La perte de tension dans les fils en dépend. Calcul de la chute de tension dans un câble

Les fils et câbles sont conçus pour transmettre l’électricité aux consommateurs. Dans ce cas, la tension dans un conducteur étendu diminue proportionnellement à sa résistance et à l'amplitude du courant qui passe. En conséquence, la tension fournie au consommateur est légèrement inférieure à ce qu'elle était à la source (au début de la ligne). Sur toute la longueur du fil, le potentiel changera en raison des pertes.

Pertes de tension dans l'éclairage domestique

La section du câble est sélectionnée pour garantir son fonctionnement à un courant maximum donné. Dans ce cas, il faut prendre en compte sa longueur, dont dépend un autre paramètre important - la chute de tension.

Les lignes électriques sont sélectionnées en fonction de la valeur normalisée de la densité de courant économique et la chute de tension est calculée. Son écart par rapport à l'original ne doit pas dépasser les valeurs spécifiées.

La quantité de courant traversant le conducteur dépend de la charge connectée. À mesure qu’elle augmente, les pertes de chaleur augmentent également.

La figure ci-dessus montre un circuit d'alimentation en tension de l'éclairage, où les pertes de tension sont indiquées sur chaque section. La charge la plus éloignée est la plus importante et c'est elle qui subit la majeure partie des pertes de tension.

Perte de tension

Calcul de la perte de tension ∆Usur une section de longueur de chaîneLfaire selon la formule :

∆U = (P∙r 0 +Q∙x 0)∙L/ U nom, où

P et Q – puissance, W et var (actif et réactif) ;
r 0 et x 0 – résistance active et réactive de la ligne, Ohm/m ;
U nom – tension nominale, V.
U nom est indiqué dans les caractéristiques des appareils électriques.

Selon le PUE, les écarts de tension admissibles par rapport à la norme sont les suivants :

circuits d'alimentation – pas plus de ±5 % ;
schémas d'éclairage pour les locaux résidentiels et les bâtiments extérieurs – jusqu'à ±5 % ;
éclairage des entreprises et des bâtiments publics – de +5% à -2,5%.

La perte de tension totale des sous-stations de transformation vers la charge la plus éloignée dans les bâtiments publics et résidentiels ne doit pas dépasser 9 %. Parmi ceux-ci, 5% concernent le tronçon jusqu'à l'intrant principal et 4% depuis l'intrant jusqu'au consommateur. Conformément à GOST 29322-2014, la tension nominale dans les réseaux triphasés est de 400 V. Dans ce cas, un écart de ± 10 % est autorisé dans des conditions de fonctionnement normales.

Il est nécessaire d'assurer une charge uniforme dans les lignes triphasées à 0,4 kV. Il est important ici que chaque phase soit chargée uniformément. Pour ce faire, les moteurs électriques sont connectés à des fils linéaires et l'éclairage est connecté entre phases et neutre, égalisant ainsi les charges entre phases.

Les valeurs de courant ou de puissance sont utilisées comme données initiales. Pour les lignes longues, la réactance inductive est prise en compte lors du calcul du ∆U dans la ligne.

Les fils de résistance x 0 sont pris dans la plage de 0,32 à 0,44 Ohm/km.

Le calcul des pertes dans les conducteurs est effectué à l'aide de la formule donnée précédemment, où il convient de diviser le côté droit en composants actifs et réactifs :

∆U = P∙r 0 ∙L / U nom + Q∙x 0 ∙L/ U nom,

Connexion de charge

La charge est connectée de différentes manières. Les plus courants sont les suivants :

connecter la charge en bout de ligne (Fig. a ci-dessous) ;
répartition uniforme des charges sur toute la longueur de la ligne (Fig. b) ;
ligne L1, à laquelle une autre ligne L2 est reliée avec des charges uniformément réparties (Fig. c).

Schéma montrant comment connecter les charges du panneau électrique

Calcul des lignes électriques pour la perte de tension

Sélection de la valeur moyenne de réactance pour les conducteurs en aluminium ou en acier-aluminium, par exemple 0,35 Ohm/km.
Calcul des charges P, Q.
Calcul de la perte réactive :

∆U p = Q∙x 0 ∙L/U nom.

Détermination de la perte active admissible à partir de la différence entre la perte de tension spécifiée et la perte réactive calculée :

∆U a = ∆U – ∆U p .

La section du fil est obtenue à partir de la relation :

s = P∙L∙r 0 /(∆U a ∙U nom).

Sélection de la valeur de section la plus proche dans la série standard et détermination de la résistance active et réactive pour 1 km de ligne à partir du tableau.

La figure montre un certain nombre de sections transversales d'âmes de câbles de différentes tailles.

Âmes de câble de différentes sections

Sur la base des valeurs obtenues, la valeur de chute de tension ajustée est calculée à l'aide de la formule donnée précédemment. Si elle dépasse la valeur autorisée, vous devez prendre un fil plus gros de la même rangée et effectuer un nouveau calcul.

Exemple 1. Calcul de câble sous charges actives.

Pour calculer le câble, vous devez tout d’abord déterminer la charge totale de tous les consommateurs. P = 3,8 kW peut être pris comme valeur initiale. L'intensité du courant est déterminée par la formule bien connue :

Si toutes les charges sont actives, cosφ=1.

En substituant les valeurs dans la formule, vous pouvez trouver le courant, qui sera égal à : I = 3,8∙1000/220 = 17,3 A.

D'après les tableaux, la section du câble est trouvée, pour les conducteurs en cuivre elle est de 1,5 mm 2.

Vous pouvez maintenant trouver la résistance d'un câble de 20 m de long : R=2∙r 0 ∙L/s=2∙0,0175 (Ohm∙mm 2)∙20 (m)/1,5 (mm 2)=0,464 Ohm.

La formule de calcul de la résistance d'un câble à deux conducteurs prend en compte la longueur des deux fils.

Après avoir déterminé la valeur de la résistance du câble, vous pouvez facilement trouver la perte de tension : ∆U=I∙R/U∙100 % =17,3 A∙0,464 Ohm/220 V∙100 %=3,65 %.

Si la tension nominale à l'entrée est de 220 V, les écarts admissibles par rapport à la charge sont de 5 % et le résultat obtenu ne le dépasse pas. Si la tolérance avait été dépassée, il aurait fallu prendre un fil plus gros de la gamme standard, d'une section de 2,5 mm 2.

Exemple 2. Calcul de la chute de tension lors de l'alimentation du moteur électrique.

Le moteur électrique consomme du courant sous les paramètres suivants :

Je nom = 100 A ;
cos φ = 0,8 en mode normal ;
I démarrage = 500 A ;
cos φ = 0,35 au démarrage ;
La chute de tension aux bornes d'un panneau électrique distribuant un courant de 1 000 A est de 10 V.

En figue. et ci-dessous un schéma de l'alimentation du moteur électrique.

Circuits d'alimentation du moteur électrique (a) et de l'éclairage (b)

Pour éviter les calculs, des tableaux suffisamment précis pour une utilisation pratique sont utilisés avec ∆U déjà calculé entre phases dans un câble de 1 km de long à une valeur de courant de 1 A. Le tableau ci-dessous prend en compte les valeurs de section transversale du noyaux, matériaux conducteurs et type de circuit.

Tableau pour déterminer la perte de tension dans un câble

Section en mm 2		Circuit monophasé			Circuit triphasé équilibré
		Puissance du moteur		Éclairage	Puissance du moteur		Éclairage
		Un esclave ordinaire. mode	Lancement		Un esclave ordinaire. mode	Lancement
Cu	Al	cos = 0,8	cos = 0,35	cos = 1	cos = 0,8	cos = 0,35	cos = 1
1.5		24	10,6	30	20	9,4	25
2,5		14,4	6,4	18	12	5,7	15
4		9,1	4,1	11,2	8	3,6	9,5
6	10	6,1	2,9	7,5	5,3	2,5	6,2
10	16	3,7	1,7	4,5	3,2	1,5	3,6
16	25	2,36	1,15	2,8	2,05	1	2,4
25	35	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
35	50	1,15	0,6	1,29	1	0,52	1,1
50	70	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77
70	120	0,64	0,37	0,64	0,56	0,32	0,55
95	150	0,48	0,30	0,47	0,42	0,26	0,4
120	185	0,39	0,26	0,37	0,34	0,23	0,31
150	240	0,33	0,24	0,30	0,29	0,21	0,27
185	300	0,29	0,22	0,24	0,25	0,19	0,2
240	400	0,24	0,2	0,19	0,21	0,17	0,16
300	500	0,21	0,19	0,15	0,18	0,16	0,13

La chute de tension lors du fonctionnement normal du moteur électrique sera :

∆U% = 100∆U/U nom.

Pour une section de 35 mm, 2 ∆U pour un courant de 1 A sera de 1 V/km. Ensuite, avec un courant de 100 A et une longueur de câble de 0,05 km, les pertes seront égales à ∆U = 1 V/A km∙100 A∙ 0,05 km = 5 V. En y ajoutant la chute de tension sur le panneau de 10 V, les pertes totales ∆ U total = 10 V + 5 V = 15 V. En conséquence, les pourcentages de pertes seront :

∆U% = 100∙15/400 = 3,75%.

Cette valeur est nettement inférieure aux pertes autorisées (8 %) et est considérée comme acceptable.

Lorsque le moteur électrique démarre, son courant augmente jusqu'à 500 A. C'est 400 V de plus que son courant nominal. La charge sur le tableau de distribution augmentera du même montant. Ce sera 1400 A. La chute de tension à ses bornes augmentera proportionnellement :

∆U = 10∙1400/1000 = 14 V.

D'après le tableau, la chute de tension dans le câble sera : ∆U = 0,52∙500∙0,05 = 13 V. Au total, les pertes au démarrage du moteur seront de ∆U total = 13+14 = 27 V. Ensuite, vous devez déterminer combien cela représentera en pourcentage : ∆U = 27/400∙100 =6,75 %. Le résultat se situe dans des limites acceptables, puisqu'il ne dépasse pas la limite de 8 %.

La protection du moteur électrique doit être choisie de manière à ce que la tension de réponse soit supérieure à celle au démarrage.

Exemple 3. Calcul de ∆U dans les circuits d'éclairage.

Trois circuits d'éclairage monophasés sont connectés en parallèle à une ligne d'alimentation triphasée à quatre fils composée de conducteurs de 70 mm 2, de 50 m de long, transportant un courant de 150 A. L'éclairage ne représente qu'une partie de la charge de la ligne (Fig. b au-dessus de).

Chaque circuit d'éclairage est constitué d'un fil de cuivre de 20 m de long, d'une section de 2,5 mm 2 et transporte un courant de 20 A. Les trois charges sont connectées à la même phase. Dans ce cas, la ligne électrique est équilibrée en charge.

Il est nécessaire de déterminer la chute de tension dans chacun des circuits d'éclairage.

La chute de tension dans une ligne triphasée est déterminée par la charge effective spécifiée dans les conditions d'exemple : ∆U ligne de phase = 0,55∙150∙0,05 = 4,125 V. Il s'agit de la perte entre les phases. Pour résoudre le problème, il faut trouver les pertes entre phase et neutre : ∆U ligne fn = 4,125/√3 = 2,4 V.

La chute de tension pour un circuit monophasé est de ∆U total = 18∙20∙0,02 = 7,2 V. Si vous additionnez les pertes dans la ligne d'alimentation et le circuit, elles seront au total de ∆U total = 2,4+7,2 = 9,6 V. En pourcentage, ce sera 9,6/230∙100 = 4,2 %. Le résultat est satisfaisant puisqu'il est inférieur à la valeur admissible de 6 %.

Contrôle de tension. Vidéo

Comment vérifier la chute de tension sur différents types de câbles peut être trouvé dans la vidéo ci-dessous.

Lors du raccordement d'appareils électriques, il est important de calculer et de sélectionner correctement les câbles et fils d'alimentation afin que les pertes de tension ne dépassent pas les valeurs admissibles. S'y ajoutent également les pertes dans le réseau d'approvisionnement, qu'il convient de résumer.

Lors de la conception de réseaux et de systèmes électriques à faibles courants, des calculs de pertes de tension dans les câbles et les fils sont souvent nécessaires. Ces calculs sont nécessaires afin de sélectionner le câble le plus optimal. Si vous choisissez le mauvais conducteur, le système d'alimentation tombera très rapidement en panne ou ne démarrera pas du tout. Pour éviter d'éventuelles erreurs, il est recommandé d'utiliser un calculateur de perte de tension en ligne. Les données obtenues à l'aide du calculateur garantiront un fonctionnement stable et sûr des lignes et des réseaux.

Causes de perte d'énergie lors du transport d'électricité

Des pertes importantes résultent d’une dispersion excessive. En raison de la chaleur excessive, le câble peut devenir très chaud, notamment en cas de charges lourdes et de calculs incorrects des pertes électriques. Une chaleur excessive endommage l'isolation, créant une réelle menace pour la santé et la vie des personnes.

Les pertes d'électricité sont souvent dues à des lignes de câbles trop longues et à une puissance de charge élevée. En cas d'utilisation prolongée, les coûts d'électricité augmentent considérablement. Des calculs incorrects peuvent provoquer des dysfonctionnements des équipements, par exemple des alarmes de sécurité. La perte de tension dans le câble devient importante lorsque l'alimentation de l'équipement est basse tension CC ou CA, comprise entre 12 et 48 V.

Comment calculer la perte de tension

Un calculateur de perte de tension en ligne vous aidera à éviter d'éventuels problèmes. Le tableau des données sources contient des données sur la longueur du câble, sa section transversale et le matériau à partir duquel il est fabriqué. Pour les calculs, des informations sur la puissance de charge, la tension et le courant seront nécessaires. De plus, le facteur de puissance et les caractéristiques de température du câble sont pris en compte. Après avoir appuyé sur le bouton, des données apparaissent sur les pertes d'énergie en pourcentage, des indicateurs de résistance des conducteurs, de puissance réactive et de tension subie par la charge.

La formule de calcul de base est la suivante : ΔU=IхRL, dans laquelle ΔU désigne la perte de tension sur la ligne de règlement, I est le courant consommé, déterminé principalement par les paramètres du consommateur. RL reflète la résistance du câble, en fonction de sa longueur et de sa section transversale. C'est cette dernière valeur qui joue un rôle déterminant dans la perte de puissance des fils et câbles.

Possibilités de réduire les pertes

Le principal moyen de réduire les pertes dans un câble est d’augmenter sa section transversale. De plus, vous pouvez réduire la longueur du conducteur et réduire la charge. Toutefois, les deux dernières méthodes ne peuvent pas toujours être utilisées pour des raisons techniques. Par conséquent, dans de nombreux cas, la seule option consiste à réduire la résistance du câble en augmentant la section.

Un inconvénient important d'une grande section est considéré comme une augmentation notable des coûts des matériaux. La différence devient perceptible lorsque les systèmes de câbles s'étendent sur de longues distances. Par conséquent, au stade de la conception, vous devez immédiatement sélectionner un câble avec la section requise, pour lequel vous devrez calculer la perte de puissance à l'aide d'un calculateur. Ce programme est d'une grande importance lors de l'élaboration de projets de travaux d'installation électrique, car les calculs manuels prennent beaucoup de temps et, en mode calculatrice en ligne, le calcul prend littéralement quelques secondes.

Le calcul de la chute de tension lors de l'alimentation des consommateurs utilisant des circuits radiaux est assez simple. Une section, une section de câble, une longueur, un courant de charge. Nous substituons ces données dans la formule et obtenons le résultat.

Lors de l'alimentation des consommateurs via des circuits principaux (boucle), il est plus difficile de calculer la chute de tension. En fait, vous devez effectuer plusieurs calculs de chute de tension pour une ligne : vous devez effectuer un calcul de chute de tension pour chaque section. Des difficultés supplémentaires surviennent lorsque la consommation électrique des récepteurs électriques alimentés par le circuit principal change. Un changement dans la puissance d'un récepteur électrique se reflète dans l'ensemble de la chaîne.

Dans quelle mesure est-il courant en pratique de fournir de l’énergie via des circuits principaux et des boucles ? De nombreux exemples peuvent être donnés :

Dans les réseaux de groupe, il s'agit des réseaux d'éclairage et des réseaux de prises.
Dans les bâtiments résidentiels, les panneaux de plancher sont alimentés via les circuits principaux.
Dans les bâtiments industriels et commerciaux, les circuits d'alimentation principaux et l'alimentation en boucle du panneau sont également souvent utilisés.
Le jeu de barres est un exemple d'alimentation des consommateurs via un circuit principal.
Alimentation pour poteaux d'éclairage routier extérieur.

Considérons le calcul de la chute de tension en utilisant l'exemple de l'éclairage extérieur.

Supposons que vous deviez calculer la chute de tension pour quatre poteaux d'éclairage extérieur, alimentés séquentiellement à partir du panneau d'éclairage extérieur ShchNO.

La longueur des tronçons du bouclier au pilier, entre les piliers : L1, L2, L3, L4.
Courant circulant dans les sections : I1, I2, I3, I4.
Chute de tension dans les sections : dU%1, dU%2, dU%3, dU%4.
Courant consommé par les lampes sur chaque pôle, Ilamp.

Les piliers sont alimentés par une boucle, respectivement :

I4 = Lampe
I3=I4+Ilampe
I2=I3+Ilampe
I1=I2+Ilampe

Le courant consommé par la lampe est inconnu, mais la puissance de la lampe et son type sont connus (soit à partir du catalogue, soit selon la clause 6.30 du SP 31-110-2003).

Le courant est déterminé par la formule :

Formule de calcul du courant de phase total

I f - courant de phase total
P - puissance active
U f - tension de phase
cosφ - facteur de puissance
N f - nombre de phases (N f =1 pour charge monophasée, N f =3 pour charge monophasée)

Je vous rappelle que la tension linéaire (entre phases) est √3 fois supérieure à la tension de phase :

Lors du calcul de la chute de tension dans un réseau triphasé, la chute de tension de ligne est supposée ; dans les réseaux monophasés, une chute de tension monophasée est prise en compte.

La chute de tension est calculée à l'aide des formules :

I f - courant de phase total circulant dans la section
Résistance de section R
cosφ - facteur de puissance

La résistance de section est calculée à l'aide de la formule

ρ - résistivité du conducteur (cuivre, aluminium)
L - longueur de la section
S - section du conducteur
N est le nombre de conducteurs parallèles dans la ligne

Généralement, les catalogues fournissent des valeurs de résistance spécifiques pour différentes sections de conducteurs

S'il existe des informations sur la résistivité des conducteurs, les formules de calcul de la chute de tension prennent la forme :

Formule pour calculer la chute de tension dans un circuit triphasé

En substituant dans la formule les valeurs correspondantes des courants, des résistivités, de la longueur, du nombre de conducteurs parallèles et du facteur de puissance, nous calculons l'ampleur de la chute de tension dans la section.

Les documents réglementaires réglementent la valeur de la chute de tension relative (en pourcentage de la valeur nominale), qui est calculée à l'aide de la formule :

U est la tension nominale du réseau.

La formule de calcul de la chute de tension relative est la même pour un réseau triphasé et monophasé. Lors du calcul dans un réseau triphasé, vous devez remplacer la chute triphasée et la tension nominale, lors du calcul dans un réseau monophasé - monophasé :

La théorie est terminée, voyons comment l'implémenter à l'aide de DDECAD.

Prenons les données initiales suivantes :

Puissance de la lampe 250W, cosφ=0,85.
La distance entre les piliers, du bouclier au premier pilier est L1=L2=L3=L4=20m.
Les poteaux sont alimentés par un câble en cuivre 3×10.
La dérivation du câble d'alimentation à la lampe se fait avec un câble 3×2,5, L=6m.

Pour chaque colonne, nous créons un tableau de calcul.

Nous remplissons les données de la lampe dans chaque tableau de calcul :

On connecte le tableau de calcul Colonne 4 au tableau de calcul Colonne 3, à Colonne 2 - Colonne 3, à Colonne 1 - Colonne 2, à SCHO - Colonne 1 :

Ensuite, à partir du tableau de calcul SCHO, la valeur de la chute de tension calculée par le programme à la fin de la première section (Colonne 1) est transférée dans la cellule verte du tableau de calcul Colonne 1 :

Les valeurs doivent être transférées en faisant référence à la cellule du tableau de calcul du panel de niveau supérieur. Dans le cas de la colonne 1 et de SCHO, cela se fait comme ceci :

Dans le tableau de calcul Colonne 1, le curseur est placé sur la cellule verte de la colonne « ∆U ».
Cliquez sur "=".
Passez au tableau de calcul SCHO.
Placez le curseur sur la cellule de la colonne « ∆U ∑ », située dans la ligne Colonne 1.
Appuyez sur Entrée".

Nous obtenons la chute de tension calculée à la fin de la deuxième section (colonne 2) - 0,37 % et la chute de tension calculée aux bornes de la lampe - 0,27 %.

Nous faisons de même pour toutes les autres tables de calcul et obtenons les valeurs calculées de la chute de tension dans toutes les sections.
Puisque nous avons lié les tables (en utilisant le programme, en connectant une table à une autre et manuellement en transférant les valeurs de chute de tension), nous avons obtenu un système lié. Si vous apportez des modifications, tout ira bien automatiquement recalculé.

La question de la qualité du transport et de la réception de l'énergie électrique dépend en grande partie de l'état des équipements impliqués dans ce processus technologique complexe. Étant donné que l’industrie énergétique transporte une énergie énorme sur de longues distances, les caractéristiques des lignes électriques sont de plus en plus exigeantes.

De plus, une attention constante est portée à la réduction des pertes de tension non seulement sur les réseaux à haute tension de longue durée, mais également dans les circuits secondaires, par exemple les transformateurs de mesure de tension, comme le montre la photographie.

Les câbles des circuits secondaires TT de chaque phase sont rassemblés en un seul endroit - l'armoire d'assemblage des bornes. A partir de cet appareillage, situé sur le mât central de montage des équipements, les circuits de tension sont alimentés par un câble séparé jusqu'au bornier du tableau situé dans la salle relais.

Les équipements de puissance primaire sont situés à une distance considérable des protections et des appareils de mesure montés sur les panneaux. La longueur d'un tel câble atteint 300÷400 mètres. De telles distances entraînent des pertes de tension notables dans le circuit interne, ce qui peut sérieusement sous-estimer les caractéristiques métrologiques des instruments de mesure et du système dans son ensemble.

Pour cette raison, la qualité de la conversion d'une valeur de tension primaire, par exemple 330 kV en une valeur secondaire de 100 volts avec la classe de précision requise de 0,2 ou 0,5, peut ne pas tomber dans les limites admissibles requises pour le fonctionnement fiable de la mesure. systèmes et protections.

Pour éliminer de telles erreurs au stade opérationnel, tous les câbles de mesure sont soumis à des calculs de pertes de tension même lors de la conception du circuit de l'équipement électrique.

Comment les pertes de tension sont créées

Le câble est constitué d'âmes conductrices dont chacune est entourée d'une couche de diélectrique. L'ensemble de la structure est placé dans un boîtier diélectrique étanche.

Les conducteurs métalliques sont placés assez près les uns des autres, étroitement pressés par la gaine de protection. Quand la file d’attente est longue, ils commencent à travailler. En raison de son action, une capacité se forme, qui fait partie intégrante de la capacité réactive.

À la suite de transformations sur les enroulements des transformateurs, réacteurs et autres éléments à inductance, la puissance de l'énergie électrique devient de nature inductive. La résistance résistive des âmes métalliques constitue la composante active de la résistance totale ou complexe Zp de chaque phase.

Pour fonctionner sous tension, le câble est connecté à une charge avec une résistance complexe totale Zn dans chaque noyau.

Lors du fonctionnement des câbles dans un circuit triphasé dans des conditions de charge nominale, les courants dans les phases L1÷L3 sont symétriques et un courant de déséquilibre très proche de zéro circule dans le fil neutre N.

La résistance complexe des conducteurs lorsque le courant les traverse provoque une chute et une perte de tension dans le câble, réduit sa valeur d'entrée et, en raison de la composante réactive, il dévie également le long de l'angle. Tout cela est représenté schématiquement dans un diagramme vectoriel.

À la sortie du câble, il y a une tension U2, qui est déviée du vecteur courant d'un angle φ et réduite de la chute I∙z par rapport à la valeur d'entrée U1. En d'autres termes, le vecteur chute de tension dans le câble est formé par le passage du courant à travers la résistance complexe du conducteur et est égal à la valeur de la différence géométrique entre les vecteurs d'entrée et de sortie.

Pour plus de clarté, il est représenté à une échelle agrandie et est désigné par le segment ac ou l'hypoténuse du triangle rectangle Ask. Ses pattes ak et kc indiquent la chute de tension aux bornes des composants actifs et réactifs de la résistance du câble.

Continuons mentalement la direction du vecteur U2 jusqu'à ce qu'il coupe la ligne du cercle formé par le vecteur U1 à partir du centre au point O. Nous avons maintenant un vecteur ab, d'angle répétant la direction de U2 et de longueur égale à la différence arithmétique entre les valeurs U1-U2. Cette quantité scalaire est appelée perte de tension.

Elle est calculée lors de la création d'un projet et mesurée lors du fonctionnement du câble pour contrôler la sécurité de ses caractéristiques techniques.

Pour réaliser l'expérience, il est nécessaire d'effectuer deux mesures avec un voltmètre à différentes extrémités : entrée et charge. La différence entre eux étant faible, il est nécessaire d'utiliser un appareil de haute précision, de préférence de classe 0,2.

La longueur du câble peut être longue, ce qui nécessitera beaucoup de temps pour se déplacer d'un endroit à un autre. Pendant cette période, la tension du réseau peut changer pour diverses raisons, ce qui faussera le résultat final. Par conséquent, ces mesures sont généralement effectuées simultanément des deux côtés, avec la participation d'un assistant doté d'un équipement de communication et d'un deuxième appareil de mesure de haute précision.

Étant donné que les voltmètres mesurent la valeur efficace de la tension, la différence entre leurs lectures indiquera le montant des pertes formées par la soustraction arithmétique des modules vectoriels à l'entrée et à la sortie du câble.

À titre d'exemple, considérons les circuits des transformateurs de mesure de tension illustrés sur les photographies supérieures. Supposons que la valeur linéaire à l'entrée du câble soit mesurée au dixième près et soit égale à 100,0 volts, et qu'aux bornes de sortie connectées à la charge, elle soit de 99,5 volts. Cela signifie que les pertes de tension sont définies comme 100,0-99,5 = 0,5 V. Une fois converties en pourcentages, elles s'élèvent à 0,5 %.

Principe de calcul de la perte de tension

Revenons au diagramme vectoriel des vecteurs de chute de tension et de perte. Lorsque la conception du câble est connue, sa résistance active est calculée à partir de la résistivité, de l'épaisseur et de la longueur du métal de l'âme conductrice de courant.

La réactance et la longueur spécifiques vous permettent de déterminer la réactance totale du câble. Souvent, pour les calculs, il suffit de prendre un ouvrage de référence avec des tableaux et de calculer les deux types de résistance (active et réactive).

Connaissant les deux branches d'un triangle rectangle, l'hypoténuse est calculée - la valeur de la résistance complexe.

Le câble est créé pour transmettre un courant de valeur nominale. En multipliant sa valeur numérique par la résistance complexe, nous découvrons l'ampleur de la chute de tension - côté alternatif. Les deux côtés sont calculés de la même manière : ak (I∙R) et kс (I∙X).

Ensuite, des calculs trigonométriques simples sont effectués. Dans le triangle ake, la jambe ae est déterminée en multipliant I∙R par cos φ, et dans Δ сkf - la longueur du côté cf (I∙X multiplié par sin φ). Veuillez noter que le segment cf est égal à la longueur du segment ed, qui est le côté opposé du rectangle.

Ajoutez les longueurs résultantes ae et ed. Découvrons la longueur du segment ad, qui est légèrement inférieure à ab ou à la perte de tension. En raison de la faible valeur de bd, il est plus facile de négliger cette valeur que d'essayer de la prendre en compte dans les calculs, ce qui est presque toujours fait.

Cet algorithme simple constitue la base du calcul d'un câble à deux conducteurs alimenté par un courant alternatif sinusoïdal. La technique fonctionne également avec des ajustements mineurs pour les circuits DC.

Dans les lignes triphasées fonctionnant sur des câbles à trois ou quatre conducteurs, une technique de calcul similaire est utilisée pour chaque phase. Pour cette raison, cela devient beaucoup plus compliqué.

Comment les calculs sont effectués dans la pratique

L’époque où ces calculs étaient effectués manuellement à l’aide de formules est révolue depuis longtemps. Les organisations de conception utilisent depuis longtemps des tableaux, des graphiques et des diagrammes spéciaux compilés dans des ouvrages de référence techniques. Ils éliminent la corvée d’effectuer de nombreuses opérations mathématiques et les erreurs d’opérateur associées.

A titre d'exemple, on peut citer les méthodes décrites dans des ouvrages de référence accessibles au public :

Fedorov sur l'approvisionnement en électricité pour 1986 ;

sur les travaux de conception pour l'alimentation électrique des lignes électriques et des réseaux électriques, édité par Bolshman, Krupovich et Samover.

Avec l'introduction massive des ordinateurs dans nos vies, des programmes de calcul des pertes de tension ont commencé à être développés, facilitant grandement ce processus. Ils sont créés à la fois pour effectuer des calculs complexes de réseaux d'alimentation électrique par des organismes de conception et pour se rapprocher des résultats préliminaires de l'utilisation d'un câble séparé.

À ces fins, les propriétaires de sites d'électrotechnique publient sur leurs ressources divers calculateurs qui permettent d'évaluer rapidement les capacités des câbles de différentes marques. Pour les trouver, saisissez simplement la requête appropriée dans la recherche Google et sélectionnez l'un des services.

A titre d'exemple, considérons le fonctionnement d'une calculatrice de ce type.

Faisons un test et saisissons les données initiales dans les champs appropriés :

courant alternatif;

aluminium;

longueur de ligne - 400 m;

section du câble - 16 mm² (il ne s'agit probablement pas d'un câble, mais d'un noyau) ;

calcul de puissance - 100 W;

nombre de phases - 3 ;

tension secteur - 100 volts;

facteur de puissance -0,92 ;

température - 20 degrés.

Cliquez sur le bouton « Calcul des pertes de tension dans le câble » et regardez le résultat de la prestation.

Le résultat était tout à fait plausible : 0,714 volts soit 0,714 %.

Essayons de le vérifier sur un autre site. Pour cela, rendez-vous sur un service concurrent et saisissez les mêmes valeurs.

En conséquence, nous obtenons un calcul rapide.

Vous pouvez désormais comparer les résultats obtenus par différents services. 0,714-0,693373 = 0,021 volt.

La précision du calcul dans les deux cas est tout à fait acceptable non seulement pour une analyse rapide des caractéristiques de performance des câbles, mais également à d'autres fins.

La méthode de comparaison du travail de deux services en ligne a montré leurs performances et l'absence d'erreurs de saisie de données qu'une personne pourrait commettre par inattention.

Cependant, après avoir effectué un tel calcul, il est trop tôt pour se calmer. Il est nécessaire de tirer une conclusion sur l'adéquation du câble sélectionné pour un fonctionnement dans des conditions de fonctionnement spécifiques. À cette fin, il existe des exigences techniques concernant les écarts de tension admissibles par rapport à la norme.

Documents réglementaires sur l'écart de tension par rapport à la valeur nominale

En fonction de votre nationalité, utilisez l'une des méthodes suivantes.

TKP 45—4.04—149—2009 (RB)

Le document est valable sur le territoire de la République de Biélorussie. Lors de la réception du résultat, faites attention au paragraphe 9.23.

SP 31—110-2003 (RF)

Les normes actuelles sont destinées à être utilisées dans les installations d'alimentation électrique de la Fédération de Russie. Considérez le paragraphe 7.23.

Remplacé le 1er janvier 1999 la norme interétatique GOST 13109 de 1987. Analyser selon le paragraphe 5.3.2.

Moyens de réduire les pertes de câbles

Lorsque le calcul des pertes de tension dans le câble est effectué et que le résultat est comparé aux exigences des documents réglementaires, une conclusion peut être tirée sur l'aptitude du câble à fonctionner.

Si le résultat montre que les erreurs sont surestimées, il est alors nécessaire de choisir un autre câble ou de clarifier les conditions de son fonctionnement. Dans la pratique, un cas typique se produit souvent lorsque la mesure d'un câble déjà en service révèle que la perte de tension dépasse les normes autorisées. De ce fait, la qualité de l'alimentation électrique des installations diminue.

Dans une telle situation, il est nécessaire de prendre des mesures techniques supplémentaires pour réduire les coûts matériels nécessaires au remplacement complet du câble en raison de :

1. limiter la charge circulante ;

2. augmenter la section transversale des conducteurs porteurs de courant ;

3. réduire la longueur utile du câble ;

4. réduire la température de fonctionnement.

L'influence de la puissance transmise à travers le câble sur les pertes de tension

La circulation du courant à travers un conducteur s'accompagne toujours d'un dégagement de chaleur dans celui-ci et le chauffage affecte sa conductivité. Lorsqu’une puissance accrue est transmise via un câble, cela crée une température plus élevée et augmente la perte de tension.

Pour les réduire, il suffit parfois simplement d'éteindre certains des consommateurs recevant de l'électricité via le câble et de les remettre sous tension via un autre circuit de dérivation.

Cette méthode convient aux circuits dérivés avec un grand nombre de consommateurs et des lignes de secours pour les connecter.

Augmentation de la section transversale de l'âme du câble

Cette méthode est souvent utilisée pour réduire les pertes dans les circuits de transformateurs de mesure de tension. Si vous connectez un autre câble à un câble fonctionnel et connectez leurs fils en parallèle, les courants se diviseront et réduiront la charge dans chaque fil. Les pertes de tension sont également réduites et la précision du système de mesure est restaurée.

Lors de l'utilisation de cette méthode, il est important de ne pas oublier d'apporter des modifications à la documentation as-built et notamment aux schémas d'installation, qui sont utilisés par le personnel de réparation et d'exploitation pour effectuer la maintenance périodique. Cela empêchera les travailleurs de commettre des erreurs.

Réduire la longueur du câble de travail

La méthode n'est pas typique, mais elle peut être utilisée dans certains cas. Le fait est que le tracé des chemins de câbles dans de nombreuses entreprises énergétiques développées est constamment développé et amélioré en fonction des équipements livrés.

De ce fait, il est possible de relayer le câble avec une réduction de sa longueur, ce qui réduira à terme les pertes de tension.

Influence de la température ambiante

L'exploitation du câble dans des pièces à chauffage accru entraîne une violation du bilan thermique et une augmentation des erreurs dans ses caractéristiques techniques. La pose le long d'autres lignes ou l'utilisation d'une couche d'isolation thermique peut réduire les pertes de tension.

En règle générale, il est possible d'améliorer efficacement les caractéristiques d'un câble d'une ou plusieurs manières lorsqu'il est utilisé en combinaison. Par conséquent, lorsqu'un tel besoin se fait sentir, il est important de calculer toutes les manières possibles de résoudre le problème et de choisir l'option la plus appropriée aux conditions locales.

Il convient de garder à l'esprit qu'une gestion compétente des installations électriques nécessite une analyse constante de la situation d'exploitation, une anticipation des évolutions possibles et la capacité de calculer diverses situations. Ces qualités distinguent un bon électricien de la masse des travailleurs ordinaires.

Calcul de perte de tension pour les réseaux DC 12, 24, 36V.
Calcul de la perte de tension sans tenir compte de la réactance inductive 220/380V.
Calcul de la perte de tension en tenant compte de la réactance inductive 380V.

Lors de la conception de réseaux, il est souvent nécessaire de calculer la perte de tension dans le câble. Je veux maintenant parler des calculs de base de la perte de tension dans les réseaux DC et AC, dans les réseaux monophasés et triphasés.

Tournons-nous vers les documents réglementaires et voyons quelles sont les valeurs d'écart de tension admissibles.

TKP 45-4.04-149-2009 (RB).

9.23 Les écarts de tension par rapport à la tension nominale aux bornes des récepteurs électriques de puissance et des lampes d'éclairage électrique les plus éloignées ne doivent pas dépasser ± 5 % en mode normal,
et en mode post-urgence aux charges de conception les plus élevées - ±10 %. Dans les réseaux de tension
12-42 V (en comptant à partir d'une source de tension, par exemple un transformateur abaisseur), les écarts de tension peuvent être acceptés jusqu'à 10 %.

L'écart de tension pour les moteurs électriques dans les modes de démarrage est autorisé, mais pas plus de 15 %. Dans ce cas, un fonctionnement stable de l'équipement de démarrage et le démarrage du moteur doivent être assurés.

En mode de fonctionnement normal, lors du chargement de transformateurs de puissance dans des postes de transformation ne dépassant pas 70 % de leur puissance nominale, les pertes de tension totales admissibles (disponibles)
depuis les jeux de barres des postes de transformation de 0,4 kV jusqu'à la lampe d'éclairage général la plus éloignée dans les bâtiments résidentiels et publics, en tenant compte des pertes à vide des transformateurs et des pertes de tension dans ceux-ci, réduites à la tension secondaire, ne doivent, en règle générale, pas dépasser 7,5 % . Dans le même temps, les pertes de tension dans les installations électriques à l'intérieur des bâtiments ne doivent pas dépasser 4 % de la tension nominale, pour l'éclairage de scène - 5 %.

SP 31-110-2003 (RF).
7.23 Les écarts de tension par rapport à la tension nominale aux bornes des récepteurs électriques de puissance et des lampes d'éclairage électrique les plus éloignées ne doivent pas dépasser ± 5 % en mode normal, et le maximum autorisé en mode post-urgence aux charges de conception les plus élevées est de ± 10 % . Dans les réseaux avec une tension de 12 à 50 V (à partir d'une source d'alimentation, par exemple un transformateur abaisseur), des écarts de tension peuvent être acceptés jusqu'à 10 %.

Pour un certain nombre de récepteurs électriques (appareils de commande, moteurs électriques), une réduction de tension dans les modes de démarrage est autorisée dans les limites des valeurs réglementées pour ces récepteurs électriques, mais pas plus de 15 %.

Compte tenu des écarts régulés par rapport à la valeur nominale, les pertes de tension totales des jeux de barres 0,4 kV du poste de transformation jusqu'à la lampe d'éclairage général la plus éloignée dans les bâtiments résidentiels et publics ne doivent, en règle générale, pas dépasser 7,5 %.

La plage de changements de tension aux bornes des récepteurs électriques lors du démarrage d'un moteur électrique ne doit pas dépasser les valeurs établies par GOST 13109.

GOST 13109.

5.3.2 La valeur maximale admissible de la somme de l'écart de tension en régime permanent dUy et de la plage de variations de tension aux points de connexion aux réseaux électriques avec une tension de 0,38 kV est égale à 10 % de la tension nominale.

Les pertes de tension dépendent du matériau du câble (cuivre, aluminium), de la section, de la longueur de la ligne, de la puissance (courant) et de la tension.

Pour calculer la perte de tension, j'ai réalisé 3 programmes sous Excel basés sur le livre de F.F. Karpov "Comment choisir la section des fils et des câbles."

1 Pour les réseaux DC, la réactance inductive n'est pas prise en compte. La perte de tension peut être calculée à l'aide des formules suivantes (pour une ligne à deux fils) :

A l'aide de ces formules, je calcule la perte de tension des entraînements électriques pour l'ouverture des fenêtres (24V), ainsi que du réseau d'éclairage (220V).

2 Pour les réseaux triphasés, où le cosinus est 1, la réactance inductive n'est pas non plus prise en compte. Cette méthode peut également être utilisée pour les réseaux d'éclairage car... leur cosinus est proche de 1, l'erreur que l'on obtient n'est pas significative. Formule de calcul de la perte de tension (380 V) :