Падение напряжения в кабеле от длины: Онлайн расчет потери напряжения в кабеле

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.

Как сказывается падение напряжения в кабельной линии системы видеонаблюдения?

Система видеонаблюдения достаточно сложный комплекс оборудования, качественная работа которого зависит от очень многих факторов.

Сегодня речь пойдет о кабельной линии, от которой зависит качество видеоизображения, выводимого на мониторы.

Главная проблема состоит в том, что чем длиннее кабель, идущий от камеры к видеорегистратору – тем больше происходят потеря напряжения. В результате не только снижается качество видео, но и оборудование исчерпывает свой ресурс раньше заложенного в него производителем срока.

Чаще всего падение напряжения происходит при включении инфракрасной подсветки. В этом случае меняется сопротивление камеры, а значит потребляемое напряжение возрастает. При понижении же напряжения увеличивается потребление тока, что соответствует закону Ома для участка цепи и определения мощности P= UI.

Вот только к видеокамерам данный закон неприменим, так как он не учитывает наличие реактивных сопротивлений, сопротивление кабеля и микросхем.

Подключение инфракрасной подсветки (ИП) камеры приводит к потери сопротивления в сети, которое можно высчитать по формуле: UИП=2Uкаб+Uкам

При снижении напряжения ниже определенного уровня, причем для каждой модели камеры он свой,
происходит увеличение потребления тока камерой, что в свою очередь ведет к снижению напряжения в кабеле. По сути получается замкнутый круг. И снижение напряжения будет продолжаться до предела, определенного минимальным напряжением на схему камеры.

Сама степень падения напряжения в кабеле прямо зависит от его сопротивления: Uкаб=IкамRкаб, где Rкаб=ρ*l/S. То есть, чем длиннее и тоньше кабель, тем его сопротивление больше.

Поэтому при монтаже систем видеонаблюдения очень важно правильно подобрать кабель. Для того чтобы просчитать сопротивление кабеля, нужно использовать справочные характеристики, которые даны производителем кабеля.

Далее нужно просчитать необходимое напряжение от источника питания для нормальной и бесперебойной работы системы. Именно от этого показателя зависит будет ли камера без потерь переключаться из инфракрасного режима в дневной, сохраняя номинальное напряжение в районе 11-13В.

Для максимального снижения падения напряжения в кабеле питания необходимо максимально уменьшить его сопротивление, что осуществляется за счет подбора оптимального сечения кабеля.

Для расчета удельного сопротивления кабеля необходимо воспользоваться формулой: R=(0.0175*L/S )*2, где 0,0175 – сопротивление медного проводника, L – длина кабеля питания, S – поперечное сечение центрального проводника.

Для примера рассчитаем удельное сопротивление кабеля сечением 0,75 мм2 и длиной 50 м: R=(0.0175*50/0,75 )*2 = 2,3 Ом.

Теперь посчитаем, какое падение напряжения будет в кабеле питания. Сделать это можно по формуле: U = I*R. Чтобы вычислить I делим мощность, потребляемую камерой на напряжение питания.

К примеру, мощность потребления 3,5 Вт, а напряжение питания 12В. Делим 3,5/12, и получаем 0,29А. Считаем формулу: U = 0,29*2,3 = 0,67. Получаем, что на кабеле сечением 0,75 мм2, и длиной 50 метров падение напряжения составит 0,67В, что находится в допустимых пределах.

Общая формула расчета падения падения напряжения в линии питания системы видеонаблюдения производится по формуле: ΔU(в)=I·R·L, где:

R — удельное сопротивление кабельной линии, Ом/м
I — ток, потребляемый видеокамерой, мА
L — длина кабельной линии, м

Максимально допустимое падение может быть не более 2В, дальше начнутся проблемы с питанием камеры, и если при расчетах у вас получаются большие цифры, то необходимо использовать кабель с большим сечением, и провести расчеты заново, либо подобрать более мощный блок питания для камеры видеонаблюдения в зависимости от полученных значений падения напряжения в кабеле.

Очень важно следить за тем, чтобы напряжение в месте подключения кабеля к камере не превышало допустимых значений и не опускалось ниже 10В, поэтому перед тем, как подключить кабель к устройству видеонаблюдения, лучше проверить напряжение тестером, а после чего при необходимости отрегулировать его на блоке питания.

Таким образом, чтобы минимизировать падение напряжения в кабеле можно предпринять несколько действий:

Использовать БП большей мощности и кабеля с большим сечением;
Установить БП рядом с камерой;
Использовать камеры с номинальным напряжением 24В.

Также помните, что для большинства видеокамер систем наблюдения допустимое падение напряжения в линии питания составляет 10%, но лучше данный параметр уточнить в инструкции к камере.

Наша компания «Запишем всё» с 2010 года занимается монтажом, модернизацией и обслуживанием любых систем видеонаблюдения в Москве и Подмосковье. Мы работаем быстро, качественно и по доступным ценам. Перечень услуг и цены на их вы можете посмотреть здесь.

Звоните +7 (499) 390-28-45 с 8-00 до 22-00 в любой день недели, в том числе и в выходные. Мы будем рады Вам помочь!

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

Калькулятор расчета потери напряжения в кабеле. Расчет потери напряжения в линии для постоянного и переменного тока по заданным параметрам электросети.

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.

Расчет падения напряжения в кабеле

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.

При равенстве сопротивлений Zп=Zп=Zп и Zн=Zн=Zн ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп=Zп).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Блок: 1/2 | Кол-во символов: 779
Источник: https://www.ivTechno.ru/raschet_4

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.

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 1599
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

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.

Рисунок 1. 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.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 2369
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Скачать файл

В заключение – как и обещал, хорошая книжка по расчетом потери напряжения и потерям напряжения в кабеле. Будет очень интересна всем, кого заинтересовала эта статья. Сейчас таких книг уже не пишут.

• Карпов Ф. Ф. Как выбрать сечение проводов и кабелей, 1973 год / Брошюра из Библиотеки электромонтера. Приведены указания и расчеты, необходимые для выбора сечений проводов и кабелей до 1000 В. Полезно для тех, кто интересуется первоисточниками., zip, 1.57 MB, скачан: 796 раз./

Ещё много книг можно у меня скачать тут.

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 600
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

Расчёт потерь фазного (между фазой и нулевым проводом) напряжения в кабеле производится по формулам:

Для расчёта потерь линейного напряжения U=380 В; 3 фазы.

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

P — активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R — удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L — длина кабельной линии, м;
Uл — линейное напряжение сети, В;
Uф — фазное напряжение сети, В.

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 820
Источник: https://www.ivTechno.ru/raschet_4

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.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1931
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Предыстория такова. Проектировщикам выдали техническое задание на проект электроснабжения, в котором была указана мощность холодильных систем. Пока выполнялся проект и выделялись деньги на его реализацию, было куплено холодильное оборудование с потребляемой мощностью, в 2 раза превышавшей исходную. Кроме того, выяснилось, что реальное расстояние до подстанции будет почти в 2 раза больше…

В общем, дорогущее немецкое холодильное оборудование отказывается работать, все знают, что делать, но никто не хочет за это платить. Прошедшим летом из-за пониженного напряжения (линейное 340-360 В) сгорел компрессор стоимостью более 10 тыс.евро. Терпеть дальше это было нельзя. Меня попросили провести расчеты, мониторинг и измерения на системе питания, и дать рекомендации по решению проблемы.

Поскольку писал я этот отчет от лица фирмы, имеющей лицензию на энергоаудит, то этот документ будет иметь силу в предстоящей судебной тяжбе.

По ходу документа в цитатах буду давать и уточнения.

Введение

Было проведено обследование качество электроэнергии, поступающей от трансформаторной подстанции (ТП) по первому участку (440 м) до ГРЩ 2.2 и далее по вторым участкам (50 и 40 м) на холодильные установки (Система 12 и Система 14).

Схема структурная данной системы:
Схема кабельных линий от ТП до нагрузки. ДЭС – дизельная электростанция есть, но в данном случае не рассматривается.

Цель обследования – выявить причины значительного падения напряжения на кабельной линии.

В Систему 12 входят следующие потребители:

Наименование	Установленная мощность, кВт	Макс.расчетный ток, А
Воздухоохладитель	124,6	50,5
Воздухоохладитель	78,3	27,1
Двигатели компрессоров	100	132,7
Двигатели вентиляторов	13,7	29,7
Итого	316,6	240

В Систему 14 входят следующие потребители:

Наименование	Установленная мощность, кВт	Макс.расчетный ток, А
Воздухоохладитель	234,4	81,2
Воздухоохладитель	193,9	55,7
Воздухоохладитель	15,2	31,3
Двигатели компрессоров	396	525,6
Двигатели вентиляторов	66	144,3
Итого	905,5	838,1

Напряжение питания – 380…415 В.

Значения токов, мощностей и напряжения взяты из паспортных данных потребителей.

Предварительный расчет потерь напряжения в кабеле

По предварительному расчету, при напряжении на выходе ТП 415 В на холостом ходу (при выключенной нагрузке), при максимальной нагрузке допустимо падение 35 В, или 8,43%. В таком случае при максимальной нагрузке напряжение упадет до 380 В, что, согласно паспортным данным потребителей, является допустимым.

ТП содержит 2 трансформатора по 600 кВт, которые планировалось использовать по одному. Но из-за увеличения нагрузки их пришлось включить в параллель.

Согласно Своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, а также ГОСТ Р 50571.15-97 с учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной нагрузки в жилых и общественных зданиях не должны превышать 9%. Причем, из них 5% – на участке от ТП до ВРУ, и 4% – на участке от ВРУ до потребителя.

Согласно ГОСТ 29322-2014, номинальное фазное напряжение в трехфазных сетях должно составлять 400 В, а при нормальных условиях оперирования напряжение питания не должно отличаться от номинального напряжения больше чем на +-10%.

Исходя из этого, падение на 8,43% является обоснованным и соответствует Правилам и ГОСТам, принятым в РФ.

Расчет падения напряжения для 1-го участка

В ходе обследования выяснилось следующее. От ТП, расположенной на расстоянии 440 м, электроэнергия поступает в ГРЩ2.2 по кабельной линии, состоящей из четырех параллельно соединенных кабелей АВБбШв 4х240, общим сечением 960 мм2.

Внутренности ГРЩ2.2. Сверху – ввод от ТП на вводной контактор-защитный автомат, справа – шины от АВР (резерв – дизель), ниже – выходной автомат, и выходы на Системы.

Максимальный расчетный ток нагрузки, согласно паспортным данным, составляет 240 А для Системы 12 и 838,1 А для Системы 14. Следовательно, максимальный ток кабельной линии составляет 240+838,1=1078,1 А.

Общая установленная мощность, согласно паспортным данным, составляет 316,6 кВт для Системы 12, и 905,5 кВт для Системы 14. Следовательно, общая установленная мощность всей нагрузки составляет 316,6+905,5=1222,1 кВт.

Рассчитаем падение напряжения на кабельной линии 1-го участка от ТП до ГРЩ2.2 по формуле:

ΔU=√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L)

Исходные данные для расчета:

Максимальный ток I = 1078,1 А,
Установленная мощность нагрузки 1222,1 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,125 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Принимаем Cosφ = 0,8, тогда sinφ = 0,6
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,44 км.

Подставив данные в формулы, получим, что для одного кабеля падение составит 239 В, или 57,75%. Тогда для имеющейся кабельной линии 1-го участка падение напряжения составит 59,8 В, или 14,43%.

Такое падение напряжения только на 1-м участке является недопустимым.

На всякий случай таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения:

Таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения

Результат обследования 2-го участка (Система 12)

После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 12, состоящей из одного кабеля АВВГ-нг-LS 5×185, длиной 50 м.

Данные для расчета:

Максимальный ток 240 А,
Установленная мощность нагрузки 316,6 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,05 км.

Для имеющейся кабельной линии падение напряжения составит 3,67 В, или 0,88%.

Результат обследования 2-го участка (Система 14)

После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 14, состоящей из трех параллельно соединенных кабелей АВВГ-нг-LS 5×185 длиной 40 м.

Данные для расчета:

Максимальный ток 838,1 А,
Установленная мощность нагрузки 905,5 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,04 км.

Для одного кабеля потеря напряжения составит 10,2 В, или 2,47%. Для имеющейся кабельной линии 2-го участка Системы 14 падение напряжения составит 3,4 В, или 0,82%.

Рекомендации по модернизации кабельных линий

Для данного максимального тока и длины линии необходимо выбрать другую кабельную линию участка 1, поскольку расчетное падение напряжения для этого участка является недопустимым. Исходя из данных предварительного расчета и данных падения напряжения на 2-х участках, падение напряжения на 1-м участке должно быть не более 7,55%.

Такой уровень потерь обеспечит кабельная линия, состоящая из 8 кабелей АВБбШв 4х240, включенных в параллель. То есть, к имеющимся кабелям (4 шт.) добавить дополнительные (4 шт.).

В результате, потери на кабельной линии участка 1 составят 7,2%, или 29,8 В.

Кабельные линии 2-х участков в модернизации не нуждаются.

Выводы

Для стабильной работы холодильного оборудования, согласно его паспортным данным, требуется напряжение с допустимыми пределами от 380 до 415 В.

Если учесть приводимые рекомендации, то при выходном напряжении ТП 415 В при максимальной нагрузке потери напряжения для Системы 12 будут 7,2+0,88=8,08%, или 33,6 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 12 составит не менее 381,4 В.

Для Системы 14 потери будут 7,2+0,82=8,02%, или 33,2 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 14 составит не менее 381,7 В.

Результаты измерений качества напряжения

Измерения проводились при помощи анализатора качества напряжения HIOKI 3197, который позволяет снимать все параметры напряжения онлайн.

Прибор предназначен для построения графиков различных параметров электропитания в реальном времени. HIOKI 3197 я уже использовал в анализе качества напряжения при проблемах с холодильниками. Если кому нужен такой прибор – обращайтесь!

Измерения проводились в точке подключения 2-го участка Системы 14 в разных режимах работы оборудования. 2-й участок Системы 12 не исследовался, поскольку к нему невозможно было получить доступ, не отключая питания ТП. Но поскольку Система 12 является маломощной по сравнению с Системой 14, для получения общей картины достаточно измерений, результаты которых приведены ниже на графиках.

Результат мониторинга напряжения

Результат мониторинга тока

Пояснения к графикам.

Пик потребления тока (включение нагрузки на 100% мощности) приходится на время 16:56. При этом фазное напряжение (усредненное по фазам) составляет 212 В (линейное – 367 В), ток 836 А.

Холостой ход трансформатора (нагрузка полностью отключена) приходится на 17:07. При этом фазное напряжение составляет 238 В (линейное – 412 В), ток 0 А.

При проведении измерений Система 12 была отключена.

По результатам проведенных измерений можно сделать выводы, что максимальное суммарное падение напряжения для Системы 14 составляет 45 В, или 11%.

Данные измерения подтверждают правильность сделанных расчетов и рекомендаций.

Фото подключения прибора HIOKI 3197 к кабельной линии в процессе измерений:

Подключение HIOKI 3197 для измерения параметров напряжения в реальном времени

Резервное питание

Резервное питание в ГРЩ 2.2 поступает от ДЭС (дизельной электростанции). Переключение производится через систему АВР (автоматический ввод резерва).

Параметры источника резервного питания:

Максимальная мощность ДЭС – 600 кВт,
Кабельная линия – 3 кабеля АВБбШв 4х240, включенных в параллель,
Длина кабельной линии – 250 м.

Исходя из этих параметров, можно однозначно сделать вывод, что мощностей ДЭС и кабельной линии резервного питания с учетом падения напряжения хватит не более чем на половину максимальных потребностей нагрузки, что совершенно недопустимо.

Поэтому мониторинг качества питания по линии ДЭС проводить не имеет никакого смысла.

Для резервного питания в данном случае рекомендуется применить ДЭС мощностью не менее 1220 кВт. Кабельная линия должна содержать 5 кабелей АВБбШв 4х240, в таком случае падение напряжения до ГРЩ 2.2 будет составлять приемлемое значение 6,5%.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 10300
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 1305
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 1945
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Кол-во блоков: 9 | Общее кол-во символов: 21648
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html: использовано 5 блоков из 8, кол-во символов 9149 (42%)
https://www.ivTechno.ru/raschet_4: использовано 2 блоков из 2, кол-во символов 1599 (7%)
https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 10900 (50%)

Расчет падения напряжения на кабеле | СамЭлектрик.ру

Как известно, сечение кабеля выбирается не только по его способности выдерживать без перегрева свой максимальный ток. Другой критерий выбора – его длина. От длины зависит такой важный параметр системы электропитания, как падение напряжения. Иначе говоря – потери на кабельной линии.

В бытовой электропроводке эта проблема практически не принимается во внимание, поскольку существенное влияние она оказывает на длинах кабелей от нескольких десятков метров. Хотя, я уже писал на эту тему статью про падение напряжения , но там основная причина потерь заключалась в большом токе.

В интернете эта тема раскрыта очень поверхностно, и когда я с ней столкнулся, очень долго разбирался. Вспомнил косинусы с синусами, нашёл свой старый калькулятор)) Пока разбирался, написал эту статью. Как обычно у меня и бывает).

В данной статье приведу расчеты и рекомендации, сделанные мной для крупного складского комплекса, введенного в эксплуатацию год назад.

Внимание! Я не претендую на википедийность! Кто привык черпать знания из книг и учебников, рекомендую перейти на страницу «Скачать».

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Покупали холодильники и проектировали систему электроснабжения совсем разные люди…

По ходу документа в цитатах буду давать комментарии и уточнения.

1. Введение. Состав системы

Было проведено обследование качества электроэнергии, поступающей от трансформаторной подстанции (ТП) по первому участку (440 м) до ГРЩ 2.2 и далее по вторым участкам (50 и 40 м) на холодильные установки (Система 12 и Система 14).

Схема структурная данной системы: Схема кабельных линий от ТП до нагрузки. ДЭС – дизельная электростанция есть, в данном случае не рассматривается.

Цель обследования – выявить причины значительного падения напряжения на кабельной линии.

В Систему 12 входят следующие потребители:

Потребители системы 12

В Систему 14 входят следующие потребители:

Потребители системы 14

Напряжение питания – 380…415 В.

Значения токов, мощностей и напряжения взяты из паспортных данных потребителей.

2. Предварительный расчет потерь напряжения в кабеле

ТП содержит 2 трансформатора по 600 кВт, которые планировалось использовать по одному. Но из-за увеличения нагрузки их пришлось включить в параллель.

Согласно Своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, а также ГОСТ Р 50571.15-97 с учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной нагрузки в жилых и общественных зданиях не должны превышать 9%. Причем, из них 5% – на участке от ТП до ВРУ, и 4% – на участке от ВРУ до потребителя.

Согласно ГОСТ 29322-2014, номинальное линейное напряжение в трехфазных сетях должно составлять 400 В, а при нормальных условиях оперирования напряжение питания не должно отличаться от номинального напряжения больше чем на +-10%.

На Дзене у меня есть пара статей на тему ГОСТов на напряжение, вот основная.

Исходя из этого, падение на 8,43% является обоснованным и соответствует Правилам и ГОСТам, принятым в РФ.

3. Расчет падения напряжения для 1-го участка

Рассчитаем падение напряжения на кабельной линии 1-го участка от ТП до ГРЩ2.2 по формуле:

Δ U=√3·I(R·cos φ ·L+X·sin φ ·L)

Исходные данные для расчета:

Максимальный ток I = 1078,1 А,
Установленная мощность нагрузки 1222,1 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,125 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Принимаем Cosφ = 0,8, тогда sinφ = 0,6
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,44 км.

Такое падение напряжения только на 1-м участке является недопустимым.

Это – основная формула. Я делал расчеты, используя калькулятор. Проверял полученные данные, используя программу Электрик (подпрограмма “Потери”).

Кроме того, мне здорово помог Игорь (220blog.ru), за что ему большое спасибо!

Ещё есть хорошая книжка, в конце статьи дам ссылку!

Таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения

4. Результат обследования 2-го участка (Система 12)

Данные для расчета:

Максимальный ток 240 А,
Установленная мощность нагрузки 316,6 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,05 км.

Для имеющейся кабельной линии падение напряжения составит 3,67 В, или 0,88%.

5. Результат обследования 2-го участка (Система 14)

Данные для расчета:

Максимальный ток 838,1 А,
Установленная мощность нагрузки 905,5 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,04 км.

Рекомендации по модернизации кабельных линий

В результате, потери на кабельной линии участка 1 составят 7,2%, или 29,8 В.

Кабельные линии 2-х участков в модернизации не нуждаются.

Выводы

Результаты измерений качества напряжения

Измерения проводились при помощи анализатора качества напряжения HIOKI 3197 , который позволяет снимать все параметры напряжения онлайн.

Прибор предназначен для построения графиков различных параметров электропитания в реальном времени. HIOKI 3197 я уже использовал в анализе качества напряжения при проблемах с холодильниками. Если кому нужен такой прибор – обращайтесь!

Результат мониторинга напряжения

Результат мониторинга тока

Пояснения к графикам.

При проведении измерений Система 12 была отключена.

Данные измерения подтверждают правильность сделанных расчетов и рекомендаций.

Фото подключения прибора HIOKI 3197 к кабельной линии в процессе измерений:

Подключение HIOKI 3197 для измерения параметров напряжения в реальном времени

Резервное питание

Параметры источника резервного питания:

Максимальная мощность ДЭС – 600 кВт,
Кабельная линия – 3 кабеля АВБбШв 4х240, включенных в параллель,
Длина кабельной линии – 250 м.

Поэтому мониторинг качества питания по линии ДЭС проводить не имеет никакого смысла.

Скачать файл

• Карпов Ф. Ф. Как выбрать сечение проводов и кабелей, 1973 год / Брошюра из Библиотеки электромонтера. Приведены указания и расчеты, необходимые для выбора сечений проводов и кабелей до 1000 В. Полезно для тех, кто интересуется первоисточниками., zip, 1.57 MB, скачан: 2236 раз./

Ещё много книг можно у меня скачать тут .

Источник статьи

Ещё больше статей на канале Самэлектрик.ру.

Что делать, если статья заинтересовала? Лайк, подписка, комментарий!

Спасибо, что читаете меня!

при нагрузке, порядок расчета и способы определения

Падение напряжения

Понятия и формулы

На каждом сопротивлении r при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙r, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.

Если в электрической цепи только одно сопротивление r, все напряжение источника Uист падает на этом сопротивлении.

Если в цепи имеются два сопротивления r1 и r2, соединенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях U1=I∙r1 и U2=I∙r2 т. е. падений напряжения, равна напряжению источника: Uист=U1+U2.

Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (2-й закон Кирхгофа).

1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением r=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А (рис. 1)?

Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙r=0,3∙15=4,5 В.

Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).

2. Две одинаковые лампочки на напряжение 2,5 В и ток 0,3 А соединены последовательно и подключены к карманной батарее с напряжением 4,5 В. Какое падение напряжения создается на зажимах отдельных лампочек (рис. 2)?

Одинаковые лампочки имеют равные сопротивления r. При последовательном включении через них проходит один и тот же ток I. Из этого следует, что на них будут одинаковые падения напряжения, сумма этих напряжений должна быть равна напряжению источника U=4,5 В. На каждую лампочку приходится напряжение 4,5:2=2,25 В.

Можно решить эту задачу и последовательным расчетом. Сопротивление лампочки рассчитываем по данным: rл=2,5/0,3=8,33 Ом.

Ток в цепи I = U/(2rл )=4,5/16,66=0,27 А.

Падение напряжения на лампочке U=Irл=0,27∙8,33=2,25 В.

3. Напряжение между рельсом и контактным проводом трамвайной линии равно 500 В. Для освещения используются четыре одинаковые лампы, соединенные последовательно. На какое напряжение должна быть выбрана каждая лампа (рис. 3)?

Одинаковые лампы имеют равные сопротивления, через которые проходит один и тот же ток. Падения напряжения на лампах будут тоже одинаковыми. Значит, на каждую лампу будет приходиться 500_4=125 В.

4. Две лампы мощностью 40 и 60 Вт с номинальным напряжением 220 В соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Какое падение напряжения возникает на каждой из них (рис. 4)?

Первая лампа имеет сопротивление r1=1210 Ом, а вторая r2=806,6 Ом (в нагретом состоянии). Ток, проходящий через лампы, I=U/(r1+r2 )=220/2016,6=0,109 А.

Падение напряжения на первой лампе U1=I∙r1=0,109∙1210=132 В.

Падение напряжения на второй лампе U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 В.

На лампе с большим сопротивлением большее падение напряжения, и наоборот. Накал нитей обеих ламп очень слаб, однако у лампы 40 Вт он несколько сильнее, чем у лампы 60 Вт.

5. Чтобы напряжение на электродвигателе Д (рис. 5) было равно 220 В, напряжение в начале длинной линии (на электростанции) должно быть больше 220 В на величину падения (потери) напряжения на линии. Чем больше сопротивление линии и ток в ней, тем больше падение напряжения на линии.

В нашем примере падение напряжения в каждом проводе линии равно 5 В. Тогда напряжение на шинах электростанции должно быть равно 230 В.

6. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?

Допустимое падение напряжения в линии U=3/100∙80=2,4 В.

Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.

По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: r=ρ∙l/S, откуда l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.2)/4=9,6 мм2.

Сопротивление линии rл=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Ом.

Результирующее сопротивление r=229,2+300+2∙50=629,2 Ом.

Напряжение источника U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 В; U≈3,2 В.

Падение напряжения в линии при прохождении тока I=0,005 А будет: Uл=I∙rл=0,005∙229,2=1,146 В.

Сравнительно малое падение напряжения в линии достигается благодаря малой величине тока (5 мА). Поэтому в месте приема должно быть чувствительное реле (усилитель), которое включается от слабого импульса 5 мА и своим контактом включает другое, более мощное реле.

8. Как велико напряжение на лампах в схеме на рис. 28, когда: а) двигатель не включен; б) двигатель запускается; в) двигатель в работе.

Двигатель и 20 ламп включены в сеть с напряжением 110 В. Лампы рассчитаны на напряжение 110 В и мощность 40 Вт. Пусковой ток двигателя Iп=50 А, а его номинальный ток Iн=30 А.

Подводящий медный провод имеет сечение 16 мм2 и длину 40 м.

Из рис. 7 и условия задачи видно, что ток двигателя и ламп вызывает в линии падение напряжения, поэтому напряжение на нагрузке будет меньше 110 В.

Отсюда напряжение на лампах Uламп=U-2∙Uл.

Надо определить падение напряжения в линии при различных токах: Uл=I∙rл.

Сопротивление всей линии

Ток, проходящий через все лампы,

Падение напряжения в линии, когда включены только лампы (без двигателя),

Напряжение на лампах в этом случае равно:

При пуске двигателя лампы будут светить слабее, так как падение напряжения в линии больше:

2∙Uл=(Iламп+Iдв )∙2∙rл=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 В.

Минимальное напряжение на лампах при пуске двигателя будет:

Когда двигатель работает, падение напряжения в линии меньше, чем при пуске двигателя, но больше, чем при выключенном двигателе:

2∙Uл=(Iламп+Iном )∙2∙rл=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 В.

Напряжение на лампах при нормальной работе двигателя равно:

Даже небольшое снижение напряжения на лампах относительно номинального сильно влияет на яркость освещения.

Определение падения напряжения

Чтобы понять, что такое падение напряжения, следует вспомнить, какие виды напряженности в цепи бывают. Их всего два: напряженность источника питания (при этом источник питания должен быть подключен к контуру) и, собственно, снижение напряжения, которое рассматривается отдельно или в отношении контура. В этом материале будет рассмотрено, как найти падение напряжения, и дана формула расчета падения напряжения в кабеле.

Что означает падение напряжения

Падение происходит, когда происходит перенос нагрузки на всем участке электрической цепи. Действие этой нагрузки напрямую зависит от параметра напряженности в ее узловых элементах. Когда определяется сечение проводника, важно участь, что его значение должно быть таким, чтобы в процессе нагрузки сохранялось в определенных границах, которые должны поддерживаться для нормального выполнения работы сети.

Более того, нельзя пренебрегать и характеристикой сопротивляемости проводников, из которых состоит цепь. Оно, конечно, незначительное, но его влияние весьма существенно. Падение происходит при передаче тока. Именно поэтому, чтобы, например, двигатель или цель освещения работали стабильно, необходимо поддерживать оптимальный уровень, для этого тщательно рассчитывают провода электроцепи.

Важно! Предел допустимого значения рассматриваемой характеристики отличается от страны к стране. Забывать это нельзя. Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением.

Любой электроприбор будет работать полноценно, если к нему подается то значение, на которое он рассчитан. Если провод взят неверно, то из-за него происходят большие потери электронапряжения, и оборудование будет работать с заниженными параметрами. Особенно актуально это для постоянного тока и низкой напряженности. Например, если оно равно 12 В, то потеря одного-двух вольт уже будет критической.

Допустимое падение напряжение в кабеле

Значение потери электронапряжения регламентируется и нормируется сразу несколькими правилами и инструкциями устройства электроустановок. Так, согласно правилу СП 31-110-2003, суммарная потеря напряжения от входной точки в помещении до максимально удаленного от нее потребителя электроэнергии не должно быть больше 7.5 %. Это правило работает на всех электроцепях с напряжением не более 400 вольт. Данное правило используется при монтаже и проектировке сетей, а также при их проверке службами Ростехнадзора.

Важно! Этот документ обобщает и отклонение электронапряжения в сетях однофазного тока бытового назначения. Оно должно быть не более 5 % при нормальной работе и 10 % после аварийной ситуации. Если сеть низковольтная, то есть до 50 вольт, то нормальным падением считается +-10 %.

Для кабелей питающей сети используют правило РД 34.20.185-94. Оно допускает параметр потерь не более 6 %, если напряжение составляет 10 кВ и не более 4–6 % при электронапряжении 380 вольт. Чтобы одновременно соблюсти эти правила и инструкции, добиваются потерь 1.5 % для малоэтажных знаний и 2.5 % для многоэтажных.

Проверка кабеля по потере напряжения

Всем известно, что протекание электрического тока по проводу или кабелю с определенным сопротивлением всегда связано с потерей напряжения в этом проводнике.

Согласно правилам Речного регистра, общая потеря электронапряжения в главном распределительном щите до всех потребителей не должна превышать следующие значения:

при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
при пуске двигателей – 25 %;
при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.

Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь.

В трехфазной сети

Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.

Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Первый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.

Потери напряжения определены следующей формулой:

Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

Произвести замер в начале цепи.
Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра.

Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).

Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.

Расчет падения напряжения при питании потребителей 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:

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:

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.

Расчет падения напряжения в кабеле

Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.

Что такое падение напряжения

При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.

Как замеряется падение напряжения

Измерить падение можно тремя способами:

Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.

Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.

Сопротивление металлов

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.

В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой “p” и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².

Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:

Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.

Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:

Как рассчитать потери напряжения

По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.

Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.

При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.

Выбор по допустимым потерям

При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:

В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.

Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.

В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.

Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².

Выбор сечения кабелей по нагреву

Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:

В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.

При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Видео

Определение напряжения на нагрузке

Падение напряжения в электрической сети может стать настоящей проблемой с приобретением современных мощных электроприборов. Чаще всего от этого страдают жильцы старых многоквартирных и частных домов, проводка в которых проложена 20, а то и 30 лет назад. Для энергопотребителей тех времен сечения кабеля было вполне достаточно, однако сегодня практически все пользователи полностью перешли на электрическую технику, эксплуатация которой требует модернизации проводки.

Наглядную картину можно наблюдать на примере освещения. Когда в электрической сети падает напряжение при подключении нагрузки с малым сопротивлением, лампы начинают гореть с меньшей яркостью. Причиной такого явления может быть недостаточное сечение проводки.

Чтобы убедиться в том, что источник выдает больший вольтаж, чем потребитель, необходимо вычислить напряжение на нагрузке. Сделать это можно путем включения в цепь вольтметра или по формуле. В первом случае измерительный прибор, который изначально имеет достаточно высокое сопротивление на входе, необходимо подключать параллельно линии. Это позволяет избежать шунтирования нагрузки и искажения результатов измерения.

Как рассчитать напряжение по формуле

Когда возникают перебои в подаче электроэнергии к приборам, важно проанализировать работу линии. При этом следует определить напряжение на нагрузке по формуле – такое решение дает максимально точный результат и позволяет вычислить другие параметры аналогичным способом. Так, формула расчета напряжения на нагрузке выглядит следующим образом:

U₁ – напряжение источника;

ΔU – падение напряжения в линии;

R_{– сопротивление линии.}

В том случае, если сопротивление линии и напряжение источника постоянны, напряжение на нагрузке напрямую зависит от силы тока в линии.

Например, при подключении прибора в электрическую сеть с напряжением 220 В, током 10 А и сопротивлением линии, равным 2 Ом, напряжение на нагрузке составит:

В режиме холостого хода падения напряжения в линии нет (ΔU = 0), поэтому напряжение на нагрузке теоретически равно вольтажу источника (U₂ = U₁). Однако на практике напряжение источника равняться напряжению потребителя не может, поскольку и проводка, и источник электроэнергии, и подключенный к сети прибор имеют собственное сопротивление.

Пример. Напряжение источника составляет 220 В, внутреннее его сопротивление можно не учитывать. Сопротивление проводки – 1 Ом. Сопротивление включенного в сеть электрического прибора – 12 Ом. Суммарное сопротивление цепи составит 13 Ом. Ток в линии рассчитывается по закону Ома и составляет:

Напряжение на нагрузке вычисляется по формуле, приведенной выше:

Таким образом, видно, что напряжение на нагрузке меньше исходных 220 В, остальной вольтаж «теряется» на проводах.

Падение напряжения при подключении нагрузки потребителя

Из-за скачков вольтажа в сети страдают преимущественно жители частного сектора, дачных и коттеджных поселков. Из-за чего же происходит падение напряжения при подключении потребителя?

Первая причина этого явления – недостаточное сечение электрической проводки в доме. Дело в том, что слишком тонкие жилы кабеля не выдерживают большой нагрузки, которая возникает при включении в сеть электроприборов с высокой мощностью. Вторая причина – некачественные контакты в местах соединения проводов, что создает дополнительное сопротивление на линии.

Из-за падения напряжения в обоих случаях есть риск перегрева проводки или участка, в котором находится неисправный контакт. Это может стать причиной полного прекращения подачи электроэнергии на объект и даже возгорания.

Иногда падение напряжения наблюдается не на стороне пользователя, а на линиях электропередач. Оно может возникать вследствие перегрузки подстанции. В этом случае решить проблему может лишь поставщик электроэнергии путем замены устаревшей подстанции на более новую модель с современной релейной защитой. Еще одной причиной низкого напряжения может быть недостаточное сечение проводов на линии электропередач, а также нестабильное распределение нагрузки фаз на стороне подстанции. Как и в первом случае, устранить эти недочеты может только поставщик коммунальной услуги.

Узнать, действительно ли поставщик электроэнергии виноват в «провалах» напряжения, можно, опросив соседей. Если у них подобной проблемы нет, значит, стоит искать причину на территории участка. Зачастую этот вопрос успешно решается путем замены проводки на новый кабель с большим сечением. Однако в некоторых случаях падение напряжения продолжает наблюдаться. Причина может заключаться в так называемых «скрутках» – соединениях проводов путем их скручивания. Дело в том, что каждый некачественный контакт на линии снижает конечное напряжение в сети. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать заводские зажимы, которые гораздо более надежны, чем другие способы соединения электрических кабелей, а также абсолютно безопасны.

В случаях с применением низковольтных аккумуляторных батарей тоже могут наблюдаться «провалы». Если при включении потребителей падает напряжение зарядки источника питания, наиболее вероятная причина этого – некачественные контакты.

При падении напряжения в сети принципиально важно выяснить и устранить причину этого. В противном случае бездействие может обернуться печальными последствиями, особенно если дело касается электрической бытовой проводки. Современные кабели с подходящим сечением и качественно выполненные соединения проводов – залог длительной и эффективной работы всех электроприборов.

Последствия при падении напряжения по длине кабеля и расчет потерь

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

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

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.

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

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.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

Расчет с применением формулы

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.

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. 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.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Площадь сечения, мм2		Линия с одной фазой			Линия с тремя фазами
Питание	Освещение	Питание	Освещение
Режим	Пуск	Режим	Пуск
Медь	Алюминий	Косинус фазового угла = 0,8	Косинус фазового угла = 0,35	Косинус фазового угла = 1	Косинус фазового угла = 0,8	Косинус фазового угла = 0,35	Косинус фазового угла = 1
1,5	24,0	10,6	30,0	20,0	9,4	25,0
2,5	14,4	6,4	18,0	12,0	5,7	15,0
4,0	9,1	4,1	11,2	8,0	3,6	9,5
6,0	10,0	6,1	2,9	7,5	5,3	2,5	6,2
10,0	16,0	3,7	1,7	4,5	3,2	1,5	3,6
16,0	25,0	2,36	1,15	2,8	2,05	1,0	2,4
25,0	35,0	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
35,0	50,0	1,15	0,6	1,29	1,0	0,52	1,1
50,0	70,0	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77

Таблицы удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при запуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U щита = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процентном отношении ∆U = 27/400*100 = 6,75 % — допустимое значение, не превышает максимальную величину 8 %. С учетом всех параметров монтаж силовой линии приемлем.

Применение сервис-калькулятора

Как это работает:

Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Как сократить потери

Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:

U = I·R,

из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.

При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.

Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников

Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.

Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:

удельного сопротивления материала – ρ;
длины отрезка проводника – l;
площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.

Все четыре параметра связывает следующее соотношение:

R = ρ·l/S,

очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.

Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).

Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.

Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.

Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.

Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.

Смотрите также другие статьи :

Классификация помещений по степени опасности

К помещениям первой категории относятся сухие помещения с нормальными климатическими условиями, в которых отсутствуют любые из приведенных выше факторов. Такая характеристика может соответствовать, например складскому помещению.

Подробнее…

Что такое гармоники в электричестве

На практике синусоидальные напряжения электрических сетей подвержены искажениям и вместо идеальной синусоиды на экране осциллографа мы видим искаженный, испещренный провалами, зазубринами и всплесками сигнал. Эти искажения следствие влияния гармоник – паразитных колебаний кратных основной частоте сигнала, вызванных включением в сеть нелинейных нагрузок.

Подробнее…

Зависимость длины кабеля от падения мощности

Падение мощности или потеря мощности в кабеле зависит от длины кабеля, его размера и силы тока в кабеле. Кабели большего размера имеют меньшее сопротивление и поэтому могут передавать большую мощность без больших потерь. Потери в кабелях меньшего размера остаются низкими, если передаваемая мощность мала или если кабель не очень длинный. Инженеры должны спроектировать энергосистему так, чтобы потери мощности в кабелях были приемлемы для длины кабеля, необходимого для питания нагрузки.

Основы

Электрические кабели имеют сопротивление на фут, и чем длиннее кабель, тем больше сопротивление. Когда ток течет по кабелю, ток, протекающий через сопротивление, приводит к падению напряжения в соответствии с законом Ома, напряжение = ток x сопротивление. Мощность в ваттах — это напряжение x ток. Заданный ток и сопротивление кабеля определяют допустимое падение напряжения. Если это 10 вольт для тока 10 ампер, мощность, потерянная в кабеле, составит 100 ватт.

Размер кабеля

Кабели большего размера имеют меньшее сопротивление на фут, чем кабели меньшего диаметра.Типичная бытовая электропроводка — это AWG 12 или 14 калибра с сопротивлением 1,6 и 2,5 Ом на 1000 футов. Для типичного дома длина кабеля может составлять до 50 футов. Соответствующие сопротивления для этих распространенных размеров кабелей составляют 0,08 и 0,13 Ом. У большего кабеля сопротивление на 36 процентов меньше, чем у меньшего кабеля, и он будет терять на 36 процентов меньше энергии. Для более длинных кабелей, таких как внешние соединения, кабель калибра AWG 10 с сопротивлением 1 Ом на 1000 футов будет иметь падение мощности на 60 процентов меньше, чем кабель калибра 14.

Напряжение

В то время как сопротивление кабелей показывает, какой кабель будет терять меньше всего, мощность, потерянная в ваттах, определяется падением напряжения. Для 100-футовых трасс сопротивление кабелей AWG 10, 12 и 14 составляет 0,1, 0,16 и 0,25 Ом. Бытовая цепь рассчитана на 15 ампер. Пропускание тока 15 ампер через 100 футов этих кабелей приведет к падению напряжения на 1,5, 2,4 и 3,75 В соответственно.

Мощность

Падение напряжения, умноженное на ток, дает мощность в ваттах.Три кабеля длиной 100 футов, несущие ток 15 ампер, будут иметь падение мощности 22,5, 36 и 56,25 Вт для кабелей калибра 10, 12 и 14 соответственно. Эта мощность нагревает кабель, и падение напряжения снижает доступное для нагрузки напряжение. Падение напряжения от 3,6 до 6 вольт дает приемлемое падение мощности для цепи на 120 вольт. Кабель калибра AWG 14 является пограничным, о чем свидетельствуют потери мощности, превышающие потери 40-ваттной лампочки.

Основы расчета падения напряжения

Как узнать, обеспечивает ли ваша проводка разумную эффективность работы? Национальный электротехнический кодекс 210-19 (a) (FPN 4) и 215-2 (b) (FPN 3) рекомендует падение напряжения 5% для фидерных цепей и 3% для ответвленных цепей.Давайте поработаем несколько примеров, используя уравнения на боковой панели (справа). В наших примерах используется медный провод без покрытия в стальном кабелепроводе для ответвлений на 480 В; мы воспользуемся столбцом коэффициента мощности таблицы 9 NEC.

Пример 1: Определение падения напряжения Проложите многожильный провод № 10 на 200 футов при 20 А. Согласно Таблице 9, наше «сопротивление нейтрали на 1000 футов» составляет 1,1 Ом. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: (2 x 0,866) x 200 футов x 1,1 Ом x 20A = 7620,8 Деление 7621 на 1000 футов дает падение напряжения 7,7 В. Это падение приемлемо для нашей цепи 480 В.№ 12 упадет 11,8 В. Увеличьте длину до 500 футов, и этот № 10 упадет 18 В; № 12 падает 29V.

Пример 2: Определение размера провода Проложите многожильный медный провод на 200 футов при 20 А. Вы можете найти размер провода, алгебраически изменив первое уравнение, или вы можете использовать следующий метод. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: 1,73 x 212,9 Ом x 200 футов x 20A = 89371,2. Разделив 89371,2 на допустимое падение напряжения 14,4 В, вы получите 6207 круговых милов. Таблица 8 NEC показывает, что No.12-жильный провод соответствует рекомендациям по падению напряжения.

Пример 3: Определение длины провода Проложите многожильный медный провод № 10 для цепи 20 А. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: 1000 x 14,4 В = 14400 Чтобы заполнить знаменатель, умножьте его следующим образом: (2 x 0,866) x 1,1 Ом x 20 A = 38,104 Наконец, разделите числитель на знаменатель следующим образом: 14400 / 38,1044377 футов. Если вы проложили провод № 12 для той же цепи, вы могли бы проложить его на 244 фута.

Пример 4: Определить максимальную нагрузку Провести многопроволочный медный провод No.10 проводов для 200-футовой цепи. Чтобы заполнить числитель, умножьте следующим образом: 1000 x 14,4 В = 14400 Чтобы заполнить знаменатель, умножьте следующим образом: (2 x 0,866) x 1,1 Ом x 200 футов = 381,04 Наконец, разделите числитель на знаменатель следующим образом: 14400 / 381.04437A Эта схема может выдерживать ток 37 А на каждом фазном проводе. 200-футовый № 2 может выдержать 24А.

* Число «0,866» относится только к 3-фазной схеме. Он преобразует число «2» в «1,732» (квадратный корень из 3). Для однофазных цепей не используйте «0.866 «в расчетах. *» CM «обозначает размер провода в круглых милах, как показано в таблице 8. * Чтобы рассчитать размер провода, используйте 12,9 в качестве K для меди и 21,2 в качестве K для алюминия. *» L «- это односторонняя длина провода в футах. * «R» — это сопротивление на 1000 футов. Используйте таблицу 9 NEC для проводки переменного тока. Если у вас нелинейные нагрузки, используйте столбец, который помогает учесть коэффициент мощности.

Уравнение 1: Расчет фактического падения напряжения в вольт Падение вольт = (2 x 0,866) x L x R x Амперы / 1000

Уравнение 2: Расчет сечения провода в круглых миллиметрах CM = 2 x K x L x Ампер / допустимое падение напряжения В качестве альтернативы вы можете алгебраически изменить уравнение 1 на: R410002 Допустимое падение напряжения / 1.732 x L x Ампер, а затем найдите размер провода в соответствии с его сопротивлением переменному току.

Уравнение 3: Расчет длины в футах Длина = 1000 x допустимое падение напряжения / (2 x 0,866) x R x амперы

Уравнение 4: Расчет нагрузки в амперах = 1000 x допустимое падение напряжения / (2 x 0,866) x R x L

Калькулятор падения напряжения постоянного и переменного тока NEC | jCalc.NET

Калькулятор падения напряжения реализует код США NEC. Он включает формулы падения напряжения и примеры того, как рассчитать падение напряжения.

См. Также

Параметры калькулятора падения напряжения

Номинальное напряжение (В): Укажите напряжение в вольтах (В). И выберите расположение фаз: 1 фаза переменного тока , 3 фазы переменного тока или постоянного тока .
Нагрузка (кВт, кВА, А, л.с.): Укажите нагрузку в А, л.с., кВт или кВА. Укажите cosΦ (коэффициент мощности), если электрическая нагрузка указана в кВт или л.с.
Размер кабеля (AWG): Выберите стандартный размер электрического провода в AWG (американский калибр проводов), как определено в NPFA 70 NEC (Национальный электротехнический кодекс) в США.
Расстояние (м, футы): Укажите предполагаемую длину кабеля в метрах или футах.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это потеря напряжения в проводе из-за электрического сопротивления и реактивного сопротивления провода. Проблема с падением напряжения:

Это может привести к неисправности оборудования.
Снижает потенциальную энергию.
Это приводит к потере энергии.

Например, если вы питаете нагреватель 10 Ом от источника питания 120 В.А сопротивление провода 1 Ом. Тогда ток будет I = 120 В / (10 Ом + 2 × 1 Ом) = 10 А.

Падение напряжения составит В _{Падение} = 10 А × 2 × 2 Ом = 20 В. Следовательно, для вашего устройства будет доступно только 100 В.

А P = 20 В × 10 А = 200 Вт будет потрачено на тепло в проводе.

Как рассчитать падение напряжения?

Формулы падения напряжения для переменного и постоянного тока показаны в таблице ниже.

1-фазный переменный ток	\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {IL 2 Z_c} {1000} \)
3-фазный переменный ток	\ (\ Delta V_ { 3 \ phi-ac} = \ dfrac {IL \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)
DC	\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {IL 2 R_c} {1000} \ )

Где,

I — ток нагрузки в амперах (А).2} \)

Где,

R _c — сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.
X _c — реактивное сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.

Приведенная выше формула для Z _c является худшим случаем. Это когда коэффициент мощности кабеля и нагрузки совпадает.

Вместо полного сопротивления худшего случая можно вычислить комбинированный коэффициент мощности кабеля и нагрузки. Однако разница незначительна.И это слишком усложняет расчет.

Например, рассчитанный импеданс худшего случая для проводника номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. А полное сопротивление для нагрузки с коэффициентом мощности 0,85 составляет 1,1 Ом / 1000 футов.

Калькулятор падения напряжения использует значения сопротивления R _c и реактивного сопротивления X _c из таблицы 9 в главе 9 NEC для расчетов как переменного, так и постоянного тока.

Теоретически для расчета падения напряжения постоянного тока следует использовать значения из таблицы 8.Однако разница незначительна.

Вот два примера:

Пример 1: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. Сопротивление постоянному току в таблице 8 составляет 1,24 Ом / 1000 футов. Разница в сопротивлении составляет всего 3%. Фактическое падение напряжения составит 3,09% вместо 3%. То есть чуть хуже.

Пример 2: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 12 составляет 2,0 Ом / 1000 футов. Таблица 8 сопротивления постоянному току составляет 1,98 Ом / 1000 футов.Разница в сопротивлении составляет всего 1%. Фактическое падение напряжения составит 2,97% вместо 3%. То есть чуть лучше.

Что такое допустимое падение напряжения?

NFPA NEC 70 2020 в США рекомендует следующее допустимое падение напряжения, указанное мелким шрифтом в статьях 210.19 (A) и 215.2 (A).

Только параллельная цепь	3%
Ответвительная цепь и фидер вместе	5%

Проще говоря, максимально допустимое падение напряжения в розетке составляет 5% .

Примеры расчета падения напряжения

Пример 1: Пример расчета падения напряжения для жилого помещения 120 В переменного тока, однофазная нагрузка

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	120 В переменного тока, 1-фазное
Нагрузка	15 A
Расстояние	100 футов
Размер проводника	10 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления от NEC для проводника 10 AWG:

R _c = 3.2} \)

\ (Z_c = 1,2 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {15 \ cdot 100 \ cdot 2 \ cdot 1.2} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 3.6 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {3.6} {120} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 3 \, \% \)

Пример 2: Пример расчета падения напряжения для промышленного трехфазного двигателя 480 В переменного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	380 В переменного тока, 3 фазы
Нагрузка	Двигатель мощностью 25 л.с., pf 0.86. Ток полной нагрузки: 26 A КПД игнорируется
Расстояние	300 футов
Размер проводника	8 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления для проводника 8 AWG, полученные от NEC, составляют:

R _c = 2,56 Ом / км или 0,78 Ом / 1000 футов
X _c = 0,171 Ом / км или 0,052 Ом / 1000 футов

Импеданс рассчитывается как:

\ (Z_c = \ sqrt {0.2} \)

\ (Z_c = 0,78 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {I L \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {26 \ cdot 300 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot 0.78} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = 10,6 В \, В \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {10.6} {480} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = 2.2 \, \% \)

Пример 3: Пример расчета падения напряжения для нагрузки 12 В постоянного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	12 В постоянного тока
Нагрузка	1 A
Расстояние	80 футов
Размер проводника	12 AWG

AWG Значения сопротивления для 12 AWG проводник:

R _c = 6.6 Ом / км или 2,0 Ом / 1000 футов

Обратите внимание, что реактивное сопротивление не применяется в цепях постоянного тока.

Значения сопротивления из таблицы 9 (переменный ток) в NEC используются вместо значений сопротивления из таблицы 8 (постоянный ток). Разница незначительна.

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {I L 2 R_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {1 \ cdot 80 \ cdot 2 \ cdot 2.0} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = 0,32 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {dc} = \ dfrac {0.32} {12} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {dc} = 2.7 \, \% \)

Калькулятор падения напряжения

— Дюймовый калькулятор

Рассчитайте падение напряжения в цепи переменного или постоянного тока с учетом калибра, напряжения, силы тока и длины провода. Определите правильный размер цепи, включая минимальный калибр провода и максимальную длину проводника с учетом допустимого падения напряжения.

Расчет минимального сечения проводника

Расчет максимальной длины проводника

Падение напряжения:

Падение напряжения

Падение напряжения:	0 вольт
падение напряжения в процентах:	0%
напряжение в конце цепи:	0 вольт

Диаметр проводника

дюймов:	0 дюймов
миллиметров:	0 мм

Площадь поперечного сечения проводника

тыс. Куб. М:	0 тыс. Куб.
квадратных дюймов:	0 дюймов ²
квадратные миллиметры:	0 мм ²

Падение напряжения

Падение напряжения:	0 вольт
падение напряжения в процентах:	0%
напряжение в конце цепи:	0 вольт

Диаметр проводника

дюймов:	0 дюймов
миллиметров:	0 мм

Площадь поперечного сечения проводника

тыс. Куб. М:	0 тыс. Куб.
квадратных дюймов:	0 дюймов ²
квадратные миллиметры:	0 мм ²

Что такое падение напряжения

Падение напряжения — это величина потери напряжения в цепи из-за сопротивления проводника.Падение напряжения является важным фактором при планировании схемы, чтобы позволить оборудованию, использующему схему, работать в соответствии с проектом. Чрезмерное падение напряжения может привести к повреждению оборудования и устройств или к возгоранию из-за чрезмерного нагрева.

Как рассчитать падение напряжения

Падение напряжения можно рассчитать по следующей формуле:

падение напряжения VD = (M × K × I × L) ÷ CM

«M» = умножитель фазы: используйте 2 для однофазной цепи или цепи постоянного тока и 3 или 1.732, для трехфазной цепи.

«K» = постоянная величина постоянного тока: используйте 12,9 для медного проводника и 21,2 для алюминиевого проводника. Это равно сопротивлению проводника, длина которого составляет тысячу круглых милов и тысячу футов.

«I» = ток: это ток цепи в амперах. Попробуйте наш калькулятор закона Ома, чтобы преобразовать ватты в амперы.

«L» = длина в футах: это односторонняя длина проводника в футах. Воспользуйтесь нашими калькуляторами преобразования длины, чтобы преобразовать метрические измерения в футы.

«CM» = площадь поперечного сечения: это площадь поперечного сечения проводника в круглых милах. Воспользуйтесь нашим калькулятором калибра провода, чтобы найти площадь проводника в тыс. Мил. Чтобы преобразовать тысячные миллиметры в круглые милы, умножьте тысячные миллиметры на 1000.

Например: рассчитайте падение напряжения в цепи на 120 В, на чертеже 15 А, используя 25-футовый медный провод 14AWG.

Провод 14AWG имеет длину 4,1067 тыс. Мил, что составляет 4106,7 круглых мил.

VD = (M × K × I × L) ÷ CM
VD = (2 × 12.9 × 15 × 25) ÷ 4,106,7
ВД = 9,675 ÷ 4,106,7
ВД = 9,675 ÷ 4,106,7
ВД = 2,35 В

Как оценить размер проводника, необходимый для цепи

Используя уравнение для падения напряжения и небольшую алгебру, можно найти минимальный размер проводника в круговых милях для цепи, используя следующее:

круглые милы CM = (L × M × K × I) ÷ падение напряжения
kcmil = CM ÷ 1000

Подставьте значения в формулу, чтобы найти площадь поперечного сечения в круглых милах, затем разделите на 1000, чтобы найти требуемый размер проводника в километрах в мил.Используйте нашу таблицу размеров провода, чтобы найти калибр провода с правильной площадью поперечного сечения.

Например: найдите минимальный калибр проводов, необходимый для схемы на 120 В, для чертежа 20 А с использованием медного проводника длиной 40 футов с максимальным падением напряжения 3%.

Падение напряжения 3% составит 3,6 В.

kcmil = ((L × M × K × I) ÷ падение напряжения) ÷ 1000
kcmil = ((40 × 2 × 12,9 × 20) ÷ 3,6) ÷ 1000
kcmil = (20 640 ÷ 3,6) ÷ 1000
kcmil = 5733 ÷ 1000
тыс. Мил = 5.733
12 AWG

Как определить максимальную длину цепи

Максимальную длину проводника в цепи можно определить, переписав формулу для падения напряжения следующим образом:

L = (VD × CM) ÷ (M × K × I)

Как и раньше, подставьте известные значения в формулу, чтобы получить длину в футах.

Например: найдите максимальную длину проводника для цепи на 120 В и чертежа 15 А с использованием медного проводника 14 AWG с максимальным падением напряжения 3%.

Падение напряжения 3% составит 3,6 В.
Провод 14 AWG имеет поперечное сечение 4 107 круглых мил.

L = (VD × CM) ÷ (M × K × I)
L = (3,6 × 4,107) ÷ (2 × 12,9 × 15)
L = 14785,2 ÷ 387
L = 38,2 футов

Также ознакомьтесь с нашим калькулятором стоимости электроэнергии, чтобы узнать, сколько будет стоить питание устройства.

Калькулятор падения напряжения

Калькулятор падения напряжения рассчитает падение напряжения в цепи для длинных проводов на основе напряжения, тока, фаз, проводника, размера провода и расстояния в цепи.Он также рассчитает напряжение на нагрузке и падение напряжения в процентах.

Калькулятор падения напряжения

Введите информацию ниже, чтобы рассчитать падение напряжения в цепи.

Падение напряжения	–
Напряжение при нагрузке	–
Процент падения	–

Напряжение — Введите напряжение на источнике цепи.Однофазные напряжения обычно 115 В или 120 В, в то время как трехфазное напряжение обычно составляет 208 В, 230 В или 480 В.

Амперы — Введите максимальный ток в амперах, который будет протекать через цепь. Для моторов рекомендуется умножить значение FLA на паспортной табличке на 1,25 для определения диаметра провода.

Проводник — Выберите материал, используемый в качестве проводника в проводе. Общие жилы — медь и алюминий.

Phases — Выберите количество фаз в цепи.Обычно это однофазный или трехфазный. Для однофазные цепи, требуется три провода. Для трехфазных цепей требуется четыре провода. Один из этих проводов — провод заземления. который может быть уменьшен по размеру. Чтобы рассчитать сечение заземляющего провода, используйте калькулятор сечения заземляющего провода.

Размер провода — Выберите размер провода в цепи. Единицы измерения диаметра провода — AWG или kcmil.

Расстояние — Введите одностороннюю длину проводов в цепи в футах.

Примечание. Результаты этого калькулятора основаны на температуре проводника 75 ° C .

Источник: NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс, глава 9, таблица 8

Как рассчитать падение напряжения

Падение напряжения рассчитывается с использованием самого универсального из всех электрических законов: закона Ома. Это означает, что потенциал напряжения на проводнике равен ток, протекающий по проводнику, умноженный на общее сопротивление проводника.Другими словами, Vd = I x R.Простая формула была получена из закона Ома. для расчета падения напряжения на проводнике. Эта формула может помочь вам определить падение напряжения в цепи, а также сечение провода, который вам понадобится для вашей цепи. исходя из максимального желаемого падения напряжения. Национальный электротехнический кодекс гласит, что падение напряжения в фидерной цепи не должно превышать 5%, а падение напряжения в ответвленной цепи. не должно превышать 3%.

Однофазные схемы

Падение напряжения рассчитывается для однофазных цепей следующим образом:

Vd = Падение напряжения

I = ток в проводнике (А)

L = длина цепи в одну сторону (футы)

см = площадь поперечного сечения кондуктора (круговые милы)

K = Сопротивление в омах 1 круглого милфута проводника.
Примечание: K = 12,9 для медных проводников при 75 ° C (167 ° F) и K = 21,2 для алюминиевых проводов при 75 ° C (167 ° F).

Трехфазные цепи

Падение напряжения рассчитывается для трехфазных цепей по следующей формуле:

Vd =	1,73 x K x L x I
	См

Vd = Падение напряжения

I = ток в проводнике (А)

L = длина цепи в одну сторону (футы)

см = площадь поперечного сечения кондуктора (круговые милы)

Чтобы рассчитать максимальное расстояние цепи на основе падения напряжения в процентах, используйте Калькулятор расстояния цепи.

Чтобы рассчитать размер провода для цепи, используйте калькулятор размера провода или расширенный калькулятор размера провода. Чтобы рассчитать допустимую нагрузку на провод для цепи, используйте Калькулятор допустимой нагрузки на провод или Расширенный калькулятор допустимой нагрузки на провод.

Посетите Условия использования и Политику конфиденциальности этого сайта.Ваше мнение очень ценится. Сообщите нам, как мы можем улучшить.

Ток 12 В и максимальная длина провода

Калькулятор максимальной длины провода

Калькулятор можно использовать для расчета максимальной длины медных проводов. Обратите внимание, что

для типичной электрической цепи с двумя проводами — один назад и один вперед — это длина двух проводов вместе. Максимальное расстояние между источником и оборудованием составляет , половина расчетного расстояния
в автомобиле, где оборудование может быть заземлено на шасси — корпус автомобиля действует как отрицательный провод.Электрическим сопротивлением в шасси обычно можно пренебречь, и максимальное расстояние равно расчетному расстоянию

Напряжение (вольт)

Ток (амперы)

Площадь поперечного сечения (мм ²) — Калибр проводов AWG в зависимости от мм ²

Падение напряжения (%)

Максимальные длины медных проводов от источника питания до нагрузки в 12 В системах с падением напряжения 2% указаны ниже:

Длина провода — футы

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

Длина провода — метр

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

удвойте расстояние, если потеря 4% допустима
умножьте расстояние на 2 для 24 вольт
умножьте расстояние на 4 для 48 вольт

Пример — максимальная длина провода

Ток в лампочке мощностью 50 Вт можно рассчитать по закону Ома

I = P / U (1)

где

I = ток (амперы)

P = мощность (Вт)

U = напряжение (вольт)

(1) со значениями

I = (50 Вт) / (12 В)

= 4.2 A

Из приведенной выше схемы максимальная длина всего провода взад и вперед не должна превышать примерно 8 м для калибра # 10 (5,26 мм ²) . При увеличении размера провода до калибра # 2 (33,6 мм ²) максимальная длина ограничивается примерно 32 м .

Пример — расчет максимальной длины провода

Электрическое сопротивление в медном проводнике с площадью поперечного сечения 6 мм ² равно 2.9 10 ^-3 Ом / м . Это близко к калибру провода 9.

В системе 12 В с максимальным падением напряжения 2% и током 10 ампер максимальная общая длина провода вперед и назад может быть рассчитана по закону Ома

U = RLI (2)

где

R = электрическое сопротивление (Ом / м)

L = длина провода (м)

(2) переставлено для L

L = U / (RI) (2b)

(2b) со значениями

L = (12 В) 0.02 / [( 2,9 10 ^-3 Ом / м ) (10 ампер)]

= 8,3 м

Калькулятор падения напряжения — для одно- и трехфазных систем переменного и постоянного тока

Спасибо для посещения NoOutage.com, чтобы воспользоваться нашим бесплатным калькулятором падения напряжения.

Пока вы здесь, пожалуйста, ознакомьтесь с нашими специальными предложениями по всем видам резервного питания сопутствующие товары, такие как …

* ручные переключатели

* автоматические резервные генераторы

* автоматические переключатели

* измерения и приборы

* ИБП

Устали платить за растущие тарифы на электроэнергию? Мы также продаем продукты альтернативной энергетики, в том числе…

* микрогидроэлектрические системы

* ветроэнергетические установки

* солнечные

Готовы ли ВЫ к следующему отключение электричества?

Используйте этот калькулятор для оценки падения напряжения на кабеле для подбора проводов. В расчетах принимаются медные или алюминиевые проводники без покрытия. работает при выбранной температуре и основывается на переменном / постоянном токе сопротивление или импеданс согласно NEC 2011 Глава 9, Таблицы 8 и 9 для многожильных проводов. работает от сети постоянного или переменного тока 60 Гц.Вместо того, чтобы использовать коэффициент k или «Эффективное Z» в Таблице 9 этот метод основан на фактическом сопротивлении переменному току. и значения реактивного сопротивления из таблицы. Входной ток нагрузки фиксирован, как и напряжение базовой системы. Падение напряжения в кабеле рассчитывается по закону Ома. где V _{падение} = I _{нагрузка} x R _кабель . Падение в процентах составляет V _{Падение} / V _{система} x 100.Для систем переменного тока сопротивление используется вместо кабеля постоянного тока R . Эта методология аналогична примерам, приведенным после таблицы 9 NEC.

The допустимая нагрузка для каждого размера проводника, показанная для справки в раскрывающемся меню ниже, основана на NEC. 2011 г. Таблица 310.15 (B) (16) для изолированных проводов 60C с номинальным напряжением от 0 до 2000 В, но не более чем три токоведущих проводника в кабельном канале, кабеле или заземлении с температура окружающей среды 30 ° C (86F).

Обратите внимание, что фактическая допустимая нагрузка и падение напряжения для вашего приложение может отличаться от этих результатов, но в большинстве случаев будет очень близко к показанные здесь.

Указанные здесь единицы соответствуют американскому калибру проводов (AWG) и Английский (футы).

Обратите внимание: для запуска этого калькулятора должны быть включены сценарии JavaScripts. в вашем браузере.

Нажмите здесь, чтобы альтернативный калькулятор, который также включает трансформатор и нагрузку двигателя.

ПРИМЕЧАНИЯ:

Примеры параллельных прогонов: Однофазная система 120/240 В с одиночными черно-красно-белыми проводниками (установлен в одном кабелепроводе) выберите «одиночный комплект проводников», 120 / 208В, 3-фазная система с 2 проводов на фазу и нейтраль (установлены в 2 параллельных кабелепровода) выберите «2 проводника на фазу в параллельный », система постоянного тока с 3 положительными и 3 отрицательными проводниками выбор «3 параллельных проводника на фазу».
Падение напряжения для систем переменного тока не должно превышать более 5% при полной нагрузке. Это рекомендуется NEC 210.19 (A) (1) Информационная записка № 4, которая устанавливает ограничение в 3% для филиала. схем и NEC 215.2 (A) (4) Информационная записка № 2, в которой говорится, что 3% лимит для кормушек. Оба они устанавливают ограничение в 5% для обоих. Падение может быть значительно больше во время скачков напряжения или пуска двигателя — иногда от 15% до 25% диапазона, если другие устройства в системе могут выдержать этот кратковременный окунать.Падение напряжения в системах постоянного тока должно быть минимальным. или менее 2%.
Для большинства систем 120/240 В, использующих кабели адекватная амплитуда тока, падение напряжения не вызывает беспокойства, если длина кабеля не является подходящей. более ста футов. Общее практическое правило — проверять падение напряжения. когда длина односторонней цепи в футах превышает напряжение системы номер. Следовательно, используя это правило, можно проверить падение напряжения 240 В. система, если длина цепи превышает 240 футов.
Для уточнения расчета рабочую температуру проводника можно оценить следующим образом: Если рабочий ток равен допустимой нагрузке, указанной в таблицах NEC 310.15, тогда температура может соответствовать рейтингу столбца таблицы. Если операционная ток меньше указанной допустимой нагрузки, тогда температура будет меньше. Поскольку нагрев проводника равен потерям I ² x R, а нагрев пропорционален повышению температуры проводника, тогда рабочая температура будет примерно (I _{рабочая} / I _{допустимая нагрузка}) ² x (рейтинг T — 30C) + 30C.Например, нагрузка 50 А с использованием Для медного проводника с номиналом 75C требуется # 8 AWG в соответствии с таблицей 310.15 (B) (16). Если размер провода увеличен до # 6 AWG из-за падения напряжения, затем рабочая температура проводника будет (50A / 65A) ² x (75C — 30C) + 30C = 57C. Это приводит к небольшому снижению напряжения. drop и может быть полезен для маржинальных расчетов.
Все ссылки на NEC см. Национальную ассоциацию противопожарной защиты, NFPA 70 ^{,
Национальный электротехнический кодекс ^.}
No related posts.
Разное
Навигация по записям
Разводка электричества по дому: Упс… Кажется такой страницы нет на сайте
Графеновый аккумулятор своими руками: Страница не найдена — Строительство котельных
Похожие записи
Распайка интернет кабеля 8 жил: Распиновка сетевого кабеля 8 жил
09.09.2021
Напольный электрический водонагреватель: Напольные электрические накопительные водонагреватели купить по низкой цене в магазине
08.09.2021
Распред коробки внутренние: Внутренние распределительные коробки скрытой установки
06.09.2021
Монтаж щитов: Монтаж щитов, пультов и комплектных объемных устройств | Подстанции
05.09.2021
Узо марки: Выбор узо для квартиры и для частного дома, расчет номинала, выбор марки
05.09.2021
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт
Рубрики
Датчик
Дом
Кабель
Как выбрать
Лампа
Освещение
Отопление
Подключение
Проводка
Разное
Розетка
Советы
Стабилизатор
Схемы
Электролюбителям
+7 495 120-13-73, 8 800 500-97-74; [email protected] [email protected]
Карта сайта

Падение напряжения в кабеле от длины: Онлайн расчет потери напряжения в кабеле

Падение напряжения в кабеле от длины: Онлайн расчет потери напряжения в кабеле

причины снижения, использование формул и онлайн-калькулятора

Причины потерь

Последствия снижения напряжения

Рекомендации по расчетам

Применение таблиц и формул

Онлайн сервисы

Сокращение потерь

Как сказывается падение напряжения в кабельной линии системы видеонаблюдения?

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

Расчет падения напряжения в кабеле

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Результат понижения напряжения

Причины падения напряжения

Скачать файл

Пояснения к расчёту

Расчет с применением формулы

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Применение сервис-калькулятора

Как сократить потери

Расчет падения напряжения на кабеле | СамЭлектрик.ру

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Скачать файл

при нагрузке, порядок расчета и способы определения

Падение напряжения

Определение падения напряжения

Что означает падение напряжения

Допустимое падение напряжение в кабеле

Проверка кабеля по потере напряжения

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

В трехфазной сети

На участке цепи

Расчет падения напряжения при питании потребителей шлейфом

Расчет падения напряжения в кабеле

Что такое падение напряжения

Как замеряется падение напряжения

Сопротивление металлов

Как рассчитать потери напряжения

Выбор по допустимым потерям

Выбор сечения кабелей по нагреву

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

Способы снижения потерь в кабеле

Видео

Определение напряжения на нагрузке

Как рассчитать напряжение по формуле

Падение напряжения при подключении нагрузки потребителя

Последствия при падении напряжения по длине кабеля и расчет потерь

Результат понижения напряжения

Причины падения напряжения

Расчет с применением формулы

Проведение сложных расчетов

Использование готовых таблиц

Применение сервис-калькулятора

Как сократить потери

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Зависимость длины кабеля от падения мощности

Основы

Размер кабеля

Напряжение

Мощность

Основы расчета падения напряжения

Калькулятор падения напряжения постоянного и переменного тока NEC | jCalc.NET

См. Также

Что такое падение напряжения?

Как рассчитать падение напряжения?

Что такое допустимое падение напряжения?

Примеры расчета падения напряжения

Пример 1: Пример расчета падения напряжения для жилого помещения 120 В переменного тока, однофазная нагрузка

Пример 2: Пример расчета падения напряжения для промышленного трехфазного двигателя 480 В переменного тока

Пример 3: Пример расчета падения напряжения для нагрузки 12 В постоянного тока

— Дюймовый калькулятор

Расчет минимального сечения проводника

Расчет максимальной длины проводника

Падение напряжения:

Диаметр проводника

Площадь поперечного сечения проводника

Диаметр проводника

Площадь поперечного сечения проводника

Что такое падение напряжения