sprieguma zudums no transformatoru apakšstacijām līdz visattālākajai slodzei sabiedriskās un dzīvojamās ēkās nedrīkst pārsniegt 9%. No tiem 5% attiecas uz sadaļu līdz galvenajai ievadei un 4% no ievades līdz patērētājam. Saskaņā ar GOST 29322-2014 sprieguma nomināls trīsfāzu tīklos ir 400 V. Šajā gadījumā normālos darbības apstākļos ir pieļaujama novirze no tā ±10%.
Trīsfāzu līnijās ir jānodrošina vienmērīga slodze pie 0,4 kV. Šeit ir svarīgi, lai katra fāze būtu vienmērīgi noslogota. Lai to izdarītu, elektromotori ir savienoti ar lineāriem vadiem, un apgaismojums ir savienots starp fāzēm un neitrālu, tādējādi izlīdzinot slodzes pāri fāzēm.
Strāvas vai jaudas vērtības tiek izmantotas kā sākotnējie dati. Garām līnijām induktīvā pretestība tiek ņemta vērā, aprēķinot ∆U līnijā.
Pretestība x 0 vadi tiek ņemti diapazonā no 0,32 līdz 0,44 Ohm/km.
Zaudējumu aprēķins vadītājos tiek veikts, izmantojot iepriekš doto formulu, kur ir ērti sadalīt labo pusi aktīvajos un reaktīvajos komponentos:
∆U = P∙r 0∙L / U nom + Q∙x 0 ∙L/ U nom,
Slodzes savienojums
Slodze ir savienota dažādos veidos. Visizplatītākie ir šādi:
- savienojot slodzi līnijas galā (att. a zemāk);
- vienmērīgs slodžu sadalījums visā līnijas garumā (b zīm.);
- līnija L1, kurai ar vienmērīgi sadalītām slodzēm pievienota cita līnija L2 (c att.).
Diagramma, kurā parādīts, kā savienot slodzes no elektriskā paneļa
Elektrības līniju aprēķins sprieguma zudumam
- Izvēloties vidējo pretestības vērtību vadītājiem, kas izgatavoti no alumīnija vai tērauda-alumīnija, piemēram, 0,35 Ohm/km.
- Slodzes P, Q aprēķins.
- Reaktīvā zuduma aprēķins:
∆U p = Q∙x 0 ∙L/U nom.
Pieļaujamo aktīvo zudumu noteikšana no starpības starp norādīto sprieguma zudumu un aprēķināto reaktīvo:
∆U a = ∆U – ∆U p .
Vada šķērsgriezums tiek atrasts no attiecības:
s = P∙L∙r 0 /(∆U a ∙U nom).
Tuvākās šķērsgriezuma vērtības izvēle no standarta sērijas un aktīvās un reaktīvās pretestības noteikšana uz 1 km līnijas no tabulas.
Attēlā parādīti vairāki dažāda izmēra kabeļu serdeņu šķērsgriezumi.
Dažādu sekciju kabeļu serdeņi
Pamatojoties uz iegūtajām vērtībām, koriģēto sprieguma krituma vērtību aprēķina, izmantojot iepriekš norādīto formulu. Ja tas pārsniedz pieļaujamo vērtību, no tās pašas rindas jāņem lielāks vads un jāveic jauns aprēķins.
Piemērs 1. Kabeļa aprēķins pie aktīvām slodzēm.
Lai aprēķinātu kabeli, vispirms ir jānosaka visu patērētāju kopējā slodze. Par sākotnējo vērtību var ņemt P = 3,8 kW. Strāvas stiprumu nosaka pēc labi zināmās formulas:
Ja visas slodzes ir aktīvas, cosφ=1.
Aizvietojot vērtības formulā, jūs varat atrast strāvu, kas būs vienāda ar: I = 3,8∙1000/220 = 17,3 A.
Saskaņā ar tabulām tiek atrasts šķērsgriezums kabelī, vara vadītājiem tas ir 1,5 mm 2.
Tagad jūs varat atrast 20 m gara kabeļa pretestību: R=2∙r 0 ∙L/s=2∙0,0175 (Ohm∙mm 2)∙20 (m)/1,5 (mm 2)=0,464 omi.
Divkodolu kabeļa pretestības aprēķināšanas formula ņem vērā abu vadu garumu.
Pēc kabeļa pretestības vērtības noteikšanas jūs varat viegli atrast sprieguma zudumu: ∆U=I∙R/U∙100% =17,3 A∙0,464 omi/220 V∙100%=3,65%.
Ja nominālais spriegums pie ieejas ir 220 V, tad pieļaujamās novirzes no slodzes ir 5%, un iegūtais rezultāts to nepārsniedz. Ja pielaide būtu pārsniegta, būtu bijis jāņem lielāks vads no standarta diapazona ar šķērsgriezumu 2,5 mm 2.
2. piemērs. Sprieguma krituma aprēķins, ja elektromotoram tiek piegādāta jauda.
Elektromotors patērē strāvu saskaņā ar šādiem parametriem:
- I nom = 100 A;
- cos φ = 0,8 normālā režīmā;
- I sākuma = 500 A;
- cos φ = 0,35 palaišanas brīdī;
- Sprieguma kritums elektriskajā panelī, kas sadala 1000 A strāvu, ir 10 V.
Attēlā un zemāk ir elektromotora barošanas avota shēma.
Strāvas padeves ķēdes elektromotoram (a) un apgaismojumam (b)
Lai izvairītos no aprēķiniem, tiek izmantotas tabulas, kas ir pietiekami precīzas praktiskai lietošanai ar jau aprēķinātu ∆U starp fāzēm 1 km garā kabelī pie strāvas vērtības 1 A. Tālāk esošajā tabulā ir ņemtas vērā kabeļa šķērsgriezuma vērtības. serdeņi, vadītāju materiāli un ķēdes veids.
Tabula sprieguma zuduma noteikšanai kabelī
| Sadaļa mm 2 | Vienfāzes ķēde | Līdzsvarota trīsfāzu ķēde | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Motora jauda | Apgaismojums | Motora jauda | Apgaismojums | ||||
| Parasts vergs. režīmā | Palaist | Parasts vergs. režīmā | Palaist | ||||
| Cu | Al | cos = 0,8 | cos = 0,35 | cos = 1 | cos = 0,8 | cos = 0,35 | cos = 1 |
| 1.5 | 24 | 10,6 | 30 | 20 | 9,4 | 25 | |
| 2,5 | 14,4 | 6,4 | 18 | 12 | 5,7 | 15 | |
| 4 | 9,1 | 4,1 | 11,2 | 8 | 3,6 | 9,5 | |
| 6 | 10 | 6,1 | 2,9 | 7,5 | 5,3 | 2,5 | 6,2 |
| 10 | 16 | 3,7 | 1,7 | 4,5 | 3,2 | 1,5 | 3,6 |
| 16 | 25 | 2,36 | 1,15 | 2,8 | 2,05 | 1 | 2,4 |
| 25 | 35 | 1,5 | 0,75 | 1,8 | 1,3 | 0,65 | 1,5 |
| 35 | 50 | 1,15 | 0,6 | 1,29 | 1 | 0,52 | 1,1 |
| 50 | 70 | 0,86 | 0,47 | 0,95 | 0,75 | 0,41 | 0,77 |
| 70 | 120 | 0,64 | 0,37 | 0,64 | 0,56 | 0,32 | 0,55 |
| 95 | 150 | 0,48 | 0,30 | 0,47 | 0,42 | 0,26 | 0,4 |
| 120 | 185 | 0,39 | 0,26 | 0,37 | 0,34 | 0,23 | 0,31 |
| 150 | 240 | 0,33 | 0,24 | 0,30 | 0,29 | 0,21 | 0,27 |
| 185 | 300 | 0,29 | 0,22 | 0,24 | 0,25 | 0,19 | 0,2 |
| 240 | 400 | 0,24 | 0,2 | 0,19 | 0,21 | 0,17 | 0,16 |
| 300 | 500 | 0,21 | 0,19 | 0,15 | 0,18 | 0,16 | 0,13 |
Sprieguma kritums normālas elektromotora darbības laikā būs:
∆U% = 100∆U/U nom.
Šķērsgriezumam 35 mm 2 ∆U 1 A strāvai būs 1 V/km. Tad ar strāvu 100 A un kabeļa garumu 0,05 km zudumi būs vienādi ar ∆U = 1 V/A km∙100 A∙ 0,05 km = 5 V. Pieskaitot tiem sprieguma kritumu panelī no 10 V, kopējie zudumi ∆ U kopā = 10 V + 5 V = 15 V. Rezultātā procentuālie zaudējumi būs:
∆U% = 100∙15/400 = 3,75%.
Šī vērtība ir ievērojami mazāka par pieļaujamajiem zaudējumiem (8%) un tiek uzskatīta par pieņemamu.
Kad elektromotors ieslēdzas, tā strāva palielinās līdz 500 A. Tas ir par 400 V vairāk nekā tā nominālā strāva. Tikpat daudz palielināsies sadales paneļa slodze. Tas būs 1400 A. Sprieguma kritums tajā proporcionāli palielināsies:
∆U = 10∙1400/1000 = 14 V.
Saskaņā ar tabulu sprieguma kritums kabelī būs: ∆U = 0,52∙500∙0,05 = 13 V. Kopā motora palaišanas zudumi būs ∆U kopā = 13+14 = 27 V. Tad jānosaka cik tas būs procentos: ∆U = 27/400∙100 =6,75%. Rezultāts ir pieļaujamās robežās, jo tas nepārsniedz 8% robežu.
Elektromotora aizsardzība jāizvēlas tā, lai reakcijas spriegums būtu lielāks nekā iedarbināšanas brīdī.
3. piemērs. ∆U aprēķins apgaismojuma ķēdēs.
Trīs vienfāzes apgaismojuma ķēdes ir savienotas paralēli trīsfāzu četru vadu barošanas līnijai, kas sastāv no 70 mm 2 vadiem, 50 m garumā un nes strāvu 150 A. Apgaismojums ir tikai daļa no līnijas slodzes (b att. virs).
Katra apgaismojuma ķēde ir izgatavota no vara stieples, kuras garums ir 20 m, šķērsgriezums ir 2,5 mm 2, un tajā ir 20 A strāva. Visas trīs slodzes ir savienotas ar vienu un to pašu fāzi. Šajā gadījumā elektropārvades līnija ir līdzsvarota.
Ir nepieciešams noteikt sprieguma kritumu katrā apgaismojuma ķēdē.
Sprieguma kritumu trīsfāzu līnijā nosaka efektīvā slodze, kas norādīta piemēra apstākļos: ∆U fāzes līnija = 0,55∙150∙0,05 = 4,125 V. Tas ir zudums starp fāzēm. Lai atrisinātu problēmu, jāatrod zudumi starp fāzi un neitrālu: ∆U līnija fn = 4,125/√3 = 2,4 V.
Sprieguma kritums vienai vienfāzes ķēdei ir ∆U kopā = 18∙20∙0,02=7,2 V. Ja saskaita zudumus barošanas līnijā un ķēdē, tad kopā tie būs ∆U kopā = 2,4+7,2 = 9,6 V. Procentos tas būs 9,6/230∙100 = 4,2%. Rezultāts ir apmierinošs, jo tas ir mazāks par pieļaujamo vērtību 6%.
Sprieguma pārbaude. Video
Kā pārbaudīt sprieguma kritumu dažādu veidu kabeļos, var atrast tālāk esošajā videoklipā.
Pieslēdzot elektroierīces, ir svarīgi pareizi aprēķināt un izvēlēties barošanas kabeļus un vadus, lai sprieguma zudumi tajos nepārsniegtu pieļaujamās vērtības. Tiem pieskaita arī zaudējumus piegādes tīklā, kas būtu summējami.
Lai nodrošinātu sprieguma padevi no sadales iekārtas gala patērētājam, tiek izmantotas elektropārvades līnijas. Tie var būt virs galvas vai kabeļa, un tiem ir ievērojams garums.
Tāpat kā visiem vadītājiem, tiem ir pretestība, kas ir atkarīga no garuma, un jo garāki tie ir, jo lielāks ir sprieguma zudums.
Un jo garāka līnija, jo lielāks būs sprieguma zudums. Tie. Spriegums ieejā un līnijas galā būs atšķirīgs.
Lai iekārtas darbotos bez kļūmēm, šie zaudējumi tiek normalizēti. To kopējā vērtība nedrīkst pārsniegt 9%.
Maksimālais sprieguma kritums pie ieejas ir pieci procenti, bet attālākajam patērētājam ne vairāk kā četri procenti. Trīsfāzu tīklā ar trīs vai četru vadu tīklu šis rādītājs nedrīkst pārsniegt 10%.
Ja šie rādītāji netiek izpildīti, galalietotāji nevarēs nodrošināt nominālos parametrus. Kad spriegums samazinās, rodas šādi simptomi:
- Apgaismošanas ierīces, kurās tiek izmantotas kvēlspuldzes, sāk darboties (spīdēt) ar pusi kvēlspuldzes;
- Ieslēdzot elektromotorus, sākšanas spēks uz vārpstu samazinās. Tā rezultātā motors negriežas, un rezultātā tinumi pārkarst un sabojājas;
- Dažas elektriskās ierīces neieslēdzas. Nav pietiekami daudz sprieguma, un pēc ieslēgšanas citas ierīces var neizdoties;
- Instalācijas, kas ir jutīgas pret ieejas spriegumu, ir nestabilas, un gaismas avoti, kuriem nav kvēldiega, var arī neiedegties.
Elektroenerģija tiek pārsūtīta pa gaisvadu vai kabeļu tīkliem. Gaisvadi ir izgatavoti no alumīnija, savukārt kabeļi var būt alumīnija vai vara.
Papildus aktīvajai pretestībai kabeļi satur kapacitatīvo pretestību. Tāpēc jaudas zudumi ir atkarīgi no kabeļa garuma.
Iemesli, kas izraisa sprieguma samazināšanos
Sprieguma zudumi elektropārvades līnijās rodas šādu iemeslu dēļ:
- Caur vadu iet strāva, kas to silda, kā rezultātā palielinās aktīvā un kapacitatīvā pretestība;
- Trīsfāzu kabelim ar simetrisku slodzi serdeņos ir vienādas sprieguma vērtības, un neitrālās stieples strāvai būs tendence uz nulli. Tas ir taisnība, ja slodze ir nemainīga un tīri aktīva, kas reālos apstākļos nav iespējams;
- Tīklos papildus aktīvajai slodzei ir arī reaktīvā slodze transformatora tinumu, reaktoru utt. un rezultātā tajos parādās induktīvā jauda;
- Rezultātā pretestība sastāvēs no aktīvās, kapacitatīvās un induktīvās. Tas ietekmē sprieguma zudumus tīklā.
Strāvas zudumi ir atkarīgi no kabeļa garuma. Jo garāks tas ir, jo lielāka pretestība, kas nozīmē, ka zaudējumi ir lielāki. No tā izriet, ka strāvas zudumi kabelī ir atkarīgi no līnijas garuma vai garuma.
Zaudējumu vērtības aprēķins
Lai nodrošinātu iekārtas darbspēju, nepieciešams veikt aprēķinu. Tas tiek veikts projektēšanas laikā. Pašreizējais datortehnoloģiju attīstības līmenis ļauj veikt aprēķinus, izmantojot tiešsaistes kalkulatoru, kas ļauj ātri aprēķināt kabeļu jaudas zudumus.
Lai aprēķinātu, vienkārši ievadiet nepieciešamos datus. Iestatiet pašreizējos parametrus - tiešos vai mainīgos. Elektrības līnijas materiāls ir alumīnijs vai varš. Norādiet, pēc kādiem parametriem aprēķina jaudas zudumu - pēc stieples šķērsgriezuma vai diametra, slodzes strāvas vai pretestības.
Papildus norādiet tīkla spriegumu un kabeļa temperatūru (atkarībā no darbības apstākļiem un uzstādīšanas metodes). Šīs vērtības tiek ievietotas aprēķinu tabulā un aprēķinātas, izmantojot elektronisko kalkulatoru.
Varat veikt aprēķinus, pamatojoties uz matemātiskām formulām. Lai pareizi izprastu un novērtētu procesus, kas notiek elektriskās enerģijas pārvades laikā, tiek izmantota raksturlielumu attēlojuma vektorforma.
Un, lai samazinātu aprēķinus, trīsfāžu tīkls tiek attēlots kā trīs vienfāzes tīkli. Tīkla pretestība tiek attēlota kā aktīvās un reaktīvās pretestības virknes savienojums ar slodzes pretestību.
Šajā gadījumā kabeļa jaudas zuduma aprēķināšanas formula ir ievērojami vienkāršota. Lai iegūtu nepieciešamos parametrus, izmantojiet formulu.
Šī formula parāda kabeļa jaudas zudumu kā strāvas un pretestības funkciju, kas sadalīta visā kabeļa garumā.
Tomēr šī formula ir derīga, ja zināt strāvas stiprumu un pretestību. Pretestību var aprēķināt, izmantojot formulu. Varam tas būs vienāds ar p=0,0175 Ohm*mm2/m, bet alumīnijam p=0,028 Ohm*mm2/m.
Zinot pretestības vērtību, aprēķiniet pretestību, kas tiks noteikta pēc formulas
R=р*I/S, kur р ir pretestība, I ir līnijas garums, S ir stieples šķērsgriezuma laukums.
Lai aprēķinātu sprieguma zudumus visā kabeļa garumā, iegūtās vērtības jāaizstāj formulā un jāveic aprēķini. Šos aprēķinus var veikt, ierīkojot elektrotīklus vai drošības sistēmas un videonovērošanu.
Ja netiek veikti jaudas zudumu aprēķini, tas var izraisīt patērētājiem barošanas sprieguma samazināšanos. Tā rezultātā kabelis pārkarst, tas var kļūt ļoti karsts, kā rezultātā tiks sabojāta izolācija.
Kas cilvēkiem var izraisīt elektriskās strāvas triecienu vai īssavienojumu. Līnijas sprieguma samazināšanās var izraisīt elektroniskā aprīkojuma atteici.
Tāpēc, projektējot elektroinstalāciju, ir svarīgi aprēķināt sprieguma zudumus barošanas vados un ievilktajā kabelī.
Zaudējumu samazināšanas metodes
Jaudas zudumus var samazināt, izmantojot šādas metodes:
- Palieliniet vadītāju šķērsgriezumu. Tā rezultātā samazināsies pretestība un samazināsies zaudējumi;
- Samazināts enerģijas patēriņš. Šo iestatījumu ne vienmēr var mainīt;
- Kabeļa garuma maiņa.
Jaudas samazināšana un līnijas garuma maiņa ir praktiski neiespējama. Tāpēc, ja palielināsiet stieples šķērsgriezumu bez aprēķina, tad garā līnijā tas radīs nepamatotas izmaksas.
Tas nozīmē, ka ir ļoti svarīgi veikt aprēķinu, kas ļaus pareizi aprēķināt jaudas zudumus kabelī un izvēlēties optimālo serdeņu šķērsgriezumu.
- Sprieguma zudumu aprēķins līdzstrāvas tīkliem 12, 24, 36V.
- Sprieguma zuduma aprēķins, neņemot vērā induktīvo pretestību 220/380V.
- Sprieguma zuduma aprēķins, ņemot vērā induktīvo pretestību 380V.
Projektējot tīklus, bieži vien ir jāaprēķina sprieguma zudumi kabelī. Tagad es vēlos runāt par sprieguma zuduma pamata aprēķiniem līdzstrāvas un maiņstrāvas tīklos, vienfāzes un trīsfāžu tīklos.
Pievērsīsimies normatīvajiem dokumentiem un redzēsim, kādas ir pieļaujamās sprieguma novirzes vērtības.
TKP 45-4.04-149-2009 (RB).
9.23 Sprieguma novirzes no nominālā sprieguma jaudas elektrisko uztvērēju un visattālāko elektriskā apgaismojuma lampu spailēs normālā režīmā nedrīkst pārsniegt ±5%,
un pēcavārijas režīmā pie lielākajām projektētām slodzēm - ±10%. Sprieguma tīklos
12–42 V (skaitot no sprieguma avota, piemēram, pazeminošā transformatora), pieļaujamas sprieguma novirzes līdz 10%.Sprieguma novirze elektromotoriem palaišanas režīmos ir pieļaujama, bet ne vairāk kā 15%.Šajā gadījumā ir jānodrošina stabila palaišanas iekārtas darbība un dzinēja iedarbināšana.
Normālā darba režīmā jaudas transformatorus ielādējot transformatoru apakšstacijās, kas nepārsniedz 70% no to nominālās jaudas, pieļaujamie (pieejamie) kopējie sprieguma zudumi.
no 0,4 kV transformatoru apakšstaciju kopnēm līdz vistālāk esošajai vispārējā apgaismojuma lampai dzīvojamās un sabiedriskās ēkās, ņemot vērā transformatoru tukšgaitas zudumus un sprieguma zudumus tajos, kas samazināti līdz sekundārajam spriegumam, parasti nedrīkst pārsniegt 7,5%. . Tajā pašā laikā sprieguma zudumi elektroinstalācijās ēku iekšienē nedrīkst pārsniegt 4% no nominālā sprieguma, skatuves apgaismojumam - 5%.SP 31-110-2003 (RF).
7.23 Sprieguma novirzes no nominālā sprieguma jaudas elektrisko uztvērēju un visattālāko elektriskā apgaismojuma spuldžu spailēs normālā režīmā nedrīkst pārsniegt ±5%, un maksimālā pieļaujamā pēcavārijas režīmā pie lielākajām projektētām slodzēm ir ±10%. . Tīklos ar spriegumu 12-50 V (skaitot no strāvas avota, piemēram, pazeminošā transformatora) pieļaujamas sprieguma novirzes līdz 10%.Vairākiem elektriskajiem uztvērējiem (vadības ierīcēm, elektromotoriem) ir pieļaujams sprieguma samazinājums palaišanas režīmos šiem elektriskajiem uztvērējiem regulēto vērtību robežās, bet ne vairāk kā par 15%.
Ņemot vērā regulētās novirzes no nominālvērtības, kopējiem sprieguma zudumiem no transformatoru apakšstacijas 0,4 kV kopnēm līdz vistālāk esošajai vispārējā apgaismojuma lampai dzīvojamās un sabiedriskās ēkās parasti nevajadzētu pārsniegt 7,5%.
Sprieguma izmaiņu diapazons elektrisko uztvērēju spailēs, iedarbinot elektromotoru, nedrīkst pārsniegt GOST 13109 noteiktās vērtības.
GOST 13109.
5.3.2. Līdzsvara stāvokļa sprieguma novirzes dUy un sprieguma izmaiņu diapazona summas maksimālā pieļaujamā vērtība elektrisko tīklu pieslēguma punktos ar spriegumu 0,38 kV ir vienāda ar 10% no nominālā sprieguma.
Sprieguma zudumi ir atkarīgi no kabeļa materiāla (vara, alumīnijs), šķērsgriezuma, līnijas garuma, jaudas (strāvas) un sprieguma.
Lai aprēķinātu sprieguma zudumus, es Excel programmā izveidoju 3 programmas, pamatojoties uz F.F. Karpovs “Kā izvēlēties vadu un kabeļu šķērsgriezumu”.
1 Līdzstrāvas tīkliem induktīvā pretestība netiek ņemta vērā. Sprieguma zudumu var aprēķināt, izmantojot šādas formulas (divu vadu līnijai):
Izmantojot šīs formulas, es aprēķinu sprieguma zudumus elektriskajām piedziņām logu atvēršanai (24V), kā arī apgaismojuma tīklam (220V).
2 Trīsfāzu tīkliem, kur kosinuss ir 1, induktīvā pretestība arī netiek ņemta vērā. Šo metodi var izmantot arī apgaismojuma tīkliem, jo... to cos ir tuvu 1, mūsu iegūtā kļūda nav nozīmīga. Formula sprieguma zuduma (380V) aprēķināšanai:
