Формула падение напряжения по длине кабеля – формула для определения потери по длине кабеля, на диоде, резисторе и участке цепи, допустимые значения по ПУЭ и таблица для расчета

Содержание

причины снижения, использование формул и онлайн-калькулятора

При проектировании электросетей с небольшими токами часто проводятся расчет потерь напряжения в проводниках. Полученные результаты затем используются для определения оптимального сечения токоведущих жил. Если во время выбора проводов и кабелей будет допущена ошибка, то электросистема быстро выйдет из строя либо вовсе не запустится. Для проведения необходимых вычислений используются специальные формулы или онлайн-калькуляторы.

Причины потерь

Каждый электрик знает, что кабеля состоят из жил. Они изготавливаются из меди либо алюминия и покрыты изоляционным слоем. Для защиты от механических повреждений проводники помещаются в дополнительную полимерную оболочку. Так как токоведущие жилы плотно расположены и сжаты защитным покрытием, при большой протяженности магистрали они начинают работать по принципу конденсатора. Говоря проще, в сердечниках создается заряд, обладающий емкостным сопротивлением.

Схема потери напряжения в проводах имеет следующий вид:

При прохождении электротока проводник нагревается, что приводит к появлению емкостного сопротивления, являющегося частью реактивного.
Под воздействием процессов, протекающих в различных элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
В итоге резистивное сопротивление токоведущих жил кабеля в каждой фазе электроцепи преобразуется в активное сопротивление.
Провод подсоединяется на токовую нагрузку с комплексным сопротивлением по каждой жиле.
Если сеть трехфазная, то все три линии будут симметричными, а нейтральный проводник пропускает электроток по значению близкий к нулю.
Из-за общего сопротивления жил наблюдается падение напряжения по длине кабеля при прохождении тока с векторным отклонением благодаря наличию реактивной составляющей.

Если этот процесс представить графически, то показателем потерь окажется отрезок AD.

Выполнять такие вычисления вручную довольно сложно и сейчас часто используется онлайн-калькулятор. Потери напряжения, рассчитанные с его помощью, оказываются довольно точными, а погрешность минимальна.

Последствия снижения напряжения

В соответствии с нормативной документацией, потери на магистрали от трансформатора до самой удаленной точки для общественных объектов не должны превышать 9%. Что касается возможных потерь в месте ввода линии к конечному пользователю, то этот показатель должен составлять не более 4%.

В случае отклонения от указанных пределов возможны следующие последствия:

Энергозависимое оборудование не сможет нормально функционировать.
При низком напряжении на входе возможен отказ в работе электроприборов.
Токовая нагрузка не будет распределяться равномерно между потребителями.

К характеристикам ЛЭП предъявляются высокие требования. При их проектировании необходимо рассчитать возможные потери не только в магистральных сетях, но и вторичных.

Сокращение потерь

Вполне очевидно, что потери зависят от длины проводника в магистрали. Чем этот параметр выше, тем сильнее упадет напряжение. Для сокращения потерь можно использовать несколько методов:

Увеличить сечение проводника для равномерного распределения нагрузки на линии.
Уменьшить длину кабеля, что не всегда возможно.
Снизить мощность тока, передаваемого по проводу большой протяженности.

Последний способ отлично работает в электросетях, имеющих несколько резервных линий. Также следует помнить, что напряжение может падать при условии увеличения температуры кабеля. Если во время прокладки кабеля использовать дополнительные мероприятия по теплоизоляции, то потери можно сократить.

В энергетической отрасли расчет падения напряжения на магистрали является одной из важнейших задач. Если все вычисления были проведены грамотно, то у потребителя не возникнет проблем с эксплуатацией электрооборудования.

Расчет потерь напряжения в кабеле

Для того чтобы обеспечить подачу напряжения от распределительного устройства к конечному потребителю используются линии электропередач. Они могут быть воздушными или кабельными и имеют значительную протяженность.

Как и все проводники, они имеют сопротивление, которое зависит от длины и чем они протяжение, тем больше потеря напряжения.

И чем длиннее линия, тем потери напряжения будут больше. Т.е. напряжение на входе и в конце линии будет разное.

Чтобы оборудование работало без сбоев, эти потери нормируются. Они суммарно должны иметь значение, не превышающее 9%.

Максимальное понижение напряжение на вводе составляет пять процентов, а до самого удаленного потребителя не более четырех процентов. В трехфазной сети при трех или четырех проводной сети этот показатель не должен превышать 10%.

Симптомы снижения напряжения у потребителя

Если эти показатели не соблюдаются, конечные потребители не смогут обеспечить номинальные параметры. При снижении напряжения возникают следующие симптомы:

Осветительные приборы, в которых используются лампы накаливания, начинают работать (светиться) в половину накала;
При включении электродвигателей уменьшается пусковое усилие на валу. В результате чего двигатель не вращается, и как следствие происходит перегрев обмоток и выход из строя;
Некоторые электроприборы не включаются. Не хватает напряжения, а другие приборы после включения могу выходить из строя;
Установки, чувствительные к входному напряжению, работают нестабильно, так же могут не включаться источники света, у которых нет нити накаливания.

Передача электроэнергии производится по воздушным или кабельным сетям. Воздушные изготовлены из алюминия, а кабельные могут быть алюминиевыми или медными.

В кабелях кроме активного сопротивления имеется емкостное сопротивление. Поэтому потеря мощности зависит от длины кабеля.

Причины, приводящие к снижению напряжения

Потери напряжения в линии электропередач возникают по следующим причинам:

По проводу проходит ток, который нагревает его, в результате увеличивается активное и емкостное сопротивление;
Трехфазный кабель при симметричной нагрузке имеет одинаковые значения напряжения на жилах, а ток нулевого провода будет стремиться к нулю. Это справедливо если нагрузка постоянная и чисто активная, что в реальных условиях невозможно;
В сетях, кроме активной нагрузки, имеется реактивная нагрузка в виде обмоток трансформатора, реакторов и т.п. и как следствие в них появляется индуктивная мощность;
В результате сопротивление будет складываться из активного, емкостного и индуктивного. Оно влияет на потери напряжения в сети.

Потери тока зависят от длины кабеля. Чем он протяжение, тем больше сопротивление, а это значит, что и потери значительнее. Отсюда следует, что потери мощности в кабеле зависят от протяженности или длины линии.

Расчет значения потерь

Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.

Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.

Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.

Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.

А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.

При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.

∆U= I*RL.

Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.

Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.

Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле

R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.

Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.

Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.

Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.

Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле.

Методы сокращения потерь

Потери мощности можно сократить следующими методами:

Увеличить сечение проводников. В результате снизится сопротивление, и потери уменьшатся;
Снижение потребляемой мощности. Этот параметр не всегда можно изменить;
Изменение протяженности кабеля.

Уменьшение мощности и изменение длины линии осуществить практически не возможно. Поэтому если увеличивать сечение провода без расчета, то на длинной линии это приведет к неоправданным затратам.

А это значит, что очень важно произвести расчет, который позволит правильно рассчитать потери мощности в кабеле и выбрать оптимальное значение сечения жил.

Потери напряжения | Онлайн расчет в линии, в сети, в кабеле

Проблема с потерями напряжения в линии, сети или кабеле возникают обычно в следующих ситуациях:

при значительной длине прокладываемой линии;
в случае большой рассеиваемой мощности;
при высоких токовых нагрузках.

Если при покупке кабельной продукции допущены ошибки в выборе сечения входящих в его состав проводных жил – они при протекании больших токов начинают перегреваться. А это приводит к повышению их внутреннего сопротивления и увеличению потерь напряжения на распределенных элементах цепи.

Дополнительная информация: Для того чтобы понять, за счет чего в линейных проводах происходят потери, следует вспомнить о том, что они также обладают внутренним погонным сопротивлением.

За счет этого каждый участок кабеля определенной длины может быть представлен как резистор с некоторой удельной проводимостью (величиной, обратной сопротивлению). Так что на данном участке по закону Ома будет падать определенная часть приложенного ко всему кабелю напряжения. Это значение вычисляется по следующей формуле:

U=I*R провода

При обследовании цепей постоянного тока учитывается только активное распределенное сопротивление, обозначаемое просто R. В линиях с действующим переменным напряжением к активной составляющей добавляется реактивная часть, так что обе они составляют полный импеданс Z. Величина этих потерь обязательно учитывается при расчетах цепей переменного тока, поскольку они нередко достигают 20 процентов от всей расходуемой мощности.

Как при ручном, так и при онлайн расчете для определения распределенного сопротивления проводника используется следующая формула:

R=p*L/S

где:
p – удельное сопротивление, приходящееся на единицу длины;
L – общая длина измеряемого участка;
S – площадь сечения.

Из формулы видно, что сопротивление, а, следовательно, и падение напряжения определяется длинной данного участка и площадью его поперечного сечения. Длинный и тонкий проводник обладает большим сопротивлением R. Чтобы его снизить – нужны толстые жилы со значительным поперечным сечением.

Производим расчет потери напряжения линии в случае с активной нагрузкой с помощью следующего выражения:

dU=I*R пров

Для того чтобы учесть комплексные потери на импедансе цепей переменного тока вводится поправка в виде коэффициента реактивности.

Обратите внимание: Все эти выкладки справедливы лишь для одной жилы.

В реальной ситуации кабель содержит несколько проводников, каждый из которых должен учитываться при калькуляции. При пользовании онлайн калькулятором потерь напряжения в предложенные формы потребуется ввести следующие параметры:

Общую длину провода.
Площадь сечения каждой из жил;
Значение потребляемой мощности;
Общее количество проводников;
Средний показатель температуры.

Также следует указать значение комплексного коэффициента COS Ф (он, как правило, выбирается из диапазона 0,94-0,98).

Длина линии (м) / Материал кабеля:		МедьАлюминий
Сечение кабеля (мм²):	0,5 мм²0,75 мм²1,0 мм²1,5 мм²2,5 мм²4,0 мм²6,0 мм²10,0 мм²16,0 мм²25,0 мм²35,0 мм²50,0 мм²70,0 мм²95,0 мм²120 мм²
Мощность нагрузки (Вт) или ток (А):
Напряжение сети (В):		Мощность	1 фаза
Коэффициент мощности (cosφ):		Ток	3 фазы
Температура кабеля (°C):

Потери напряжения (В / %)
Сопротивление провода (ом)
Реактивная мощность (ВАр)
Напряжение на нагрузке (В)

В результате вычислений онлайн калькулятор потерь напряжения выдаст следующие рабочие показатели:

Величину потерь напряжения и мощности.
Сопротивление участка кабеля.
Реактивные потери в нем.

Также в итоговой форме должно появиться значение остаточного напряжения на комплексной нагрузке.

в кабеле при питании нагрузок шлейфом

Расчет падения напряжения при питании потребителей по радиальным схемам достаточно прост. Один участок, одно сечение кабеля, одна длина, один ток нагрузки. Подставляем эти данные в формулу и получаем результат.

При питании потребителей по магистральным схемам (шлейфом) расчет падения напряжения выполнить сложнее. Фактически, приходится выполнять несколько расчетов падения напряжения для одной линии: нужно выполнять расчет падения напряжения для каждого участка. Дополнительные сложности возникают при изменении потребляемой мощности электроприемников, запитанных по магистральной схеме. Изменение мощности одного электроприемника отражается на всей цепочке.

Насколько часто на практике встречается питание по магистральным схемам и шлейфом? Примеров привести можно много:

В групповых сетях — это сети освещения, розеточные сети.
В жилых домах этажные щиты запитаны по магистральным схемам.
В промышленных и коммерческих зданиях также часто применяются магистральные схемы питания и питания шлейфом щитов.
Шинопровод является примером питания потребителей по магистральной схеме.
Питание опор наружного освещения дорог.

Рассмотрим расчет падения напряжения на примере наружного освещения.

Предположим, что нужно выполнить расчет падения напряжения для четырёх столбов наружного освещения, последовательно запитанных от щита наружного освещения ЩНО.

Длина участков от щита до столба, между столбами: L1, L2, L3, L4.
Ток, протекающий по участкам: I1, I2, I3, I4.
Падение напряжения на участках: dU%1, dU%2, dU%3, dU%4.
Ток, потребляемый светильниками на каждом столбе, Ilamp.

Столбы запитаны шлейфом, соответственно:

I4=Ilamp
I3=I4+Ilamp
I2=I3+Ilamp
I1=I2+Ilamp

Ток, потребляемый лампой, неизвестен, зато известна мощность лампы и её тип (либо из каталога, либо по п.6.30 СП 31-110-2003).

Ток определяем по формуле:

Формула расчета полного фазного тока

I_ф — полный фазный ток
P — активная мощность
U_ф — фазное напряжение
cosφ — коэффициент мощности
N_ф — число фаз (N_ф=1 для однофазной нагрузки, N_ф=3 для однофазной нагрузки)

Напомню, что линейное (междуфазное) напряжение больше фазного напряжения в √3 раз:

При расчете падения напряжения в трехфазной сети подразумевают падение линейного напряжения, в однофазных — однофазного.

Расчет падения напряжения выполняется по формулам:

Расчет падения напряжения при питании шлейфом. Формула для расчета в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в однофазной цепи

I_ф — полный фазный ток, протекающий по участку
R — сопротивление участка
cosφ — коэффициент мощности

Сопротивление участка рассчитывается по формуле

ρ — удельной сопротивление проводника (медь, алюминий)
L — длина участка
S — сечение проводника
N — число параллельнопроложенных проводников в линии

Обычно в каталогах приводят удельные значения сопротивления для различных сечений проводников

При наличии информации об удельных сопротивлениях проводников формулы расчета падения напряжения принимают вид:

Формула расчета падения напряжения в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в однофазной цепи

Подставляя в формулу соответствующие значения токов, удельных сопротивлений, длины, количества параллельнопроложенных проводников и коэффициента мощности, вычисляем величину падения напряжения на участке.

Нормативными документами регламентируется величина относительного падения напряжения (в процентах от номинального значения), которая рассчитывается по формуле:

U — номинальное напряжение сети.

Формула расчета относительного падения напряжения одинакова для трехфазной и однофазной сети. При расчете в трехфазной сети нужно подставлять трехфазное падение и номинальное напряжения, при расчете в однофазной сети — однофазные:

Формула расчета относительного падения напряжения в трехфазной сети

Формула расчета относительного падения напряжения в однофазной сети

С теорией закончено, рассмотрим, как это реализовать с использованием DDECAD.

Примем следующие исходные данные:

Мощность лампы 250Вт, cosφ=0,85.
Расстояние между столбами, от щита до первого столба L1=L2=L3=L4=20м.
Питание столбов осуществляется медным кабелем 3×10.
Ответвление от питающего кабеля до лампы выполнено кабелем 3×2,5, L=6м.

Для каждого столба в программе DDECAD создаём расчетную таблицу.

Заполняем данные для лампы в каждой расчетной таблице:

Подключаем к расчетной таблице Столб 3 расчетную таблицу Столб 4, к Столб 2 — Столб 3, к Столб 1 — Столб 2, к ЩНО — Столб 1:

Далее, из расчетной таблицы ЩНО рассчитанное программой значение падения напряжения в конце первого участка (Столб 1) переносим в зелёную ячейку расчетной таблицы Столб 1:

Переносить значения следует делая ссылку на ячейку расчетной таблицы вышестоящего щита. В случае Столб 1 и ЩНО это делается так:

В расчетной таблице Столб 1 курсор устанавливают на зелёную ячейку в столбике «∆U».
Нажимают «=».
Переключаются на расчетную таблицу ЩНО.
Устанавливают курсор на ячейку в столбике «∆U_∑», находящуюся в строке Столб 1.
Нажимают «Enter».

Получаем рассчитанное значение падения напряжения в конце второго участка (Столб 2) — 0,37% и рассчитанное падение напряжения на лампе — 0,27%.

Аналогично делаем для всех остальных расчетных таблиц и получаем рассчитанные значения падения напряжения на всех участках.
Так как мы выполнили связывание таблиц (средствами программы, подключая одну таблицу к другой, и вручную, перенося значения падения напряжения), то получили связанную систему. При внесении любых изменений всё будет автоматически пересчитано.

Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

Таблица падения напряжения от длины кабеля — Портал о стройке

Для долгой и надежной службы кабеля его необходимо правильно выбрать и рассчитать. Электрики при монтаже проводки большей частью выбирают сечение жил, основываясь в основном на опыте. Порой это приводит к ошибкам. Расчет сечения кабеля необходим, прежде всего, в плане электробезопасности. Будет неправильно, если диаметр проводника будет меньше или больше требуемого.

Содержание статьи:

Сечение кабеля занижено
Этот случай является наиболее опасным, поскольку проводники перегреваются от высокой плотности тока, при этом изоляция плавится и происходит короткое замыкание. При этом может также разрушиться электрооборудование, произойти пожар, а работники могут попасть под напряжение. Если для кабеля установить автоматический выключатель, он будет слишком часто срабатывать, что создаст определенный дискомфорт.
Сечение кабеля выше требуемого
Здесь главный фактор — экономический. Чем больше сечение провода, тем он дороже. Если сделать проводку всей квартиры с большим запасом, это обойдется в большую сумму. Иногда целесообразно делать главный ввод большего сечения, если предполагается дальнейшее увеличение нагрузки на домашнюю сеть.
Если для кабеля установить соответствующий автомат, будут перегружены следующие линии, когда на какой-либо из них не сработает свой автоматический выключатель.
Как рассчитать сечение кабеля?
Перед монтажом целесообразно произвести расчет сечения кабеля по нагрузке. Каждый проводник обладает определенной мощностью, которая не должна быть меньше, чем у подключаемых электроприборов.
Расчет мощности
Самым простым способом является расчет суммарной нагрузки на вводной провод. Расчет сечения кабеля по нагрузке сводится к определению общей мощности потребителей. У каждого из них имеется свой номинал, указанный на корпусе или в паспорте. Затем суммарную мощность умножают на коэффициент 0,75. Это связано с тем, что все приборы не могут быть включены одновременно. Для окончательного определения необходимого размера применяется таблица расчета сечения кабеля.
Расчет сечения кабеля по току
Более точным методом является вычисление по токовой нагрузке. Расчет сечения кабеля производится через определение проходящего через него тока. Для однофазной сети применяется формула:
I_расч. = P/(U_ном∙cosφ),
где P — мощность нагрузки, U_ном. — напряжение сети (220 В).
Если общая мощность активных нагрузок в доме составляет 10 кВт, то расчетный ток I_расч. = 10000/220 ≈ 46 А. Когда делается расчет сечения кабеля по току, вводится поправка на условия прокладки шнура (указываются в некоторых специальных таблицах), а также на перегрузку при включении электроприборов приблизительно в сторону увеличения на 5 А. В результате I_расч. = 46 + 5 = 51 А.
Толщина жил определяется по справочнику. Расчет сечения кабеля с применением таблиц позволяет легко найти нужный размер по длительно допустимому току. Для трехжильного кабеля, проложенного в дом по воздуху, надо выбрать значение в сторону большего стандартного сечения. Оно составляет 10 мм². Правильность самостоятельного расчета можно проверить, применив онлайн-калькулятор — расчет сечения кабеля, который можно найти на некоторых ресурсах.
Нагрев кабеля при прохождении тока
При работающей нагрузке в кабеле выделяется тепло:
Q = I²Rn вт/см,
где I — ток, R — электрическое сопротивление, n — количество жил.
Из выражения следует, что количество выделяемой мощности пропорционально квадрату проходимого по проводу тока.
Расчет допустимой силы тока по температуре разогрева проводника
Кабель не может бесконечно нагреваться, так как тепло рассеивается в окружающую среду. В конце концов наступает равновесие и устанавливается постоянная температура проводников.
Для установившегося процесса справедливо соотношение:
P = ∆t/∑S = (t_ж — t_ср)/(∑S),
где ∆t = t_ж-t_ср — разница между температурой среды и жилы, ∑S — температурное сопротивление.
Длительно допустимый ток, проходящий по кабелю, находится из выражения:
I_доп = √((t_доп — t_ср)/( Rn∑S)),
где t_доп_{— допустимая температура разогрева жил (зависит от типа кабеля и способа прокладки). Обычно она составляет 70 градусов в обычном режиме и 80 — в аварийном.}
Условия отвода тепла при работающем кабеле
Когда кабель проложен в какой-либо среде, теплоотвод определяется ее составом и влажностью. Расчетное удельное сопротивление грунта обычно принимается равным 120 Ом∙°С/Вт (глина с песком при влажности 12-14 %). Для уточнения следует знать состав среды, после чего можно найти сопротивление материала по таблицам. Для увеличения теплопроводности траншею засыпают глиной. Не допускается наличие в ней строительного мусора и камней.
Теплоотдача от кабеля через воздух очень низкая. Она еще больше ухудшается при прокладке в кабель-канале, где появляются дополнительные воздушные прослойки. Здесь нагрузку по току следует снижать по сравнению с расчетной. В технических характеристиках кабелей и проводов приводят допустимую температуру короткого замыкания, составляющую 120 °С для изоляции ПВХ. Сопротивление грунта составляет 70 % от общего и является основным при расчетах. Со временем проводимость изоляции возрастает из-за ее высыхания. Это необходимо учитывать в расчетах.
Падение напряжения в кабеле
В связи с тем, что проводники обладают электрическим сопротивлением, часть напряжения уходит на их нагрев, и к потребителю его приходит меньше, чем было в начале линии. В результате по длине провода теряется потенциал из-за тепловых потерь.
Кабель надо не только выбирать по сечению, чтобы обеспечить его работоспособность, но также учитывать расстояние, на которое передается энергия. Увеличение нагрузки приводит к росту тока через проводник. При этом возрастают потери.
На точечные светильники подается небольшое напряжение. Если оно незначительно снижается, это сразу заметно. При неправильном выборе проводов дальше расположенные от блока питания лампочки выглядят тусклыми. Напряжение существенно снижается на каждом следующем участке, и это отражается на яркости освещения. Поэтому необходим расчет сечения кабеля по длине.
Самым важным участком кабеля является потребитель, расположенный дальше остальных. Потери считаются преимущественно для этой нагрузки.
На участке L проводника падение напряжения составит:
∆U = (Pr + Qx)L/U_н,
где P и Q- активная и реактивная мощность, r и x_{— активное и реактивное сопротивление участка L, а U_н_{— номинальная величина напряжения, при котором нагрузка нормально работает.}}
Допустимые ∆U от источников питания до главных вводов не превышают ±5 % для освещения жилых зданий и силовых цепей. От ввода до нагрузки потери не должны быть больше 4 %. Для линий с большой протяженностью нужно учитывать индуктивное сопротивление кабеля, которое зависит от расстояния между соседними проводниками.
Способы подключения потребителей
Нагрузки могут подключаться по-разному. Наиболее распространенными являются следующие способы:
в конце сети;
потребители распределены по линии равномерно;
к протяженному участку подключается линия с равномерно распределенными нагрузками.
Пример 1
Мощность электроприбора составляет 4 кВт. Длина кабеля равна 20 м, удельное сопротивление ρ = 0,0175 Ом∙мм².
Ток определяется из соотношения: I = P/U_ном = 4∙1000/220 = 18,2 А.
Затем берется таблица расчета сечения кабеля, и выбирается соответствующий размер. Для провода из меди он составит S = 1,5 мм².
Формула расчета сечения кабеля: S = 2ρl/R. Через нее можно определить электрическое сопротивление кабеля: R = 2∙0,0175∙20/1,5 = 0,46 Ом.
По известной величине R можно определить ∆U = IR/U∙100 % = 18,2*100∙0,46/220∙100 = 3,8 %.
Результат расчета не превышает 5 %, значит, потери будут допустимыми. В случае больших потерь следовало бы увеличить сечение жил кабеля, выбрав соседнее, большей величины из стандартного ряда — 2,5 мм².
Пример 2
Три цепи освещения подключены параллельно друг с другом на одну фазу трехфазной линии, сбалансированной по нагрузкам, состоящей из четырехжильного кабеля на 70 мм² длиной 50 м и проводящего ток 150 А. По каждой линии освещения длиной 20 м проходит ток 20 А.
Межфазные потери при действующей нагрузке составляют: ∆U_фаз= 150∙0, 05∙0,55 = 4,1 В. Теперь следует определить потери между нейтралью и фазой, поскольку освещение подключается на напряжение 220 В: ∆U_ф-н = 4,1/√3 = 2,36 В.
На одной подключенной цепи освещения падение напряжения составит: ∆U = 18∙20∙0,02=7,2 В. Общие потери определяются через сумму U_общ = (2,4+7,2)/230∙100 = 4,2 %. Расчетное значение находится ниже допустимых потерь, которые составляют 6 %.
Заключение
Для предохранения проводников от перегрева при длительно работающей нагрузке с помощью таблиц делается расчет сечения кабеля по длительно допустимому току. Кроме того, необходимо правильно рассчитать провода и кабели, чтобы потери напряжения в них не были больше нормы. При этом с ними суммируются потери в цепи питания.

Source: fb.ru

Читайте также
Пример определения потери напряжения в линии 10 кВ
В данной статье я буду рассматривать 2 примера определения потери напряжения в воздушной линии 10 кВ, когда нагрузка подключена в конце линии и с несколькими нагрузками вдоль линии.
Пример 1 – Определение потери напряжения когда нагрузка подключена в конце линии
Определить потерю напряжения в трехфазной воздушной линии с номинальным напряжением Uном.=10 кВ протяженностью l = 2 км, питающей электрооборудование коммунального предприятия мощностью Р=100 кВт. Коэффициент мощности нагрузки cosϕ = 0,8. Линия выполнена алюминиевыми проводами марки А-25 сечением 25 мм2, расстояние между фазами 600 мм.
Решение.
1. Определяем активное сопротивление провода марки А-25:

где:
γ – значение удельной проводимости для медных и алюминиевых проводов при температуре 20 °С принимается: для медных проводов – 53 м/Ом*мм2; для алюминиевых проводов – 31,7 м/Ом*мм2;
s – номинальное сечение провода(кабеля),мм2;
Также вы можете встретить в тех. литературе еще одну формулу по определению активного сопротивления провода (кабеля):

где:
ρ – значение удельного сопротивления принимается: для медных проводов — 0,017-0,018 Ом*мм2/м; для алюминиевых проводов – 0,026 — 0,028 Ом*мм2/м, см. таблицу 1.14 [Л2. с.30].
2. Определяем индуктивное сопротивление для провода марки А-25 [Л1.с.420]:

где:
Дср. – среднее геометрическое расстояние между осями проводов, мм;
d – диаметр провода, мм;
µ — относительная магнитная проницаемость для цветных металлов (немагнитных) равна 1, для стальных проводов µ может достигать значений 10³ и даже больше.
2.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов проложенных в одной плоскости [Л1.с.419]:

где: расстояние между проводами первой и второй фазы Д1-2= 600 мм, между второй и третью Д2-3 = 600 мм, между первой и третью Д1-3= 600 + 25 + 600 = 1225 мм.
3. Определяем коэффициент мощности tgϕ, зная cosϕ:

4. Определяем потерю напряжения в линии [Л1.с.422]:

Пример 2 – Определение потери напряжения с несколькими нагрузками вдоль линии
Определить потерю напряжения в трехфазной сети 10 кВ, изображенной на рис.1. Сеть выполнена воздушной линией с алюминиевыми проводами марки А-35 сечением 35 мм2 на участке А-Б и проводами марки А-25 сечением 25 мм2 на участке Б-В. Расстояние между фазами равно 600 мм. Соответствующая нагрузка, коэффициент мощности cosϕ в ответвлениях, а также длины участков сети указаны на схеме.

Решение.
1. Определяем активное сопротивление провода марки А-35 на участке А-Б:

2. Определяем индуктивное сопротивление для провода марки А-35 [Л1.с.420]:

2.1 Определяем среднее геометрическое расстояние между осями трех проводов проложенных в одной плоскости [Л1.с.419]:

где: расстояние между проводами первой и второй фазы Д1-2= 600 мм, между второй и третью Д2-3 = 600 мм, между первой и третью Д1-3= 600 + 35 + 600 = 1235 мм.
3. Определяем коэффициент мощности tgϕ1, зная cosϕ1:

4. Значения активного и индуктивного сопротивления для марки провода А-25 берем из примера 1: r₀₂ = 1,26 Ом/км; х₀₂ = 0,256 Ом/км; tgϕ₂ = 0,75.
5. Определяем суммарную потерю напряжения в линии 10 кВ [Л1.с.422] :

где:
Uном. – номинальное напряжение, В;
r₀₁, x₀₁, r₀₂, x₀₂ – активные и индуктивные сопротивления трехфазных линий, Ом/км;
Р1,Р2 – мощности в ответвлениях, кВт;
L₁,L₂ – длины от начала линии до соответствующего ответвления, км;
tgϕ₁, tgϕ₂ – коэффициент мощности;
Литература:
1. Основы проектирования систем электроснабжения. Маньков В.Д. 2010 г.
2. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004 г.
Поделиться в социальных сетях
Как рассчитать потери напряжения в кабеле?
Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
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: