+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

Расчет потери напряжения в кабеле

В качестве примера расчёта потерь в кабеле рассмотрим схему трансляционной линии с ответвлением:

Пример трансляционной линии Рисунок 1. Пример трансляционной линии

Расстояние между громкоговорителями основной линии составляет 10 м, на ответвлении — 7 м. Расчет осуществляется для кабеля сечением 1 мм2.

Прежде чем начать расчет мощности на громкоговорителях, ответвление линии необходимо заменить эквивалентной нагрузкой.

Расчет эквивалента ответвления Рисунок 2. Расчет эквивалента ответвления

Как следует из расчетов, эквивалентом ответвления будет громкоговоритель, имеющий сопротивление 833,54 Ом или мощность 11,99 Вт (P = U2/R, U=100 В).

С учетом эквивалентной нагрузки рассчитаем напряжение на громкоговорителях главной ветви.

Потери в кабеле главной ветви линии
Рисунок 3. Потери в кабеле главной ветви линии

Мы получили значения напряжения на всех громкоговорителях главной ветви. Вычисленные значения для эквивалентной нагрузки позволяют произвести дальнейшие расчёты для громкоговорителей, расположенных на ответвлении.

Расчет потерь в кабеле ответвления Рисунок 4. Расчет потерь в кабеле ответвления

Для расчёта любой трансляционной линии необходимо учитывать потери, связанные с протяженностью кабеля подключения громкоговорителей. Поскольку соединительный кабель имеет конечное, пусть и малое, сопротивление, то часть мощности, подводимой от усилителя, будет рассеиваться в виде тепла. В проектируемых системах оповещения для расчёта уровня звукового давления принципиально важно знать точную величину мощности, поступающей на громкоговорители.

По результатам программы оценивается уровень потерь для разного типа применяемого кабеля

Предлагаемая программа позволяет предельно точно построить 100-вольтную трансляционную линию, учитывая мощность громкоговорителей и характеристики кабеля. По результатам программы оценивается уровень потерь для разного типа применяемого кабеля, а также рассчитывается напряжение в точках подсоединения громкоговорителей и мощность их фактического использования.

Пример определения потерь электроэнергии в линии

Определить потери электроэнергии за год в трехфазной воздушной линии напряжением 6 кВ, питающее промышленное предприятие с трехсменной работой.

Исходные данные:

  • Номинальное напряжение линии – Uном. = 6 кВ;
  • Длина линии – l = 8,2 км;
  • Марка провода — АС95;
  • Максимальная мощность, передаваемая по линии – Рмакс. = 830 кВт;
  • Коэффициент мощности – cosϕ = 0,8.

Решение

Потери электроэнергии для проектируемого объекта можно рассчитать двумя способами или по величине среднеквадратичного тока Iср с учетом времени включения линии Тв, или по максимальному току Iмакс. при времени потерь τ.

Вариант I

1. Определяем общее активное сопротивление линии:

R = r0*l = 0,33*8,2 = 2,7 Ом

где: r0 = 0,33 Ом/км – активное сопротивление провода АС95, определяется по таблице 1.11 [Л2, с.17].

2. Определяем годовой расход при максимальной нагрузке по выражению 4.52 [Л1, с. 116]:

W = Tмакс.*Рмакс. = 6000*830 = 4980*103 кВт*ч

3. Определяем среднеквадратичный ток, который представляет собой эквивалентный ток, который, проходя за время Тв (сутки, месяц, год), вызывает те же потери мощности и электроэнергии, что и действительный, изменяющийся за то же время ток, по выражению 4.46-4.47 [Л1, с. 115]:

где:

  • kф = 1,05-1,1 – коэффициент формы определяется с достаточной для практических расчетов точностью по данным проектных организаций при любом числе (более двух) токоприемников с длительным режимом работы и числом токоприемников более двадцати с повторно-кратковременным режимом.
  • Тв = 8760 ч – время включение линии за год.

4. Определяем потери электроэнергии за год по выражению 4.48 и 4.49 [Л1, с. 115]:

5. Определяем потери активной электроэнергии в процентном соотношении:

Вариант II

Потерю электроэнергии можно определить иным способ, если известен годовой расход электроэнергии W = 4980*103 кВт*ч.

1. Определяем время использования максимума нагрузки Тмакс. исходя из характера производства и сменности работы потребителя составляет в среднем в год (ч) согласно [Л1, с. 116]:

  • Для осветительных нагрузок – 1500 – 2000;
  • Для односменных предприятий – 1800 – 2500;
  • Для двухсменных предприятий – 3500 – 4500;
  • Для трехсменных предприятий – 5000 – 7000;

Принимаем Тмакс. = 6000 ч – для трехсменных предприятий.

2. По графику, представленному на рис.4.8 [Л1, с. 116] определяем время потерь τ = 4700 ч, исходя из cosϕ = 0,8 и времени использования максимума нагрузки Тмакс. = 6000 ч.

3. Определяем максимальный ток за рассматриваемый промежуток времени (сутки, год) по выражению 4.53 [Л1, с. 117]:

4. Определяем потери электроэнергии за год по выражению 4.54 [Л1, с. 115]:

Как мы видим в данном случае результаты расчетов совпали, но может так получится, что у вас результаты расчетов могут не много отличатся друг от друга, связано это с погрешностью при определении времени потерь τ и коэффициента формы kф.

Литература:

  1. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. Третье издание. Б.Ю. Липкин. 1981 г.
  2. Справочник по проектированию электроснабжению. Ю.Г. Барыбина. 1990 г.

Поделиться в социальных сетях

Формула расчета падения напряжения в линии. Расчет необходимого сечения кабеля

Во время передачи электроэнергии по проводам к электроприемникам ее небольшая часть расходуется на сопротивление самих проводов, т.е. на их нагрев. Чем выше протекаемый ток и больше сопротивление провода, тем больше на нем будет потеря напряжения. Величина тока зависит от подключенной нагрузки, а сопротивление провода тем больше, чем больше его длина. Логично? Поэтому нужно понимать, что провода большой длины могут быть не пригодны для подключения какой-либо нагрузки, которая, в свою очередь, хорошо будет работать при коротких проводах того же сечения.

В идеале все электроприборы будут работать в нормальном режиме, если к ним подается то напряжение, на которые они рассчитаны. Если провод рассчитан не правильно и в нем присутствуют большие потери, то на вводе в электрооборудование будет заниженное напряжение. Это очень актуально при электропитании постоянным током, так как тут напряжение очень низкое, например 12 В, и потеря в 1-2 В тут будет уже существенной.

Чем опасна потеря напряжения в электропроводке?

  1. Отказом работы электроприборов при очень низком напряжении на входе.

В выборе кабеля необходимо найти золотую середину. Его нужно подобрать так, чтобы сопротивление провода при нужной длине соответствовало конкретному току и исключить лишние денежные затраты. Конечно, можно купить кабель огромного сечения и не считать в нем потери напряжения, но тогда за него придется переплатить. А кто хочет отдавать свои деньги на ветер? Давайте ниже разберемся, как учесть потери напряжения в кабеле при его выборе.

Для того чтобы избежать потерь мощности нам нужно уменьшить сопротивление провода. Мы знаем что, чем больше сечение кабеля, тем меньше его сопротивление. Поэтому эта проблема в длинных линиях решается путем увеличения сечения жил кабеля.

Вспомним физику и перейдем к небольшим формулам и расчетам.

Напряжение на проводе мы можем узнать по следующей формуле, зная его сопротивление (R, Ом) и ток нагрузки (I, А).

Сопротивление провода рассчитывается так:

R=рl/S , где

р — удельное сопротивление провода, Ом*мм 2 /м;

l — длина провода, м;

S — площадь поперечного сечения провода, мм 2 .

Удельное сопротивления это величина постоянная. Для меди она составляет р=0,0175 Ом*мм 2 /м , и для алюминия р=0,028 Ом*мм 2 /м . Значения других металлов нам не нужны, так как провода у нас только с медными или с алюминиевыми жилами.

Приведу небольшой пример расчета для медного провода. Для алюминиевого провода суть расчета будет аналогичной.

Например, мы хотим установить группу розеток в гараже и решили протянуть туда медный кабель от дома длинной 50 м сечением 1,5 мм 2 . Там будем подключаться нагрузка 3,3 кВт (I=15 А).

Учтите, что ток «бежит» по 2-х жильному кабелю туда и обратно, поэтому «пробегаемое» им расстояние будет в два раза больше длины кабеля (50*2=100 м).

Потеря напряжения в данной линии будет:

U=(рl)/s*I=0,0175*100/1,5*15=17,5 В

Что составляет практически 9% от номинального (входного) значения напряжения.

Значит в розетках будет уже напряжение: 220-17,5=202,5 В. Этого будет маловато для нормальной работы электрооборудования. Также свет может гореть тускло (в пол накала).

На нагрев провода будет выделяться мощность P=UI=17,5*15=262,5 Вт.

Также учтите, что здесь не учтены потери в местах соединения (скрутках), в вилке электроприбора, в контактах розетки. Поэтому реальные потери напряжения будут больше полученных значений.

Давайте повторим данный расчет, но уже для провода сечением 2,5 мм 2 .

U=(рl)/s*I=0,0175*100/2,5*15=10,5 В или 4,7%.

Теперь повторим данный расчет, но уже для провода сечением 4 мм 2 .

U=(рl)/s*I=0,0175*100/4*15=6,5 В или 2,9%.

Согласно ПУЭ, отклонения напряжения в линии должны составлять не более 5%.

Поэтому в нашем случае нужно выбирать кабель сечением 2,5 мм 2 для нагрузки мощностью 3,3 кВт (15 А), а не 1,5 мм 2 .

Для постоянного тока такие сечения при указанных длинах использовать нельзя. Допусти, что необходимо запитать электроприбор током 15 А от источника постоянного тока 12 В (например, от аккумулятора или понижающего трансформатора). Используется кабель сечением 2,5 мм 2 длинной 50 м.

Потери тут будут 10,5 В. Это значит, что на входе в электро

Расчет потери напряжения в трехфазных сетях до 10кВ

Напряжение в электрических сетях изменяется из-за активного и индуктивного сопротивления проводов и кабелей. У источника электроэнергии  оно выше, у потребителя чуть ниже. Есть нормативы, которые регламентируют допустимые потери напряжения в электрических сетях.
Потерей напряжения называют разность между значениями напряжения в начале и в конце линии.

Чтобы приемники электрической энергии получали нормируемое значение напряжения, трансформаторы обычно выдают в сеть напряжение на 5% больше.

Я уже представлял несколько своих простых программ для расчета потери напряжения в однофазных и трехфазных сетях, без учета индуктивного сопротивления и с учетом индуктивного сопротивления в сетях до 0,4кВ. Сегодня расскажу о своей очередной программе для расчета потери напряжения в трехфазных сетях до 10кВ.

Потерю напряжения в трехфазной сети до 10кВ можно найти по следующим формулам:

Формулы для расчета потери напряжени в трехфазных сетях до 10кВ

В эти формулы остается лишь подставить исходные данные: мощность (ток), длину линии, номинальное напряжение, косинус и синус в конце линии, активное и индуктивное сопротивление линии.

На этих двух простых формулах построена моя программа.

Внешний вид программы не отличается от моих предыдущих.

Внешний вид программы для расчета потери напряжения в сетях до 10кВ

Эта программа позволяет рассчитать падение напряжения в трехфазной сети 0,38, 6 и 10кВ. Для расчета выбираем из выпадающих списков напряжение, сечение и материал кабеля, указываем длину линии, ток (мощность), коэффициент мощности, индуктивное сопротивление из таблицы. По этим исходным данным программа посчитает потери напряжения в процентах и в вольтах.

Теперь могу твердо заявить, что вопросов с расчетом потери напряжения в сетях до 10кВ не должно возникнуть, а если возникнут, задавайте здесь либо на форуме.

Чтобы получить программу, зайдите на странцицу МОИ ПРОГРАММЫ.

Советую почитать:

Калькулятор падения напряжения

Это калькулятор для оценки падения напряжения в электрической цепи на основе размера провода, расстояния и ожидаемого тока нагрузки. Обратите внимание, что этот калькулятор предполагает, что цепь работает в нормальных условиях — при комнатной температуре с нормальной частотой. Фактическое падение напряжения может варьироваться в зависимости от состояния провода, используемого кабелепровода, температуры, разъема, частоты и т. Д. Рекомендуется, чтобы падение напряжения было менее 5% при полной нагрузке.



Основной закон падения напряжения

В падение = ИК

где:
I: ток через объект, измеренный в амперах
R: сопротивление проводов, измеренное в Ом.


Типичные сечения проводов AWG

AWG Диаметр витков провода Площадь Сопротивление меди Допустимая нагрузка на медный провод NEC с изоляцией 60/75/90 ° C (A) Приблизительный метрический эквивалент
дюймов мм на дюйм на см тыс. Килограмм мм 2 Н / км O / kFT
0000 (4/0) 0.4600 11,684 2,17 0,856 212 107 0,1608 0,04901 195/230/260
000 (3/0) 0,4096 10,404 2,44 0,961 168 85,0 0,2028 0,06180 165/200/225
00 (2/0) 0.3648 9,266 2,74 1.08 133 67,4 0,2557 0,07793 145/175/195
0 (1/0) 0,3249 8,252 3,08 1,21 106 53,5 0,3224 0,09827 125/150/170
1 0.2893 7,348 3,46 1,36 83,7 42,4 0,4066 0,1239 110/130/150
2 0,2576 6.544 3,88 1,53 66,4 33,6 0,5127 0,1563 95/115/130
3 0.2294 5,827 4,36 1,72 52,6 26,7 0,6465 0,1970 85/100/110 196 / 0,4
4 0,2043 5,189 4,89 1,93 41,7 21,2 0,8152 0,2485 70/85/95
5 0.1819 4,621 5,50 2,16 33,1 16,8 1.028 0,3133 126 / 0,4
6 0,1620 4,115 6,17 2,43 26,3 13,3 1,296 0,3951 55/65/75
7 0.1443 3,665 6,93 2,73 20,8 10,5 1,634 0,4982 80 / 0,4
8 0,1285 3,264 7,78 3,06 16,5 8,37 2,061 0,6282 40/50/55
9 0.1144 2,906 8,74 3,44 13,1 6,63 2,599 0,7921 84 / 0,3
10 0,1019 2,588 9,81 3,86 10,4 5,26 3,277 0,9989 30/35/40
11 0.0907 2.305 11,0 4,34 8,23 4,17 4,132 1,260 56 / 0,3
12 0,0808 2,053 12,4 4,87 6.53 3,31 5.211 1,588 25/25/30 (20)
13 0.0720 1,828 13,9 5,47 5,18 2,62 6.571 2,003 50 / 0,25
14 0,0641 1,628 15,6 6,14 4,11 2,08 8,286 2,525 20/20/25 (15)
15 0.0571 1,450 17,5 6,90 3,26 1,65 10,45 3,184 30 / 0,25
16 0,0508 1,291 19,7 7,75 2,58 1,31 13,17 4,016 — / — / 18 (10)
17 0.0453 1,150 22,1 8,70 2,05 1,04 16,61 5,064 32 / 0,2
18 0,0403 1.024 24,8 9,77 1,62 0,823 20,95 6.385 — / — / 14 (7) 24/0.2
19 0,0359 0,912 27,9 11,0 1,29 0,653 26,42 8,051
20 0,0320 0,812 31,3 12,3 1.02 0,518 33,31 10.15 16 / 0,2
21 0,0285 0,723 35,1 13,8 0,810 0,410 42,00 12,80 13 / 0,2
22 0,0253 0,644 39,5 15.5 0,642 0,326 52,96 16,14 7 / 0,25
23 0,0226 0,573 44,3 17,4 0,509 0,258 66,79 20,36
24 0.0201 0,511 49,7 19,6 0,404 0,205 84,22 25,67 1 / 0,5, 7 / 0,2, 30 / 0,1
25 0,0179 0,455 55,9 22,0 0,320 0,162 106,2 32,37
26 0.0159 0,405 62,7 24,7 0,254 0,129 133,9 40,81 7 / 0,15
27 0,0142 0,361 70,4 27,7 0,202 0,102 168,9 51,47
28 0.0126 0,321 79,1 31,1 0,160 0,0810 212,9 64,90
29 0,0113 0,286 88,8 35,0 0,127 0,0642 268,5 81,84
30 0.0100 0,255 99,7 39,3 0,101 0,0509 338,6 103,2 1 / 0,25, 7 / 0,1
31 0,00893 0,227 112 44,1 0,0797 0,0404 426,9 130,1
32 0.00795 0,202 126 49,5 0,0632 0,0320 538,3 164,1 1 / 0,2, 7 / 0,08
33 0,00708 0,180 141 55,6 0,0501 0,0254 678,8 206,9
34 0.00630 0,160 159 62,4 0,0398 0,0201 856,0 260,9
35 0,00561 0,143 178 70,1 0,0315 0,0160 1079 329,0
36 0.00500 0,127 200 78,7 0,0250 0,0127 1361 414,8
37 0,00445 0,113 225 88,4 0,0198 0,0100 1716 523,1
38 0.00397 0,101 252 99,3 0,0157 0,00797 2164 659,6
39 0,00353 0,0897 283 111 0,0125 0,00632 2729 831,8
40 0.00314 0,0799 318 125 0,00989 0,00501 3441 1049

Когда электрический ток проходит через провод, он должен превышать определенный уровень обратного давления. Если ток переменный, такое давление называется импедансом. Импеданс — это вектор или двумерная величина, состоящая из сопротивления и реактивного сопротивления (реакция созданного электрического поля на изменение тока).Если ток постоянный, давление называется сопротивлением.

Все это звучит ужасно абстрактно, но на самом деле мало чем отличается от воды, протекающей через садовый шланг. Чтобы протолкнуть воду через шланг, требуется определенное давление, что аналогично электрическому напряжению. Ток подобен воде, текущей по шлангу. И шланг вызывает определенный уровень сопротивления в зависимости от его толщины, формы и т. Д. То же самое верно и для проводов, поскольку их тип и размер определяют уровень сопротивления.

Чрезмерное падение напряжения в цепи может привести к мерцанию или тусклому горению ламп, плохому нагреву нагревателей и перегреву двигателей, превышающему нормальный, и перегоранию. Это условие заставляет нагрузку работать с меньшим напряжением, проталкивающим ток.

Эксперты говорят, что падение напряжения никогда не должно превышать 3%. Для этого нужно выбрать провод правильного размера и позаботиться об использовании удлинителей и аналогичных устройств.

Существует четыре основных причины падения напряжения.

Во-первых, это выбор материала для проволоки. Медь — лучший проводник, чем алюминий, и будет иметь меньшее падение напряжения, чем алюминий, для данной длины и размера провода. Электричество, которое движется по медному проводу, на самом деле представляет собой группу электронов, толкаемых напряжением. Чем выше напряжение, тем больше электронов может пройти через провод.

Ampacity — это максимальное количество электронов, которые могут быть вытолкнуты за один раз — слово ampacity является сокращением от амперной емкости.

Размер провода — еще один важный фактор при определении падения напряжения. Провода большего диаметра (большего диаметра) будут иметь меньшее падение напряжения, чем провода меньшего диаметра той же длины. В американском калибре проволоки каждое уменьшение калибра на 6 дает удвоение диаметра проволоки, а каждое уменьшение на 3 толщины удваивает площадь поперечного сечения проволоки. В метрической шкале калибра калибр в 10 раз больше диаметра в миллиметрах, поэтому метрическая проволока 50 калибра будет иметь диаметр 5 мм.

Еще одним важным фактором падения напряжения является длина провода.Более короткие провода будут иметь меньшее падение напряжения, чем более длинные провода того же диаметра (диаметра). Падение напряжения становится важным, когда длина провода или кабеля становится очень большой. Обычно это не проблема для электрических цепей в доме, но может стать проблемой при прокладке провода к пристройке, скважинному насосу и т. Д.

Чрезмерное падение напряжения может вызвать снижение эффективности работы света, двигателей и приборов. Это может привести к тусклому освещению и сокращению срока службы двигателей или приборов.Поэтому при прокладке проводов на большие расстояния важно использовать провода правильного калибра.

Наконец, величина протекающего тока может влиять на уровни падения напряжения. Падение напряжения на проводе увеличивается с увеличением тока, протекающего по проводу. Допустимая нагрузка по току такая же, как и допустимая.

Допустимая нагрузка на провод зависит от ряда факторов. Провода покрыты изоляцией, которая может выйти из строя, если температура провода станет слишком высокой. Основной материал, из которого сделана проволока, конечно, является важным ограничивающим фактором.Если по проводу передается переменный ток, скорость чередования может повлиять на допустимую нагрузку. Температура, при которой используется провод, также может влиять на допустимую нагрузку.

Кабели

часто используются в связках, и когда они соединяются вместе, выделяемое ими общее тепло влияет на допустимую нагрузку и падение напряжения. По этой причине существуют строгие правила связывания кабелей.

При выборе кабеля руководствуется двумя основными принципами. Во-первых, кабель должен выдерживать действующую на него текущую нагрузку без перегрева.Он должен иметь возможность делать это в самых экстремальных температурных условиях, с которыми он может столкнуться в течение своего срока службы. Во-вторых, он должен обеспечивать достаточно надежное заземление, чтобы (i) ограничить напряжение, которому подвергаются люди, до безопасного уровня и (ii) позволить току повреждения за короткое время сработать предохранитель.

Это важные соображения безопасности. В течение 2005-2009 гг. В среднем происходило 373900 пожаров в год из-за плохого качества электроустановок. Выбор подходящего кабеля для работы — важная мера безопасности.

.

Анализ потерь в линиях и расчет электроэнергетических систем

Перейти к основному содержанию Wiley Корзина0
  • КТО МЫ СЛУЖИМ
    • Ученики
      • Аренда учебников
    • Инструкторы
    • Авторы книг
    • Профессионалов
    • Исследователи
    • Учреждения
    • Библиотекарей
    • Корпорации
    • Общества
    • Редакторы журналов
    • Книжные магазины
    • Правительство
  • ПРЕДМЕТЫ
    • Бухгалтерский учет
    • сельское хозяйство
      • сельское хозяйство
      • Аквакультура
    • Искусство и архитектура
      • Архитектура
      • Искусство и прикладное искусство
      • Графический дизайн
    • Управление бизнесом
      • Бухгалтерский учет
      • Реклама
      • Управление бизнесом
      • Бизнес и общество
      • Деловая этика
      • Самопомощь в бизнесе
      • Бизнес-статистика и математика
      • Бизнес-технологии
      • Развитие карьеры
      • Консультации
      • Экономика
      • Финансы и инвестиции
      • Интеллектуальная собственность и лицензирование
      • Управление
      • Маркетинговые продажи
      • Некоммерческие организации
      • Производственные операции
      • Управление проектом
      • Недвижимость и недвижимость
      • Государственное управление
      • Управление качеством
      • Малый бизнес
      • Специальные темы
      • Технология
      • Обучение и развитие персонала
    • Химия
      • Союзная химия здравоохранения
      • Аналитическая химия
      • Аккумуляторы и топливные элементы
      • Биохимия
      • Катализ
      • Химическая и экологическая безопасность
      • Вычислительная химия
      • Электрохимия
      • Экологическая химия
      • Пищевая наука и технологии
      • Общая химия
      • История химии
      • Промышленная химия
      • Неорганическая химия
      • Математика для химии
      • Органическая химия
      • Фармацевтическая химия
      • Физическая химия
      • Подготовительная химия
      • Специальные темы
      • Устойчивая химия
    • Вычисление
      • Компьютерная графика
      • Компьютерная наука
      • Оборудование
      • Интернет и WWW
      • Офисная производительность
      • Операционные системы
      • Программная инженерия
      • Специальные темы
    • Кулинария и гостеприимство
      • Бухгалтерский учет
      • Выпечка и кондитерские изделия
      • Напитки
      • Организация питания и мероприятий
      • Готовка
      • Еда, напиток
      • Операции общественного питания
      • Написание еды и справочная информация
      • Общая кулинария и гостеприимство
      • Управление гостиницей
      • Маркетинг
      • Профессиональная кулинария
      • Специальные темы
      • Индустрия путешествий и туризма
      • Вина и спиртные напитки
    • Науки о Земле и космосе
      • наука о планете Земля
      • Изменение окружающей среды
      • Экологическая экономика и политика
      • Экологическая этика
      • Экологического менеджмента
      • Наука об окружающей среде
      • Экологические исследования
      • География
      • Геология и геофизика
      • Океанография
    • Образование
      • Оценка, методы оценки
      • Классное руководство
      • Разрешение конфликтов и посредничество
      • Учебные инструменты
      • Образование и государственная политика
      • Образовательные исследования
      • Общее образование
      • Высшее образование
      • Информация и библиотечное дело
      • Специальное образование
      • Специальные темы
      • Профессиональные технологии
    • Инженерия и материаловедение
      • Биомедицинская инженерия
      • Химическая и биохимическая инженерия
      • Гражданское строительство
      • Электротехника и электроника
      • Энергия
      • Инженерия окружающей среды
      • Промышленная инженерия
      • Материаловедение
      • Инженерное дело
      • Общая инженерия
      • Нанотехнологии
    • Гуманитарные науки
      • Классические исследования
      • История
      • Лингвистика
      • Литература
      • Философия
      • Религия и богословие
    • Закон и криминология
      • Гражданский закон
      • Уголовное право
      • Криминология
      • Общее и вводное право
      • Закон об интеллектуальной собственности
      • Международное право
      • Пенология и полицейская наука
      • Процессуальное право
      • Публичное право
      • Специальные темы
    • Естественные науки
      • Анатомия и физиология
      • Зоотехния и зоология
      • Клеточная и молекулярная биология
      • Сравнительная биология (ботаника и зоология)
      • Биология развития
      • Экология и биология организма
      • Энтомология
      • Эволюция
      • Криминалистика
      • Общие науки о жизни
      • Общая биология
      • Генетика
      • Человеческая биология
      • Микробиология и вирусология
      • Микроскопия
      • Неврология
      • Орнитология
      • Паразитология
      • Растениеводство
      • Специальные темы
    • образ жизни
      • Цифровые камеры и фотография
      • Садоводство
      • Общий образ жизни
      • Юмор
      • Забота о животных
      • Популярная культура
      • Специальные темы
      • Виды спорта
      • Технические и инструкции
    • Математика
      • Алгебра
      • Прикладная математика
      • Прикладная вероятность и статистика
      • Биостатистика
      • Исчисление
      • Хаос, фракталы, динамические системы
      • Комбинаторика
      • Вычислительная и графическая статистика
      • Криптография
      • Статистика интеллектуального анализа данных
      • Дискретная математика
      • Конечная математика
      • Общая математика
      • Общая статистика
      • Геометрия и топология
      • Теория графов
      • Логика и основы
      • Математический анализ
      • Математическое моделирование
      • Специальные темы по математике
      • Теория чисел
      • Численные методы
      • Оптимизация
      • Статистика вероятностей
      • Теория массового обслуживания
      • Регрессионный анализ
      • Методы опросного исследования
      • Время
.

Калькулятор падения напряжения постоянного тока

Бесплатный онлайн-калькулятор для расчета падения напряжения и потерь энергии в проводе

Потери в солнечных фотоэлектрических проводах должны быть ограничены, Потери постоянного тока в цепочках солнечных панелей и потери переменного тока на выходе инверторы. Способ ограничить эти потери — минимизировать напряжение падение кабелей. Падение напряжения менее 1% подходит и в любом в случае, если он не должен превышать 3%.

Экономьте электроэнергию: этот бесплатный онлайн-калькулятор рассчитывает переменный и постоянный ток. Мощность, падение напряжения, потери энергии в проводе, резистивный нагрев, для трехфазная и однофазная проводка.
Заполните желтые поля и нажмите кнопки «рассчитать». Результаты отображается в зеленых полях.


КАЛЬКУЛЯТОР ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА и ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ

КАЛЬКУЛЯТОР ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА И ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ



КАК РАССЧИТАТЬ ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ПОТЕРИ ЭНЕРГИИ В ПРОВОДЕ?

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Падение напряжения определяется по следующей формуле:


Где:

U: Напряжение постоянного или переменного тока система (В)
Это напряжение фаза-фаза для 3-фазной системы; напряжение фаза-нейтраль для однофазной системы.
Пример:
— Для западноевропейских стран трехфазная цепь обычно имеет напряжение 400 В, а однофазная 230 В.
— В Северной Америке типичное напряжение трехфазной системы составляет 208 вольт, а однофазное напряжение — 120 вольт.
Примечание: для падения напряжения постоянного тока в фотоэлектрической системе, напряжение система U = Umpp одной панели x количество панелей в серии.
ΔU: падение напряжения в вольтах (В)
b: коэффициент длины кабеля, b = 2 для однофазная проводка, b = 1 для трехфазной проводки.
ρ1: удельное сопротивление в Ом · мм2 / м материала. проводник для заданной температуры. При 20 градусах Цельсия значение удельного сопротивления составляет 0,017 для меди и 0,0265 для алюминия.
Обратите внимание, что удельное сопротивление увеличивается с температурой. Удельное сопротивление меди достигает около 0,023 Ом.мм2 / м при 100 ° C, а удельное сопротивление алюминия достигает около 0,037 Ом.мм2 / м при 100 ° C.
Обычно для расчета падения напряжения в соответствии с электрическими стандартами используется удельное сопротивление при 100 ° C (например, NF C15-100).
ρ1 = ρ0 * (1 + alpha (T1-T0)), здесь ρ0 = удельное сопротивление при 20 ° C (T0) и alpha = температурный коэффициент на градус C, а T1 = температура кабеля.
T1: Температура кабеля (значение по умолчанию = 100 ° C).
Учтите, что по опыту проволока с правильным размером не должна иметь внешнюю температуру выше 50 ° C, но она может соответствовать внутренней температуре материала около 100 ° C.
L: простая длина кабеля (расстояние между источником и прибором) в метрах (м).
S: поперечное сечение кабеля в мм2
Cos φ: коэффициент мощности, Cos φ = 1 для чисто резистивной нагрузки, Cos φ <1 для индуктивного заряда (обычно 0,8).
λ: реактивное сопротивление на единицу длины (значение по умолчанию 0,00008 Ом / м)
Sin φ: синус (acos (cos φ)).
Ib: ток в амперах (A)

NB: для цепи постоянного тока cos φ = 1, поэтому sin φ = 0.

Падение напряжения в процентах:
ΔU (%) = 100 x ΔU / U0
Где:

ΔU: падение напряжения в В
U0: напряжение между фазой и нейтраль (пример: 230 В в 3-фазной сети 400 В)

ПОТЕРЯ ЭНЕРГИИ

Потери энергии в кабеле в основном связаны с резистивным нагревом кабель.
Дается по следующей формуле:

E = a x R x Ib²
Где:

E: потери энергии в проводах, Ватт (Вт)
a: номер строки коэффициент, a = 1 для одиночной линии, a = 3 для 3-х фазной цепи.
R: сопротивление одного активного строка
Ib: ток в амперах (A)

R определяется по следующей формуле:
R = b x ρ1 x L / S

b: коэффициент длины кабеля, b = 2 для однофазной проводки, b = 1 для трехфазной проводки.
ρ1: удельное сопротивление материал проводника, 0,017 для меди и 0,0265 для алюминия (температура провода 20 ° C) в Ом.мм2 / м. Удельное сопротивление меди достигает около 0,023 Ом.мм2 / м при 100 ° C, а удельное сопротивление алюминия достигает около 0,037 Ом.мм2 / м при 100 ° C.
L: простая длина кабеля (расстояние между источником и прибором) в метрах (м).
S: поперечное сечение кабеля в мм2

NB: для постоянного тока потери энергии в процентах равны падение напряжения в процентах.


drop voltage (losses) vs cross section of a wire

Диаграмма : Пример потерь при падении напряжения в зависимости от поперечного сечения проводов секция для фотоэлектрической системы мощностью 3 кВт с 50 м солнечного кабеля постоянного тока.

.

Потери в ЛЭП переменного тока

Потери в линии передачи переменного тока

Курт Хартинг
24 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Рис.1: Потери сопротивления на трансмиссии из алюминия линия как функция радиуса в процентах от потери 1000 км.

Введение

По данным Министерства энергетики Калифорнии потеряно около 19,7 x 10 9 кВтч электроэнергии из-за передача / распределение в 2008 году. [1] Эта сумма потери энергии составили 6,8% от общего количества электроэнергии, использованной в состояние в течение того года. По средней розничной цене 2008 г. 0,1248 доллара США / кВт · ч, это означает потерю электроэнергии на сумму около 2,4 миллиарда долларов. в Калифорнии и $ 24 млрд убытков на национальном уровне. [1] Этот отчет пытается объяснить и количественно оценить два основных источника потерь в напряжение в линиях передачи переменного тока: резистивные потери и потери на коронный разряд.В Первое происходит из-за ненулевого сопротивления обнаруженного металла провода. Потеря короны — это ионизация воздуха, которая происходит, когда электрический поля вокруг проводника превышают определенное значение.

Резистивная потеря (скин)

Хотя проводники в линии передачи чрезвычайно низкое удельное сопротивление, они не идеальны. Этот раздел направлен на количественно оценить эту потерю путем вычисления глубины скин-слоя и мощности коэффициенты затухания.

Теория

Величина резистивных потерь в системе может быть вычислено с использованием уравнений линии передачи без короны, чтобы найти количество мощности, подаваемой в любую точку провода и вычитая начальное количество мощности.Уравнения для этого: ниже: [2]



В приведенном выше уравнении c — скорость света, а L, индуктивность на единицу длины линии передачи определяется как:

Рис. 2: Потери короны в киловаттах на километр провода как функция радиуса. Al 3 фазы 765 кВ линия передачи и формула Пика использовались для генерации этот график.

Уравнения для расчета R l , сопротивление на единицу длины, может быть показано ниже. Он включает формулу для определения глубины скин-слоя провода (δ), которая показывает, насколько далеко в проводник 90% мощности переносится током. [3]

I B в этом уравнении является поправкой коэффициент, найденный с использованием первых двух функций Бесселя I.

Используя приведенные выше уравнения, общее количество мощность, потерянная из-за сопротивления, равна мощности на заданном расстоянии минус изначальная сила.Поскольку сумма убытка в процентах равна фиксированная сумма независимо от начальной мощности, перечисленные результаты записываются в процентах от общей мощности. Перечисленные выше параметры и краткое изложение результатов этих уравнений можно найти в таблице 1. В Это примерные потери типичной линии электропередачи США, сделанной из алюминий (Случай 1), европейская линия электропередачи на 50 Гц (Случай 2) и линия из серебра (Корпус 3). Сравнение случаев 1 и 3 показывает, что строительство длинного кабеля передачи может снизить потерю сопротивления (около 19 миллионов долларов в год), но строительство будет стоить значительно дороже (18 долларов.5B) в 2010 г. рыночные цены.

Параметр Корпус 1 Корпус 2 Корпус 3
d Разделение строк 10 мес.
а Радиус проводника 0.015м
л Индуктивность на метр 2,6 мкГн / м
f Частота 60 Гц 50 Гц 60 Гц
σ Электропроводность металла 3.82 × 10 7 См / м (Al) 3,82 × 10 7 См / м 6,17 × 10 7 См / м (Ag)
I B Поправочный коэффициент Бесселя 1,1 1,1 1,1
δ Глубина кожи 10.5 мм 11,5 мм 8,3 мм
R л Сопротивление на метр 29,1 мкОм / м 26,5 мкОм / м 22,9 мкОм / м
α коэффициент затухания 18,6 x 10 -9 / м 17.0 x 10 -9 / м 14,7 x 10 -9 / м
мкм 0 Проницаемость свободного пространства 4π x 10 -7 Г / м
c Скорость света 3 x 10 8 м / сек
% P Rloss (1 км) 37.2 стр / мин 34,0 частей на миллион 29,3 частей на миллион
% P Rloss (1000 км) 3,66% 3,34% 2,89%
Таблица 1: Значения резистивных потерь с использованием параметров выборки и формулы, перечисленные выше.

Измеренные значения

В статье, опубликованной компанией American Electric Power (AEP) в 1969 г. авторы сделали оценку, что величина потерь мощности от эффекты, не связанные с коронным разрядом, составляют около 4 МВт на 100 миль в 1 ГВт система передачи.[7] При переводе в метрические единицы это дает убыток. около 25 МВт или 2,5% на линии электропередачи протяженностью 1000 км. Это число в соответствии с резистивной потерей, данной в современном, Самостоятельно опубликованный отчет AEP. [11] В этом отчете резистивный потери составили от 3,1 МВт / 100 миль до 4,4 МВт / 100 миль, в зависимости от конфигурации проводки. Это соответствует между Потеря мощности 1,9% и 2,8% на 1000 км.

Корона потери

Потеря короны — это другой основной тип потери мощности в линии передачи.По сути, потеря короны вызвана ионизацией. молекул воздуха вблизи проводов ЛЭП. Эти короны делают не искры на линиях, а переносят ток (отсюда потери) в воздух по проволоке. Коронный разряд в линиях передачи может привести к шипение / кудахтанье, свечение и запах озона (генерируется из пробой и рекомбинация молекул O 2 ). Цвет и распространение этого свечения зависит от фразы сигнала переменного тока на в любой момент времени.Положительные коронки гладкие и синего цвета, в то время как отрицательные коронки красные и пятнистые. [5] Происходит только потеря короны когда линейное напряжение превышает порог короны. в отличие резистивные потери, при которых количество потерянной мощности составляло фиксированный процент от входной сигнал, процент потери мощности из-за короны является функцией напряжение сигнала. Потери мощности коронного разряда также сильно зависят от погоды и температуры.

Теория

Уравнение коэффициента короны было получено эмпирическим путем Ф.В. Пик и опубликовано в 1911 г. [4] В более поздней публикации он модифицировал оригинал уравнение, и он показал, что общая сумма потерь мощности в проводе из-за эффект короны был равен приведенному ниже уравнению: [5]

Примеры этих значений и их значения см. Таблица 2.

Параметр Пример значения
к 0 Постоянная постоянная 241
г 0 Разрывной градиент в воздухе 21.1 кв / см
к г Коэффициент нормализованной плотности воздуха
1 (25 ° C, давление 76 см)
1
а Радиус проводника 3,5 см (см. Рис.2)
d Расстояние между проводниками 1000 см
f Частота 60 Гц
к i Коэффициент неровности провода 0.95 (обветренные провода)
В 0 Линейное напряжение к нейтрали
(1/1,73 x напряжение между проводниками)
442 кВ
(765 кВ / 1,73)
Критическое напряжение прерывания
(g 0 k i a k d ln (d / a))
397 кв
Корона потери кВт / км / линия 25кВт / км
Corona Loss%
(линия 1000 км, 2.25 ГВт)
3,3%
Таблица 2: Пример расчета потерь на коронный разряд на основе Формула Пика.

Как видно на рис. 2, радиус проводника имеет большое влияние на общую величину потерь на коронный разряд. Один способ получение линий с большим эффективным радиусом за счет использования связки, где 2-6 отдельных, но близких строк сохраняются на одном уровне напряжение через прерывистые разъемы.Это уменьшает количество металла необходимо для достижения заданного радиуса и потерь короны. Переходные расчеты потерь на корону можно найти в [10].

Рис. 3: Полная потеря фазы 2,25 ГВт · м 3 ЛЭП 765 кВ в зависимости от радиуса.

Измеренные значения

В ссылке [6] авторы измерили потери короны на 765 кВ, 3 фаза, а связанная линия передачи должна быть около 1.87кВт / км на ярмарке Погода. Это составляет лишь около 0,083% потерь на линии длиной 1000 км. Однако в плохую погоду авторы измерили потери в 84,3 кВт / км. или около 3,7% убытков. Используя эти цифры и среднюю цену электричество, дневной ливень на 100-километровом участке проводов 765 кВ стоит электроэнергетической компании около 25000 долларов.

При напряжении более 765 кВ Институт исследований Hydro-Quebec измерил количество потерь на корону на напряжения до 1200 кВ. [8] Они обнаружили, что потеря короны 6 и 8 жгутов проводов было 22.7 кВт / км и 6,2 кВт / км соответственно. Эти числа были измерены в условиях «сильного искусственного дождя». Расхождения между [6] и [8], вероятно, происходит из-за разных радиусов и проводников интервал.

Наконец, исследования в Финляндии измерили количество потери короны в ЛЭП в условиях мороза. [9] Это документ также показывает значительное снижение потерь на коронный разряд из-за связывания проводов: примерно 2,5-5x для каждого проводника, добавляемого между 1-3. Под морозом условиях, они показывают, что потери в линиях составляют около 21 кВт для 2 пучок проводов трехфазной ЛЭП 400кВ.

Рис. 4: Стоимость 2,25 ГВтм 3 фазы 765 кВ линия передачи как функция радиуса. Стоимость линия передачи была найдена путем взятия общего объема провода и умножив на рыночную цену алюминия 2010 г. (1,14 долл. за фунт).

Сводка

В этом отчете показано, как оценить корону и резистивные потери в проводе, а также дает экспериментальные результаты.Рис. 3 дает оценку общей суммы потерь в системе как функция радиуса проводника. Глядя на эту цифру, количество потери резко снижаются по мере увеличения радиуса провода примерно до 4 см. Если из твердого металла (как предполагают приведенные выше формулы), это будет довольно громоздкий размер. Из-за этого ЛЭП объединяют меньшие линии, чтобы снизить затраты на строительство и потери на уровне возможно.

На рис.4 показано общее количество теоретической мощности. потеря и стоимость высоковольтной линии электропередачи протяженностью 1000 км.Как провод становится больше, величина потерь уменьшается примерно как 1 / r (резистивная) и квадратично до 0 (корона). Провода большего размера также вызывают квадратичное более высокую стоимость и в конечном итоге достичь точки безубыточности, когда больше радиусы проводников не имеют финансового смысла. Следует отметить, что эта цифра (ошибочно) предполагает сплошную однородную проволоку. Линии электропередач, в дополнение к комплектации, также содержат более дешевый стальной сердечник на внутренняя часть из проволоки. Это потому, что, пройдя глубину кожи в провод, по которому передается 90% мощности, удельное сопротивление провода становится менее важным.

© 2010 К. Хартинг. Автор дает разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] М. Боулз » State Electricity Profiles 2008, «Энергетическая информация США» Администрация, DOE / EIA 0348 (01) / 2, март 2010 г.

[2] W. Hayt, J. Buck, Engineering. Electromagnetics (Mcgraw-Hill, 2006), стр. 346, 486.

[3] Ф. Рашиди, С. Ткаченко, Электромагнитный. Взаимодействие поля с линиями передачи от классической теории к ВЧ Радиационные эффекты (WIT Press, 2008).

[4] Ф. В. Пик, «Закон короны и Диэлектрическая прочность воздуха », Сделки A.I.E.E. 30 , 1889 (1911).

[5] F. W. Peek, Диэлектрические явления в высоком напряжении. Engineering (McGraw-Hill, 1929), стр. 169-214.

[6] N, Kolcio et al., «Радиовлияние и Аспекты потери короны на линиях AEP 765 кВ « Транзакции IEEE по питанию Аппараты и системы ПАС-88 , №9, 1343 (1969).

[7] Г. С. Васселл, Р. М. Малишевский, «АЭП 765-кВ Система: рекомендации по планированию системы « IEEE Transactions on Power Аппараты и системы ПАС-88 , 1320 (1969).

[8] Н. Г. Трин, П. С. Марувада и Б. Пуарье, «A Сравнительное исследование характеристик короны проводниковых пучков для Линии электропередачи 1200 кВ, «Сделки IEEE на силовых аппаратах и Системы ПАС-93 , 940 (1974).

[9] К. Лахти, М. Лахтинен и К. Ноусиайнен, «Передача инфекции Потери на короне линии в условиях изморози », транзакции IEEE по Power Delivery 12 , 928 (1997).

[10] X. Ли, О. Малик и З. Чжао, «Вычисление Переходные процессы в линии передачи, включая эффекты короны », IEEE Сделки о поставке электроэнергии 4 , 1816 (1989).

[11] » Факты о передаче, «American Electric Power».

.
Разное

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о