A vezetékek feszültségvesztesége attól függ. A kábel feszültségesésének kiszámítása

A vezetékeket és kábeleket úgy tervezték, hogy áramot továbbítsanak a fogyasztókhoz. Ebben az esetben a meghosszabbított vezető feszültsége az ellenállásával és az áthaladó áram nagyságával arányosan csökken. Ennek eredményeként a fogyasztónak adott feszültség valamivel kisebb, mint a forrásnál (a vonal elején). A vezeték teljes hosszában a potenciál megváltozik a benne lévő veszteségek miatt.

Feszültségveszteség az otthoni világításban

A kábel keresztmetszete úgy van megválasztva, hogy az adott maximális áramerősség mellett működjön. Ebben az esetben figyelembe kell venni a hosszát, amelytől egy másik fontos paraméter függ - a feszültségesés.

A tápvezetékeket a gazdasági áramsűrűség normalizált értékének megfelelően választják ki, és kiszámítják a feszültségesést. Az eredetitől való eltérése nem haladhatja meg a megadott értékeket.

A vezetéken áthaladó áram nagysága a csatlakoztatott terheléstől függ. Ennek növekedésével a fűtési veszteségek is nőnek.

A fenti ábra egy áramkört mutat be a világítás feszültségellátására, ahol a feszültségveszteség minden szakaszon látható. A legtávolabbi terhelés a legfontosabb, és a feszültségveszteség nagy része erre vonatkozik.

Feszültségveszteség

A feszültségveszteség ∆ számításaUlánchosszúságú szakaszonLcsináld a képlet szerint:

∆U = (P∙r 0 +Q∙x 0)∙L/ U nom, ahol

P és Q – teljesítmény, W és var (aktív és meddő);
r 0 és x 0 – a vezeték aktív és reaktív ellenállása, Ohm/m;
U nom – névleges feszültség, V.
Az U nom az elektromos készülékek jellemzőinél van feltüntetve.

A PUE szerint a megengedett feszültség eltérések a normától a következők:

tápáramkörök – legfeljebb ±5%;
lakóhelyiségek és külső épületek világítási sémája - ±5% -ig;
vállalkozások és középületek világítása – +5%-ról -2,5%-ra.

A transzformátor alállomásoktól a legtávolabbi terhelésig terjedő teljes feszültségveszteség a köz- és lakóépületekben nem haladhatja meg a 9%-ot. Ebből 5% a fő inputig terjedő szakaszhoz, 4% pedig a fogyasztóhoz vezető inputhoz kapcsolódik. A GOST 29322-2014 szerint a háromfázisú hálózatok névleges feszültsége 400 V. Ebben az esetben normál üzemi körülmények között ±10% eltérés megengedett.

A háromfázisú vezetékekben 0,4 kV-on egyenletes terhelést kell biztosítani. Itt fontos, hogy minden fázis egyenletesen legyen terhelve. Ehhez az elektromos motorokat lineáris vezetékekre, a világítást pedig a fázisok és a nulla közé kötik, így kiegyenlítik a fázisok közötti terheléseket.

Kiindulási adatként az áram- vagy teljesítményértékeket használják. Hosszú vonalak esetén az induktív reaktanciát figyelembe veszik a vonal ∆U kiszámításakor.

Az ellenállás x 0 vezetékeket a 0,32-0,44 Ohm/km tartományban veszik.

A vezetők veszteségének kiszámítása a korábban megadott képlet alapján történik, ahol kényelmes a jobb oldalt aktív és reaktív komponensekre osztani:

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

Csatlakozás terhelése

A terhelés különböző módon kapcsolódik. A leggyakoribbak a következők:

a terhelés összekötése a vonal végén (a ábra lent);
a terhelések egyenletes eloszlása a vonal hosszában (b. ábra);
L1 vonal, amelyhez egy másik L2 vezeték csatlakozik egyenletesen elosztott terhelésekkel (c. ábra).

A terhelés elektromos panelről történő csatlakoztatását bemutató diagram

A tápvezetékek számítása feszültségveszteséghez

A reaktancia átlagos értékének kiválasztása alumíniumból vagy acél-alumíniumból készült vezetékeknél, például 0,35 Ohm/km.
P, Q terhelések számítása.
A reaktív veszteség számítása:

∆U p = Q∙x 0 ∙L/U nom.

A megengedett aktív veszteség meghatározása a megadott feszültségveszteség és a számított meddő veszteség különbségéből:

∆U a = ∆U – ∆U p .

A vezeték keresztmetszete a következő összefüggésből adódik:

s = P∙L∙r 0 /(∆U a ∙U nom).

A legközelebbi keresztmetszeti érték kiválasztása a szabványos sorozatból, és a táblázatból az 1 km-re eső aktív és meddő ellenállás meghatározása.

Az ábrán számos különböző méretű kábelmag keresztmetszete látható.

Különböző szakaszok kábelmagai

A kapott értékek alapján a korrigált feszültségesés értéket a korábban megadott képlet alapján számítjuk ki. Ha meghaladja a megengedett értéket, vegyen ki egy nagyobb vezetéket ugyanabból a sorból, és végezzen új számítást.

1. példa Kábelszámítás aktív terhelés mellett.

A kábel kiszámításához mindenekelőtt meg kell határoznia az összes fogyasztó teljes terhelését. Kiindulási értéknek P = 3,8 kW vehető. Az áramerősséget a jól ismert képlet határozza meg:

Ha minden terhelés aktív, cosφ=1.

Az értékeket a képletbe behelyettesítve megtalálhatja az áramerősséget, amely egyenlő lesz: I = 3,8∙1000/220 = 17,3 A.

A táblázatok szerint a kábelben található keresztmetszet, a rézvezetőknél 1,5 mm 2.

Most megtalálhatja egy 20 m hosszú kábel ellenállását: R=2∙r 0 ∙L/s=2∙0,0175 (Ohm∙mm 2)∙20 (m)/1.5 (mm2)=0.464 Ohm.

A kéteres kábel ellenállásának kiszámítási képlete mindkét vezeték hosszát figyelembe veszi.

A kábelellenállás értékének meghatározása után könnyen megtalálhatja a feszültségveszteséget: ∆U=I∙R/U∙100% =17,3 A∙0,464 Ohm/220 V∙100%=3,65%.

Ha a névleges feszültség a bemeneten 220 V, akkor a terheléstől való megengedett eltérés 5%, és a kapott eredmény nem haladja meg azt. A tűrés túllépése esetén a standard tartományból nagyobb, 2,5 mm 2 keresztmetszetű vezetéket kellett volna venni.

2. példa: A feszültségesés kiszámítása, amikor az elektromos motort árammal látják el.

Az elektromos motor a következő paraméterek mellett fogyaszt áramot:

I nom = 100 A;
cos φ = 0,8 normál üzemmódban;
I indítás = 500 A;
cos φ = 0,35 indításkor;
Az 1000 A áramot elosztó elektromos panelen a feszültségesés 10 V.

ábrán. az alábbiakban pedig a villanymotor tápellátásának diagramja látható.

Az elektromos motor (a) és a világítás (b) tápegységei

A számítások elkerülése érdekében a gyakorlati felhasználáshoz kellően pontos táblázatokat használunk a már kiszámított ∆U fázisok között egy 1 km hosszú kábelben 1 A áramerősség mellett. Az alábbi táblázat figyelembe veszi a kábel keresztmetszeti értékeit. magok, vezető anyagok és az áramkör típusa.

Táblázat a kábel feszültségveszteségének meghatározásához

Metszet mm-ben 2		Egyfázisú áramkör			Kiegyensúlyozott háromfázisú áramkör
		Motor erő		Világítás	Motor erő		Világítás
		Közönséges rabszolga. mód	Dob		Közönséges rabszolga. mód	Dob
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

A feszültségesés az elektromos motor normál működése során:

∆U% = 100∆U/U névl.

35 mm keresztmetszet esetén 2 ∆U 1 A áramerősség esetén 1 V/km lesz. Ekkor 100 A áramerősség és 0,05 km kábelhosszúság esetén a veszteségek ∆U = 1 V/A km∙100 A∙ 0,05 km = 5 V. Ha hozzáadjuk a panel feszültségesését 10 V, az összes veszteség ∆ U összesen = 10 V + 5 V = 15 V. Ennek eredményeként a veszteségek százalékos aránya a következő lesz:

∆U% = 100∙15/400 = 3,75%.

Ez az érték lényegesen kisebb, mint a megengedett veszteségek (8%), és elfogadhatónak tekinthető.

Amikor az elektromos motor beindul, az áramerőssége 500 A-re nő. Ez 400 V-tal több, mint a névleges áramerőssége. Az elosztótábla terhelése ugyanekkora mértékben nő. 1400 A lesz. A feszültségesés rajta arányosan nő:

∆U = 10∙1400/1000 = 14 V.

A táblázat szerint a kábel feszültségesése: ∆U = 0,52∙500∙0,05 = 13 V. Összességében a motor indítási veszteségei ∆U összesen = 13+14 = 27 V. Ezután meg kell határozni mennyi lesz ez százalékos relációban: ∆U = 27/400∙100 =6,75%. Az eredmény az elfogadható határokon belül van, mivel nem haladja meg a 8%-os határt.

Az elektromos motor védelmét úgy kell megválasztani, hogy a válaszfeszültség nagyobb legyen, mint az indításkor.

3. példa: ∆U számítása világítási áramkörökben.

Három egyfázisú világítási áramkör csatlakozik párhuzamosan egy háromfázisú, 70 mm 2 -es, 50 m hosszú vezetékekből álló, 150 A áramot szállító négyvezetékes tápvezetékhez. A világítás csak egy része a vezeték terhelésének (b ábra). felett).

Mindegyik világítási áramkör 20 m hosszú, 2,5 mm 2 keresztmetszetű rézhuzalból készül, és 20 A áramot vezet. Mindhárom terhelés ugyanahhoz a fázishoz van kötve. Ebben az esetben a tápvezeték terheléskiegyenlített.

Minden egyes világítási áramkörben meg kell határozni a feszültségesést.

A háromfázisú vezeték feszültségesését a példafeltételekben megadott effektív terhelés határozza meg: ∆U fázisvezeték = 0,55∙150∙0,05 = 4,125 V. Ez a fázisok közötti veszteség. A probléma megoldásához meg kell találni a fázis és a nulla közötti veszteségeket: ∆U vonal fn = 4,125/√3 = 2,4 V.

Egy egyfázisú áramkör feszültségesése ∆U összesen = 18∙20∙0,02=7,2 V. Ha összeadjuk a tápvezeték és az áramkör veszteségeit, akkor ezek összesen ∆U összesen = 2,4+7,2 = 9,6 V. Százalékban 9,6/230∙100 = 4,2%. Az eredmény kielégítő, mivel kisebb, mint a megengedett 6%.

Feszültség ellenőrzés. Videó

Az alábbi videóban megtudhatja, hogyan ellenőrizheti a feszültségesést a különböző típusú kábeleken.

Az elektromos készülékek csatlakoztatásakor fontos a tápkábelek és vezetékek helyes kiszámítása és kiválasztása, hogy a feszültségveszteség ne haladja meg a megengedett értékeket. Az ellátó hálózat veszteségei is hozzáadódnak ezekhez, amelyeket összegezni kell.

Az alacsony áramerősségű elektromos hálózatok és rendszerek tervezésekor gyakran szükséges a kábelek és vezetékek feszültségveszteségének számítása. Ezek a számítások szükségesek a legoptimálisabb kábel kiválasztásához. Ha rossz vezetőt választ, az áramellátó rendszer nagyon gyorsan meghibásodik, vagy egyáltalán nem indul el. Az esetleges hibák elkerülése érdekében ajánlatos online feszültségveszteség-kalkulátort használni. A számológép segítségével nyert adatok biztosítják a vonalak és hálózatok stabil és biztonságos működését.

A villamosenergia-átvitel során bekövetkező energiaveszteség okai

A túlzott diszperzió következtében jelentős veszteségek keletkeznek. A túlzott hő hatására a kábel nagyon felforrósodhat, különösen nagy terhelés és az elektromos veszteség hibás számítása esetén. A túlzott hőség károsítja a szigetelést, ami valós veszélyt jelent az emberek egészségére és életére.

A villamosenergia-veszteség gyakran túl hosszú kábelvonalak miatt következik be, nagy terhelés mellett. Hosszabb használat esetén jelentősen megnőnek a villamosenergia-költségek. A helytelen számítások a berendezések meghibásodását, például biztonsági riasztásokat okozhatnak. A kábel feszültségvesztesége akkor válik fontossá, ha a berendezés tápellátása alacsony feszültségű DC vagy AC, névleges 12-48V.

Hogyan számítsuk ki a feszültségveszteséget

Egy online feszültségveszteség-kalkulátor segít elkerülni az esetleges problémákat. A forrásadattáblázat a kábel hosszára, keresztmetszetére és az anyagra vonatkozó adatokat tartalmazza. A számításokhoz a terhelési teljesítményre, a feszültségre és az áramerősségre vonatkozó információkra lesz szükség. Ezenkívül figyelembe veszik a kábel teljesítménytényezőjét és hőmérsékleti jellemzőit. A gomb megnyomása után megjelennek az energiaveszteségek százalékos adatai, a vezető ellenállásának, a meddőteljesítménynek és a terhelés által tapasztalt feszültségnek a mutatói.

Az alapvető számítási képlet a következő: ΔU=IхRL, amelyben ΔU az elszámolási vezeték feszültségveszteségét jelenti, I az elfogyasztott áram, amelyet elsősorban a fogyasztói paraméterek határoznak meg. Az RL a kábel ellenállását tükrözi, annak hosszától és keresztmetszeti területétől függően. Ez utóbbi érték döntő szerepet játszik a vezetékek és kábelek áramkimaradásában.

Lehetőségek a veszteségek csökkentésére

A kábelek veszteségei csökkentésének fő módja a keresztmetszeti terület növelése. Ezenkívül csökkentheti a vezető hosszát és csökkentheti a terhelést. Az utóbbi két módszer azonban technikai okok miatt nem mindig használható. Ezért sok esetben az egyetlen lehetőség a kábelellenállás csökkentése a keresztmetszet növelésével.

A nagy keresztmetszet jelentős hátránya az anyagköltségek észrevehető növekedése. A különbség akkor válik észrevehetővé, ha a kábelrendszerek nagy távolságra nyúlnak el. Ezért a tervezési szakaszban azonnal ki kell választania a szükséges keresztmetszetű kábelt, amelyhez ki kell számítania a teljesítményveszteséget egy számológép segítségével. Ez a program nagy jelentőséggel bír az elektromos szerelési munkák projektjeinek összeállításakor, mivel a kézi számítások sok időt vesznek igénybe, és az online számológép módban a számítás szó szerint néhány másodpercet vesz igénybe.

A feszültségesés kiszámítása a fogyasztók radiális áramkörökkel történő táplálásakor meglehetősen egyszerű. Egy szakasz, egy kábelszakasz, egy hosszúság, egy terhelési áram. Ezeket az adatokat behelyettesítjük a képletbe, és megkapjuk az eredményt.

Ha a fogyasztókat főáramkörökön (hurokon) keresztül táplálják, nehezebb kiszámítani a feszültségesést. Valójában egy vonalra több feszültségesés számítást kell végezni: minden szakaszra feszültségesés számítást kell végezni. További nehézségek merülnek fel, ha a főáramkörről táplált elektromos vevőkészülékek energiafogyasztása megváltozik. Egy elektromos vevő teljesítményének változása az egész láncban tükröződik.

Mennyire elterjedt a gyakorlatban az áramellátás főáramkörökön és hurkon keresztül? Számos példa hozható:

A csoportos hálózatokban ezek a világítási hálózatok és az aljzathálózatok.
Lakóépületekben a padlópaneleket főáramkörökről táplálják.
Ipari és kereskedelmi épületekben gyakran használják a fő tápellátási áramköröket és a panelhurkos tápegységet is.
A gyűjtősín egy példa a fogyasztók főáramkörön keresztül történő ellátására.
Kültéri közúti világítóoszlopok tápellátása.

Tekintsük a feszültségesés kiszámítását a kültéri világítás példáján.

Tegyük fel, hogy ki kell számítania a feszültségesést négy kültéri világítási oszlopra, amelyek egymás után az ShchNO kültéri világítási panelről táplálkoznak.

A szakaszok hossza a pajzstól az oszlopig, a pillérek között: L1, L2, L3, L4.
A szakaszokon átfolyó áram: I1, I2, I3, I4.
Feszültségesés szakaszokban: dU%1, dU%2, dU%3, dU%4.
Az egyes pólusokon lévő lámpák által fogyasztott áram, Ilamp.

Az oszlopokat egy hurok táplálja, ill.

I4=Ilámpa
I3=I4+Ilamp
I2=I3+Ilamp
I1=I2+Ilamp

A lámpa által fogyasztott áram nem ismert, de a lámpa teljesítménye és típusa ismert (akár a katalógusból, akár az SP 31-110-2003 6.30. pontja szerint).

Az áramerősséget a következő képlet határozza meg:

Képlet a teljes fázisáram kiszámításához

I f - teljes fázisáram
P - aktív teljesítmény
U f - fázisfeszültség
cosφ - teljesítménytényező
N f - fázisok száma (N f =1 egyfázisú terhelés esetén, N f =3 egyfázisú terhelés esetén)

Hadd emlékeztesselek arra, hogy a lineáris (fázisok közötti) feszültség √3-szor nagyobb, mint a fázisfeszültség:

A háromfázisú hálózatban a feszültségesés kiszámításakor a hálózati feszültségesést feltételezzük, az egyfázisú hálózatokban az egyfázisú feszültségesést.

A feszültségesést a következő képletekkel számítjuk ki:

I f - a szakaszon átfolyó teljes fázisáram
R - szakasz ellenállás
cosφ - teljesítménytényező

A szakasz ellenállását a képlet segítségével számítjuk ki

ρ - vezető ellenállása (réz, alumínium)
L - szakasz hossza
S - vezeték keresztmetszete
N a párhuzamos vezetékek száma a vonalban

A katalógusok általában specifikus ellenállásértékeket adnak meg a különböző vezeték-keresztmetszetekhez

Ha van információ a vezetők ellenállásáról, a feszültségesés kiszámításának képlete a következő:

Képlet a feszültségesés kiszámításához háromfázisú áramkörben

A képletbe behelyettesítve az áramok, az ellenállások, a hossz, a párhuzamos vezetők számának és a teljesítménytényezőnek megfelelő értékeit, kiszámítjuk a szakasz feszültségesésének nagyságát.

A szabályozási dokumentumok szabályozzák a relatív feszültségesés értékét (a névleges érték százalékában), amelyet a következő képlettel számítanak ki:

U a névleges hálózati feszültség.

A relatív feszültségesés kiszámításának képlete háromfázisú és egyfázisú hálózat esetén ugyanaz. Háromfázisú hálózatban történő számításkor ki kell cserélnie a háromfázisú esést és a névleges feszültséget, ha egyfázisú hálózatban - egyfázisú - számít:

Az elmélet kész, nézzük meg, hogyan valósítsuk meg ezt a DDECAD segítségével.

Vegyük a következő kezdeti adatokat:

Lámpa teljesítménye 250W, cosφ=0,85.
A pillérek közötti távolság a pajzstól az első oszlopig L1=L2=L3=L4=20m.
Az oszlopokat 3×10-es rézkábel táplálja.
Az elágazás a tápkábeltől a lámpáig 3×2,5-ös kábellel készül, L=6m.

Minden oszlophoz készítünk egy számítási táblázatot.

Minden számítási táblázatban kitöltjük a lámpára vonatkozó adatokat:

A számítási táblázat 4. oszlopát összekapcsoljuk a számítási táblázat 3. oszlopával, 2. oszlopával - 3. oszlopával, 1. oszlopával - 2. oszlopával, SCHO - 1. oszlopával:

Ezután a SCHO számítási táblázatból az első szakasz végén (1. oszlop) a program által kiszámított feszültségesés értéke átkerül a számítási táblázat 1. oszlopának zöld cellájába:

Az értékeket a magasabb szintű panel számítási táblázatának cellájára való hivatkozással kell átvinni. Az 1. oszlop és az SCHO esetében ez a következőképpen történik:

A számítási táblázat 1. oszlopában a kurzor a „∆U” oszlop zöld cellájára kerül.
Kattintson az "="" gombra.
Váltson át az SCHO számítási táblázatra.
Vigye a kurzort a „∆U ∑” oszlop cellájára, amely az 1. oszlop sorban található.
Nyomd meg az Entert".

A számított feszültségesést a második szakasz végén (2. oszlop) kapjuk - 0,37%, és a számított feszültségesést a lámpán - 0,27%.

Ugyanezt tesszük az összes többi számítási táblázathoz, és megkapjuk a feszültségesés számított értékeit minden szakaszban.
Mivel a táblákat összekapcsoltuk (a program segítségével, az egyik tábla összekapcsolása a másikkal, és manuálisan, a feszültségesési értékek átvitele), egy linkelt rendszert kaptunk. Ha bármit változtat, minden rendben lesz automatikusanújraszámolva.

Az elektromos energia átvitelének és fogadásának minősége nagymértékben függ a berendezés állapotától, amely részt vesz ebben a bonyolult technológiai folyamatban. Mivel az energiaipar hatalmas energiát szállít nagy távolságokra, fokozott követelmények támasztanak a villamos vezetékek jellemzőivel szemben.

Sőt, folyamatosan figyelnek a feszültségveszteségek csökkentésére nemcsak a hosszú nagyfeszültségű hálózatokon, hanem a szekunder áramkörökben is, például a feszültségmérő transzformátorokban, amint a fényképen látható.

A VT szekunder áramkörök kábeleit minden fázisból egy helyen gyűjtik össze - a sorkapocs-szerelő szekrényben. Ebből a középső berendezés-tartóoszlopon elhelyezett kapcsolóberendezésből a feszültségáramkörök külön kábelen keresztül jutnak el a reléteremben található panel sorkapcsához.

Az elsődleges tápegység jelentős távolságra van a panelekre szerelt védőelemektől és mérőeszközöktől. Egy ilyen kábel hossza eléri a 300÷400 métert. Az ilyen távolságok észrevehető feszültségveszteségekhez vezetnek a belső áramkörben, ami súlyosan alábecsülheti a mérőműszerek és a rendszer egészének metrológiai jellemzőit.

Emiatt előfordulhat, hogy egy primer feszültségérték, például 330 kV 100 V-os szekunder értékké való átalakítás minősége a szükséges 0,2 vagy 0,5 pontossági osztály mellett nem esik a mérés megbízható működéséhez szükséges megengedett határok közé. rendszerek és védelmek.

Az ilyen hibák működési szakaszban történő kiküszöbölése érdekében minden mérőkábelt feszültségveszteség-számításnak kell alávetni, még az elektromos berendezés áramkörének tervezése során is.

Hogyan jönnek létre a feszültségveszteségek

A kábel vezetőképes magokból áll, amelyek mindegyikét dielektrikumréteg veszi körül. A teljes szerkezet egy lezárt dielektromos házban van elhelyezve.

A fém vezetékek elég közel vannak egymáshoz, a védőburkolattal szorosan összenyomva. Ha hosszú a sor, elkezdenek dolgozni. Hatásából adódóan kapacitás képződik, amely szerves része a reaktívnak.

A transzformátorok, reaktorok és egyéb induktivitású elemek tekercsén végrehajtott átalakítások következtében az elektromos energia teljesítménye induktív jellegűvé válik. A fémmagok rezisztív ellenállása képezi az egyes fázisok teljes vagy komplex Zp ellenállásának aktív komponensét.

A feszültség alatti működéshez a kábelt olyan terheléshez kell csatlakoztatni, amelynek mindegyik magjában teljes komplex Zn ellenállású.

Háromfázisú áramkörben, névleges terhelés melletti kábelezés során az L1÷L3 fázisok áramai szimmetrikusak, és a nullához nagyon közeli aszimmetrikus áram folyik az N nulla vezetékben.

A vezetékek komplex ellenállása áram átfolyásakor feszültségesést és veszteséget okoz a kábelben, csökkenti a bemeneti értékét, és a reaktív komponens miatt a szög mentén is elhajlik. Mindezt sematikusan vektordiagramon mutatjuk be.

A kábelkimeneten U2 feszültség van, amely az áramvektortól φ szöggel eltér, és az U1 bemeneti érték I∙z esésének mértékével csökken. Más szóval, a kábelben a feszültségesés vektorát az áramnak a vezető komplex ellenállásán való áthaladása képezi, és megegyezik a bemeneti és kimeneti vektorok közötti geometriai különbség értékével.

Az érthetőség kedvéért nagyított léptékben látható, és az ac szakasz vagy az ask derékszögű háromszög befogója jelöli. Lábai ak és kc jelzik a feszültségesést a kábelellenállás aktív és reaktív komponensei között.

Gondolatban folytassuk az U2 vektor irányát, amíg az nem metszi az U1 vektor által alkotott kör egyenesét az O pont középpontjából. Most van egy ab vektorunk, amelynek szöge megismétli U2 irányát és hossza egyenlő. az U1-U2 értékek számtani különbségére. Ezt a skaláris mennyiséget feszültségveszteségnek nevezzük.

Ezt a projekt létrehozásakor számítják ki, és a kábel működése során mérik, hogy figyelemmel kísérjék műszaki jellemzőinek biztonságát.

A kísérlet elvégzéséhez két mérést kell végezni egy voltmérővel különböző végeken: bemenet és terhelés. Mivel a különbség kicsi lesz, nagy pontosságú, lehetőleg 0,2 osztályú eszközt kell használni.

A kábel hosszú lehet, ami jelentős időt igényel az egyik helyről a másikra való áthelyezéshez. Ebben az időszakban a hálózat feszültsége különböző okok miatt változhat, ami torzítja a végeredményt. Ezért az ilyen méréseket általában mindkét oldalról egyidejűleg végzik, egy kommunikációs berendezéssel rendelkező asszisztens és egy második nagy pontosságú mérőeszköz bevonásával.

Mivel a voltmérők a feszültség effektív értékét mérik, leolvasásaik különbsége jelzi a vektormodulok számtani kivonásából származó veszteségek mértékét a kábel bemenetén és kimenetén.

Példaként tekintsük a felső fényképeken látható feszültségmérő transzformátorok áramköreit. Tegyük fel, hogy a lineáris érték a kábel bemenetén tized pontossággal mérve 100,0 volt, a terhelésre kapcsolt kimeneti kapcsokon pedig 99,5 volt. Ez azt jelenti, hogy a feszültségveszteség 100,0-99,5 = 0,5 V. Százalékra átszámítva 0,5% volt.

A feszültségveszteség számítás elve

Térjünk vissza a feszültségesés és veszteségvektorok vektordiagramjához. Ha a kábel kialakítása ismert, az aktív ellenállását az áramvezető mag fém ellenállásából, vastagságából és hosszából számítják.

A fajlagos reaktancia és a hossza lehetővé teszi a kábel teljes reaktanciájának meghatározását. A számításokhoz gyakran elegendő egy referenciakönyvet venni táblázatokkal, és kiszámítani mindkét típusú ellenállást (aktív és reaktív).

Egy derékszögű háromszög két lábának ismeretében kiszámítjuk a hipotenuzát - a komplex ellenállás értékét.

A kábel névleges értékű áram továbbítására szolgál. A számértékét a komplex ellenállással megszorozva megtudjuk a feszültségesés nagyságát - az ac oldalt. Mindkét oldalt hasonlóan számítjuk ki: ak (I∙R) és kс (I∙X).

Ezután egyszerű trigonometrikus számításokat kell végezni. Az ake háromszögben az ae lábat úgy határozzuk meg, hogy I∙R-t megszorozzuk cos φ-vel, Δ сkf-ben pedig - oldalhossz cf (I∙X szorozva sin φ-vel). Kérjük, vegye figyelembe, hogy a cf szakasz egyenlő az ed szakasz hosszával, amely a téglalap ellentétes oldala.

Adja hozzá a kapott ae és ed hosszúságokat. Nézzük meg a szegmenshirdetés hosszát, ami valamivel kisebb, mint ab vagy a feszültségveszteség. A bd kis értéke miatt könnyebb elhanyagolni ezt az értéket, mint megpróbálni számításba venni, ami szinte mindig meg is történik.

Ez az egyszerű algoritmus az alapja a kéteres kábel kiszámításának, ha váltakozó szinuszos árammal táplálják. A technika az egyenáramú áramkörök kisebb módosításaival is működik.

A három- vagy négyeres kábeleken üzemelő háromfázisú vonalakban minden fázishoz hasonló számítási technikát alkalmaznak. Ennek köszönhetően sokkal bonyolultabbá válik.

Hogyan történik a számítás a gyakorlatban

Azok az idők, amikor az ilyen számításokat képletekkel kézzel végezték, már régen elmúltak. A tervező szervezetek régóta használnak speciális táblázatokat, grafikonokat és diagramokat, amelyeket műszaki referenciakönyvekben állítottak össze. Megszüntetik a számos matematikai művelet elvégzésének fáradalmait és a kapcsolódó kezelői hibákat.

Példaként említhetjük a nyilvánosan elérhető referenciakönyvekben felvázolt módszereket:

Fedorov az 1986-os villamosenergia-ellátásról;

távvezetékek és elektromos hálózatok áramellátásának tervezési munkáiról, szerkesztette Bolshman, Krupovich és Samover.

A számítógépek tömeges bevezetésével életünkbe a feszültségveszteségek kiszámítására szolgáló programokat kezdtek kifejleszteni, ami nagyban megkönnyítette ezt a folyamatot. Mind az áramellátó hálózatok tervezőszervezetek általi komplex számításainak elvégzésére, mind a külön kábel használatának előzetes eredményeinek közelítésére készültek.

Ebből a célból az elektrotechnikai telephelyek tulajdonosai különféle számológépeket tesznek közzé erőforrásaikra, amelyek lehetővé teszik a különböző márkájú kábelek képességeinek gyors értékelését. Megtalálásukhoz csak írja be a megfelelő lekérdezést a Google keresőbe, és válassza ki az egyik szolgáltatást.

Példaként tekintsük egy ilyen típusú számológép működését.

Tegyük meg a tesztet, és írjuk be a kezdeti adatokat a megfelelő mezőkbe:

váltakozó áram;

alumínium;

vonal hossza - 400 m;

kábel keresztmetszete - 16 mm négyzetméter (valószínűleg ez nem kábel, hanem egy mag);

teljesítmény számítás - 100 W;

fázisok száma - 3;

hálózati feszültség - 100 volt;

teljesítménytényező -0,92;

hőmérséklet - 20 fok.

Kattintson a „Kábel feszültségveszteségének kiszámítása” gombra, és nézze meg a szolgáltatás eredményét.

Az eredmény meglehetősen hihető volt: 0,714 volt vagy 0,714%.

Próbáljuk meg újra ellenőrizni egy másik oldalon. Ehhez lépjen egy konkurens szolgáltatáshoz, és adja meg ugyanazokat az értékeket.

Ennek eredményeként gyors számítást kapunk.

Most már összehasonlíthatja a különböző szolgáltatások eredményeit. 0,714-0,693373=0,021 volt.

A számítási pontosság mindkét esetben meglehetősen elfogadható nemcsak a kábel teljesítményjellemzőinek gyors elemzéséhez, hanem más célokra is.

A két online szolgáltatás munkájának összehasonlításának módszere megmutatta azok teljesítményét és azt, hogy hiányzik az adatbeviteli hiba, amelyet egy személy figyelmetlenségből elkövethet.

Egy ilyen számítás elvégzése után azonban még túl korai megnyugodni. Következtetést kell levonni a kiválasztott kábel adott üzemi körülmények közötti működésre való alkalmasságáról. Ebből a célból műszaki követelmények vonatkoznak a megengedett feszültség-eltérésekre.

Szabályozó dokumentumok a feszültség névleges értéktől való eltérésére vonatkozóan

Nemzetiségétől függően használja az alábbiak egyikét.

TKP 45—4.04—149—2009 (RB)

A dokumentum a Fehérorosz Köztársaság területén érvényes. Az eredmény kézhezvételekor vegye figyelembe a 9.23. bekezdést.

SP 31-110-2003 (RF)

A jelenlegi szabványok az Orosz Föderáció áramellátó létesítményeiben való használatra készültek. Tekintsük a 7.23. bekezdést.

1999. január 1-jén váltotta fel az államközi szabványt, a GOST 13109, 1987. Elemzés az 5.3.2. bekezdés szerint.

A kábelveszteség csökkentésének módjai

A kábel feszültségveszteségének kiszámítása és az eredmény összehasonlítása a szabályozó dokumentumok követelményeivel következtetést vonhat le a kábel működési alkalmasságáról.

Ha az eredmény azt mutatja, hogy a hibák túlbecsültek, akkor másik kábelt kell választani, vagy tisztázni kell működési feltételeit. A gyakorlatban gyakran előfordul egy tipikus eset, amikor egy már működő kábel mérése során kiderül, hogy a benne lévő feszültségveszteség meghaladja a megengedett mértéket. Emiatt csökken a létesítmények áramellátásának minősége.

Ilyen helyzetben további műszaki intézkedések megtétele szükséges a kábel teljes cseréjéhez szükséges anyagköltségek csökkentése érdekében az alábbiak miatt:

1. az áramló terhelés korlátozása;

2. az áramvezető vezetékek keresztmetszeti területének növelése;

3. a kábel munkahosszának csökkentése;

4. az üzemi hőmérséklet csökkentése.

A kábelen átvitt teljesítmény hatása a feszültségveszteségre

A vezetőn keresztül áramló áram mindig együtt jár a benne lévő hő felszabadulásával, és a melegítés befolyásolja a vezetőképességét. Ha megnövekedett teljesítményt továbbítanak egy kábelen, az magasabb hőmérsékletet hoz létre, és növeli a feszültségveszteséget.

Csökkentésükhöz néha elég, ha a kábelen keresztül áramot kapó fogyasztók egy részét egyszerűen kikapcsolják, és egy másik, bypass áramkörön keresztül újra feszültség alá helyezik.

Ez a módszer alkalmas elágazó áramkörökhöz, nagyszámú fogyasztóval és tartalék vezetékekkel a csatlakoztatáshoz.

A kábelmag keresztmetszeti területének növelése

Ezt a módszert gyakran használják a feszültségmérő transzformátor áramkörök veszteségének csökkentésére. Ha egy másik kábelt csatlakoztat egy működő kábelhez, és párhuzamosan csatlakoztatja a vezetékeiket, az áramok megoszlanak, és csökkentik a terhelést az egyes vezetékekben. A feszültségveszteség is csökken, és a mérőrendszer pontossága helyreáll.

Ennek a módszernek a használatakor fontos, hogy ne felejtse el módosítani a gyártási dokumentációt és különösen a beépítési rajzokat, amelyeket a javító és kezelő személyzet az időszakos karbantartás elvégzéséhez használ. Ez megakadályozza, hogy a dolgozók hibázhassanak.

A működő kábel hosszának csökkentése

A módszer nem jellemző, de bizonyos esetekben alkalmazható. Az a tény, hogy számos fejlett energiaipari vállalkozás kábelútvonalait folyamatosan fejlesztik és fejlesztik a szállított berendezésekhez képest.

Emiatt lehetőség van a kábel továbbítására a hossz csökkentésével, ami végső soron csökkenti a feszültségveszteséget.

A környezeti hőmérséklet hatása

A kábel fokozott fűtésű helyiségekben történő működtetése a hőegyensúly megsértéséhez és a műszaki jellemzők hibáinak növekedéséhez vezet. Más vonalak mentén történő fektetés vagy hőszigetelő réteg alkalmazása csökkentheti a feszültségveszteséget.

Általános szabály, hogy egy vagy több módon hatékonyan javítható a kábel jellemzői, ha kombinációban használják. Ezért, amikor ilyen igény merül fel, fontos kiszámítani a probléma megoldásának minden lehetséges módját, és kiválasztani a helyi viszonyoknak leginkább megfelelő lehetőséget.

Figyelembe kell venni, hogy az elektromos létesítmények hozzáértő kezelése megköveteli az üzemi helyzet folyamatos elemzését, a lehetséges fejlemények előrejelzését, valamint a különféle helyzetek kiszámításának képességét. Ezek a tulajdonságok különböztetik meg a jó villanyszerelőt a hétköznapi munkások tömegétől.

Feszültségveszteség számítása 12, 24, 36V DC hálózatokra.
Feszültségveszteség számítása 220/380V induktív reaktancia figyelembevétele nélkül.
Feszültségveszteség számítása 380V induktív reaktanciával.

A hálózatok tervezésekor gyakran szükséges kiszámítani a kábel feszültségveszteségét. Most a feszültségveszteség alapvető számításairól szeretnék beszélni egyen- és váltakozó áramú hálózatokban, egyfázisú és háromfázisú hálózatokban.

Lépjünk a szabályozó dokumentumokhoz, és nézzük meg, mik a megengedett feszültségeltérés értékei.

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

9.23 A névleges feszültségtől való feszültségeltérés az erősáramú elektromos vevők és a legtávolabbi elektromos világítólámpák kapcsain normál üzemmódban nem haladhatja meg a ±5%-ot,
és vészhelyzet utáni üzemmódban a legnagyobb tervezési terheléseknél - ±10%. Feszültséghálózatokban
12-42 V (feszültségforrásról, pl. leléptető transzformátorról számolva), a feszültségeltérés 10%-ig megengedett.

A villanymotorok feszültségeltérése indítási módokban megengedett, de legfeljebb 15%.Ebben az esetben biztosítani kell az indítóberendezés stabil működését és a motor indítását.

Normál üzemmódban a transzformátorok névleges teljesítményük 70%-át meg nem haladó transzformátor-alállomásokba történő terheléskor a megengedett (rendelkezésre álló) teljes feszültségveszteség
a 0,4 kV-os transzformátor alállomások gyűjtősínjétől a lakó- és középületek legtávolabbi általános világítási lámpájáig, figyelembe véve a transzformátorok üresjárati veszteségeit és a szekunder feszültségre csökkentett feszültségveszteségeit, általában nem haladhatja meg a 7,5% -ot . Ugyanakkor az épületen belüli elektromos berendezések feszültségvesztesége nem haladhatja meg a névleges feszültség 4% -át, színpadi világításnál - 5% -át.

SP 31-110-2003 (RF).
7.23 A feszültség eltérése a névleges feszültségtől az erősáramú elektromos vevőkészülékek és a legtávolabbi elektromos világítólámpák kapcsain normál üzemmódban nem haladhatja meg a ±5%-ot, és a megengedett legnagyobb vészhelyzeti üzemmódban a legnagyobb tervezési terheléseknél ±10%. . A 12-50 V feszültségű hálózatokban (áramforrásról, például lecsökkentő transzformátorról számolva) a feszültségeltérés 10%-ig megengedett.

Számos elektromos vevő (vezérlőkészülékek, villanymotorok) esetében megengedett az indítási módok feszültségcsökkenése az ezekre az elektromos vevőkre szabályozott értékek határain belül, de legfeljebb 15%.

Figyelembe véve a névleges értéktől való szabályozott eltéréseket, a transzformátor alállomás 0,4 kV-os gyűjtősíneitől a legtávolabbi általános világítási lámpáig tartó összes feszültségveszteség a lakó- és középületekben általában nem haladhatja meg a 7,5%-ot.

Az elektromos vevők kapcsain a feszültségváltozások tartománya az elektromos motor indításakor nem haladhatja meg a GOST 13109 által meghatározott értékeket.

GOST 13109.

5.3.2 A dUy állandósult feszültségeltérés és a 0,38 kV feszültségű elektromos hálózatokhoz való csatlakozási pontokon a feszültségváltozások tartományának összegének megengedett legnagyobb értéke a névleges feszültség 10%-a.

A feszültségveszteség a kábel anyagától (réz, alumínium), keresztmetszettől, vezetékhossztól, teljesítménytől (áram) és feszültségtől függ.

A feszültségveszteség kiszámításához 3 programot készítettem Excelben F.F. könyve alapján. Karpov "Hogyan válasszuk ki a vezetékek és kábelek keresztmetszetét."

1 Egyenáramú hálózatoknál az induktív reaktanciát nem veszik figyelembe. A feszültségveszteség a következő képletekkel számítható ki (kétvezetékes vezeték esetén):

Ezekkel a képletekkel számítom ki az elektromos hajtások feszültségveszteségét az ablakok nyitásához (24 V), valamint a világítási hálózathoz (220 V).

2 Háromfázisú hálózatoknál, ahol a koszinusz 1, az induktív reaktanciát sem veszik figyelembe. Ez a módszer világítási hálózatok esetében is alkalmazható, mert... cos-juk közel 1, a kapott hiba nem jelentős. Képlet a feszültségveszteség (380V) kiszámításához: