Расчет По Потере Напряжения
Освещение > Подробный расчет осветительной сети. РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПО ПОТЕРЕ. Среда, 27 февраля 2013 10:00:00. Потребители электрической энергии работают нормально.
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:. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
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:. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю. 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.
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.
Расчет Потери Напряжения Формула
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.
Страница 6 из 8 РАСЧЕТ СЕТИ ПО ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ 7. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ Приемники электрической энергии выполняются для работы при определенном номинальном напряжении. Наилучшие технико-экономические показатели обеспечиваются при работе электроприемников с номинальным напряжением на зажимах. Повышение или снижение напряжения на зажимах электроприемника по сравнению с номинальным приводит к ухудшению его работы.
Например, для лампы накаливания повышение напряжения на ее зажимах на 10% приводит к сокращению срока ее службы в 4 раза. Снижение напряжения неблагоприятно сказывается на величине светового потока лампы. При снижении напряжения на зажимах лампы на 10% световой поток лампы уменьшается до 67% светового потока при номинальном напряжении. Для промышленного предприятия значительное повышение напряжения в осветительной сети связано с экономическим ущербом из-за необходимости частой смены перегоревших ламп. Пониженное по сравнению с номинальным напряжение в осветительной сети промышленного предприятия может послужить причиной снижения производительности труда из-за недостаточной освещенности рабочих поверхностей. Значительное отклонение напряжения или, как говорят, «плохое качество напряжения» в силовой сети промышленного предприятия может повести к значительному браку и повышенному износу двигателей.
Наилучшие условия эксплуатации электроприемников были бы при номинальном напряжении на их зажимах, но на практике это невыполнимо, так как провода и кабели обладают некоторым сопротивлением и при протекании по ним электрического тока происходит потеря напряжения, поэтому напряжение в конце линии будет ниже, чем в начале. 4 представлена схема линии наружного освещения с лампами одинаковой мощности, присоединяемыми к линии через одинаковые расстояния. Такая нагрузка носит название равномерно распределенной. Равномерно распределенная нагрузка и график распределения напряжения вдоль линии наружного освещения На том же рисунке представлен график распределения напряжения вдоль линии. Из этого графика видно, что наиболее низкое напряжение будет на зажимах лампы, присоединенной в конце линии в точке В, а наиболее высокое — на лампе, присоединенной к точке А в самом начале линии Только одна лампа, присоединенная в точке Б линии, будет иметь напряжение на зажимах, равное номинальному.
Расчет Сетей По Потере Напряжения
Напряжение на зажимах всех ламп, присоединенных к линии левее точки Б, будет выше номинального, а напряжение на зажимах всех ламп, присоединенных правее той же точки, — ниже номинального. Отклонения напряжения. Разность напряжений на зажимах приемника и номинального называется отклонением напряжения. Таким образом, для ламп, присоединенных к линии на участке АВ, будет положительное отклонение напряжения; для ламп, присоединенных на участке БВ, отклонение напряжения отрицательное. Только на зажимах лампы, присоединенной к линии в точке Б.
Отклонение напряжения равно нулю. Очевидно, чем меньше отклонение напряжения на зажимах электроприемников, тем выше качество напряжения. ГОСТ 13109—R7 устанавливает следующие наибольшие допустимые отклонения напряжения на зажимах электроприемников: электродвигатели: 10 и —:5%'. Лампы рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий, лампы прожекторных установок наружного освещения: 5 и —2,5%; остальные электроприемники, присоединяемые к промышленным и городским сетям: 5 и —5%; электроприемники, присоединяемые к сельским сетям: 7,5 и —7,5%.
В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%. Качество напряжения следует считать удовлетворительным, если отклонение напряжения на всех присоединенных к сети приемниках не выходит за указанные выше пределы. Следовательно, при проектировании и расчетах сетей сечения проводников должны быть выбраны таким образом, чтобы отклонения напряжения на зажимах всех присоединенных к сети приемников не превышали установленные допустимые пределы. Например, сечение проводов линии наружного освещения, схема которой представлена на рис. Должно быть выбрано с таким расчетом, чтобы отклонение напряжения на зажимах лампы, присоединенной в точке А в начале линии, не превосходило 5%, и отклонение напряжения на зажимах лампы, присоединенной в точке В в конце линии, не выходило бы за пределы — 5%. При выполнении этого условия разность между напряжением в на чале линии и напряжением в ее конце не должна быть больше 1С5—95-1)%. Потеря напряжения.
Разность напряжений в начале и конце какого-либо участка сети называется потерей напряжения на этом участке. Следовательно, наибольшая допустимая потеря напряжения для линии наружного освещения составляет 10%. На самом деле, приняв величину потери напряжения равной 10%, практически нельзя обеспечить для всех присоединенных к сети приемников отклонение напряжения на зажимах в допустимых пределах. Это объясняется тем, что напряжение в сети не остается с течением времени постоянным. Например, в начале линий наружного освещения напряжение не всегда будет поддерживаться на уровне 105%, как это указано на рис. Действительно, предположим, что эта линия присоединена к распределительной сети города.
Вечером такая сеть имеет максимум нагрузки и потери напряжения во всех ее элементах будут также наибольшими. Днем или поздней ночью нагрузка сети будет достигать минимума и потери напряжения в ней уменьшатся. Предположим, что ночью в точке, к которой присоединяется наша линия, напряжение равно 105%, как это указано на рис.4. Тогда в максимум нагрузки, вечером, оно может быть ниже, например 02%. Тогда, если сечение линии было выбрано по потере напряжения, равной 10%, напряжение на зажимах лампы, присоединенной в конце линии, окажется равным 102—10=92%- Отклонение напряжения для этой лампы будет больше допустимого: 92—100=—8%.
Линия с нагрузкой, сосредоточенной на конце. Исходя из этих соображений, при расчете сетей до 1 000 В по потере напряжения величину допустимой потери напряжения принимают в пределах -±—6,5% для промышленных и городских сетей и 7—9% для сельских сетей.