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:

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:

1. В расчетной таблице Столб 1 курсор устанавливают на зелёную ячейку в столбике «∆U».
2. Нажимают «=».
3. Переключаются на расчетную таблицу ЩНО.
4. Устанавливают курсор на ячейку в столбике «∆U_∑», находящуюся в строке Столб 1.
5. 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

Читайте также:

ddecad.ru

Расчет потери напряжения при постоянной нагрузке

Формулы

На рис. G27 ниже даны формулы, обычно используемые для расчета потери напряжения в цепи на километр длины. Если:

• Ib: ток полной нагрузки, в амперах
• L: длина кабеля, в километрах
• R: сопротивление кабеля, в Ом/км, то:

  для меди, где S – площадь поперечного сечения проводника (жилы кабеля) в мм²

  для алюминия

Примечание: R можно пренебречь, если сечение проводника свыше 500 мм².

• X: индуктивное реактивное сопротивление кабеля в Ом/км.

Примечание: Х можно пренебречь для проводов сечением меньше 50 мм².
При отсутствии любой другой информации, примите Х = 0,08 Ом/км.

• φ: фазовый угол между напряжением и током рассчитываемой цепи, обычно имеет следующие значения:

  —  цепь освещения лампами накаливания: cos φ = 1;
  —  питание двигателя:
     •  при запуске: cos φ = 0,35;
     •  в режиме нормальной работы: cos φ = 0,8;

• Un: напряжение между фазами;
• Vn: напряжение фаза — нейтраль.

Для кабелепроводов и шинопроводов заводского изготовления, значения активного и реактивного сопротивлений даются производителем.

Рис. G27: Формулы расчета падения напряжения

Упрощенная таблица

Вычислений можно избежать, используя таблицу на рис.G28, которая дает, с достаточной точностью, значение потери межфазного напряжения на 1 км кабеля на 1 А, в зависимости от:

• типа цепи: цепь питания двигателя, где значение cos φ близко к 0,8, или цепь освещения, где cos φ близок к единице;
• типа кабеля: одножильный и трехжильный.

Потерю напряжения в кабеле можно вычислить, как:
К x Ib x L, где:
К – дано в таблице;
Ib – ток полной нагрузки в амперах;
L – длина кабеля в км.

Колонку «Питание двигателя», «cos φ = 0,35» на рис. G28 можно использовать для вычисления потери напряжения во время запуска двигателя (см. пример 1, рис. G28).

Рис. G28: Потеря напряжения между фазами ∆U для цепи, в вольтах на 1 ампер на 1 км

Примеры

Пример 1 (см. рис. G29)

Трехжильный медный кабель сечением 35 мм² длиной 50 м подает питание к двигателю Uн = 400 В, потребляющему:

• 100 A при cos φ = 0,8 при нормальной постоянной нагрузке;
• 500 A (5 In) при cos φ = 0,35 во время запуска.

Отклонение напряжения в начале кабеля, подсоединяющего двигатель (то есть на распределительном щите (рис. G30), который распределяет ток в 1000 А), составляет — 10 В линейного напряжения.

Каково отклонение напряжения на зажимах двигателя:

• в рабочем режиме;
• во время запуска.

Решение:

• Отклонение напряжения на двигателе в рабочем режиме будет равно:

В таблице G28 дано соотношение 1 В/A/км, и согласно этому:
∆U для кабеля = 1 x 100 x 0,05 = 5 В
∆U общее = 10 + 5 = 15 В , то есть:

Это значение меньше, чем разрешенное (8%), и является приемлемым.

• Потеря напряжения в кабеле во время запуска двигателя:

∆Uкабеля = 0,52 x 500 x 0,05 = 13 В

Из-за дополнительного тока, потребляемого во время запуска двигателя, падение напряжения на распределительном щите превысит 10 Вт.

Предположим, что ток, подаваемый на распределительный щит во время запуска двигателя, равен 900 + 500 = 1400 А, тогда отклонение напряжения на распределительном щите пропорционально увеличится:

∆U для распределительного щита = 14 В
∆U для кабеля двигателя = 13 В
∆U общее = 13+ 14 = 27 В, то есть:

Отклонение = 6,75% (напряжение на зажимах = 400 — 27 = 373 В) приемлемо во время запуска двигателя.

Рис. G29: Пример 1

Пример 2

(см. рис. G30):

Трехфазная четырехпроводная линия с медными проводниками сечением 70 мм² и длиной 50 м проводит ток 150 A. Линия питает, кроме прочих нагрузок, 3 однофазных цепи освещения, каждая из которых состоит из медного провода сечением 2,5 мм², длиной 20 м,и проводит ток 20 A.

Предполагается, что токи в кабельной линии сечением 70 мм² являются симметричными, и три цепи освещения подсоединены к линии в одной и той же точке.

Какова потеря напряжения от ТП до конечных точек цепей освещения?

Решение:

• Потеря напряжения в четырехпроводной линии:

На рис. G28 показано значение 0,55 В/A/км

∆U линии = 0,55 x 150 x 0,05 = 4,125 В (линейное)

Фазная потеря напряжения:

   В между фазой и нейтралью.

• Потеря напряжения в каждой из однофазных цепей освещения:

∆U для однофазной цепи = 18 x 20 x 0,02 = 7,2 В

Таким образом, общая потеря напряжения будет равна:

7,2 + 2,38 = 9,6 В

Это значение является удовлетворительным, так как оно меньше, чем максимальная допустимая потеря напряжения, составляющая 6%.

Рис. G30: Пример 2

ru.electrical-installation.org

Удобно ли рассчитывать потери напряжения через моменты?

Практически в каждом проекте приходится рассчитывать потери напряжения. Существуют разные способы расчета, но все они, в принципе, основаны на одних и тех же формулах, поэтому и результаты должны быть одинаковые. Так ли это? Сейчас мы проверим.

Многие считают потери напряжения через моменты нагрузок и периодически мне задают вопросы о правильности расчетов в моих программах. Сейчас вы сами увидите, насколько эффективна моя программа по расчету потери напряжения и насколько она выдает достоверные результаты.

Что такое момент нагрузки?

М=P*L, где

М – момент нагрузки, кВт*м;

Р – мощность, кВт;

L – длина участка, м.

Чтобы рассчитать потери напряжения через момент нагрузки нам необходимо знать передаваемую мощность, длину участка и иметь вспомогательные таблицы для расчета.

Моменты для медных и алюминиевых кабелей в однофазной сети (220В):

Моменты для медных и алюминиевых кабелей в однофазной сети (220В)

Моменты для медных и алюминиевых кабелей в трехфазной сети (380В):

Моменты для медных и алюминиевых кабелей в трехфазной сети (380В)

Суть расчета заключается в том, чтобы посчитать момент и по таблице определить потери напряжения для нужного сечения кабеля.

А что если полученный момент нагрузки отличается от табличного значения? Придется округлять либо применять дополнительно интерполяцию.

А что если в таблице нет нужного сечения? Придется искать расширенные таблицы (возможно где-то есть).

Лично я никогда не считал потери напряжения через моменты, т.к. этот способ не удобен и не отвечает последним требованиям нормативных документов.

Сейчас мы проверим, правильно ли считает потери напряжения моя программа.

Я выбрал по 2 значения в каждой таблице с моментами. Думаю нет смысла проверять каждое значение.

Результаты проверки программы по расчету потери напряжения в однофазной сети:

Результаты проверки программы по расчету потери напряжения в однофазной сети

Наверняка вы заметили, что в моей программе результаты примерно на 10% выше. В чем же дело? Разность результатов обусловлена разными значениями удельного сопротивления меди и алюминия. Если взять другие значения, то получим практически точно такие же значения:

Удельное сопротивление 1Р 0,02/0,033 Ом*мм2/м

Я же использую значения, которые указаны в ГОСТ Р 50571.5.52-2011.

Результаты проверки программы по расчету потери напряжения в трехфазной сети:

Результаты проверки программы по расчету потери напряжения в трехфазной сети

Результаты с учетом уменьшенного значения удельного сопротивления:

Удельное сопротивление 3Р 0,02/0,033 Ом*мм2/м

Я думаю, теперь у вас не возникнут вопросы по поводу правильности расчета потери напряжения при помощи моих программ.

А вам удобно считать потери напряжения через моменты?

P.S. Ваша помощь позволяет вам получить не только мои программы, но и способствует написанию новых полезный статей, записи полезных видеороликов.

Советую почитать:

Вы можете пролистать до конца и оставить комментарий. Уведомления сейчас отключены.

220blog.ru

4.1. Определения

Падение напряжения – это геометрическая разность напряжений в начале и конце ЛЭП. Падение напряжения – это векторная величина.

Потеря напряжения – это алгебраическая разность тех же напряжений в начале и конце ЛЭП. Потеря напряжения – это скалярная величина.

Отклонение напряжения (отклонение от номинального значения) – это алгебраическая разность между фактическим напряжением в данный точке сети и номинальным этой же точке сети, при медленном его изменении:

Колебания напряжения – при быстром изменении (>1% в сек.).

В общем случае потеря в ЛЭП складывается из потерь в прямом и обратном проводах. Но в 3-х фазной ЛЭП с симметричной нагрузкой потеря напряжения в обратном проводе отсутствует, т.к. ток в нем (в нейтральном проводе) равен нулю.

4.2. Падение и потеря напряжения в 3-х фазной лэп с симметричной нагрузкой

На схеме замещения одной фазы электропередачи, приведенной на рис. 4.1:

r – активное сопротивление провода ЛЭП.

х – реактивное сопротивление провода.

z_н – комплексное сопротивление нагрузки (характеризуется углом φ).

Рис. 4.1. Схема замещения одной фазы электропередачи.

Считаем — известно. Построим векторную диаграмму и найдем вектор(рис. 4.2).

Рис. 4.2. Векторная диаграмма электропередачи.

ас – падение напряжения.

аb – потеря напряжения.

На практике отрезок ad считают потерей напряжения, пренебрегая отрезком db.

— продольная слагающая падения напряжения (потеря).

,

.

— фазная потеря напряжения.

— линейная потеря. Умножим и разделим на Uн:

.

Поперечная слагающая падения напряжения изображается отрезком cd:

— поперечная слагающая падения напряжения.

Модуль вектора напряжения в начале ЛЭП определяется по теореме Пифагора:

В расчетах распределительных сетей (сетей среднего 6-35 кВ и низкого напряжений) обычно учитывают только продольную составляющую напряжения.

4.3. Расчет потери напряжения в ответвлениях от 3-х фазной лэп

В трехфазном ответвлении с симметричной нагрузкой , поэтому потеря напряжения в контуре одной фазы (например В):

а). Двухфазное ответвление:

Рис. 4.3. Двухфазное ответвление от трехфазной ЛЭП.

Нагрузки фаз активны и равны между собой:иI_B=I_C..

Сечение проводов невелико, , поэтому— не учитывается.

— сечения и длины фазных и нейтрального проводников одинаковы.

Рис. 4.4. Построение вектора тока в нейтральном проводе и определение потери ΔU_B.

Фазное напряжение U_В в начале ответвления по второму закону Кирхгофа:

,

.

Модули токов Ib и IN равны: Ib = IN, сопротивления r_B = r_Nтакже равны.

Потеря напряжения в контуре фазы В (рис.4.4):

Однофазное ответвление (рис. 4.5).

Рис. 4.5. Однофазное ответвление.

Потеря напряжения: .

При прочих равных условиях потеря напряжения зависит от числа фаз ответвления:

— 3-х фазное ответвление – коэффициент 1 – самая малая потеря;

— 2-х фазное ответвление – коэффициент потери = 1,5;

— однофазное ответвление – коэффициент 2 – максимальная потеря.

4.4. Формулы потерь напряжения в 3-х фазной ЛЭП.

, Вольт;

С учетом размерностей величин, входящих в формулу: ,,:

.

Имеется ЛЭП постоянного сечения с несколькими нагрузками по длине (рис.4.6):

Рис. 4.6. ЛЭП С несколькими нагрузками по длине (магистральная ЛЭП).

Потеря напряжения в линии может быть определена исходя из мощностей отдельных участков P_i, Q_iи длин этих участков L_i, или мощностей нагрузок p_i, q_i и расстояний до источника питания l_i.

.

Если нагрузка равномерно распределена вдоль линии (рис.4.7), то для расчета потери напряжения ее считают сосредоточенной в середине нагруженного участка.

Рис.4.7. ЛЭП с нагрузкой, равномерно распределенной по длине.

Тогда ,где Рр = ∑ р_i, Qp = ∑ q_i.

В маломощных сетях напряжением ниже 1000 В часто и/или. В этом случае произведениемQ·x можно пренебречь и формула потери напряжения приобретает следующий вид:

, где

— удельное активное сопротивление проводников.

— длина ЛЭП.

На практике часто используется формула потери напряжения через момент мощности:

, где

— момент нагрузки (момент мощности),

— сечение.

;

— коэффициент зависящий от количества фаз, материала проводов и напря­же­ния сети. Например, для 3-х фазной сети, провода из алюминия, напряже­ние 380/220 В: .

Для однофазной сети 220 В , т.е в 6 раз меньше, чем для трехфазной:

мощность в 3 раза меньше, а потеря напряжения – в 2 раза больше из-за

дополнительной потери и в нейтральном проводе. Итого 3·2 = 6.

studfile.net