วิธีค้นหาการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายไฟ วิธีการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิล

เมื่อออกแบบการเดินสายไฟฟ้าจำเป็นต้องคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิลอย่างแม่นยำ เพื่อป้องกันไม่ให้พื้นผิวสายไฟร้อนเกินไประหว่างการทำงาน ด้วยมาตรการเหล่านี้ คุณสามารถหลีกเลี่ยงการลัดวงจรและการชำรุดของเครื่องใช้ในครัวเรือนก่อนเวลาอันควรได้

นอกจากนี้สูตรยังช่วยให้คุณเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของหน้าตัดลวดได้อย่างถูกต้องซึ่งเหมาะสำหรับงานติดตั้งระบบไฟฟ้าประเภทต่างๆ การเลือกที่ผิดอาจทำให้ระบบเสียหายทั้งหมดได้ การคำนวณออนไลน์ช่วยให้งานง่ายขึ้น

วิธีการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า?

เครื่องคิดเลขออนไลน์ช่วยให้คุณคำนวณพารามิเตอร์ที่จำเป็นได้อย่างถูกต้อง ซึ่งจะช่วยลดปัญหาประเภทต่างๆ ได้อีก หากต้องการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าอย่างอิสระ ให้ใช้สูตรต่อไปนี้:

U =(P*ro+Q*xo)*L/U ชื่อ:

P คือพลังงานที่ใช้งานอยู่ วัดเป็น W;
Q – พลังงานปฏิกิริยา หน่วยวัด var;
ro – ทำหน้าที่เป็นความต้านทานแบบแอคทีฟ (โอห์ม);
xo – รีแอกแตนซ์ (m);
U nom คือแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด (V) มีการระบุไว้ในเอกสารข้อมูลทางเทคนิคของอุปกรณ์

ตามกฎสำหรับการออกแบบการติดตั้งระบบไฟฟ้า (PUE) บรรทัดฐานที่ยอมรับได้สำหรับการเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าที่เป็นไปได้ถือเป็น:

ในวงจรไฟฟ้าจะต้องไม่สูงกว่า +/- 6%;
ในพื้นที่อยู่อาศัยและเกินกว่า +/- 5%;
ที่สถานประกอบการผลิตจาก +/- 5% ถึง -2%

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าจากการติดตั้งหม้อแปลงไฟฟ้าไปยังพื้นที่อยู่อาศัยไม่ควรเกิน +/- 10%

ในระหว่างขั้นตอนการออกแบบ แนะนำให้สร้างชุดโหลดบนสายสามเฟส บรรทัดฐานที่อนุญาตคือ 0.5 kV ในระหว่างงานติดตั้ง มอเตอร์ไฟฟ้าจะต้องเชื่อมต่อกับตัวนำเชิงเส้น เส้นไฟจะอยู่ระหว่างเฟสกับนิวทรัล ด้วยเหตุนี้โหลดจึงกระจายอย่างถูกต้องระหว่างตัวนำ

เมื่อคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิลค่ากระแสหรือพลังงานที่กำหนดจะถูกใช้เป็นพื้นฐาน บนสายไฟฟ้าแบบขยาย จะพิจารณารีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำด้วย

จะลดการสูญเสียได้อย่างไร?

วิธีหนึ่งในการลดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในตัวนำคือการเพิ่มหน้าตัด นอกจากนี้แนะนำให้ลดความยาวและระยะห่างจากจุดหมายปลายทางลงด้วย ในบางกรณี วิธีการเหล่านี้ไม่สามารถใช้ได้ด้วยเหตุผลทางเทคนิคเสมอไป ในกรณีส่วนใหญ่ การลดความต้านทานจะทำให้การทำงานของสายการผลิตเป็นปกติ

ข้อเสียเปรียบหลักของพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิลขนาดใหญ่คือต้นทุนวัสดุที่สำคัญระหว่างการใช้งาน นั่นคือเหตุผลที่การคำนวณและการเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางที่ต้องการที่ถูกต้องทำให้คุณสามารถกำจัดปัญหานี้ได้ เครื่องคิดเลขออนไลน์ใช้สำหรับโครงการที่มีสายไฟฟ้าแรงสูง ที่นี่โปรแกรมช่วยในการคำนวณพารามิเตอร์ที่แน่นอนสำหรับวงจรไฟฟ้าอย่างถูกต้อง

สาเหตุหลักของการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าขนาดใหญ่เกิดขึ้นเนื่องจากการกระจายพลังงานมากเกินไป ด้วยเหตุนี้พื้นผิวของสายเคเบิลจึงร้อนมากจึงทำให้ชั้นฉนวนเสียรูป ปรากฏการณ์นี้พบได้ทั่วไปในสายไฟฟ้าแรงสูงซึ่งมีการรับน้ำหนักมาก

จะคำนวณส่วนตัดขวางของสายเคเบิลตามการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าได้อย่างถูกต้องและแม่นยำได้อย่างไร บ่อยครั้งเมื่อออกแบบเครือข่ายแหล่งจ่ายไฟจำเป็นต้องมีการคำนวณการสูญเสียสายเคเบิลอย่างมีความสามารถ ผลลัพธ์ที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญในการเลือกวัสดุที่มีพื้นที่หน้าตัดของแกนที่ต้องการ หากเลือกสายเคเบิลไม่ถูกต้อง จะส่งผลให้มีต้นทุนวัสดุหลายอย่าง เนื่องจากระบบจะล้มเหลวอย่างรวดเร็วและหยุดทำงาน ต้องขอบคุณไซต์ผู้ช่วยที่มีโปรแกรมสำเร็จรูปสำหรับคำนวณส่วนตัดขวางของสายเคเบิลและการสูญเสียของสายเคเบิล ซึ่งสามารถทำได้ง่ายและรวดเร็ว

วิธีใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์?

ในตารางที่เสร็จสมบูรณ์ คุณจะต้องป้อนข้อมูลตามวัสดุสายเคเบิลที่เลือก กำลังโหลดของระบบ แรงดันไฟฟ้าเครือข่าย อุณหภูมิของสายเคเบิล และวิธีการวาง จากนั้นคลิกปุ่ม "คำนวณ" และรับผลลัพธ์ที่เสร็จสิ้น
การคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายนี้สามารถใช้งานได้อย่างปลอดภัยในการทำงานหากคุณไม่คำนึงถึงความต้านทานของสายเคเบิลภายใต้เงื่อนไขบางประการ:

เมื่อระบุตัวประกอบกำลัง โคไซน์พีจะเท่ากับหนึ่ง
สายเครือข่ายดีซี
เครือข่าย AC ที่มีความถี่ 50 Hz ทำจากตัวนำที่มีหน้าตัดสูงถึง 25.0–95.0

ผลลัพธ์ที่ได้จะต้องใช้ตามแต่ละกรณีโดยคำนึงถึงข้อผิดพลาดทั้งหมดของผลิตภัณฑ์เคเบิลและสายไฟ

อย่าลืมกรอกทุกค่า!

การคำนวณการสูญเสียพลังงานในสายเคเบิลโดยใช้สูตรโรงเรียน

คุณสามารถรับข้อมูลที่จำเป็นได้ดังต่อไปนี้ โดยใช้ตัวบ่งชี้ร่วมกันต่อไปนี้สำหรับการคำนวณ: ΔU=I·RL (การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสาย = การใช้กระแสไฟ * ความต้านทานของสายเคเบิล)

ทำไมคุณต้องคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิล?

การกระจายพลังงานที่มากเกินไปในสายเคเบิลอาจทำให้เกิดการสูญเสียพลังงานอย่างมีนัยสำคัญ ความร้อนที่มากเกินไปของสายเคเบิล และความเสียหายต่อฉนวน ซึ่งเป็นอันตรายต่อชีวิตคนและสัตว์ ด้วยความยาวของเส้นที่มีนัยสำคัญสิ่งนี้จะส่งผลต่อค่าแสงซึ่งจะส่งผลเสียต่อสภาพทางการเงินของเจ้าของสถานที่ด้วย

นอกจากนี้ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่ไม่สามารถควบคุมได้ในสายเคเบิลอาจทำให้เครื่องใช้ไฟฟ้าหลายชนิดเสียหายได้ เช่นเดียวกับความเสียหายทั้งหมด บ่อยครั้งที่ผู้พักอาศัยใช้ส่วนของสายเคเบิลที่มีขนาดเล็กกว่าที่จำเป็น (เพื่อประหยัดเงิน) ซึ่งจะทำให้เกิดไฟฟ้าลัดวงจรในไม่ช้า และค่าใช้จ่ายในอนาคตในการเปลี่ยนหรือซ่อมแซมสายไฟไม่ครอบคลุมกระเป๋าสตางค์ของผู้ใช้ที่ “ประหยัด” ด้วยเหตุนี้จึงเป็นเรื่องสำคัญมากที่จะต้องเลือกส่วนตัดขวางของสายเคเบิลที่ถูกต้องสำหรับการวางสายไฟ การติดตั้งระบบไฟฟ้าในอาคารที่พักอาศัยควรเริ่มต้นหลังจากการคำนวณการสูญเสียสายเคเบิลอย่างละเอียดแล้วเท่านั้น สิ่งสำคัญคือต้องจำไว้ว่าไฟฟ้าไม่ได้ให้โอกาสครั้งที่สอง ดังนั้นทุกอย่างจะต้องทำอย่างถูกต้องและมีประสิทธิภาพตั้งแต่ต้น

วิธีลดการสูญเสียพลังงานในสายเคเบิล

ความสูญเสียสามารถลดลงได้หลายวิธี:

การเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของสายเคเบิล
ลดความยาวของวัสดุ
การลดภาระ

บ่อยครั้งที่สองจุดสุดท้ายยากกว่า ดังนั้นคุณต้องทำเช่นนี้โดยการเพิ่มพื้นที่หน้าตัดของแกนสายไฟฟ้า ซึ่งจะช่วยลดความต้านทาน ตัวเลือกนี้มีค่าใช้จ่ายสูงหลายประการ ประการแรกค่าใช้จ่ายในการใช้วัสดุดังกล่าวสำหรับระบบหลายกิโลเมตรมีความสำคัญมากดังนั้นจึงจำเป็นต้องเลือกสายเคเบิลที่มีหน้าตัดที่ถูกต้องเพื่อลดเกณฑ์การสูญเสียพลังงานในสายเคเบิล

การคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าแบบออนไลน์ช่วยให้คุณดำเนินการได้ภายในไม่กี่วินาทีโดยคำนึงถึงคุณลักษณะเพิ่มเติมทั้งหมด สำหรับผู้ที่ต้องการตรวจสอบผลลัพธ์อีกครั้งด้วยตนเอง มีสูตรทางกายภาพและทางคณิตศาสตร์สำหรับคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิล แน่นอนว่าสิ่งเหล่านี้คือผู้ช่วยที่ยอดเยี่ยมสำหรับนักออกแบบเครือข่ายไฟฟ้าทุกคน

ตารางการคำนวณหน้าตัดของสายไฟตามกำลัง

หน้าตัดของสายเคเบิล มม. 2

เปิดสายไฟ

ปะเก็นในช่อง

อลูมิเนียม

กำลัง, กิโลวัตต์ตัน

วิดีโอเกี่ยวกับตัวเลือกหน้าตัดลวดที่ถูกต้องและข้อผิดพลาดทั่วไป

สายไฟและสายเคเบิลได้รับการออกแบบมาเพื่อส่งกระแสไฟฟ้าให้กับผู้บริโภค ในกรณีนี้แรงดันไฟฟ้าในตัวนำที่ขยายออกจะลดลงตามสัดส่วนของความต้านทานและขนาดของกระแสที่ไหลผ่าน เป็นผลให้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับผู้บริโภคจะน้อยกว่าที่แหล่งกำเนิดเล็กน้อย (ที่จุดเริ่มต้นของบรรทัด) ศักยภาพจะเปลี่ยนแปลงไปตามความยาวทั้งหมดของเส้นลวดเนื่องจากการสูญเสียในนั้น

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในระบบไฟบ้าน

หน้าตัดของสายเคเบิลถูกเลือกเพื่อให้มั่นใจว่าสามารถทำงานได้ที่กระแสสูงสุดที่กำหนด ในกรณีนี้ควรคำนึงถึงความยาวของมันซึ่งขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ที่สำคัญอื่น ๆ - แรงดันไฟฟ้าตก

สายไฟจะถูกเลือกตามค่าปกติของความหนาแน่นกระแสไฟฟ้าทางเศรษฐกิจ และคำนวณแรงดันไฟฟ้าตก ค่าเบี่ยงเบนไปจากเดิมต้องไม่เกินค่าที่กำหนด

ปริมาณกระแสที่ไหลผ่านตัวนำขึ้นอยู่กับโหลดที่เชื่อมต่อ เมื่อมันเพิ่มขึ้น การสูญเสียความร้อนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน

รูปด้านบนแสดงวงจรสำหรับจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับไฟส่องสว่าง โดยจะระบุการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในแต่ละส่วน โหลดที่ไกลที่สุดเป็นสิ่งสำคัญที่สุด และการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าส่วนใหญ่เกิดขึ้น

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

การคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า ∆ยูบนส่วนของความยาวโซ่ลทำตามสูตร:

∆U = (P∙r 0 +Q∙x 0)∙L/ ชื่อ U โดยที่

P และ Q - กำลัง, W และ var (แอคทีฟและรีแอกทีฟ);
r 0 และ x 0 – ความต้านทานแบบแอคทีฟและรีแอกทีฟของเส้น, Ohm/m;
U nom – แรงดันไฟฟ้า, V.
U nom ถูกระบุในลักษณะของเครื่องใช้ไฟฟ้า

ตาม PUE การเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตจากบรรทัดฐานมีดังนี้:

วงจรไฟฟ้า - ไม่เกิน ± 5%;
รูปแบบไฟส่องสว่างสำหรับอาคารพักอาศัยและภายนอกอาคาร – มากถึง ± 5%
แสงสว่างขององค์กรและอาคารสาธารณะ – จาก +5% เป็น -2.5%

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจากสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าไปยังโหลดระยะไกลที่สุดในอาคารสาธารณะและที่อยู่อาศัยไม่ควรเกิน 9% ในจำนวนนี้ 5% เกี่ยวข้องกับส่วนจนถึงอินพุตหลัก และ 4% เกี่ยวข้องกับอินพุตไปยังผู้บริโภค ตาม GOST 29322-2014 ระดับแรงดันไฟฟ้าในเครือข่ายสามเฟสคือ 400 V ในกรณีนี้อนุญาตให้มีการเบี่ยงเบนจาก ± 10% ภายใต้สภาวะการทำงานปกติ

จำเป็นต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีโหลดสม่ำเสมอในสายสามเฟสที่ 0.4 kV สิ่งสำคัญคือต้องโหลดแต่ละเฟสเท่าๆ กัน เมื่อต้องการทำเช่นนี้ มอเตอร์ไฟฟ้าจะเชื่อมต่อกับสายไฟเชิงเส้น และมีการเชื่อมต่อแสงสว่างระหว่างเฟสและนิวทรัล ซึ่งจะทำให้โหลดทั่วทั้งเฟสเท่ากัน

ค่ากระแสหรือกำลังถูกใช้เป็นข้อมูลเบื้องต้น สำหรับเส้นยาว ค่ารีแอกแทนซ์แบบเหนี่ยวนำจะถูกนำมาพิจารณาเมื่อคำนวณ ∆U ในเส้น

ความต้านทาน x 0 สายไฟอยู่ในช่วง 0.32 ถึง 0.44 โอห์ม/กม.

การคำนวณการสูญเสียในตัวนำดำเนินการโดยใช้สูตรที่กำหนดไว้ก่อนหน้านี้ซึ่งสะดวกในการแบ่งด้านขวาออกเป็นส่วนประกอบที่ใช้งานและปฏิกิริยา:

∆U = P∙r 0 ∙L / U ชื่อ + Q∙x 0 ∙L/ U ชื่อ

โหลดการเชื่อมต่อ

โหลดเชื่อมต่อกันด้วยวิธีต่างๆ ที่พบบ่อยที่สุดมีดังต่อไปนี้:

การเชื่อมต่อโหลดที่ส่วนท้ายของบรรทัด (รูปที่ a ด้านล่าง)
การกระจายโหลดสม่ำเสมอตามความยาวของเส้น (รูปที่ b)
เส้น L1 ซึ่งอีกเส้น L2 เชื่อมต่อกับโหลดที่กระจายสม่ำเสมอ (รูปที่ c)

แผนภาพแสดงวิธีเชื่อมต่อโหลดจากแผงไฟฟ้า

การคำนวณสายไฟสำหรับการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า

การเลือกค่าเฉลี่ยของรีแอกแตนซ์สำหรับตัวนำที่ทำจากอะลูมิเนียมหรือเหล็กกล้า-อะลูมิเนียม เช่น 0.35 โอห์ม/กม.
การคำนวณโหลด P, Q.
การคำนวณการสูญเสียปฏิกิริยา:

∆U p = Q∙x 0 ∙L/U ชื่อ

การหาค่าความสูญเสียเชิงแอคทีฟที่อนุญาตจากความแตกต่างระหว่างการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าซึ่งระบุไว้ และค่าปฏิกิริยาที่คำนวณได้:

∆U ก = ∆U – ∆U p

หน้าตัดของเส้นลวดหาได้จากความสัมพันธ์:

s = P∙L∙r 0 /(∆U a ∙U ชื่อ)

การเลือกค่าหน้าตัดที่ใกล้ที่สุดจากซีรีย์มาตรฐานและกำหนดค่าความต้านทานแบบแอคทีฟและรีแอกทีฟต่อ 1 กม. ของเส้นจากตาราง

รูปนี้แสดงส่วนตัดขวางของแกนสายเคเบิลที่มีขนาดต่างกัน

แกนสายเคเบิลในส่วนต่างๆ

ขึ้นอยู่กับค่าที่ได้รับ ค่าแรงดันไฟฟ้าตกที่ปรับแล้วจะถูกคำนวณโดยใช้สูตรที่ให้ไว้ก่อนหน้านี้ หากเกินค่าที่อนุญาต คุณควรนำลวดที่ใหญ่กว่าจากแถวเดียวกันมาคำนวณใหม่

ตัวอย่างที่ 1 การคำนวณสายเคเบิลภายใต้โหลดที่ใช้งานอยู่

ในการคำนวณสายเคเบิลก่อนอื่นคุณควรกำหนดภาระรวมของผู้บริโภคทั้งหมด P = 3.8 kW สามารถใช้เป็นค่าเริ่มต้นได้ ความแรงในปัจจุบันถูกกำหนดโดยสูตรที่รู้จักกันดี:

หากโหลดทั้งหมดทำงานอยู่ cosφ=1

โดยการแทนที่ค่าลงในสูตรคุณจะพบกระแสซึ่งจะเท่ากับ: I = 3.8∙1,000/220 = 17.3 A.

ตามตารางพบหน้าตัดของสายเคเบิลสำหรับตัวนำทองแดงคือ 1.5 มม. 2

ตอนนี้คุณสามารถหาความต้านทานของสายเคเบิลยาว 20 ม. ได้: R=2∙r 0 ∙L/s=2∙0.0175 (โอห์ม∙มม. 2)∙20 (ม.)/1.5 (มม. 2)=0.464 โอห์ม

สูตรคำนวณความต้านทานของสายเคเบิลแบบสองคอร์จะคำนึงถึงความยาวของสายไฟทั้งสองเส้น

เมื่อกำหนดค่าความต้านทานของสายเคเบิลแล้ว คุณจะพบการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าได้อย่างง่ายดาย: ∆U=I∙R/U∙100% =17.3 A∙0.464 โอห์ม/220 V∙100%=3.65%

หากแรงดันไฟฟ้าที่อินพุตคือ 220 V ค่าเบี่ยงเบนที่อนุญาตต่อโหลดคือ 5% และผลลัพธ์ที่ได้จะต้องไม่เกินค่าดังกล่าว หากเกินพิกัดความเผื่อ จำเป็นต้องใช้ลวดที่มีขนาดใหญ่กว่าจากช่วงมาตรฐาน โดยมีหน้าตัด 2.5 มม. 2

ตัวอย่างที่ 2 การคำนวณแรงดันไฟฟ้าตกเมื่อจ่ายไฟให้กับมอเตอร์ไฟฟ้า

มอเตอร์ไฟฟ้าใช้กระแสไฟฟ้าภายใต้พารามิเตอร์ต่อไปนี้:

ฉันนาม = 100 A;
cos φ = 0.8 ในโหมดปกติ
ฉันเริ่มต้น = 500 A;
cos φ = 0.35 เมื่อเริ่มต้น;
แรงดันไฟฟ้าตกคร่อมแผงไฟฟ้าที่จ่ายกระแสไฟฟ้า 1,000 A คือ 10 V

ในรูป และด้านล่างเป็นแผนภาพแหล่งจ่ายไฟของมอเตอร์ไฟฟ้า

วงจรจ่ายไฟสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้า (a) และไฟส่องสว่าง (b)

เพื่อหลีกเลี่ยงการคำนวณ จะใช้ตารางที่มีความแม่นยำเพียงพอสำหรับการใช้งานจริงโดยคำนวณแล้ว ∆U ระหว่างเฟสในสายเคเบิลยาว 1 กม. ที่ค่าปัจจุบัน 1 A ตารางด้านล่างคำนึงถึงค่าหน้าตัดของ แกน วัสดุตัวนำ และชนิดของวงจร

ตารางกำหนดการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิล

ส่วนในหน่วยมม. 2		วงจรเฟสเดียว			วงจรสามเฟสที่สมดุล
		กำลังมอเตอร์		แสงสว่าง	กำลังมอเตอร์		แสงสว่าง
		ทาสธรรมดาคนหนึ่ง โหมด	ปล่อย		ทาสธรรมดาคนหนึ่ง โหมด	ปล่อย
ลูกบาศ์ก	อัล	คอส = 0.8	คอส = 0.35	คอส = 1	คอส = 0.8	คอส = 0.35	คอส = 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

แรงดันไฟฟ้าตกระหว่างการทำงานปกติของมอเตอร์ไฟฟ้าจะเป็น:

∆U% = 100∆U/U ชื่อ

สำหรับหน้าตัดขนาด 35 มม. 2 ∆U สำหรับกระแส 1 A จะเป็น 1 V/km จากนั้น ด้วยกระแสไฟฟ้า 100 A และความยาวสายเคเบิล 0.05 กม. การสูญเสียจะเท่ากับ ∆U = 1 V/A km∙100 A∙ 0.05 กม. = 5 V เมื่อเพิ่มแรงดันไฟตกบนแผงเข้าไปด้วย ของ 10 V, การสูญเสียทั้งหมด ∆ U ทั้งหมด = 10 V + 5 V = 15 V เป็นผลให้เปอร์เซ็นต์การสูญเสียจะเป็น:

∆U% = 100∙15/400 = 3.75%

ค่านี้น้อยกว่าการสูญเสียที่อนุญาตอย่างมาก (8%) และถือว่ายอมรับได้

เมื่อมอเตอร์ไฟฟ้าสตาร์ท กระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นเป็น 500 A ซึ่งมากกว่ากระแสไฟฟ้าที่กำหนด 400 V โหลดบนแผงกระจายสินค้าจะเพิ่มขึ้นตามจำนวนที่เท่ากัน มันจะเป็น 1,400 A แรงดันตกคร่อมจะเพิ่มขึ้นตามสัดส่วน:

∆U = 10∙1400/1000 = 14 โวลต์

ตามตาราง แรงดันไฟฟ้าตกในสายเคเบิลจะเป็น: ∆U = 0.52∙500∙0.05 = 13 V โดยรวมแล้ว การสูญเสียการเริ่มต้นของมอเตอร์จะเป็น ∆U รวม = 13+14 = 27 V จากนั้นคุณควรพิจารณา ค่านี้จะเท่ากับความสัมพันธ์เปอร์เซ็นต์: ∆U = 27/400∙100 =6.75% ผลลัพธ์อยู่ภายในขีดจำกัดที่ยอมรับได้ เนื่องจากจะต้องไม่เกินขีดจำกัด 8%

ควรเลือกการป้องกันสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าในลักษณะที่แรงดันไฟฟ้าตอบสนองมากกว่าเมื่อสตาร์ท

ตัวอย่างที่ 3 การคำนวณ ∆U ในวงจรไฟส่องสว่าง

วงจรไฟส่องสว่างแบบเฟสเดียวจำนวน 3 วงจรเชื่อมต่อแบบขนานกับสายจ่ายไฟสี่สายสามเฟสที่ประกอบด้วยตัวนำขนาด 70 มม. 2 ตัว ยาว 50 ม. รับกระแสไฟ 150 A ไฟส่องสว่างเป็นเพียงส่วนหนึ่งของโหลดของสายไฟ (รูปที่ ข.) ข้างบน).

วงจรไฟส่องสว่างแต่ละวงจรทำจากลวดทองแดงยาว 20 ม. โดยมีหน้าตัด 2.5 มม. 2 และมีกระแสไฟ 20 A โหลดทั้งสามโหลดเชื่อมต่อกับเฟสเดียวกัน ในกรณีนี้ สายไฟจะมีความสมดุลของโหลด

จำเป็นต้องกำหนดแรงดันไฟฟ้าตกในแต่ละวงจรไฟส่องสว่าง

แรงดันไฟฟ้าตกในสายสามเฟสถูกกำหนดโดยโหลดที่มีประสิทธิผลที่ระบุในเงื่อนไขตัวอย่าง: เส้นเฟส ∆U = 0.55∙150∙0.05 = 4.125 V นี่คือการสูญเสียระหว่างเฟส ในการแก้ปัญหา คุณต้องค้นหาการสูญเสียระหว่างเฟสและศูนย์: ∆ เส้น U fn = 4.125/√3 = 2.4 V

แรงดันไฟฟ้าตกสำหรับวงจรเฟสเดียวหนึ่งวงจรคือ ∆U ทั้งหมด = 18∙20∙0.02 = 7.2 V หากคุณรวมการสูญเสียในสายจ่ายไฟและวงจรเข้าด้วยกัน แล้วผลรวมทั้งหมดจะเป็น ∆U ทั้งหมด = 2.4+7.2 = 9.6 V โดยคิดเป็นเปอร์เซ็นต์ จะเป็น 9.6/230∙100 = 4.2% ผลลัพธ์เป็นที่น่าพอใจเนื่องจากมีค่าน้อยกว่าค่าที่อนุญาตคือ 6%

ตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า วีดีโอ

วิธีตรวจสอบแรงดันไฟฟ้าตกบนสายเคเบิลประเภทต่างๆ สามารถดูได้จากวิดีโอด้านล่าง

เมื่อเชื่อมต่อเครื่องใช้ไฟฟ้าสิ่งสำคัญคือต้องคำนวณและเลือกสายไฟและสายไฟให้ถูกต้องเพื่อให้แรงดันไฟฟ้าที่สูญเสียไปไม่เกินค่าที่อนุญาต การสูญเสียในเครือข่ายอุปทานจะถูกเพิ่มเข้าไปด้วยซึ่งควรจะสรุป

เพื่อให้แน่ใจว่ามีการจ่ายแรงดันไฟฟ้าจากอุปกรณ์จำหน่ายไปยังผู้บริโภคปลายทาง จึงมีการใช้สายไฟ อาจเป็นแบบเหนือศีรษะหรือแบบเคเบิลก็ได้และมีความยาวพอสมควร

เช่นเดียวกับตัวนำอื่นๆ พวกมันมีความต้านทานซึ่งขึ้นอยู่กับความยาวและยิ่งนานเท่าไร การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

และยิ่งเส้นยาวเท่าใด แรงดันไฟฟ้าก็จะสูญเสียมากขึ้นเท่านั้น เหล่านั้น. แรงดันไฟฟ้าที่อินพุตและที่ปลายสายจะแตกต่างกัน

เพื่อให้อุปกรณ์ทำงานได้โดยไม่เกิดข้อผิดพลาด การสูญเสียเหล่านี้จะถูกทำให้เป็นมาตรฐาน มูลค่ารวมไม่ควรเกิน 9%

แรงดันไฟฟ้าตกสูงสุดที่อินพุตคือห้าเปอร์เซ็นต์ และสำหรับผู้ใช้บริการที่อยู่ห่างไกลที่สุดจะต้องไม่เกินสี่เปอร์เซ็นต์ ในเครือข่ายสามเฟสที่มีเครือข่ายแบบสามสายหรือสี่สาย ตัวเลขนี้ไม่ควรเกิน 10%

หากไม่เป็นไปตามตัวบ่งชี้เหล่านี้ ผู้ใช้จะไม่สามารถระบุพารามิเตอร์ที่ระบุได้ เมื่อแรงดันไฟฟ้าลดลงจะเกิดอาการดังต่อไปนี้:

อุปกรณ์ให้แสงสว่างที่ใช้หลอดไส้จะเริ่มทำงาน (เรืองแสง) เมื่อหลอดไส้ครึ่งหนึ่ง
เมื่อเปิดมอเตอร์ไฟฟ้า แรงสตาร์ทบนเพลาจะลดลง ส่งผลให้มอเตอร์ไม่หมุนและเป็นผลให้ขดลวดมีความร้อนมากเกินไปและล้มเหลว
เครื่องใช้ไฟฟ้าบางชนิดเปิดไม่ติด มีแรงดันไฟฟ้าไม่เพียงพอและอุปกรณ์อื่น ๆ อาจล้มเหลวหลังจากเปิดเครื่อง
การติดตั้งที่ไวต่อแรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะไม่เสถียร และแหล่งกำเนิดแสงที่ไม่มีไส้หลอดก็อาจไม่เปิดเช่นกัน

ไฟฟ้าถูกส่งผ่านเครือข่ายเหนือศีรษะหรือเคเบิล ส่วนเหนือศีรษะทำจากอลูมิเนียม ในขณะที่สายเคเบิลอาจเป็นอลูมิเนียมหรือทองแดง

นอกจากความต้านทานแบบแอคทีฟแล้ว สายเคเบิลยังมีรีแอกแตนซ์แบบคาปาซิทีฟอีกด้วย ดังนั้นการสูญเสียพลังงานจึงขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิล

สาเหตุที่ทำให้แรงดันไฟฟ้าลดลง

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายไฟเกิดขึ้นเนื่องจากสาเหตุต่อไปนี้:

กระแสไฟฟ้าไหลผ่านเส้นลวดซึ่งทำให้ร้อนขึ้นส่งผลให้ความต้านทานแบบแอคทีฟและคาปาซิทีฟเพิ่มขึ้น
สายเคเบิลสามเฟสที่มีโหลดแบบสมมาตรจะมีค่าแรงดันไฟฟ้าเท่ากันบนแกนและกระแสลวดที่เป็นกลางจะมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ กรณีนี้จะเกิดขึ้นจริงหากโหลดคงที่และแอ็กทีฟเพียงอย่างเดียว ซึ่งเป็นไปไม่ได้ในสภาวะจริง
ในเครือข่าย นอกเหนือจากโหลดที่ใช้งานอยู่ ยังมีโหลดปฏิกิริยาในรูปแบบของขดลวดหม้อแปลง เครื่องปฏิกรณ์ ฯลฯ และเป็นผลให้พลังอุปนัยปรากฏขึ้นในตัวพวกเขา
เป็นผลให้ความต้านทานจะประกอบด้วยแอคทีฟ, คาปาซิทีฟและอุปนัย ส่งผลต่อการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย

ความสูญเสียในปัจจุบันขึ้นอยู่กับความยาวของสายเคเบิล ยิ่งนานเท่าไหร่ แนวต้านก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าการขาดทุนก็จะมากขึ้นตามไปด้วย ตามมาว่าการสูญเสียพลังงานในสายเคเบิลขึ้นอยู่กับความยาวหรือความยาวของเส้น

การคำนวณมูลค่าการสูญเสีย

เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการทำงานของอุปกรณ์จำเป็นต้องทำการคำนวณ ดำเนินการในขณะที่ออกแบบ ระดับการพัฒนาเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันทำให้สามารถคำนวณได้โดยใช้เครื่องคิดเลขออนไลน์ซึ่งช่วยให้คุณคำนวณการสูญเสียพลังงานของสายเคเบิลได้อย่างรวดเร็ว

ในการคำนวณ เพียงป้อนข้อมูลที่จำเป็น ตั้งค่าพารามิเตอร์ปัจจุบัน - โดยตรงหรือสลับกัน วัสดุสายไฟเป็นอลูมิเนียมหรือทองแดง ระบุด้วยพารามิเตอร์ที่คำนวณการสูญเสียกำลัง - ตามหน้าตัดหรือเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นลวด กระแสโหลด หรือความต้านทาน

นอกจากนี้ ให้ระบุแรงดันไฟฟ้าของเครือข่ายและอุณหภูมิของสายเคเบิล (ขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานและวิธีการติดตั้ง) ค่าเหล่านี้จะถูกแทรกลงในตารางการคำนวณและคำนวณโดยใช้เครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์

คุณสามารถคำนวณตามสูตรทางคณิตศาสตร์ได้ เพื่อให้เข้าใจและประเมินกระบวนการที่เกิดขึ้นระหว่างการส่งพลังงานไฟฟ้าได้อย่างถูกต้อง จึงใช้รูปแบบเวกเตอร์ที่แสดงถึงคุณลักษณะ

และเพื่อลดการคำนวณ เครือข่ายสามเฟสจะแสดงเป็นเครือข่ายเฟสเดียวสามเครือข่าย ความต้านทานของเครือข่ายแสดงเป็นการเชื่อมต่อแบบอนุกรมของความต้านทานแบบแอคทีฟและรีแอกทีฟกับความต้านทานโหลด

ในกรณีนี้สูตรการคำนวณการสูญเสียพลังงานในสายเคเบิลจะง่ายขึ้นอย่างมาก เพื่อให้ได้พารามิเตอร์ที่จำเป็น ให้ใช้สูตร

สูตรนี้แสดงการสูญเสียกำลังของสายเคเบิลตามฟังก์ชันของกระแสและความต้านทานที่กระจายไปตามความยาวของสายเคเบิล

อย่างไรก็ตาม สูตรนี้จะใช้ได้หากคุณทราบความแข็งแกร่งและแนวต้านในปัจจุบัน ความต้านทานสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร สำหรับทองแดง จะเท่ากับ p=0.0175 โอห์ม*มม2/ม. และสำหรับอะลูมิเนียม p=0.028 โอห์ม*มม2/ม.

เมื่อทราบค่าความต้านทานแล้ว ให้คำนวณความต้านทานซึ่งจะถูกกำหนดโดยสูตร

R=р*I/S โดยที่ р คือความต้านทาน I คือความยาวของเส้น S คือพื้นที่หน้าตัดของเส้นลวด

ในการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าตามความยาวสายเคเบิลคุณต้องแทนที่ค่าที่ได้รับลงในสูตรและทำการคำนวณ การคำนวณเหล่านี้สามารถทำได้เมื่อติดตั้งเครือข่ายไฟฟ้าหรือระบบรักษาความปลอดภัยและกล้องวงจรปิด

หากไม่ได้คำนวณการสูญเสียพลังงาน อาจส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าที่จ่ายให้กับผู้บริโภคลดลง ส่งผลให้สายเคเบิลเกิดความร้อนมากเกินไป อาจร้อนจัด และส่งผลให้ฉนวนเสียหายได้

ซึ่งอาจทำให้เกิดไฟฟ้าช็อตหรือไฟฟ้าลัดวงจรแก่ผู้คนได้ แรงดันไฟฟ้าที่ลดลงอาจทำให้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เสียหายได้

ดังนั้นเมื่อออกแบบการเดินสายไฟฟ้าจึงเป็นสิ่งสำคัญในการคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายไฟจ่ายและสายเคเบิลที่วาง

วิธีการลดการสูญเสีย

การสูญเสียพลังงานสามารถลดลงได้โดยวิธีการต่อไปนี้:

เพิ่มหน้าตัดของตัวนำ เป็นผลให้แนวต้านลดลงและความสูญเสียจะลดลง
ลดการใช้พลังงาน การตั้งค่านี้ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้เสมอไป
การเปลี่ยนความยาวสายเคเบิล

การลดกำลังและการเปลี่ยนความยาวของเส้นนั้นเป็นไปไม่ได้เลย ดังนั้นหากคุณเพิ่มหน้าตัดของเส้นลวดโดยไม่คำนวณจากนั้นในเส้นยาวจะนำไปสู่ต้นทุนที่ไม่ยุติธรรม

ซึ่งหมายความว่าเป็นสิ่งสำคัญมากในการคำนวณที่จะช่วยให้คุณสามารถคำนวณการสูญเสียพลังงานในสายเคเบิลได้อย่างถูกต้องและเลือกส่วนตัดขวางของแกนที่เหมาะสมที่สุด

การคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าสำหรับเครือข่าย DC 12, 24, 36V
การคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าโดยไม่คำนึงถึงปฏิกิริยารีแอคแตนซ์ 220/380V
การคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าโดยคำนึงถึงปฏิกิริยารีแอคทีฟ 380V

เมื่อออกแบบเครือข่าย มักจำเป็นต้องคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในสายเคเบิล ตอนนี้ฉันต้องการพูดคุยเกี่ยวกับการคำนวณพื้นฐานของการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในเครือข่าย DC และ AC ในเครือข่ายเฟสเดียวและสามเฟส

มาดูเอกสารกำกับดูแลแล้วดูว่าค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าที่อนุญาตคืออะไร

ทีเคพี 45-4.04-149-2009 (RB)

9.23 การเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าระบุที่ขั้วของเครื่องรับไฟฟ้ากำลังและโคมไฟไฟฟ้าระยะไกลที่สุดไม่ควรเกิน ± 5% ในโหมดปกติ
และในโหมดหลังเหตุฉุกเฉินที่โหลดการออกแบบสูงสุด - ±10% ในเครือข่ายแรงดันไฟฟ้า
12–42 V (นับจากแหล่งจ่ายแรงดันไฟฟ้า เช่น หม้อแปลงสเต็ปดาวน์) อนุญาตให้ยอมรับค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 10%

อนุญาตให้เบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าสำหรับมอเตอร์ไฟฟ้าในโหมดสตาร์ทได้ แต่ไม่เกิน 15% ในกรณีนี้ต้องรับประกันการทำงานที่เสถียรของอุปกรณ์สตาร์ทและการสตาร์ทเครื่องยนต์

ในโหมดการทำงานปกติ เมื่อโหลดหม้อแปลงไฟฟ้ากำลังเข้าไปในสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าไม่เกิน 70% ของกำลังรับการจัดอันดับ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดที่อนุญาต (มี)
จากบัสบาร์ของสถานีย่อยหม้อแปลง 0.4 kV ไปจนถึงโคมไฟส่องสว่างทั่วไปที่อยู่ไกลที่สุดในอาคารที่อยู่อาศัยและสาธารณะโดยคำนึงถึงการสูญเสียที่ไม่มีโหลดของหม้อแปลงและการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในพวกเขาซึ่งลดลงเป็นแรงดันไฟฟ้าทุติยภูมิตามกฎแล้วควรไม่เกิน 7.5% . ในเวลาเดียวกันการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าในการติดตั้งระบบไฟฟ้าภายในอาคารไม่ควรเกิน 4% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดสำหรับไฟเวที - 5%

สป 31-110-2003 (สฟ.)
7.23 การเบี่ยงเบนของแรงดันไฟฟ้าจากแรงดันไฟฟ้าระบุที่ขั้วของเครื่องรับไฟฟ้ากำลังและโคมไฟไฟฟ้าระยะไกลที่สุดไม่ควรเกิน ± 5% ในโหมดปกติ และค่าสูงสุดที่อนุญาตในโหมดหลังเหตุฉุกเฉินที่โหลดการออกแบบสูงสุดคือ ± 10% . ในเครือข่ายที่มีแรงดันไฟฟ้า 12-50 V (นับจากแหล่งพลังงานเช่นหม้อแปลงแบบสเต็ปดาวน์) อนุญาตให้ยอมรับค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าได้สูงสุด 10%

สำหรับเครื่องรับไฟฟ้าจำนวนหนึ่ง (อุปกรณ์ควบคุมมอเตอร์ไฟฟ้า) อนุญาตให้ลดแรงดันไฟฟ้าในโหมดสตาร์ทได้ภายในขอบเขตของค่าที่ควบคุมสำหรับเครื่องรับไฟฟ้าเหล่านี้ แต่ไม่เกิน 15%

เมื่อคำนึงถึงความเบี่ยงเบนที่ได้รับการควบคุมจากค่าที่ระบุ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าทั้งหมดจากบัสบาร์ 0.4 kV ของสถานีย่อยหม้อแปลงไฟฟ้าไปยังโคมไฟส่องสว่างทั่วไปที่ห่างไกลที่สุดในอาคารที่อยู่อาศัยและสาธารณะตามกฎแล้วไม่ควรเกิน 7.5%

ช่วงของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ขั้วของเครื่องรับไฟฟ้าเมื่อสตาร์ทมอเตอร์ไฟฟ้าไม่ควรเกินค่าที่กำหนดโดย GOST 13109

GOST 13109

5.3.2 ค่าสูงสุดที่อนุญาตของผลรวมของค่าเบี่ยงเบนแรงดันไฟฟ้าสภาวะคงตัว dUy และช่วงของการเปลี่ยนแปลงแรงดันไฟฟ้าที่จุดเชื่อมต่อกับเครือข่ายไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้า 0.38 kV เท่ากับ 10% ของแรงดันไฟฟ้าที่กำหนด

การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าขึ้นอยู่กับวัสดุของสายเคเบิล (ทองแดง อลูมิเนียม) หน้าตัด ความยาวสายไฟ กำลัง (กระแส) และแรงดันไฟฟ้า

เพื่อคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า ฉันได้สร้างโปรแกรม 3 โปรแกรมใน Excel โดยอิงจากหนังสือของ F.F. Karpov “ วิธีเลือกหน้าตัดของสายไฟและสายเคเบิล”

1 สำหรับเครือข่าย DC จะไม่คำนึงถึงรีแอกแตนซ์แบบเหนี่ยวนำ การสูญเสียแรงดันไฟฟ้าสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้ (สำหรับสายสองเส้น):

เมื่อใช้สูตรเหล่านี้ ฉันคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้าของไดรฟ์ไฟฟ้าสำหรับการเปิดหน้าต่าง (24V) รวมถึงเครือข่ายไฟส่องสว่าง (220V)

2 สำหรับเครือข่ายสามเฟส โดยที่โคไซน์เป็น 1 จะไม่คำนึงถึงรีแอคแตนซ์แบบเหนี่ยวนำด้วย วิธีนี้สามารถใช้กับเครือข่ายแสงสว่างได้เนื่องจาก... cos ของมันใกล้กับ 1 ข้อผิดพลาดที่เราได้รับไม่มีนัยสำคัญ สูตรคำนวณการสูญเสียแรงดันไฟฟ้า (380V):