Потеря напряжения — это… Что такое Потеря напряжения?

Потеря напряжения

– величина, равная разности между установившимися значениями напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения.

ГОСТ 23875—88.

Коммерческая электроэнергетика. Словарь-справочник. — М.: Энас. В.В. Красник. 2006.

• Потери электроэнергии в электрических сетях
• Потеря связи

Смотреть что такое «Потеря напряжения» в других словарях:

• потеря напряжения — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN loss of voltage …   Справочник технического переводчика

• потеря напряжения — įtampos išnykimas statusas T sritis radioelektronika atitikmenys: angl.

  voltage disappearance; voltage loss vok. Spannungsausfall, m rus. исчезновение напряжения, n; потеря напряжения, f pranc. disparition de tension, f …   Radioelektronikos terminų žodynas

• потеря напряжения — Разность модулей напряжения по концам элемента электрической системы …   Политехнический терминологический толковый словарь

• потеря напряжения в системе электроснабжения — Величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения. [ГОСТ 23875 88] Тематики качество электрической энергииэлектромагнитная совместимость Синонимы потеря… …   Справочник технического переводчика

• потеря напряжения в линии — Разность между значениями напряжения, измеренными в двух точках электрической линии в данный момент времени. [ОСТ 45.55 99] Тематики электроснабжение в целом …   Справочник технического переводчика

• потеря напряжения в системе электроснабжения — 3. 1.27 потеря напряжения в системе электроснабжения (потеря напряжения): Величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения. [ГОСТ 23875 88, пункт 27] Источник:… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• потеря напряжения в системе электроснабжения U_Δ — 44 потеря напряжения в системе электроснабжения UΔ Потеря напряжения: Разность напряжений в начальной и конечной точках электрической линии в данный момент времени de. Verlust der Spannung en. Voltage loss fr. Perte de tension dans le réseau… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Потеря напряжения в системе электроснабжения (Потеря напряжения) — English: Voltage loss Величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875 88) Источник: Термины и определения в электроэнергетике.

  Справочник …   Строительный словарь

• наибольшая потеря напряжения электрической сети — Наибольшее из значений суммарной потери напряжения в данной электрической сети …   Политехнический терминологический толковый словарь

• суммарная потеря напряжения — Сумма потерь напряжения в последовательно включенных элементах электрической системы …   Политехнический терминологический толковый словарь

Книги

• Нора Вебстер, Тойбин К.. 1960-е. Ирландия, городок Эннискорти — тот самый, откуда уехала в Америку Эйлиш, героиня предыдущего романа Колма Тойбина «Бруклин» . Тихая, размеренная, старомодная жизнь на фоне назревающей… Подробнее  Купить за 417 руб

Потеря напряжения в трехфазной линии с нагрузкой на конце

Рассмотрим трехфазную линию с учетом ее активной и индуктивной нагрузки, подключенной в конце линии, а также ее активно-индуктивного сопротивления.

В случае равномерного распределения нагрузки по фазам, а также при одинаковом сопротивлении проводов потерю напряжения могут определять для одной фазы. Для этого расчета используют фазные напряжения в начале и конце линии.

На рисунке выше приведена однолинейная схема для трехфазной линии электропередач с нагрузкой, сосредоточенной на конце. Обозначим:

Построим векторную диаграмму напряжений и токов для одной фазы данной линии:

Отложим некоторый отрезок Оа, который будет представлять в некотором масштабе вектор фазного напряжения U_ф2 в конце линии. Под углом φ к нему отложим вектор тока нагрузки I, предполагая, что cos φ < 1.  От точки а параллельно вектору тока I отложим отрезок ab, представляющий падение напряжения IR в активном сопротивлении одной фазы линии. От точки b перпендикулярно отрезку ab отложим отрезок bc, представляющий фазное падение напряжения I_x в индуктивном сопротивлении линии.

Из треугольника abc видно, что отрезок ac представляет собой геометрическую сумму падений напряжения в активном и индуктивном сопротивлениях одной фазы линии, то есть полное падение напряжения I_z, где:

Из диаграммы также видно, что вектор фазного напряжения U_ф1 в начале линии определяется суммой U_ф2 в конце линии и полного падения напряжения I_z в линии.

Геометрическую разность векторов напряжений в начале и конце линий называют падением напряжения:

Из диаграммы следует, что вектор напряжения в конце линии сдвинут относительно вектора напряжения в начале линии на угол:

Для электроприемников важна абсолютная величина напряжения на их зажимах, а не его фаза. Поэтому при расчете электрических сетей определяют потерю U в линии, которая представляет собой алгебраическую разность абсолютных величин напряжений в начале и в конце линии.

Величину потерь U можно определить как разность показаний вольтметров вначале и конце линии электропередач.

На диаграмме потеря напряжения U изображается как отрезок:

Для упрощения расчётов за величину потери ΔU_ф принимают отрезок af, который является проекцией вектора ΔU_ф на направление вектора U_ф2. Ошибка, получающаяся при этом допущении, не превосходит 3%. Численную величину потерь U можно определить, сложив отрезки ad и af, выраженные в масштабе напряжений.

Графически это выглядит так:

Следовательно:

Зная, что линейная потеря напряжения составит:

Получим формулу для определения потери U в трехфазной линии с нагрузкой на конце:

Если нагрузка в конце линии задается не током, а мощностью, то получим:

Подставив это выражение в формулу потерь:

После незначительных преобразований:

Пример

Определить потерю напряжения в трехфазной воздушной линии с U_ном = 6 кВ протяженностью 1,5 км питающей насосную станцию мощностью 100 кВт с cos φ = 0,8; tg φ = 0,75. Линия выполнена стальными многопроволочными проводами марки ПС-25.

Решение

Ток нагрузки будет равен:

Определяем сопротивления. r₀ = 5,7 Ом/км и внутреннее индуктивное сопротивление x₀ = 1,2 Ом/км.

Внешнее индуктивное сопротивление x₀^/ = 0,4 Ом/км.

Полное индуктивное сопротивление

Потеря напряжения:

Потери напряжения во внутренних сетях 4.

Потеря напряжения

Лекция № 10

Расчет местных сетей (сетей напряжением ) по потере

напряжения

Допустимые потери напряжения в линиях местных сетей.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей.

Определение наибольшей потери напряжения.

Частные случаи расчета местных сетей.

Потеря напряжения в ЛЭП с равномерно распределенной нагрузкой.

К местным сетям относятся сети номинальным напряжение 6 – 35 кВ. Местные сети по протяженности значительно превосходят протяженность сетей районного значения. Расход проводникового материала и изоляционных материалов значительно превосходят их потребность в сетях районного значения. Это обстоятельство требует ответственно подходить к проектированию сетей местного значения.

Передача электроэнергии от источников питания к электроприемникам сопровождается потерей напряжения в линиях и трансформаторах. Поэтому напряжение у потребителей не сохраняет постоянного значения.

Различают отклонения и колебания напряжения.

Отклонения напряжения обусловлены медленно протекающими процессами изменения нагрузок в отдельных элементах сети, изменением режимов напряжения на источниках питания. В результате таких изменений напряжения в отдельных точках сети меняется по величине, отклоняясь от номинального значения.

Колебания напряжения – это быстро протекающие (со скоростью не менее 1% в минуту) кратковременные изменения напряжения. Возникают при резких нарушениях нормального режима работы при резких включениях или отключениях мощных потребителей, коротких замыканиях.

Отклонения напряжения выражаются в процентах по отношению к номинальному напряжению сети

Колебания напряжения рассчитываются следующим образом:

где

наибольшее и наименьшее значения напряжения в одной и той же точке сети.

Чтобы обеспечить нормальную работу электроприемников, на их шинах необходимо поддерживать напряжение, близкое к номинальному.

ГОСТ устанавливает следующие допустимые отклонения в нормальном режиме работы:

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5% к указанным величинам.

Чтобы обеспечить должный уровень напряжения на шинах электроприемников, применяют следующие меры:

При коэффициенте трансформации

фактическое напряжение на шинах низкого напряжения будет ближе к номинальному:

Обмотки трансформаторов снабжаются ответвлениями, которые позволяют менять коэффициент трансформации в некоторых пределах. Напряжение, в узлах схемы, расположенных ближе к источнику питания обычно выше номинального, а в удаленных – ниже номинального. Чтобы на вторичной стороне трансформаторов, включенных в этих узлах, получить напряжение требуемого уровня, необходимо подобрать ответвления в обмотках трансформаторов. В узлах с повышенным уровнем напряжения устанавливаются коэффициенты трансформации выше номинального, а в узлах с пониженным уровнем напряжения коэффициенты трансформации трансформаторов устанавливаются ниже номинальных.

Схему сети, номинальное напряжения, сечения проводов выбирают таким образом, чтобы потеря напряжения не превышала допустимого значения.

Допустимая потеря напряжения устанавливается с некоторой степенью точности, исходя из нормированных значений отклонений напряжения на шинах электроприемников:

для сетей напряжением 220 – 380 В на всем протяжении от источника питания до последнего электроприемника от 5 – 6,5%;

для питающей сети напряжением 6 – 35 кВ – от 6 до 8% в нормальном режиме; от 10 до 12 % в послеаварийном режиме;

для сельских сетей напряжением 6 – 35 кВ –до 10 % в нормальном режиме.

Эти значения допустимой потери напряжения подобраны таким образом, чтобы при надлежащем регулировании напряжения в сети удовлетворялись требования ПУЭ в отношении отклонений напряжений на шинах электроприемников.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей

При расчете сетей напряжением до 35 кВ включительно принимаются следующие допущения:

не учитывается зарядная мощность ЛЭП;

не учитывается индуктивное сопротивление кабельных ЛЭП;

не учитываются потери мощности в стали трансформаторов.

Потери мощности в стали трансформаторов учитываются лишь при подсчете потерь активной мощности и электроэнергии во всей сети;

при расчете потоков мощности не учитываются потери мощности, т.е. мощность в начале участка равна мощности в конце участка;

не учитывается поперечная составляющая падения напряжения. Это значит, что не учитывается сдвиг напряжения по фазе между узлами схемы;

расчет потерь напряжения ведется по номинальному напряжению, а не по реальному напряжению в узлах сети.

Определение наибольшей потери напряжения

С учетом допущений, принятых при расчете местных сетей, напряжение в любом i -м узле сети рассчитывается по упрощенной формуле:

где

соответственно активная и реактивная мощности, протекающие по участкуj ;

соответственно активное и индуктивное сопротивления участка j .

Неучет потери мощности в местных сетях позволяет рассчитывать потери напряжения либо по мощностям участков, либо по мощностям нагрузок.

Если расчет ведется по мощностям участков, то учитываются активное и реактивное сопротивления этих же участков. Если расчет ведется по мощности нагрузок, то необходимо учитывать суммарные активные и реактивные сопротивления от ИП до узла подключения нагрузки. Применительно к рис. 10.2 имеем:

.

В неразветвленной сети наибольшая потеря напряжения – это потеря напряжения от ИП до конечной точки сети.

В разветвленной сети наибольшая потеря напряжения определяется следующим образом:

рассчитывается потеря напряжения от ИП до каждой конечной точки;

среди этих потерь выбирается наибольшая. Ее величина не должна превышать допустимую потерю напряжения для данной сети.

Частные случаи расчета местных сетей

На практике встречаются следующие частные случаи расчета местных сетей (формулы приведены для расчета по мощностям участков):

ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными

ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными. Нагрузки имеют одинаковый cosφ

ЛЭП, питающие чисто активные нагрузки (Q = 0, cosφ =1), или кабельные ЛЭП напряжением до 10 кВ (Х =0)

Методы арифметического подсчета воздушных электронных сетей с проводами из различных материалов по потере напряжения. Допустимую потерю напряжения в электронной сети определяют по вероятно разрешенным отклонениям напряжения у потенциальных пользователей. Поэтому рассмотрению запроса для ответа об отклонениях напряжения уделено значительный интерес.

Для всякого приемника электрической энергии возможны конкретные падения вольтажа. К примеру, неодновременные силовые агрегаты в стандартных нормах допустимое отклонение аномалий напряжения ±5%. Это обозначает следовательно, что в курьезном инциденте если номинальное вольтажа предоставленного электрического двигателя составит 380 В, из этого вольтажа U»доп = 1,05 Uн = 380 х 1,05 = 399 В и U»доп = 0,95 Uн = 380 х 0,95 = 361 В нужно исходить из его наиболее вероятно дозволительными индикаторами вольтажа. Конечно же, что все буферные вольтажи, вмещенные среди обозначениями 361 и 399 В, еще будут довольствовать покупающего пользователя и скомпонуют некий диапазон, тот или иной без вариантов можно прозвать диапазоном желаемых напряжений.

Допустимая потеря напряжения в линии

Пользователи электронной энергетической активности трудовую загрузку делают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, опираясь на математический подсчет изготовленного электрического прибора либо аппарата. При передаче электрической энергии по линиям часть вольтажа пропадает на противодействие самих линий и в итоге под самый конец полосы, т. е. у покупающего пользователя, вольтажа выходит падение, чем в начале линии. Падение вольтажа у покупающего пользователя, если сравнивать с обыденным, отражается на работе приемника тока, хоть силовая либо световая нагрузка.

Из-за чего при подсчете каждый полосы электропередачи отличия вольтажа не обязаны превосходить с большой вероятностью возможных норм, сети, общепризнанные выбором электрической загрузки и подсчитанные на подогрев, в главном, измеряют по потере, падении вольтажа.

Падением вольтажа ΔU именуют разность вольтажа на начале линии и на ее конце. ΔU принято предопределять в условно сравнительных единицах измерения — по отношению к обозначенному вольтажу.
При пользовании встречного урегулирования вольтажа есть возможность усилить вероятно допустимую потерю напряжения. К сожалению, район внедрения его имеет ограничения. Большинство деревенских пользователей запитано от шин подстанций энергетической системы своего района, индустриальных либо коммунальных электрических установок. При этом может быть электроэнергия от подстанций напряжением 35/10 либо 110/35 кВ.

Потерю напряжения на линиях воздушных рядов вычисляют методикой для наибольшей возможной нагрузки. Поскольку потеря напряжения примерно равно увеличена нагрузке при наименьше возможной потребляемой мощи, на линиях деревенской воздушной сети она имеет наибольшее значение 25%.

Допустимая потеря напряжения ПУЭ

ПУЭ – это главный документ, подсчитывающий запросы к разнообразным формам электрического оборудования. Точность реализации запросов ПУЭ гарантирует безошибочность и защищенность работы электрических установок.

Запросы ПУЭ непременны для всех учреждений безотносительно от формальной собственности и организационно правовых форм, равно как для частных предпринимателей и физических лиц, работающими проектировщиками, сборкой, настройкой и использования электрических установок.

ПУЭ 7-го издания

Уровни и контроль вольтажа, возмещения реактивной мощи:

• Пункт 1.2.22. Для электросетей надлежит оговорить инженерные процедуры по гарантии свойств электроэнергии в соотношении с запросом ГОСТ 13109
• Пункт 1.2.23. Установка корректировки вольтажа обязана создать стабилизацию вольтажа на шинах вольтажом 3-20 кВ подстанций и электростанций, где тот или иной подключены электрораспределительный сети, в диапазоне не менее 105 %, обозначенного в промежуток максимальных нагрузок и не более 100%, обозначенного в промежуток минимальных нагрузок этих же сетей. Неточность от упомянутого уровней вольтажа обязана быть оправданной
• Пункт 1.2.24. Альтернативность и позиционирование аппаратов возмещения реактивной мощности в электросетях делается от безысходности снабжения нужной пропускной возможности сети в нормальных и после аварийных порядках при удержании нужных уровней вольтажа и резервов выносливости.

В распределительных сетях 0,4 кВ существует проблема, связанная со значительными перекосами напряжений по фазам: на нагруженных фазах напряжение падает до 200…208 В, а на менее нагруженных за счет смещения «нуля» может возрастать до 240 В и более. Повышенное напряжение может привести к выходу из строя электрических приборов и оборудования потребителей. Асимметрия напряжений возникает из-за разного падения напряжения в проводах линии при перекосах фазных токов, вызванных неравномерным распределением однофазных нагрузок. При этом в нулевом проводе четырехпроводной линии появляется ток, равный геометрической сумме фазных токов. В некоторых случаях (например, при отключении нагрузки одной или двух фаз) по нулевому проводу может протекать ток, равный фазному току нагрузки. Это приводит к дополнительным потерям в ЛЭП (линии электропередач) 0,4 кВ, распределительных трансформаторах 10/0,4 кВ и, соответственно, в высоковольтных сетях.

Подобная ситуация характерна для многих сельских районов и может возникнуть в жилых многоквартирных домах, где практически не реально равномерно распределить нагрузку по фазам питания, в результате чего в нулевом проводе появляются достаточно большие токи, что приводит к дополнительным потерям в проводниках групповых и питающих линий и вызывает необходимость увеличения сечение нулевого рабочего провода до уровня фазных.

Перекосы напряжений сильно сказываются на работе оборудования [Л.1]. Так небольшая асиметрия напряжения (например, до 2%) на зажимах асинхронного двигателя приводит к значительному увеличению потерь мощности (до 33% в статоре и 12% в роторе), что в свою очередь, вызывает дополнительный нагрев обмоток и снижает срок службы их изоляции (на 10,8%), а при перекосах в 5% общие потери возрастают в 1,5 раза и, соответственно, растет потребляемый ток. Причем, дополнительные потери, обусловленные несиметрией напряжений, не зависят от нагрузки двигателя.

При увеличении напряжения на лампах накаливания до 5% световой поток увеличивается на 20%, а срок службы сокращается в два раза.

На трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ, как правило, установлены трансформаторы со схемой соединений У/У н. Уменьшить потери и симметрировать напряжение в ЛЭП 10 кВ возможно, применив со схемой соединений Y/Zjj или A/Zjj, или (выпускаемый УП МЭТЗ им. В.И. Козлова), но такая замена связана с большими финансовыми затратами и не компенсирует дополнительные потери в ЛЭП 0,4 кВ.

Для компенсации перекоса напряжений целесообразно перераспределить токи нагрузки по фазам, выровняв их значения.

Необходимость ограничения тока нулевого провода вызвана еще и тем, что в распределительных сетях 0,4 кВ, выполненных кабелем, сечение нулевого провода обычно принимается на ступень меньше сечения фазного провода.

В целях уменьшения потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ за счет перераспределения токов по фазам, ограничения тока в нулевом проводе и снижения перекосов напряжений, предлагается использовать трехфазный симметрирующий автотрансформатор, устанавливая его в конце ЛЭП, в узлах нагрузки. При этом, если на линии 0,4 кВ до узла нагрузки произойдет короткое замыкание одной из фаз на нулевой провод (что в сожалению не редко бывает на воздушных ЛЭП в сельских районах), потребители за установленным автотрансформатором будут защищены от больших перенапряжений.

Автотрансформатор трехфазный, сухой, симметрирующий (сокращенно — АТС-С) содержит трехстержневой магнитопровод, первичные обмотки W 1 размещенные на всех трех стержнях, соединенные в звезду с нейтралью и подключаются к сетевому напряжению, компенсационная обмотка W K выполнена в виде открытого треугольника (некоторые авторы называют его разомкнутым [Л.3]) и включена последовательно с нагрузкой.

Основные электрические схемы автотрансформатора представлены на рис.1…4.

На рис.1 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, когда секции этой обмотки, выполненные на каждой фазе, соединены в классический открытый треугольник и подключены к нейтрали сети, и к нагрузке.

На рис. 2 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, выполненной в виде витков из проводникового материала, лежащих поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора, образуя открытый треугольник. Применение этой схемы, по сравнению с предыдущей, позволяет не только уменьшить расход обмоточного провода дополнительной обмотки, но и габаритную мощность автотрансформатора за счет освобождения окна магнитопровода и уменьшения межосевого расстояния между первичными обмотками.

Эти схемы применимы в тех случаях, когда нулевой провод нагрузки не имеет жесткой связи с заземлением и во всех случаях в пятипроводной системе с РЕ- и N-проводниками.

На рис.3 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационными обмотками, выполненными в виде фазных обмоток соединенных в открытые треугольники, включенные согласно к фазным обмоткам автотрансформатора.

Конструктивно схема, представленная на рис.4, может быть выполнена аналогично схеме рис.2, т. е. фазные компенсационные обмотки выполнены поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора и включены в разрыв фазных проводов сети со стороны нагрузки.

Данные схемы могут использоваться, в том числе, когда нейтраль нагрузки глухо заземлена, т. е. когда нет возможности включить компенсационную обмотку автотрансформатора в разрыв нулевого провода между нагрузкой и сетью, или когда нулевой провод нагрузки по требованиям безопасности должен быть «жестко» заземлен.

При асимметрии токов нагрузки и, соответственно, токов в компенсационных обмотках, магнитные потоки, создаваемые этими обмотками в магнитопроводе автотрансформатора, будут геометрически складываться. В стержнях магнитопровода будут возникать направленные в одну сторону во всех фазах автотрансформатора потоки нулевой последовательности. Эти магнитные потоки, создают э.д.с. нулевой последовательности и, соответственно, токи I 01 в первичной обмотке пропорционально коэффициенту трансформации к тр (обратно пропорционально соотношению числа витков W1/Wk).

Подключение обмотки W K выбрано таким образом, чтобы фазные токи автотрансформатора векторно вычитались из фазного тока линии наиболее нагруженной фазы и добавлялись к токам менее нагруженных фаз. Такое перераспределение приводит к более симметричному распределению токов по фазам в ЛЭП, выравниванию падений напряжения в проводах линии и, следовательно, к симметрированию напряжения на нагрузке, а так же к уменьшению тока нулевого провода и потерь в линии электропередач, и силовых распределительных трансформаторах, обеспечивая экономию электроэнергии.

Максимальная компенсация тока в нулевом проводе выполняется при равенстве ампервитков (магнитодвижущей силы) рабочей I 01 -W 1 и компенсационной I 02 -W K обмоток, т.е. при I 01 -W 1 =3I 02 -W K , или W K =W 1 /3. При этом габаритная мощность автотрансформатора Р ат, в зависимости от схемы подключения компенсационных обмоток, может быть в 3 раза меньше потребляемой мощности нагрузки Р н.

Для ограничения тока нулевого провода до уровня допустимого для ЛЭП, число витков компенсационной обмотки может быть соответственно уменьшено: например, для ограничения тока нулевого провода на уровне 1/3 фазного, должно быть скомпенсировано 2/3 его величины, следовательно, W K =W 1 /4,5. ). Потери в фазных проводах, соответственно, составят -40 2 -0,34=544 Вт, 30 2 -0,34=3 06 Вт, 10 2 -0,34=34 Вт, в нулевом проводе -26,5 -0,54=379 Вт, суммарные потери в линии — 1263 Вт.

Применение АТС-С позволит перераспределить токи в линии. При коэффициенте трансформации 1/3 одна треть тока нулевого провода векторно вычитается из токов нагруженных фаз и прибавляется к току менее нагруженной фазы. Токи, соответственно, станут

Равными 33,8, 29,6 и 18,6 А, при этом ток нулевого провода (учитывая некоторую асимметрию магнитной системы автотрансформатора) может составлять до 10% среднего фазного тока т.е. 2,7 А.

При таком перераспределении токов суммарные потери в линии составят (33,82+29,62+18,62)·0,34+2,72·0,54 = 805Вт.

Таким образом, установка автотрансформатора АТС-С позволяет снизить потери в ЛЭП-0,4 кВ на 36 %.

Очевидно, что уменьшение падения напряжения в проводах линии пропорционально изменению тока по фазам, существенно выравнивает напряжение в узле нагрузки, в первую очередь за счет смещения «нуля».

Увеличение коэффициента трансформации выше 1/3 для трехфазных нагрузок не целесообразно и, несмотря на более равномерное перераспределение токов по фазам, приводит к увеличению потерь в ЛЭП за счет более существенного увеличения тока нулевого провода, а так же потребует больших затрат на материалы.

Относительное значение мощности автотрансформатора АТС-С составит – S*ат= k·Sн, где: Sн – мощность нагрузки; k – коэффициент в зависимости от схемы автотрансформатора и коэффициента трансформации (kтр), представленный в таблице 1.

Таблица 1 значения коэффициента к

Схема, рис.	1	2	3	4
ктр= 1/3	0,58	0,33	0,90	0,55
ктр = 1/4,5	0,38	0,22	0,66	0,33

Если гарантированно известен максимальный ток, протекающий в нулевом проводе нагрузки, то габаритная мощность автотрансформатора по схеме рис. 1 может быть рассчитана, исходя из этого тока — Б ат = 1 02 -и л /л/3, а по схеме рис.2 — Б ат = 1 02 -и л /3 и для выше приведенного примера трехфазной несимметричной нагрузки составит, соответственно, 8,3 и 4,8 кВ-А.

Наиболее эффективным является установка автотрансформатора непосредственно у потребителя, в точке разветвления трехфазной линии в однофазные, например на вводе дачного кооператива, где практически невозможно выровнять нагрузку по фазам. В жилых многоквартирных домах установка АТС-С на ответвлениях к каждому стояку, питающему квартиры жилых домов, позволяет симметрировать напряжение, и снизить потери в трехфазных групповых и питающих линиях распределительной сети. На малых промышленных предприятиях он может применяться для питания однофазных нагрузок большой мощности: сварочных трансформаторов, выпрямителей, водонагревателей и т. д.

В настоящее время все большее применение находят статические преобразователи (выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи), газоразрядные осветительные устройства с электромагнитными и электронными балластами, электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения и т. д. Указанные устройства, а также сварочные трансформаторы, специальные медицинские и другие приборы могут генерировать высшие гармоники тока в системе электропитания. Например, однофазные выпрямители могут генерировать все нечетные гармоники, а трехфазные все, не кратные трем, что отражено на рис. 6 [Л.2].

Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками, могут представлять собой серьезные проблемы для систем электропитания. Гармонические составляющие представляют собой токи с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь, искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания, вызывая недопустимые воздействия на нагрузки системы. Увеличение общего действующего значения тока при наличии высших гармонических составляющих в системе может привести к перегреву всего оборудования распределенной сети. При несинусоидальных токах возрастают потери в трансформаторах, главным образом за счет потерь на вихревые токи, что требует увеличения их установочной мощности. Как правило, для ограничения гармоник в этих случаях устанавливаются высокочастотные фильтры, состоящие из сетевых реакторов и конденсаторов.

К достоинствам АТС-С следует отнести то, что они обладают способностью фильтрации токов высших гармоник, кратных трем (т.е. 3, 9, 15 и т.д.), ограничивая их протекание как из сети к нагрузке, так и наоборот. Этим самым повышается качество сети и снижаются колебания напряжения.

Как уже указывалось выше, электромагнитные балластные пускорегулирующие аппараты (ПРА) газоразрядных ламп генерируют высшие гармоники. Так, в токах натриевых ламп ДНаТ, широко используемых для целей уличного освещения, третья гармоника является превалирующей и, в зависимости от мощности лампы и типа ПРА, составляет до 5% и более (по [Л.4] третья гармоника допускается до 17,5%). Токи третьих гармоник совпадают по фазе и арифметически складываются в нулевом проводе трехфазной сети, создавая ощутимые добавочные потери, что вынуждает выполнять сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых линий, равным фазному.

В этой ситуации применение АТС-С позволяет уменьшить сечение нулевых проводников, как минимум, в два раза и решить три задачи: компенсировать потери от третьей гармоники, обеспечить перевод системы освещения на «ночной режим» (одна или две фазы распределительной сети отключаются в ночные часы), перераспределяя нагрузку на три фазы; и выйти на энергосберегающий режим, выполнив отводы на автотрансформаторе для понижения напряжения. Для решения только первой задачи можно применить автотрансформатор минимальной мощности, рассчитанный на ток нулевого провода (суммарный ток третьей гармоники).

При необходимости компенсировать 5, 7 или 11 гармоники можно воспользоваться схемами рис.3 или 4. В этом случае затраты на сетевые реакторы могут быть уменьшены, т.к. компенсационные обмотки, обладая повышенным индуктивным сопротивлением для высокочастотных гармоник, могут выполнять роль сетевого реактора и, в совокупности с конденсаторами, образовывать фильтр высших гармоник. Конденсаторы подключаются между точками соединения в открытые треугольники секций компенсационных обмоток и нулевым проводом, и могу образовывать одно (см. рис.7), двух или трехступенчатый фильтр для разных частот. Величину индуктивности
секции компенсационной обмотки с достаточной достоверностью можно определить из номинальных параметров — номинального тока и коэффициента трансформации. Например, при номинальном токе I н =25А и коэффициенте трансформации kтр=1/3 напряжение секции
будет U сек =Uф к тр =220/3=73В, сопротивление Z сек =Uсек/Iном=73/25=2,9Ом (пренебрегая малым активным сопротивлением обмотки) считаем индуктивным, и тогда индуктивность секции

Lсек =Z сек /w=2,9/314-10 =9,2мГн. При этом надо учитывать нелинейный характер сопротивления: с уменьшением нагрузки сопротивление возрастает.

При заказе автотрансформатора возможность подключения конденсаторов должна быть оговорена в заявке на изготовление.

Частным случаем является симметрирующий автотрансформатор, целенаправленно предназначенный для питания однофазной нагрузки (см. рис.8 и 9). Для большей симметрии токов по фазам коэффициент трансформации можно сделать больше, чем 1/3, с некоторым увеличением тока нулевого провода.

Рассмотрим это на примере. На вводе трехфазной сети установлен автоматический выключатель, рассчитанный на длительно допустимый ток 25 А. Требуется подключить сварочный трансформатор мощностью 10 кВА (напряжение сети 220 В, ток сварки 160 А, напряжение холостого хода 60 В, ПВ 60%). Потребляемый сварочным трансформатором ток составит 10-1000/220=45,5 А, а с учетом ПВ эквивалентный ток будет 45,5-//0,6=35,2 А, что в 1,4 раза превышает допустимый. Конечно, можно применить обычный автотрансформатор 380/220 В, выполненный на базе трансформатора ОСМР-6,3 (мощностью 6,3 кВА), в этом случае нагрузка будет перераспределена только на две фазы (линейный ток — 20,3 А), но можно применить симметрирующий автотрансформатор (см. схему рис.9) с коэффициентом трансформации 1/2, преобразующий однофазную нагрузку в трехфазную и выровнять нагрузку по всем фазам, снизив ток в сети до 17,6 А, при этом ток в нейтрали, при отсутствии других нагрузок так же будет 17,6 А.

В этом случае автотрансформатор можно изготовить на базе трансформатора ТСР-6,3. Можно также использовать симметрирующий автотрансформатор с коэффициентом трансформации 1/3, ограничив ток в рабочей фазе длительно допустимым для автоматических выключателей — током 23,4А, при этом в двух других фазах будет протекать ток 11,8А при отсутствии тока в нулевом проводе.

Автотрансформатор может быть сделан на базе трансформатора ТСР-2,5.

Снижение потерь в сети по сравнению с прямым включением приведено в таблице 2.

Таблица 2

Автотрансформатор	На базе ОСМР-6,3	Симметрирующий АТС-С
Коэффициент трансформации	1/1,73	1/3 1/2

Учитывая, что сварочный трансформатор генерирует высокочастотные гармоники, в том числе кратные трем, предпочтение следует отдавать симметрирующему автотрансформатору.

Проведенные испытания автотрансформаторов АТС-С в лаборатории УП МЭТЗ им. В.И. Козлова показали положительные результаты и полностью подтвердили свою эффективность (см. Приложение 1 «Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25»).

Планируется разработка серии автотрансформаторов от 25 до 100 кВА как в открытом исполнении IP00, так и в защитных кожухах исполнений IP21 для установки под навесом и IP54 для установки на открытом воздухе, в том числе непосредственно на опорах ЛЭП 0,4кВ. В автотрансформаторах, при необходимости, в целях повышения или понижения напряжения, может быть предусмотрена возможность переключений регулировочных отводов при его монтаже.

В настоящее время заводом принимаются индивидуальные заказы на автотрансформаторы АТС-С мощностью до 100 кВА.

Приложение 1

Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25

На примере четырехпроводной ЛЭП-0,4кВ

Длина линии, м	300
Провод алюминиевый сечением, мм²	фазы —	25	нуля —	10
Сопротивление провода, Ом	фазы —	0,34	нуля —	0,86
Сопротивление нагрузки (активное), Ом	Фаза: А-5,99		В-5,83	С-5,59
	Режим нагрузки без автотрансформатора	3х-ф	2х-ф	1о-ф
Линейные токи нагрузки, А
фаза А		36,5	36,5	36,5
фаза В		37,5	37,5	0,0
фаза С		39,0	0,0	0,0
в нулевом провода N		2,2	37,0	36,5
фаза А		456	456	456
фаза В		481	481	0
	520	0	0
в нулевом провода «N»		4	1172	1140
ИТОГО		1461	2109	1596
Режим нагрузки с автотрансформатором		3х-ф	2х-ф	1о-ф
Линейные токи до АТС-С, А
фаза А		36,0	32,5	27,3
фаза В		36,0	34,1	9,3
фаза С		39,0	9,0	8,4
в нулевом проводе «n»		3,8	11,0	11
Потери мощности в линии, Вт
фаза А		443	361	255
фаза В		443	398	30
фаза С		520	28	24
в нулевом проводе N		12	103	103
ИТОГО в линии		1419	890	412
с учетом потерь в АТС-С
сопротивление фазной обмотки, Ом			0,2443
сопротивление компенсирующей обмотки, Ом			0,038
Токи фазной обмотки АТС-С, А
фаза А		0,4	8,1	8,9
фаза В		1,4	9,2	9,3
фаза С		1,3	8,9	8
Потери мощности в обмотках АТС-С, Вт
фаза А		0,04	16,03	19,35
фаза В		0,48	20,68	21,13
фаза С		0,41	19,35	15,64
в нулевом проводе N		0,18	52,09	50,67
Потери холостого хола АТС-С, Вт			50
ИТОГО в АТС-С		51,1	158,1	156,8
ИТОГО		1470,1	1048,2	568,8
Экономия электроэнергии, Вт		-8,7	1061	1027

Рассмотрение допустимых падений напряжения в электрической сети.

Цель лекции:

Ознакомление с расчетами нагрузки отдельных ветвей сети.

Допустимые падения напряжения

При любом потреблении из электрической сети происходит возникновение электрического тока. Он при своем прохождении вызывает на этих проводках падения напряжения, следовательно, напряжение, подведенное к электроприемнику не равно напряжению на клеммах источника питания, а оно ниже. Для отдельных частей электрической проводки в то же время предписаны различные падения напряжения.

Для падения напряжения от источника питания к месту потребления можно исходить из предписанных отклонений напряжения (IEC 60 038), которые должны находиться в пределах + 6 % и  10 % от номинального значения (с 2003 года данные пределы должны быть ). Это означает, что общее падение напряжения от источника питания к самому месту потребления может составлять до 16 %.

В самой электрической инсталляции здания (т. е. внутри объекта) согласно IEC 60 634-5-52 рекомендовано, чтобы падение напряжения между началом инсталляции и эксплуатируемым оборудованием пользователя не было больше 4 % номинального напряжения инсталляции. Эта рекомендация в некоторой степени противоречит требованиям других национальных стандартов (например, CSN 33 2130 в Чешской Республике).

Можно допустить, что с учетом выполнения остальных требований при расчете параметров проводки могут возникнуть в некотором отрезке падения больше, чем указано выше, если в проводке от шкафа присоединения до самого электроприемника не будут превышены следующие падения: у осветительных выводов 4 %; у выводов для плит и отопительных приборов (стиральные машины) 6 %; у штепсельных розеток и остальных выводов 8 %.

«Правила устройств электроустановок» (ПУЭ) устанавливают наибольшие длительные допустимые нагрузки (силы тока в амперах) для изолированных проводов. Кабелей и голых проводов, которые приведены в виде таблицы. Таблицы эти составлены на основании теоретических расчетов и результатов непосредственных испытаний проводов и кабелей на нагревание.

Максимально допустимые по условиям нагрева нагрузки для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами при одинаковым геометрическом сечении и одинаковом периметре с медными проводниками следует принимать равным 77% нагрузок для соответствующих медных проводников. Для силовых сетей допустимая длительная потеря напряжения не должна превышать 5%, а для сетей освещения 2,5% номинального.

Видно, что при суммировании всех допустимых падений напряжения (в распределительной сети и в электрической инсталляции) можем попасть на сам предел работоспособности некоторых приборов и оборудования. Например, у реле и контакторов гарантирована их функция от 85 % номинального напряжения и выше, у электродвигателей это, начиная с 90 % номинального напряжения. Поэтому необходимо руководствоваться выше указанной рекомендацией (падение напряжения до 4 %), приведенной в IEC 60 634-5-52.

Отмечаем, что требования национальных стандартов не касаются падений напряжения на некоторой части проводки, а требования, насколько напряжение может упасть по отношению к номинальному напряжению. На клеммах трансформатора может быть, например, напряжение равное 110 % номинального напряжения, от них потом падения напряжения могут быть 15 %, или же 13 %. Значит, у проектировщика определенное свободный простор, каким образом распределить падения напряжения в этих случаях от источника к электроприемнику.

Необходимо сказать, каким образом падения напряжения рассчитываются, или же, как они суммируются. Что касается чисто активных нагрузок, какими являются электрическое тепловое электрооборудование, и небольших сечений проводки, ситуация простая. Падения напряжения — это произведения токов и сопротивлений проводки, которые можно простым способом суммировать. В том случае, если речь идет об электрооборудовании, например, двигателях, характер потребления которых активный и индуктивный, и об общем импедансе Z проводки, состоящем из реальной составляющей (активное сопротивление) R и мнимой составляющей (индуктивное сопротивление) X, то данные комплексные величины взаимно умножаются. Результатом этого произведения опять является комплексная величина, значит комплексное падение напряжения. Она описывает падения напряжения в реальной и мнимой оси координат. Абсолютные значения этих падений напряжения на отдельных частях проводки от источника к электроприемнику поэтому не должны суммироваться стандартным способом, а должны суммироваться опять только как комплексные величины (т. е. реальные и мнимые составляющие отдельно).

Поэтому не должно удивлять то, что суммы абсолютных значений падений напряжения часто не являются точной суммой их абсолютных значений на отдельных, связанных друг с другом проводках.

Расчет нагрузки отдельных ветвей сети

Токовые нагрузки отдельных ветвей невозможно суммировать просто как арифметическую сумму абсолютных значений токов, а нужно суммировать отдельно реальные и мнимые составляющие. При соблюдении этих правил можно определить нагрузку при любой конфигурации сети. Аналогичные правила соблюдаются и при расчете токов короткого замыкания. И при коротком замыкании вычисления выполняются с импедансом сети, выраженным в комплексной форме.

Влияние нагрузки на ток короткого замыкания.

Нагрузка может оказывать существенное влияние на токи короткого замыкания. На рисунке 1 приведены простейшие схемы включения нагрузки. Характер нагрузок и соотношения их разные (асинхронные и синхронные двигатели, бытовая нагрузка, освещение), величина меняется в разные дни года, время суток, для различной сменности работ предприятий. Определить действительное значение нагрузки и увеличение ее сопротивления в момент короткого замыкания практически невозможно.

Условно считается, что сопротивление нагрузки постоянно по и величину , определенную по (1).

В нормальном режиме сопротивление нагрузки определяется по соотношению:

, (1)

где U – расчетное напряжение, равное вторичному напряжению питающего трансформатора;

I н и S н – ток и мощность нагрузки.

Мощность нагрузки принимается в зависимости от числа питающих трансформаторов. При одном трансформаторе мощность нагрузки принимается равной мощности трансформатора. При двух одинаковых трансформаторах мощность нагрузки принимается равной 0,65-0,7 мощности одного трансформатора. При аварийном отключении одного из двух трансформаторов всю нагрузку должен принять оставшийся в работе трансформатор. Нагрузка его при этом составит 130-140 % номинальной мощности.

Рисунок 1 — Распределение тока с учетом нагрузки, подключенной

к линии (а) и к шинам (б)

Из рисунка 1 видно, что при удаленном КЗ, когда напряжение на шинах снижается не до нуля, полный ток , проходящий через трансформатор, состоит из тока, ответвляющегося в нагрузку , и тока в месте короткого замыкания . Для схемы на рисунке 1,а полный ток КЗ определится по соотношению:

, (2)

а для схемы на рисунке 1 б – по соотношению:

, (3)

В действительности сопротивления имеют разные соотно- шения х/r и вычислять токи по формулам (2) и (3) следовало бы в комплексной форме. Но для большинства сетей отношение z и L нагрузки и линий близки, мало по сравнению с , и для упрощения расчетов уравнения (2) и (3) решаются в полных сопротивлениях z. Такое допущение тем более оправдано, что действительная нагрузка в момент КЗ неизвестна.

Полный ток делится на две части: часть тока , идущая к месту КЗ в схеме на рисунке 1,а, определяется:

, (4)

а для схемы на рисунке 1,б – по формуле:

, (5)

Из выражения (5) видно, что при z с = 0 ток к месту КЗ составляет , то есть нагрузка не влияет на значение тока короткого замыкания, если она подключена к шинам бесконечной мощности.

Падение и потеря напряжения в линии

Различие в напряжениях U_2ф и U_1ф в П-образной схеме определяется падением напряжения на сопротивлении Z₁₂ (Z₁₂+jx₁₂), вызванным током I₁₂. Определяется это падением напряжения как сумма вектора I₁₂r₁₂, совпадающего по фазе с вектором I₁₂ и вектора I₁₂∙jx₁₂, опережающего вектор I₁₂ на 90^о.

 

Падение напряжения – геометрическая (векторная) разность между комплексами напряжений начала и конца линий.

На рисунке падение напряжения это вектор AB, т. е. AB=U₁-U₂=√3∙I₁₂Z₁₂ разность комплексных значений напряжений по концам линий, используется для характеристики режима линии.

Продольной составляющей падения напряжения ∆U^к₁₂ называют проекцию падения напряжения на действительную ось или на напряжение U₂, ∆U^к₁₂=АС. Индекс «к» означает, что U^к₁₂ – проекция на напряжение конца линии U₂.

Обычно ∆U^к₁₂ выражается через данные в конце линии: U₂, P^к₁₂, Q^к₁₂.

Поперечная составляющая падения напряжения δU^к₁₂ – это проекция падения напряжения на мнимую ось, jδU^к₁₂=СВ. Т.о. U₁-U₂=√3∙I₁₂∙Z₁₂=∆U^к₁₂+jδU^к₁₂.

Величина δU^к₁₂ определяет сдвиг вектора напряжения в начале линии (U₁) на угол δ по отношению к вектору напряжения в её конце (U₂).

Часто используют понятие потеря напряжения – это алгебраическая разность между модулями напряжений начала (U₁) и конца (U₂) линий.

На рис. U₁–U₂=АД.

Если поперечная составляющая δU^к₁₂ мала (например, в сетях U_ном≤110кВ), то можно приближенно считать, что потеря напряжения равна продольной составляющей падения напряжения.

Потеря напряжения является показателем изменения относительных условий работы потребителей в начале и в конце линии.

Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи доклад по технологии

Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи Лабораторная работа Цель 1. Выяснить какое влияние оказывает нагрузка линии и сопротивление её проводов на напряжение приемника. 2. Определить мощность потерь в проводах и КПД линии электропередачи. Теоретическое обоснование Каждый приёмник электрической энергии рассчитан на определённое номинальное напряжение. Так как приёмники могут находиться на значительных расстояниях от питающих их электростанций, то потери напряжения в проводах имеют важное значение. Допустимые потери напряжения в проводах для различных установок не одинаковы, но не превышают 4-6% номинального напряжения. На рис. приведена схема электрической цепи, состоящая из источника электрической энергии, приёмника и длинных соединительных проводов. При прохождении по цепи электрического тока I показания вольтметра U1, включённого в начале линий, больше показаний вольтметра U2, включённого в конце линий. Уменьшение напряжения в линии по мере удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии Ui=U1-U2 и численно равно падению напряжения. Согласно закону Ома, падение напряжения в проводах линии равно произведению тока в ней на сопротивление проводов: Uii=I*R тогда Ui=U1-U2= Uii= — сопротивление проводов линии. Мощность потерь в линии можно определить двумя способами: Pi= Ui*I=(U1-U2)*I или Pii=I*R Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу тока в проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии. КПД линии электропередачи определяется отношением мощности, отдаваемой электроприёмнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в её начале: Схема передачи электрической энергии: Приборы и оборудование Два вольтметра и амперметр электромагнитной системы, ламповый реостат, двухполюсный автоматический выключатель, соединительного провода. Порядок выполнения работы Ознакомиться с приборами и оборудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики. Подать в цепь напряжение. Изменяя нагрузку с помощью лампового реостата, при трёх её значениях записать показания приборов в таблице. Вычислить потери двумя способами: 1. Как разность напряжений в конце и начале линий. 2. Как произведение силы тока на сопротивление проводов. Определить мощность потерь в линии и КПД. Результаты вычислений занести в таблицу. Таблица изменения числа потребителей: Изменяем напряжение в начале и конце линий. Данные наблюдений Результаты вычислений Лампы, Вт U1 U2 I U Pвх Рвых Р % 40 150 149 0,13 1 19,5 19,4 0,1 99,3 60 148 146 0,2 2 29,6 29,2 0,4 98,6 100 150 148 0,3 2 45 44,4 0,6 98,7 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Вывод На основе проведённого опыта выяснили, что факторами, влияющими на потери в линиях являются: протяжённость линий; сечение проводника; состав материала и количество потребителей. Чем больше потребителей, тем меньше КПД. . Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Ответы на контрольные вопросы Разность напряжений в начале и конце линий равна падению напряжения в проводах и называется потерей напряжения. U=IR Сопротивление проводов зависит от материала из которого они изготовлены, площади поперечного сечения и длины этих проводов.

92. Падение и потери напряжения. Векторная диаграмма участка линии.

ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ. ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

На рис. 1 приведена схема замещения линии электропередач, а на рис. 2 векторная диаграмма для линейных напряжений в начале и в конце этой линии.

Рис. 1. Схема замещения линии электропередач

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений в начале и в конце линии при

расчете по данным конца

Падение напряжения — геометрическая (векторная) разность между комплексами напряжений начала и конца линии. На рис. 2 падение напряжения — это вектор

Продольной составляющей падения напряжения AU₁₂называют проекцию падения напряжения на действительную ось или на напряжение Ό?, AU₁₂^К = AC на рис. 2.

Индекс «к» означает, что AU]₂^K— проекция на напряжение конца линии U₂. Обычно AU_J2^Kвыражается через данные в конце линии: U₂, Р₁₂^К, Qn^K—

Поперечная составляющая падения напряжения SU₁₂^К— это проекция падения напряжения на мнимую ось, SU₁₂^К — CB на рис. 2. Таким образом,

Часто используют понятие потеря напряжения — это алгебраическая разность между модулями напряжений начала и конца линии. На рис, 2

U₁ — U₂ = AD. Если поперечная составляющая SUj2^кмала (например, в сетях U_homS ПО кВ), то можно приближенно считать, что потеря напряжения равна продольной составляющей падения напряжения.

Расчет режимов электрических сетей ведется в мощностях, поэтому выразим падение напряжения и его составляющие через потоки мощности в линии.

Известны мощность и напряжение в конце линии (расчет напряжения в начале линии по данным конца). Выразим ток в линии I₁₂в (1) через мощность в конце продольной части линии S₁₂^Kи напряжение U₂.

В результате получим

Приравняв в (3) действительные и мнимые части, получим выражения продольной и поперечной составляющих падения напряжения по данным конца:

Напряжение в начале линии

где U₂известно; AU₁₂^K, SU\₂^К определяем из (4) и (5). Соответственно модуль и фаза напряжения в начале линии (см. рис.2)

Известны мощность и напряжение в начале линии (расчет напряжения в конце линии по данным начала). Направим U₁по действительной оси, т. е. примем, что U₁-U (рис. 3).

На рис. 3 изменилось положение осей в сравнении с рис. 2. Продольная

TT

составляющая падения напряжения AU₁₂ = ВС — это проекция падения напряжения на действительную ось или на Uj. Поперечная составляющая падения напряжения 5U₁₂^Н = AC — это проекция падения напряжения на мнимую ось. Один и тот же вектор падения напряжения AB проектируется на различные оси.

Рис. 3. Векторная диаграмма напряжений в начале и в конце линии при

расчете по данным начала

Поэтому

Если выразить ток в линии I₁₂аналогично (2) через известные в данном случае мощность в начале продольной ветви линии S₁₂^Hи U₁, то получим выражения, аналогичные (4) и (5)

Напряжение в конце линии

где U₁известно; AU₁₂«, SU₁₂» определяются из (9), (10). Модуль и фазг U₂равны

 

В начало

Что такое «падение напряжения» и почему на низком напряжении провода нужны толще? | Электрика для всех

Кроме обычной проводки на 220 Вольт, нам иногда приходится иметь дело с низковольтными цепями: напряжением 12, 24 и 36 Вольт, например в автомобиле, при подключении светодиодных лент и в проводке бани/сауны.

Подбор проводов для этих цепей, кроме обычной проверки толщины меди в зависимости от силы тока, ведётся также на падение напряжения. Что это такое и как его посчитать — читайте в нашей небольшой статье!

Закон Ома в проводах

Георг Ом не может поверить, что ты не знаешь его закон

Закон Ома, как говорится, работает везде, даже если мы о нём не подозреваем. Его сущность сводится к простой зависимости:

Сила тока = Напряжение / Сопротивление

Напряжение, приложенное к обоим концам цепи, пытается вызывать в ней ток — и вызывает, но сила этого тока зависит от материала цепи и её толщины. Если цепь «охотно» проводит ток, его сила будет большой, а те цепи, которые сопротивляются «изо всех сил», пропустят через себя лишь мизерное количество электрической энергии. Так, например, ведут себя изоляторы.

Закон Ома и его «исполнители»

Провода, как мы знаем, проводят ток достаточно хорошо. Но и они имеют своё, пусть очень малое, сопротивление. А теперь посмотрим, что будет, если вывернуть зависимость, приведённую выше, «наизнанку»:

Напряжение = Сила тока * Сопротивление

Оказывается, напряжение на участке цепи равно произведению сопротивления этого участка на силу тока, которая по нему течёт. Если принять сопротивление за постоянную величину, получится, что падение напряжения (а это оно и есть) прямо пропорционально силе тока через провод и не зависит от напряжения на концах всей цепи в общем.

Поясним. Если приложить к проводу сопротивлением 1 Ом (например куску провода сечением 1 квадрат и длиной 50 метров) напряжение 220 Вольт и пропустим через него ток в 10 Ампер, на нём упадёт напряжение:

10 Ампер * 1 Ом = 10 Вольт

То есть, на выходе этого провода напряжение будет уже не 220 Вольт, а 210. Но если приложить к тому же проводу напряжение 12 Вольт с той же силой тока, как вы думаете, падение изменится? Конечно, нет, ведь ни сила тока, ни сопротивление не поменялись! И, если для напряжения 220 Вольт падение в 10 Вольт несущественно, то на 12 Вольтах оно катастрофически большое. Вы попросту не сможете ничего запитать, потому что на выходе кабельной линии получите ничтожные 2 Вольта (12 Вольт — 10 Вольт), от которых ничего не заработает.

Расчёт провода по падению напряжения

Для того, чтобы рассчитать падение напряжения на проводе, нужно выполнить следующий расчёт:

Падение напряжения (В) = 0,02 * длину провода (м) / сечение провода (квадрат) * силу тока (А)

Например, нам нужно подключить светодиодную ленту общей мощностью 144 Ватта (ток равен 144 Ватта/12 Вольт = 12 Ампер). Если взять провод сечением 0,75 квадрата и длиной 10 метров, то на нём упадёт:

0,02 * 10 метров / 0,75 * 12 Ампер = 3,2 Вольта

То есть, от блока питания до ленты дойдёт лишь (12 — 3,2) = 8,8 Вольта. Если лента и будет работать, то очень тускло. Для данного варианта лучше взять провод на 1,5 квадрата, а ещё лучше — на 2,5.

Заключение

Если вы имеете дело с низким напряжением, либо с длинными проводами, не забывайте подсчитывать падение напряжения — это не долго, но зато вы избежите неприятных сюрпризов, когда, например, сварочный аппарат, включённый в удлинитель на 50 метров, откажется работать.

Удачного ремонта и электромонтажа!

Зависимость потери напряжения от падения напряжения

Для эффективного проектирования таблицы допустимой токовой нагрузки проводов в главе 3 Национального электротехнического кодекса (NEC) служат отправной точкой. Но оставалась ли установка эффективной с течением времени? Один из способов определить это включает в себя этап определения падения напряжения.

Чем дольше вы работаете, тем ниже напряжение в точке использования. Но не вся разница может быть связана с падением напряжения. Падение напряжения не вызвано плохими соединениями, плохими контактами, проблемами изоляции или поврежденными проводниками; это причины потери напряжения.

Важно отличать падение напряжения от потери напряжения. У вас может быть как падение напряжения, так и потеря напряжения в любой цепи. Вы можете рассчитать падение напряжения, используя любую из нескольких общепринятых формул падения напряжения. Вычтите полученное число из измеренного падения напряжения, и вы получите потерю напряжения.

Фотография предоставлена: Oregon Infrared

. Допустим, у вас есть фидер на 480 В. На выключателе вы измеряете 478 В. Это в пределах нормального диапазона для системы с номинальным напряжением 480 В. Фидер питает трансформатор прямо через здание.Здесь вы измеряете 460 В. Это хорошо или плохо в отношении назревающих проблем?

Вы действительно не можете знать, пока не рассчитаете падение напряжения, а затем не определите потерю напряжения.

Используя стандартную формулу для трехфазного падения напряжения, вот что вы делаете:

Шаг 1: Умножьте I x L x R x 1,73, где (I) — ток, (L) — длина проводника от источника питания до нагрузки, (R) — постоянная для материала проводника (например, 12,9 для меди). , а 1,73 — трехфазный умножитель.

Шаг 2: Затем разделите это на круговые фрезы проводника.

После того, как вы произведете умножение, разделите новое число на круговые милы проводника. Многие карманные справочные руководства содержат таблицу круговых милов проводников, но также и NEC. Это таблица 8 в главе 9.

В нашем примере, упомянутом выше, у нас есть разница в 18 В. Но предположим, что в этом случае вы рассчитали падение напряжения около 8 В. Это означает, что около 10 В связано с некоторым недостатком или недостатками в этой цепи (и / или подключенной к ней нагрузке).Само падение напряжения составляет менее 2,5%, так что это в пределах норм для фидеров, но это не означает, что все в порядке.

Вы не можете просто игнорировать другие 10 В, потому что это не падение напряжения или потому что оно незначительно по сравнению с 480 В. Когда напряжение выше одного или двух вольт, потеря напряжения — пресловутая канарейка в шахте. Ниже этого уровня разница может быть объяснена приемлемым импедансом в соединениях и, вероятно, не является проблемой.

Падение напряжения — это фиксированное состояние; потеря напряжения почти всегда ухудшается.Это означает, что если вы измеряете перепад напряжения, превышающий падение напряжения, вы должны выяснить, что вызывает дополнительную величину (если только это не один или два вольта). Чем выше напряжение, тем больше вероятность отказа одного или нескольких соединений.

Хороший первый шаг — достать инфракрасную камеру и проверить все соединения на этом этапе. Затем разберите и замените все неисправные (не просто «затягивайте», так как это только ухудшит положение из-за уменьшения силы зажима крепежа).Если вы по-прежнему измеряете более чем на один или два вольта выше расчетного падения напряжения, целесообразно продолжить поиск и устранение неисправностей.

Вы можете, например, посмотреть сопротивление контактов предохранительных выключателей, контактов, предохранителей и автоматических выключателей. Любой из них может вызвать потерю напряжения. А если он находится в одном месте, скорее всего, в другом (по тем же причинам, что и в первом), поэтому не останавливайтесь на первом, которое вы найдете, и думайте, что вы нашли «проблему».

Падение напряжения из-за высокого контактного сопротивления также может быть связано с нагрузкой.Например, если контактное давление зависит от пружины, со временем оно может ухудшиться. Высокое сопротивление = высокая температура = ослабление пружин и т. Д.

Падение напряжения — блог 1000Bulbs.com

Вы, наконец, решили выпить и попробовать: вы потратили последние несколько недель на модернизацию освещения в вашем гараже. Это не самая простая задача в мире, но вы уверены, что сможете следовать инструкциям из видеороликов «Сделай сам». После установки новой проводки, розеток, балластов и лампочек работа окончательно сделана.С широкой ухмылкой и каплями пота по вашему лицу вы подходите, чтобы щелкнуть выключателем, и, к вашему ужасу, некоторые огни становятся значительно тусклее, чем другие. Разводя руками, вы решаете, что свет — это зло. Но, прежде чем осуждать их всех, давайте рассмотрим общую проблему с падением напряжения и то, как он может быть здесь виноватым.

Прежде чем вы решите вызвать местного электрика, вы должны знать, что эта проблема, известная как падение напряжения , , является обычным явлением.Он описывает, как происходит потеря напряжения во всей или части цепи из-за сопротивления. В основном, когда электрический ток проходит по кабелю, он становится все слабее, в результате чего огни, находящиеся в одной цепи, кажутся тусклее по мере удаления от источника питания.

Причины падения напряжения

Чрезмерное падение напряжения происходит из-за повышенного сопротивления в цепи, обычно вызванного повышенной нагрузкой или энергией, используемой для питания электрического освещения, в виде дополнительных соединений, компонентов или проводов с высоким сопротивлением.Однако подаваемая мощность, размер и длина провода являются важными факторами при понимании или уменьшении падения напряжения. Например: более длинные провода большего калибра (более тонкие) будут иметь более высокую скорость падения, чем более короткие провода меньшего калибра (более толстые). Это связано с тем, что сопротивление провода зависит от его площади поперечного сечения на расстоянии. У провода или кабеля увеличивается электрическое сопротивление, когда существует большее расстояние для прохождения тока или меньшее поперечное сечение для его прохождения, в то время как более короткие провода будут иметь меньшее сопротивление электрическому току, потому что у тока более короткое расстояние для прохождения.Точно так же провод более низкого калибра имеет большее поперечное сечение, что увеличивает площадь поверхности для обеспечения электропроводности. В случае освещения, чем ближе осветительные приборы расположены к сетевому трансформатору или источнику питания, тем ярче может быть ваш свет.

Дополнительные нагрузки или компоненты не только увеличивают расстояние, но и увеличивают сопротивление. Также следует помнить, что только те компоненты, которые используют или сжигают энергию, должны использовать энергию. Если количество компонентов, использующих энергию, превышает предполагаемое, это также создает сопротивление внутри цепи.

Предотвращение падения напряжения

Есть хорошие новости. Чрезмерное падение напряжения можно до некоторой степени предотвратить, используя провод, который короче и толще, поскольку это означает, что ваши лампы находятся ближе к источнику (например, трансформатору, драйверу, балласту или розетке), а сам кабель имеет более низкое сопротивление. Предотвращение также возможно при использовании пары вторичных проводов, скрученных вместе внутри трансформатора. Если выходные провода расположены близко друг к другу, вероятность ненужных падений напряжения меньше.Если у вас все еще есть проблемы, вам следует разделить выход на несколько цепей вместо того, чтобы позволить полному току передавать мощность через одну цепь. Разделив ваши светильники на параллельных цепей (более одной замкнутой цепи на одном источнике напряжения), вы изменяете ток, протекающий через каждую цепь, сохраняя при этом снижение общего падения для каждой отдельной цепи. Самая важная вещь, о которой следует помнить, заключается в том, что если вы придерживаетесь рекомендаций и спецификаций производителя по максимальным пробегам для установки, тогда вы сможете предотвратить проблемы с освещением.

Теперь, когда вы немного разбираетесь в этом вопросе, надеюсь, вам не придется звонить своему электрику, по крайней мере, не сегодня. Какой у вас был опыт падения напряжения на вашем освещении? Дайте нам знать в разделе комментариев ниже. Как всегда, не стесняйтесь заглядывать к нам и болтать с нами в Facebook, Twitter, Google Plus, LinkedIn, Pinterest или Instagram!

Причины падения напряжения и способы их устранения

Падение напряжения — одна из тех тем, которые мы часто упоминаем, но редко задумываемся всесторонне.С самой простой точки зрения нам необходимо знать, подается ли номинальное напряжение на устройство или прибор при полной нагрузке, что так же просто, как запустить оборудование и измерить напряжение на подводящих проводах оборудования. Если измеренное напряжение под нагрузкой находится в пределах номинального диапазона, значит, мы в довольно хорошей форме, но есть еще кое-что, что нужно учитывать.

Падение напряжения на проводе можно измерить ТОЛЬКО под нагрузкой; простое измерение потенциала в конце цепи, не находящейся под нагрузкой, почти ничего не говорит вам, потому что цепь разомкнута.

Измеренное падение напряжения равно проценту от общей цепи, в которой измеряется сопротивление.

Другими словами, если общее приложенное напряжение на главной панели составляет 240 В, и вы измеряете 216 В на конденсаторе во время его работы, это означает, что 90% сопротивления в цепи находится в конденсаторе (216 В), и 10% от общего сопротивления цепи приходится на проводники (24 В), ведущие к конденсатору (что слишком велико).

Вы также обнаружите, что падение напряжения увеличивается с увеличением тока в цепи.Это явление происходит по двум причинам:

1. Более высокий рабочий ток происходит из-за более низкого электрического сопротивления нагрузки. Когда сопротивление нагрузки ниже, сопротивление нагрузки составляет меньший процент от общего сопротивления цепи, и проводка составляет его большую часть. ПРИМЕЧАНИЕ. Некоторые из вас сбиты с толку и думают, что сопротивление нагрузки увеличивается с увеличением тока, но этого не происходит. Посмотрите еще раз на закон Ома. При увеличении силы тока электрическое сопротивление должно уменьшаться, если напряжение остается постоянным.
2. Когда большинство металлов нагреваются, их сопротивление увеличивается. Таким образом, когда ток в проводке увеличивается, он нагревается и увеличивается сопротивление, что еще больше увеличивает долю проводов в падении напряжения.

Мы заботимся о падении напряжения по двум причинам:

1. Это может быть плохо для нашего оборудования, приводя к снижению производительности и эффективности.
2. Это может быть ИНДИКАТОРОМ других условий, которые могут привести к перегреву и возникновению дуги, что может представлять угрозу безопасности.

В этой статье содержится много ссылок на NEC (Национальный электротехнический кодекс), поскольку это принятый на национальном уровне свод правил для высоковольтных электрических работ в США.Приведенные здесь выдержки предназначены для обучения и использования в качестве комментариев и должны использоваться только лицензированными профессионалами, прошедшими обучение всему кодексу, который можно найти на веб-сайте NFPA (ЗДЕСЬ). NEC (NFPA) 70 — это защита от пожара и поражения электрическим током, а 310,15 (A) (3) довольно хорошо подводит итог конструкции проводника. Я резюмирую это (далее) как:

Не устанавливайте ничего таким образом, чтобы он стал горячее, чем предполагалось.

Таким образом, высокое падение напряжения происходит из-за того, что сила тока выше, чем должна быть, или из-за того, что сопротивление в цепи выше, чем должно быть (или и то, и другое).

Что такое допустимое падение напряжения?

NEC рекомендует не более 5% падения напряжения от главной панели на всем пути к устройству под нагрузкой с допустимым падением 2% на «фидерных» цепях и 3% на «ответвленных» цепях (NEC 210.19 ( А) информационная записка №4). Это всего лишь рекомендация по проектированию при условии, что соблюдаются все другие правила, касающиеся проводов, защиты от перегрузки по току и соединений, поскольку это указано в «информационной заметке» в NEC, а не в коде.

С практической точки зрения, мы действительно не должны видеть падение напряжения более 5% на проводе правильного размера при измерении под нагрузкой, кроме пуска двигателя (заблокированный ротор). Очень важно помнить, что измерения падения напряжения действительны только при НАГРУЗКЕ. Если оборудование не работает, то падения напряжения не будет, и измерения станут практически бессмысленными.

На практике существует четыре основных причины нежелательного падения напряжения:

• Проводники меньшего размера
• Плохие соединения (выводы)
• Ток цепи выше расчетного
• Длинные проводники (длинные провода)

Давайте посмотрим на каждую один индивидуально, чтобы увидеть, что мы можем сделать для диагностики, устранения и предотвращения этих проблем.

Проводники меньшего размера
В системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха нам необходимо подобрать размер большинства наших проводов (проводов) в соответствии с таблицей 310.15 (B) (16) NEC, из которой мы получаем практические правила относительно размера проводов, в первую очередь глядя на на основных медных проводниках категории 60 градусов Цельсия.

Если размер проводов меньше номинальной допустимой токовой нагрузки системы, это может привести к перегреву проводника и падению напряжения, что является опасной проблемой. Многие технические специалисты и электрики не осведомлены о том, что раздел 440 NEC позволяет подбирать размеры проводки системы кондиционирования в соответствии с MCA (минимальная допустимая нагрузка цепи), указанным на оборудовании, ДАЖЕ когда тормоза или предохранители больше и имеют размер в соответствии с перечисленными MOCP (максимальная защита от перегрузки по току).Независимо от того, что мы делаем, очень важно, чтобы мы соблюдали 310,15 (A) (3) и не устанавливали проводники таким образом, чтобы они перегревались, будь то из-за силы тока или условий окружающей среды. или количество проводников, проложенных в кабелепроводе.

Плохие соединения

Когда провода соединяются с помощью гаек, наконечников, стыков и т. Д., Они должны быть выполнены с максимально возможным контактом с низкоомными и совместимыми материалами, которые не будут изнашиваться и не подвержены коррозии.Если соединение плохое, тогда сопротивление в этой точке увеличится, что приведет к нагреву в этой точке, что может привести к большему сопротивлению. Проблема становится все хуже и хуже. Плохие соединения не только вызывают падение напряжения, но также могут представлять угрозу безопасности. Все высоковольтные электрические соединения и концевые заделки должны выполняться из материалов, одобренных NEC / UL, и в соответствии с инструкциями. Распространенные причины плохих соединений:

• Подключение слишком большого количества проводов под наконечником
• Использование неутвержденного разъема
• Соединение разнородных металлов вместе в неутвержденном разъеме для такого использования (например, медь и алюминий)
• Отсутствие затяжки наконечников или винты с номинальным крутящим моментом

Превышение номинального тока цепи

В некоторых случаях проводка и соединения правильные, но само устройство потребляет ток выше номинального.Это приведет к высокому падению напряжения и должно быть устранено по первопричине в системе, вызывающей высокий ток.

Длинные проводники

Есть несколько интересных ответвлений на длинные проводники, первое из которых состоит в том, что NEC на самом деле не занимается этим — по крайней мере, не напрямую. Как мы уже упоминали, NEC 210.19 (A) предлагает удерживать общее напряжение ниже 5%, включая падение из-за длины провода. Падение напряжения из-за длины провода не является большой проблемой, потому что оно не вызывает перегрева провода.Если провод длинный, но все же правильного размера, он БУДЕТ иметь более высокое сопротивление, что приведет к большему падению напряжения, но, поскольку сопротивление распространяется по всему проводу, он не станет горячее в одном месте, как плохое соединение . Результатом будет СНИЖЕНИЕ силы тока в цепи и, возможно, плохая работа устройства, но это не приведет к опасному состоянию проводника.

Мы часто отвечаем за увеличение размеров проводов, чтобы предотвратить падение напряжения ради системы, но это не потому, что от нас ТРЕБУЕТСЯ это делать.Это означает, что при большой длине проводов необходимо обращать особое внимание на падение напряжения под нагрузкой, особенно в условиях нового строительства.

—Bryan

Сопутствующие

FAQ — Падение напряжения

Что такое напряжение уронить? Падение напряжения в электрической цепи обычно возникает, когда по проводу проходит ток. Чем больше сопротивление цепи, тем выше падение напряжения.

Сколько напряжения падение приемлемо? A сноска (NEC 210-19 FPN No. 4) в Национальном электротехническом кодексе говорится, что напряжение падение на 5% в самом дальнем гнезде ответвленной проводки схема приемлема для нормального КПД. Через 120 цепь вольт 15 ампер, это значит, что должно быть падение не более 6 вольт (114 вольт) на самом дальнем расстоянии розетку при полной загрузке контура. Это также означает что цепь имеет сопротивление, не превышающее 0.4 Ом.

Причины возникновения «Чрезмерное падение напряжения» в ответвленной цепи ? Причина обычно:

1. Высокое сопротивление соединения в местах соединения проводов или выходных клемм, обычно вызывается:

• плохие стыки в любом месте цепи
• без упаковки или прерывистые соединения в любом месте цепи
• корродированный соединения в любом месте цепи
  • неадекватны посадка провода в пазе подключения на с обратной связью «вставного типа» розетки и выключатели.

2. Провод делает не соответствуют нормам кодекса (недостаточно тяжелый калибр для длина пробега).

Какие последствия «избыточного» падения напряжения в схема? Чрезмерное падение напряжения может вызвать следующие условия:

1. Низкое напряжение до оборудование, на которое подается питание, что приводит к неправильной работе, неустойчивой работе, или нет работы — и повреждение оборудования.

2. Низкая эффективность и потраченная впустую энергия.

3. Обогрев при соединение / сращивание с высоким сопротивлением может привести к пожару на высокие амперные нагрузки.

На каком% падение напряжения делает цепь опасной? Это сложно сказать, в какой момент будет превышение падения напряжения вызвать пожар, потому что это зависит от силы тока протекает через соединение с высоким сопротивлением, что сопротивление этой связи и потому что многие факторы должны быть рассмотрены относительно того, в какой момент произойдет возгорание, e.г .:

1. Высокий соединение сопротивления при контакте с горючим материал?

2. Есть ли воздух? поток для рассеивания тепла?

3. Площадь вокруг соединения изолированы, так что тепло не может побег.

NFPA сообщает [1], что с 1988-1992 гг. было в среднем 446 300 пожаров в домах в год, в результате 3860 смертей и имущества на 4,4 миллиарда долларов повреждать.42 300 (9%) из этих пожаров возникали ежегодно. по Электрические распределительные системы . Самый большой часть пожаров, вызванных распределением электроэнергии систем (48%) были вызваны неисправностью стационарной проводки, розетки и выключатели .

Электрооборудование Пожары распределительного оборудования в домах в США 2

1988–1992 В среднем

Причина пожара	№Пожаров
Общее распределение электроэнергии Система	42 300 (100%)
Неисправность фиксированной проводки	15 400 (36%)
Выключатели, розетки, розетки	4800 (11%)

Результаты тщательное расследование 149 пожаров в жилых домах, вызванных системы распределения электроэнергии были резюмированы в статья Smith & McCoskrie [2].О пожарах, происходящих как результат:

1. неисправность исправлена проводка — плохие / неплотные соединения, поврежденные разъемы, неправильная установка и замыкания на землю составили 94% этих пожаров.

2. розетки и выключатели — неплотные / плохие соединения составили 59% этих пожаров .

3. Освещение арматура — ослабленные или плохие соединения составили 37% этих пожаров.

Большинство из них неисправные цепи и розетки могли быть ранее идентифицированные как опасности при нагрузке 15 ампер испытание, и многие из этих пожаров могли быть легко предотвратил.

The Philadelphia Корпорация жилищного строительства требует подрядчиков выполнить испытание под нагрузкой 15 ампер перед изоляцией существующие дома с утеплителем на чердаке ползать места в старых домах-рядах.[3] До учреждения испытания, тлеющие пожары были связаны с полдюжиной инсталляции. PHDC обнаружил, что 70% домов провалил тест на максимальное падение напряжения 5% с оценкой «a кластер около 6% ». Произвольно созданный PHDC 10% как недопустимое падение напряжения, за пределами которого подрядчик должен отремонтировать / заменить цепь до приступаем к проекту изоляции. PHDC был успешно используя этот критерий в течение 2 лет (нет пожаров в 2500 установок).

РЕКОМЕНДАЦИИ

Для мощности КПД, стандарт NEC: максимальное падение напряжения 5% Рекомендовано.

Из безопасности перспектива, потому что проводка в некоторых домах ухудшаются со временем (особенно в домах, где алюминиевая разводка для силовых цепей), и своими руками модификации могут быть менее профессиональными, лишними падение напряжения вызывает беспокойство из-за потенциального возгорания опасность на соединениях с высоким сопротивлением, особенно на цепи, которые приводят в действие электродвигатели, когда они находятся в жилище спят, e.грамм. Кондиционеры, холодильники, печные вентиляторы, вытяжные вентиляторы и др.

Некоторые агентства произвольно установите критерий максимального падения напряжения от 10% до считаться неприемлемым и опасным. Автор считает, что любая разница падения напряжения> 1% от соседняя емкость должна быть исследована, чтобы разница падения напряжения> 2% от соседнего емкость следует рассматривать как опасность, и что ее использование критерий максимального падения напряжения более 8% (на 3% выше рекомендация «эффективность») ухаживает катастрофа.Падение напряжения 3% (3,6 В при 120 В цепь) при одном подключении при токе 15 ампер развивает 54 Вт тепла — что может вызвать возгорание при определенных условия.

---

Сноски

[1] NFPA Отчет о продуктах для дома в США, 1988–1992 гг. (Приборы и оборудование) Элисон Л. Миллер Август, 1994

[2] Смит, Линда и Деннис МакКоскри, «Что вызывает возгорание электропроводки в жилых домах» Пожар Журнал , январь / февраль 1990: 19-24, 69

[3] Кинни, Ларри «Оценка целостности Электропроводки » Home Energy Сентябрь / Октябрь 1995: 5,6

Что такое падение напряжения? — Элементный светодиод

Падение напряжения определяется как величина потери напряжения во всей или части цепи из-за сопротивления.Провода, электрические компоненты и практически все, что пропускает ток, всегда будет иметь внутреннее сопротивление или импеданс по отношению к текущему току.

Как падение напряжения может повлиять на систему светодиодного освещения?
Важность падения напряжения для светодиодного освещения заключается в том, что светодиод требует минимального количества тока для правильного освещения. Сила тока меньше минимального может привести к мерцанию светодиода, уменьшению его яркости или изменению цвета. Это часто наблюдается при более длительных пробегах светодиодной ленты.Результатом является заметный сдвиг в цвете или разнице яркости светодиодов на одном конце по сравнению с другим.

Как клиенты могут избежать эффекта падения напряжения с помощью диодных светодиодных решений?
Лучше всего это продемонстрировать на примере использования диодной светодиодной ленты. Технические характеристики показывают, что он может работать на высоте до 40 футов. Давайте сделаем это с помощью простых шагов, описанных ниже.

1. Рассчитайте требуемую мощность.
В спецификациях указано, что диодная светодиодная лента использует 2 штуки.09 Вт на фут. Диодный светодиод проверяет падение напряжения в продуктах и ​​указывает максимальные пробеги. Если вы остаетесь в пределах протестированной максимальной длины пробега, просто рассчитайте мощность на фут или на приспособление, чтобы определить надлежащую мощность драйвера. Максимальный пробег в 40 футов потребует не менее 83,6 Вт для надлежащего питания светодиодной ленты. (2,09 Вт на фут x 40 футов = 83,6 Вт)

2. Определите подходящий калибр проводов для прокладки между драйвером и светодиодным светильником. Продукты с диодными светодиодами
будут работать только в соответствии с указаниями при условии, что падение напряжения между драйвером и светодиодными лампами составляет не более 3%.Степень падения напряжения определяется четырьмя основными факторами: входным напряжением (12 В или 24 В), длиной кабеля, калибром проводов и общей нагрузкой на осветительные приборы (ватты и амперы).

Электрик или установщик может использовать приведенную ниже таблицу, чтобы определить подходящий калибр проводов для установки. Если в нашем примере драйвер установлен в 20 футах от диодной светодиодной ленты, вторая диаграмма показывает, что правильный калибр провода — 16 AWG.

Таблицы падения напряжения для диодных светодиодных ленточных ламп можно найти на страницах с описанием продуктов.

Падение напряжения в цепи

Помните в инженерной школе, узнавая о анализ цепи и как рассчитать падение напряжения в цепи? Что ж, это один раз, когда эти учебники примеры применимы в реальной жизни.

Уличное освещение, парковка, спортивная площадка и наружное освещение представляют собой длинные параллельные цепи, как и образцы классической школьной книги. В этих примерах предполагалось, что провод идеальный, без сопротивления, но в В реальной жизни мы должны проектировать наши электрические цепи с учетом импеданса.

Падение напряжения в этих длинных цепях, таких как эта на доке в Британской Колумбии, приведет к тому, что дальние огни будут более тусклыми, чем передние.

Добро пожаловать в настоящий мир электротехнического консалтинга. При проектировании Для этих цепей требуются расчеты падения напряжения, чтобы гарантировать, что конец цепи имеет достаточно мощности для прогнать конечную нагрузку.

Падение напряжения в цепи — это постепенное снижение напряжения по пассивный провод с внутренним сопротивлением (для переменного тока) или сопротивлением (для постоянного тока).Это бывает только когда течет ток в цепи.

Это означает, например, что панель на 120 В питает цепь длиной 100 футов, напряжение на розетке может быть 116 В. Падение напряжения на 3,3% (4 В / 120 В) будет наблюдаться даже при отсутствии других нагрузок в цепи!

Проблема только усугубляется по мере того, как в цепь подключается больше нагрузок.

Что может пойти не так при падении напряжения

По мере увеличения длины цепи или увеличения тока падает и напряжение! Если напряжение уровень падает слишком сильно, скажем до 110 В, затем:

• Двигатели не запускаются — Устройства, требующие более высоких уровней пускового тока, могут не запускаться вверх, так как напряжение ниже их минимального рабочего уровня мощности.Падение напряжения необходимо учитывать при проектирование схем для двигателей, включая параметры MCA vs FLA.
• Прерывистая работа — Если устройство запускается, оно может отключиться при обнаружении заметное падение напряжения. Обычно это происходит с компьютерами и игровыми системами во время идеального набора очков. игра’. Заказчики ожидают надежных систем электроснабжения.
• Несоответствие уровней освещения — Проектирование уличного освещения необходимо учитывать постепенное снижение уровня напряжения, так как при освещении может быть заметно падение напряжения на 5%. уровни.
• Перегоревшие предохранители и автоматические выключатели — Помните, что P = VI, поэтому, если V низкий, прибор может увеличьте его I, чтобы достичь желаемого уровня мощности. Когда несколько нагрузок в цепи увеличивают потребление тока, это может привести к срабатыванию предохранительного механизма.
• Повышенное потребление тока может вызвать перегрев двигателей и балластов и снизить их срок эксплуатации. Резистивные нагрузки, такие как нагреватели и лампы накаливания, также будут иметь сокращенный срок службы.Колеблющийся уровни напряжения, вызванные другими нагрузками в системе, могут вызывать раздражающее мерцание.

Рекомендации по падению напряжения

Электротехнический кодекс Канады 2012 рекомендует, чтобы в параллельных цепях было падение напряжения на 3%, а на всем фидере контур менее 5%. Большинство электроприборов могут выдерживать эти уровни и обычно имеют рабочий уровень напряжения. допуск от 8,3% до 110 В.

Давайте спроектируем вещи лучше

Канадский электротехнический кодекс — это всего лишь рекомендация, но как промышленные системы управления. инженеры, мы стараемся ограничить падение напряжения до 3% (ожидаемая стоимость, применение и логистика, конечно).На уровне 3% разница в ожидаемом питании незаметна.

При уровне 3% мы ориентируем схему на будущее, чтобы она могла выдерживать большие нагрузки и более низкие коэффициенты мощности. Оставляя маржу на будущие нагрузки гарантируют, что наши клиенты получат надежную энергосистему, как и ожидалось.

Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы

Определения

Падение напряжения определяется как величина потери напряжения, которая происходит во всей или части цепи из-за сопротивления проводника.

Сопротивление проводника зависит от материала проводника, его размера и температуры окружающей среды.

Падение напряжения сильно зависит от общей длины проводников, по которым проходит электрический ток. В системах постоянного тока длина падения напряжения — это полное (в оба конца) расстояние, которое ток проходит в цепи. Таким образом, общая длина, используемая в расчетах, обычно в два раза превышает длину жилы проводника. В некоторых системах переменного тока расстояние равно длине проводника.

Отражение

Почему длина проводника различается для цепей переменного и постоянного тока?

Нажмите, чтобы ответить…

ОТВЕТ: Поскольку ток постоянно течет в цепях постоянного тока, ток будет перемещаться вперед и назад. В этом случае расстояние вдвое больше длины проводника. То же самое относится к двухпроводной однофазной схеме (120 В в США или 220 В в Европе). Падение напряжения переменного тока рассчитывается таким же образом, как и расстояние в два раза больше длины провода. (чтобы учесть длины фазных и нейтральных проводов при прохождении через них тока вперед и назад).
— В трехпроводной однофазной схеме (также известна как расщепленная фаза в США) напряжение между фазой и нейтралью по-прежнему составляет 120 В, но ток не проходит обратно через нейтральный провод.Это результат разделения фаз (фазовый сдвиг на 280 градусов), поэтому нейтральный провод возвращает только несимметричный ток. В условиях сбалансированной нагрузки обратный ток (через нейтральный провод) равен нулю.
— В четырехпроводных трехфазных системах возникает такая же ситуация, поскольку нейтраль не должна возвращать ток в условиях сбалансированной нагрузки.

Поскольку большинство однофазных фотоэлектрических инверторов рассчитаны на 240 В, падение напряжения для расщепленной фазы рассчитывается следующим образом:
Падение напряжения можно рассчитать, используя расстояние двустороннего срабатывания при 120 В (то же уравнение, используемое для цепи постоянного тока) но ваше напряжение будет 120 В между фазой и нейтралью вместо 240 В между фазами.Или мы можем использовать односторонний провод при 240 В. Оба метода должны дать одинаковые результаты.

Падение напряжения с фотоэлектрической батареи на инвертор

NEC не требует расчета падения напряжения, поскольку это не является проблемой безопасности. Однако он рекомендует максимальное падение напряжения 3%. Рекомендуется иметь падение напряжения до 2% на стороне постоянного тока, в то время как только 1% допускается на стороне переменного тока системы, что в сумме составляет 3% падения напряжения для всей системы.

Провода должны иметь такой размер, чтобы уменьшить резистивные потери (нагрев) до менее 3%.Эти потери являются функцией КВАДРАТА тока, умноженного на сопротивление, что является еще одним проявлением закона Ома:

V = I × R, или, I = V / R.

И резистивные потери I × I × R в ваттах.

Примечание:

Используйте таблицу размеров проводов, чтобы выбрать правильный размер провода в соответствии с током и напряжением, с которыми вы работаете. Посетите Encorewire.com для примера.

Пример

Вычисление формулы падения напряжения:

Vdrop = Iop × Rc × L

Где:
Iop — рабочий ток цепи, который для цепей источника обычно принимается за максимальный ток мощности, Imp,
L — общая длина проводника.
Vdrop — это напряжение, при котором вы хотите найти VD, а
Rc — это удельное сопротивление провода в Ом на 1000 футов, которое находится в NEC, глава 9, таблица 8 свойств проводника.

Пример

Если у нас есть фотоэлектрическая матрица, которая расположена на расстоянии 150 футов от инвертора (L = 150 футов), и мы используем провод № 14 AWG, так как он выдерживает ток 8,23 А и имеет удельное сопротивление 3,14 (Ом / kft).
Vdrop = 8,23 (A) × 3,14 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 5,168V Рабочее напряжение составляет

Vmmp = 12 × 37.2 = 357,6 В

Падение напряжения затем рассчитывается следующим образом:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 7,75 / 357,6 = 2,16%, что не находится в пределах 2%, но этот провод идет к блоку сумматора и к инвертору. . В этом случае падение напряжения должно быть меньше, а сечение проводника должно увеличиваться.

Обновление до большего сечения провода для той же длины и типа проводника:
L = 150 футов и # 12 AWG, Rc = 1,98 (Ом / км)
Vdrop = 8,23 (A) × 1,98 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 3,386 В
Падение напряжения в этом случае рассчитывается как:

Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 4.98 / 357,6 = 1,37%, что находится в пределах 2%.
Как можно видеть, оба провода сечением №12 и №14 работают на допустимую нагрузку, но расчет падения напряжения показывает, что оба они все еще не лучший вариант в долгосрочной перспективе. В результате кабель № 10 AWG имеет более консервативный дизайн, но будет стоить дороже.