Sprieguma zudumi vados ir atkarīgi no. Sprieguma krituma aprēķins kabelī

Vadi un kabeļi ir paredzēti elektroenerģijas pārvadīšanai patērētājiem. Šajā gadījumā spriegums pagarinātā vadītājā samazinās proporcionāli tā pretestībai un plūstošās strāvas stiprumam. Tā rezultātā patērētājam piegādātais spriegums ir nedaudz mazāks nekā tas bija avotā (līnijas sākumā). Visā stieples garumā potenciāls mainīsies sakarā ar zaudējumiem tajā.

Sprieguma zudumi mājas apgaismojumā

Kabeļa šķērsgriezums ir izvēlēts tā, lai nodrošinātu tā darbību pie noteiktas maksimālās strāvas. Šajā gadījumā jāņem vērā tā garums, no kura ir atkarīgs vēl viens svarīgs parametrs - sprieguma kritums.

Elektrolīnijas izvēlas atbilstoši ekonomiskās strāvas blīvuma normalizētajai vērtībai un aprēķina sprieguma kritumu. Tā novirze no oriģināla nedrīkst pārsniegt norādītās vērtības.

Strāvas daudzums, kas iet caur vadītāju, ir atkarīgs no pievienotās slodzes. Palielinoties, palielinās arī apkures zudumi.

Augšējā attēlā parādīta shēma apgaismojuma sprieguma padevei, kur katrā sadaļā ir norādīti sprieguma zudumi. Vistālākā slodze ir vissvarīgākā, un tai rodas lielākā daļa sprieguma zudumu.

Sprieguma zudums

Sprieguma zuduma ∆ aprēķinsUuz ķēdes garuma posmaLdarīt pēc formulas:

∆U = (P∙r 0 +Q∙x 0)∙L/ U nom, kur

P un Q – jauda, W un var (aktīvā un reaktīva);
r 0 un x 0 – līnijas aktīvā un reaktīvā pretestība, Ohm/m;
U nom – nominālais spriegums, V.
U nom ir norādīts elektroierīču raksturlielumos.

Saskaņā ar PUE pieļaujamās sprieguma novirzes no normas ir šādas:

strāvas ķēdes – ne augstāk par ±5%;
dzīvojamo telpu un āra ēku apgaismojuma shēmas – līdz ±5%;
uzņēmumu un sabiedrisko ēku apgaismojums – no +5% līdz -2,5%.

Kopējais sprieguma zudums no transformatoru apakšstacijām līdz visattālākajai slodzei sabiedriskās un dzīvojamās ēkās nedrīkst pārsniegt 9%. No tiem 5% attiecas uz sadaļu līdz galvenajai ievadei un 4% no ievades līdz patērētājam. Saskaņā ar GOST 29322-2014 sprieguma nomināls trīsfāzu tīklos ir 400 V. Šajā gadījumā normālos darbības apstākļos ir pieļaujama novirze no tā ±10%.

Trīsfāzu līnijās ir jānodrošina vienmērīga slodze pie 0,4 kV. Šeit ir svarīgi, lai katra fāze būtu vienmērīgi noslogota. Lai to izdarītu, elektromotori ir savienoti ar lineāriem vadiem, un apgaismojums ir savienots starp fāzēm un neitrālu, tādējādi izlīdzinot slodzes pāri fāzēm.

Strāvas vai jaudas vērtības tiek izmantotas kā sākotnējie dati. Garām līnijām induktīvā pretestība tiek ņemta vērā, aprēķinot ∆U līnijā.

Pretestība x 0 vadi tiek ņemti diapazonā no 0,32 līdz 0,44 Ohm/km.

Zaudējumu aprēķins vadītājos tiek veikts, izmantojot iepriekš doto formulu, kur ir ērti sadalīt labo pusi aktīvajos un reaktīvajos komponentos:

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

Slodzes savienojums

Slodze ir savienota dažādos veidos. Visizplatītākie ir šādi:

savienojot slodzi līnijas galā (att. a zemāk);
vienmērīgs slodžu sadalījums visā līnijas garumā (b zīm.);
līnija L1, kurai ar vienmērīgi sadalītām slodzēm pievienota cita līnija L2 (c att.).

Diagramma, kurā parādīts, kā savienot slodzes no elektriskā paneļa

Elektrības līniju aprēķins sprieguma zudumam

Izvēloties vidējo pretestības vērtību vadītājiem, kas izgatavoti no alumīnija vai tērauda-alumīnija, piemēram, 0,35 Ohm/km.
Slodzes P, Q aprēķins.
Reaktīvā zuduma aprēķins:

∆U p = Q∙x 0 ∙L/U nom.

Pieļaujamo aktīvo zudumu noteikšana no starpības starp norādīto sprieguma zudumu un aprēķināto reaktīvo:

∆U a = ∆U – ∆U p .

Vada šķērsgriezums tiek atrasts no attiecības:

s = P∙L∙r 0 /(∆U a ∙U nom).

Tuvākās šķērsgriezuma vērtības izvēle no standarta sērijas un aktīvās un reaktīvās pretestības noteikšana uz 1 km līnijas no tabulas.

Attēlā parādīti vairāki dažāda izmēra kabeļu serdeņu šķērsgriezumi.

Dažādu sekciju kabeļu serdeņi

Pamatojoties uz iegūtajām vērtībām, koriģēto sprieguma krituma vērtību aprēķina, izmantojot iepriekš norādīto formulu. Ja tas pārsniedz pieļaujamo vērtību, no tās pašas rindas jāņem lielāks vads un jāveic jauns aprēķins.

Piemērs 1. Kabeļa aprēķins pie aktīvām slodzēm.

Lai aprēķinātu kabeli, vispirms ir jānosaka visu patērētāju kopējā slodze. Par sākotnējo vērtību var ņemt P = 3,8 kW. Strāvas stiprumu nosaka pēc labi zināmās formulas:

Ja visas slodzes ir aktīvas, cosφ=1.

Aizvietojot vērtības formulā, jūs varat atrast strāvu, kas būs vienāda ar: I = 3,8∙1000/220 = 17,3 A.

Saskaņā ar tabulām tiek atrasts šķērsgriezums kabelī, vara vadītājiem tas ir 1,5 mm 2.

Tagad jūs varat atrast 20 m gara kabeļa pretestību: R=2∙r 0 ∙L/s=2∙0,0175 (Ohm∙mm 2)∙20 (m)/1,5 (mm 2)=0,464 omi.

Divkodolu kabeļa pretestības aprēķināšanas formula ņem vērā abu vadu garumu.

Pēc kabeļa pretestības vērtības noteikšanas jūs varat viegli atrast sprieguma zudumu: ∆U=I∙R/U∙100% =17,3 A∙0,464 omi/220 V∙100%=3,65%.

Ja nominālais spriegums pie ieejas ir 220 V, tad pieļaujamās novirzes no slodzes ir 5%, un iegūtais rezultāts to nepārsniedz. Ja pielaide būtu pārsniegta, būtu bijis jāņem lielāks vads no standarta diapazona ar šķērsgriezumu 2,5 mm 2.

2. piemērs. Sprieguma krituma aprēķins, ja elektromotoram tiek piegādāta jauda.

Elektromotors patērē strāvu saskaņā ar šādiem parametriem:

I nom = 100 A;
cos φ = 0,8 normālā režīmā;
I sākuma = 500 A;
cos φ = 0,35 palaišanas brīdī;
Sprieguma kritums elektriskajā panelī, kas sadala 1000 A strāvu, ir 10 V.

Attēlā un zemāk ir elektromotora barošanas avota shēma.

Strāvas padeves ķēdes elektromotoram (a) un apgaismojumam (b)

Lai izvairītos no aprēķiniem, tiek izmantotas tabulas, kas ir pietiekami precīzas praktiskai lietošanai ar jau aprēķinātu ∆U starp fāzēm 1 km garā kabelī pie strāvas vērtības 1 A. Tālāk esošajā tabulā ir ņemtas vērā kabeļa šķērsgriezuma vērtības. serdeņi, vadītāju materiāli un ķēdes veids.

Tabula sprieguma zuduma noteikšanai kabelī

Sadaļa mm 2		Vienfāzes ķēde			Līdzsvarota trīsfāzu ķēde
		Motora jauda		Apgaismojums	Motora jauda		Apgaismojums
		Parasts vergs. režīmā	Palaist		Parasts vergs. režīmā	Palaist
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

Sprieguma kritums normālas elektromotora darbības laikā būs:

∆U% = 100∆U/U nom.

Šķērsgriezumam 35 mm 2 ∆U 1 A strāvai būs 1 V/km. Tad ar strāvu 100 A un kabeļa garumu 0,05 km zudumi būs vienādi ar ∆U = 1 V/A km∙100 A∙ 0,05 km = 5 V. Pieskaitot tiem sprieguma kritumu panelī no 10 V, kopējie zudumi ∆ U kopā = 10 V + 5 V = 15 V. Rezultātā procentuālie zaudējumi būs:

∆U% = 100∙15/400 = 3,75%.

Šī vērtība ir ievērojami mazāka par pieļaujamajiem zaudējumiem (8%) un tiek uzskatīta par pieņemamu.

Kad elektromotors ieslēdzas, tā strāva palielinās līdz 500 A. Tas ir par 400 V vairāk nekā tā nominālā strāva. Tikpat daudz palielināsies sadales paneļa slodze. Tas būs 1400 A. Sprieguma kritums tajā proporcionāli palielināsies:

∆U = 10∙1400/1000 = 14 V.

Saskaņā ar tabulu sprieguma kritums kabelī būs: ∆U = 0,52∙500∙0,05 = 13 V. Kopā motora palaišanas zudumi būs ∆U kopā = 13+14 = 27 V. Tad jānosaka cik tas būs procentos: ∆U = 27/400∙100 =6,75%. Rezultāts ir pieļaujamās robežās, jo tas nepārsniedz 8% robežu.

Elektromotora aizsardzība jāizvēlas tā, lai reakcijas spriegums būtu lielāks nekā iedarbināšanas brīdī.

3. piemērs. ∆U aprēķins apgaismojuma ķēdēs.

Trīs vienfāzes apgaismojuma ķēdes ir savienotas paralēli trīsfāzu četru vadu barošanas līnijai, kas sastāv no 70 mm 2 vadiem, 50 m garumā un nes strāvu 150 A. Apgaismojums ir tikai daļa no līnijas slodzes (b att. virs).

Katra apgaismojuma ķēde ir izgatavota no vara stieples, kuras garums ir 20 m, šķērsgriezums ir 2,5 mm 2, un tajā ir 20 A strāva. Visas trīs slodzes ir savienotas ar vienu un to pašu fāzi. Šajā gadījumā elektropārvades līnija ir līdzsvarota.

Ir nepieciešams noteikt sprieguma kritumu katrā apgaismojuma ķēdē.

Sprieguma kritumu trīsfāzu līnijā nosaka efektīvā slodze, kas norādīta piemēra apstākļos: ∆U fāzes līnija = 0,55∙150∙0,05 = 4,125 V. Tas ir zudums starp fāzēm. Lai atrisinātu problēmu, jāatrod zudumi starp fāzi un neitrālu: ∆U līnija fn = 4,125/√3 = 2,4 V.

Sprieguma kritums vienai vienfāzes ķēdei ir ∆U kopā = 18∙20∙0,02=7,2 V. Ja saskaita zudumus barošanas līnijā un ķēdē, tad kopā tie būs ∆U kopā = 2,4+7,2 = 9,6 V. Procentos tas būs 9,6/230∙100 = 4,2%. Rezultāts ir apmierinošs, jo tas ir mazāks par pieļaujamo vērtību 6%.

Sprieguma pārbaude. Video

Kā pārbaudīt sprieguma kritumu dažādu veidu kabeļos, var atrast tālāk esošajā videoklipā.

Pieslēdzot elektroierīces, ir svarīgi pareizi aprēķināt un izvēlēties barošanas kabeļus un vadus, lai sprieguma zudumi tajos nepārsniegtu pieļaujamās vērtības. Tiem pieskaita arī zaudējumus piegādes tīklā, kas būtu summējami.

Projektējot elektrotīklus un sistēmas ar zemu strāvu, bieži ir nepieciešami sprieguma zudumu aprēķini kabeļos un vados. Šie aprēķini ir nepieciešami, lai izvēlētos optimālāko kabeli. Ja izvēlaties nepareizu vadītāju, barošanas sistēma ļoti ātri neizdosies vai vispār nesāksies. Lai izvairītos no iespējamām kļūdām, ieteicams izmantot tiešsaistes sprieguma zudumu kalkulatoru. Ar kalkulatora palīdzību iegūtie dati nodrošinās stabilu un drošu līniju un tīklu darbību.

Enerģijas zuduma cēloņi elektroenerģijas pārvades laikā

Pārmērīgas izkliedes rezultātā rodas ievērojami zaudējumi. Pārmērīga siltuma dēļ kabelis var ļoti sakarst, īpaši lielas slodzes un nepareizi aprēķinot elektrības zudumus. Pārmērīgs karstums izraisa izolācijas bojājumus, radot reālus draudus cilvēku veselībai un dzīvībai.

Elektrības zudumi bieži rodas pārāk garu kabeļu līniju dēļ ar lielu slodzes jaudu. Ilgstošas lietošanas gadījumā ievērojami palielinās elektroenerģijas izmaksas. Nepareizi aprēķini var izraisīt iekārtu darbības traucējumus, piemēram, apsardzes signalizāciju. Sprieguma zudumi kabelī kļūst nozīmīgi, ja iekārtas barošanas avots ir zemsprieguma līdzstrāva vai maiņstrāva, ar nominālo vērtību no 12 līdz 48 V.

Kā aprēķināt sprieguma zudumu

Tiešsaistes sprieguma zudumu kalkulators palīdzēs izvairīties no iespējamām problēmām. Avota datu tabulā ir dati par kabeļa garumu, šķērsgriezumu un materiālu, no kura tas izgatavots. Aprēķiniem būs nepieciešama informācija par slodzes jaudu, spriegumu un strāvu. Turklāt tiek ņemts vērā kabeļa jaudas koeficients un temperatūras raksturlielumi. Pēc pogas nospiešanas tiek parādīti dati par enerģijas zudumiem procentos, vadītāja pretestības, reaktīvās jaudas un slodzes sprieguma rādītājiem.

Aprēķinu pamatformula ir šāda: ΔU=IхRL, kurā ΔU nozīmē sprieguma zudumu norēķinu līnijā, I ir patērētā strāva, ko galvenokārt nosaka patērētāja parametri. RL atspoguļo kabeļa pretestību atkarībā no tā garuma un šķērsgriezuma laukuma. Tieši pēdējai vērtībai ir izšķiroša loma strāvas zudumā vados un kabeļos.

Iespējas samazināt zaudējumus

Galvenais veids, kā samazināt zudumus kabelī, ir palielināt tā šķērsgriezuma laukumu. Turklāt jūs varat samazināt vadītāja garumu un samazināt slodzi. Tomēr pēdējās divas metodes ne vienmēr var izmantot tehnisku iemeslu dēļ. Tāpēc daudzos gadījumos vienīgā iespēja ir samazināt kabeļa pretestību, palielinot šķērsgriezumu.

Būtisks liela šķērsgriezuma trūkums tiek uzskatīts par ievērojamu materiālu izmaksu pieaugumu. Atšķirība kļūst pamanāma, kad kabeļu sistēmas stiepjas lielos attālumos. Tāpēc projektēšanas stadijā jums nekavējoties jāizvēlas kabelis ar nepieciešamo šķērsgriezumu, kuram, izmantojot kalkulatoru, būs jāaprēķina jaudas zudumi. Šai programmai ir liela nozīme, sastādot projektus elektroinstalācijas darbiem, jo manuālie aprēķini aizņem daudz laika, un tiešsaistes kalkulatora režīmā aprēķins aizņem burtiski dažas sekundes.

Sprieguma krituma aprēķināšana, barojot patērētājus, izmantojot radiālās ķēdes, ir diezgan vienkārši. Viena sekcija, viena kabeļa sekcija, viens garums, viena slodzes strāva. Mēs aizstājam šos datus formulā un iegūstam rezultātu.

Pieslēdzot patērētājus caur galvenajām ķēdēm (cilpu), ir grūtāk aprēķināt sprieguma kritumu. Faktiski vienai līnijai ir jāveic vairāki sprieguma krituma aprēķini: katrai sadaļai ir jāveic sprieguma krituma aprēķins. Papildu grūtības rodas, mainoties no galvenās ķēdes darbināmo elektrisko uztvērēju enerģijas patēriņam. Viena elektriskā uztvērēja jaudas izmaiņas tiek atspoguļotas visā ķēdē.

Cik bieži praksē ir nodrošināt strāvas padevi, izmantojot galvenās ķēdes un cilpas? Ir daudz piemēru, ko var sniegt:

Grupu tīklos tie ir apgaismojuma tīkli un kontaktligzdu tīkli.
Dzīvojamās ēkās grīdas paneļus darbina, izmantojot galvenās ķēdes.
Rūpnieciskajās un komerciālajās ēkās bieži tiek izmantotas arī galvenās barošanas shēmas un paneļu cilpas barošanas avots.
Kopne ir piemērs patērētāju apgādei, izmantojot maģistrālo ķēdi.
Strāvas padeve āra ceļu apgaismojuma stabiem.

Apsvērsim sprieguma krituma aprēķināšanu, izmantojot āra apgaismojuma piemēru.

Pieņemsim, ka jums ir jāaprēķina sprieguma kritums četriem āra apgaismojuma stabiem, kurus secīgi darbina no ShchNO āra apgaismojuma paneļa.

Sekciju garums no vairoga līdz stabam, starp pīlāriem: L1, L2, L3, L4.
Strāva, kas plūst cauri posmiem: I1, I2, I3, I4.
Sprieguma kritums sekcijās: dU%1, dU%2, dU%3, dU%4.
Strāva, ko patērē katra staba lampas, Ilamp.

Pīlārus darbina attiecīgi cilpa:

I4=Ilampa
I3=I4+Ilampa
I2=I3+Ilampa
I1=I2+Ilampa

Lampas patērētā strāva nav zināma, taču ir zināma lampas jauda un tās veids (vai nu no kataloga, vai saskaņā ar SP 31-110-2003 6.30. punktu).

Strāvu nosaka pēc formulas:

Formula kopējās fāzes strāvas aprēķināšanai

I f - kopējā fāzes strāva
P - aktīvā jauda
U f - fāzes spriegums
cosφ - jaudas koeficients
N f — fāžu skaits (N f =1 vienfāzes slodzei, N f =3 vienfāzes slodzei)

Atgādināšu, ka lineārais (fāzes-fāzes) spriegums ir √3 reizes lielāks par fāzes spriegumu:

Aprēķinot sprieguma kritumu trīsfāžu tīklā, tiek pieņemts līnijas sprieguma kritums, vienfāzes tīklos tiek ņemts vērā vienfāzes sprieguma kritums.

Sprieguma kritumu aprēķina pēc formulas:

I f - kopējā fāzes strāva, kas plūst cauri sekcijai
R - sekcijas pretestība
cosφ - jaudas koeficients

Sekcijas pretestību aprēķina, izmantojot formulu

ρ - vadītāja pretestība (varš, alumīnijs)
L - sekcijas garums
S - vadītāja šķērsgriezums
N ir paralēlo vadītāju skaits līnijā

Parasti katalogos ir norādītas specifiskas pretestības vērtības dažādiem vadītāju šķērsgriezumiem

Ja ir informācija par vadītāju pretestību, sprieguma krituma aprēķināšanas formulas ir šādas:

Formula sprieguma krituma aprēķināšanai trīsfāžu ķēdē

Formulā aizstājot atbilstošās strāvas, pretestības, garuma, paralēlo vadītāju skaita un jaudas koeficienta vērtības, mēs aprēķinām sprieguma krituma lielumu sadaļā.

Normatīvie dokumenti regulē relatīvā sprieguma krituma vērtību (procentos no nominālās vērtības), ko aprēķina pēc formulas:

U ir tīkla nominālais spriegums.

Relatīvā sprieguma krituma aprēķināšanas formula ir vienāda trīsfāžu un vienfāzes tīklam. Aprēķinot trīsfāžu tīklā, ir jāaizstāj trīsfāžu kritums un nominālais spriegums, aprēķinot vienfāzes tīklā - vienfāzes:

Teorija ir pabeigta, apskatīsim, kā to īstenot, izmantojot DDECAD.

Ņemsim šādus sākotnējos datus:

Lampas jauda 250W, cosφ=0,85.
Attālums starp pīlāriem no vairoga līdz pirmajam stabam ir L1=L2=L3=L4=20m.
Stabus darbina 3×10 vara kabelis.
Atzars no barošanas kabeļa uz lampu ir izgatavots ar 3×2,5 kabeli, L=6m.

Katrai kolonnai mēs izveidojam aprēķinu tabulu.

Mēs aizpildām datus par lampu katrā aprēķinu tabulā:

Aprēķinu tabulas 4. kolonnu savienojam ar aprēķinu tabulas 3. aili, 2. kolonnu - 3. kolonnu, 1. kolonnu - 2. kolonnu, SCHO - 1. kolonnu:

Tālāk no SCHO aprēķinu tabulas programmas aprēķinātā sprieguma krituma vērtība pirmās sadaļas beigās (1. aile) tiek pārnesta uz aprēķinu tabulas 1. ailes zaļo šūnu:

Vērtības ir jāpārsūta, izmantojot atsauci uz augstāka līmeņa paneļa aprēķinu tabulas šūnu. 1. ailes un SCHO gadījumā tas tiek darīts šādi:

Aprēķinu tabulas 1. ailē kursors tiek novietots uz zaļās šūnas kolonnā “∆U”.
Noklikšķiniet uz "=".
Pārslēdzieties uz SCHO aprēķinu tabulu.
Novietojiet kursoru uz šūnas kolonnā “∆U ∑”, kas atrodas rindā 1. kolonna.
Nospiediet "Enter".

Mēs iegūstam aprēķināto sprieguma kritumu otrās sadaļas beigās (2. kolonna) - 0,37% un aprēķināto sprieguma kritumu pāri lampai - 0,27%.

Mēs darām to pašu ar visām pārējām aprēķinu tabulām un iegūstam aprēķinātās sprieguma krituma vērtības visās sekcijās.
Tā kā mēs saistījām tabulas (izmantojot programmu, savienojot vienu tabulu ar otru un manuāli, pārsūtot sprieguma krituma vērtības), mēs ieguvām sasaistītu sistēmu. Ja veiksit izmaiņas, viss būs kārtībā automātiski pārrēķināts.

Elektroenerģijas pārraides un saņemšanas kvalitātes jautājums lielā mērā ir atkarīgs no šajā sarežģītajā tehnoloģiskajā procesā iesaistīto iekārtu stāvokļa. Tā kā enerģētikas nozare pārvadā milzīgu jaudu lielos attālumos, elektropārvades līniju raksturlielumiem tiek izvirzītas paaugstinātas prasības.

Turklāt nepārtraukti tiek pievērsta uzmanība sprieguma zudumu samazināšanai ne tikai garos augstsprieguma elektrotīklos, bet arī sekundārajās ķēdēs, piemēram, sprieguma mērtransformatoros, kā parādīts fotoattēlā.

VT sekundāro ķēžu kabeļi no katras fāzes tiek savākti vienā vietā - spaiļu montāžas skapī. No šīs sadales iekārtas, kas atrodas uz vidējā aprīkojuma montāžas masta, sprieguma ķēdes tiek piegādātas ar atsevišķu kabeli uz paneļa spaiļu bloku, kas atrodas releju telpā.

Primārās jaudas iekārtas atrodas ievērojamā attālumā no aizsargierīcēm un mērierīcēm, kas uzstādītas uz paneļiem. Šāda kabeļa garums sasniedz 300÷400 metrus. Šādi attālumi rada ievērojamus sprieguma zudumus iekšējā ķēdē, kas var nopietni nenovērtēt mērinstrumentu un visas sistēmas metroloģiskos raksturlielumus.

Šī iemesla dēļ primārā sprieguma vērtības, piemēram, 330 kV, pārveidošanas kvalitāte par sekundāro vērtību 100 volti ar nepieciešamo precizitātes klasi 0,2 vai 0,5, var neiekļūt pieļaujamajās robežās, kas nepieciešamas uzticamai mērīšanas darbībai. sistēmas un aizsardzības līdzekļi.

Lai novērstu šādas kļūdas ekspluatācijas stadijā, uz visiem mērīšanas kabeļiem attiecas sprieguma zudumu aprēķini pat elektroiekārtu ķēdes projektēšanas laikā.

Kā rodas sprieguma zudumi

Kabelis sastāv no vadošiem serdeņiem, no kuriem katru ieskauj dielektriķa slānis. Visa konstrukcija ir ievietota noslēgtā dielektriskā korpusā.

Metāla vadītāji ir novietoti diezgan tuvu viens otram, cieši piespiežot aizsargapvalku. Kad rinda ir gara, viņi sāk darboties. Pateicoties tās darbībai, veidojas kapacitāte, kas ir neatņemama reaktīvā sastāvdaļa.

Transformatoru, reaktoru un citu elementu ar induktivitāti tinumu transformāciju rezultātā elektriskās enerģijas jauda kļūst induktīva. Metāla serdeņu rezistīvā pretestība veido katras fāzes kopējās jeb kompleksās pretestības Zp aktīvo komponentu.

Lai darbotos zem sprieguma, kabelis ir savienots ar slodzi ar kopējo komplekso pretestību Zn katrā serdē.

Kabeļa darbības laikā trīsfāzu ķēdē nominālās slodzes apstākļos strāvas fāzēs L1÷L3 ir simetriskas, un nulles vadā N plūst nelīdzsvarotības strāva, kas ir ļoti tuvu nullei.

Vadītāju kompleksā pretestība, caur tiem plūstot strāvai, izraisa kabeļa sprieguma kritumu un zudumu, samazina tā ieejas vērtību, kā arī reaktīvā komponenta dēļ tas novirzās pa leņķi. Tas viss shematiski parādīts vektoru diagrammā.

Kabeļa izejā ir spriegums U2, kas ir novirzīts no strāvas vektora par leņķi φ un samazināts par krituma daudzumu I∙z no ieejas vērtības U1. Citiem vārdiem sakot, sprieguma krituma vektoru kabelī veido strāvas pāreja caur vadītāja sarežģīto pretestību, un tas ir vienāds ar ģeometriskās starpības vērtību starp ieejas un izejas vektoriem.

Skaidrības labad tas ir parādīts palielinātā mērogā un tiek apzīmēts ar segmentu ac vai taisnleņķa trijstūra ask hipotenūzu. Tās kājas ak un kc norāda sprieguma kritumu kabeļa pretestības aktīvajos un reaktīvajos komponentos.

Garīgi turpināsim vektora U2 virzienu, līdz tas krustojas ar vektora U1 veidoto riņķa līniju no centra punktā O. Tagad mums ir vektors ab ar leņķi, kas atkārto U2 virzienu un kura garums ir vienāds. līdz aritmētiskajai starpībai starp vērtībām U1-U2. Šo skalāro lielumu sauc par sprieguma zudumu.

To aprēķina, veidojot projektu, un mēra kabeļa darbības laikā, lai uzraudzītu tā tehnisko īpašību drošību.

Lai veiktu eksperimentu, ir jāveic divi mērījumi ar voltmetru dažādos galos: ievade un slodze. Tā kā starpība starp tām būs maza, ir jāizmanto augstas precizitātes ierīce, vēlams 0,2 klases.

Kabeļa garums var būt garš, kas prasīs ievērojamu laiku, lai pārvietotos no vienas vietas uz otru. Šajā periodā dažādu iemeslu dēļ var mainīties spriegums tīklā, kas izkropļo gala rezultātu. Tāpēc šādus mērījumus parasti veic vienlaicīgi no abām pusēm, iesaistot palīgu ar sakaru aprīkojumu un otru augstas precizitātes mērierīci.

Tā kā voltmetri mēra sprieguma efektīvo vērtību, to rādījumu atšķirība norādīs zaudējumu apjomu, ko veido vektoru moduļu aritmētiskā atņemšana kabeļa ieejā un izejā.

Kā piemēru ņemiet vērā sprieguma mērīšanas transformatoru ķēdes, kas parādītas augšējos fotoattēlos. Pieņemsim, ka lineārā vērtība kabeļa ieejā tiek mērīta ar precizitāti līdz desmitdaļām un ir vienāda ar 100,0 voltiem, bet slodzei pievienotajās izejas spailēs tā ir 99,5 volti. Tas nozīmē, ka sprieguma zudumi ir definēti kā 100,0-99,5 = 0,5 V. Pārrēķinot procentos, tie bija 0,5%.

Sprieguma zudumu aprēķināšanas princips

Atgriezīsimies pie sprieguma krituma un zudumu vektoru vektoru diagrammas. Ja kabeļa konstrukcija ir zināma, tā aktīvo pretestību aprēķina no strāvu nesošā serdeņa metāla pretestības, biezuma un garuma.

Specifiskā pretestība un garums ļauj noteikt kopējo kabeļa pretestību. Bieži vien aprēķiniem pietiek paņemt uzziņu grāmatu ar tabulām un aprēķināt abus pretestības veidus (aktīvo un reaktīvo).

Zinot abas taisnleņķa trīsstūra kājas, tiek aprēķināta hipotenūza - kompleksās pretestības vērtība.

Kabelis ir izveidots, lai pārraidītu nominālās vērtības strāvu. Reizinot tā skaitlisko vērtību ar komplekso pretestību, mēs uzzinām sprieguma krituma lielumu - maiņstrāvas pusi. Abas puses aprēķina līdzīgi: ak (I∙R) un kс (I∙X).

Tālāk tiek veikti vienkārši trigonometriskie aprēķini. Trīsstūrī ake kāju ae nosaka, reizinot I∙R ar cos φ, un Δ сkf - malas garums cf (I∙X reizināts ar sin φ). Lūdzu, ņemiet vērā, ka segments cf ir vienāds ar segmenta ed garumu, kas ir taisnstūra pretējā puse.

Pievienojiet iegūtos garumus ae un ed. Noskaidrosim segmenta reklāmas garumu, kas ir nedaudz mazāks par ab vai sprieguma zudumu. Tā kā bd vērtība ir maza, šo vērtību ir vieglāk atstāt novārtā, nekā mēģināt to ņemt vērā aprēķinos, kas gandrīz vienmēr tiek darīts.

Šis vienkāršais algoritms ir pamats divkodolu kabeļa aprēķināšanai, ja to darbina ar maiņstrāvu sinusoidālo strāvu. Šī tehnika darbojas arī ar nelielām korekcijām līdzstrāvas ķēdēm.

Trīsfāzu līnijās, kas darbojas pa trīs vai četru dzīslu kabeļiem, katrai fāzei izmanto līdzīgu aprēķinu metodi. Sakarā ar to tas kļūst daudz sarežģītāks.

Kā praksē tiek veikti aprēķini

Laiki, kad šādi aprēķini tika veikti manuāli, izmantojot formulas, ir sen pagājuši. Dizaina organizācijas jau sen ir izmantojušas īpašas tabulas, grafikus un diagrammas, kas apkopotas tehniskajās atsauces grāmatās. Tie novērš daudzu matemātisko darbību veikšanu un ar tām saistītās operatora kļūdas.

Kā piemēru mēs varam minēt publiski pieejamās uzziņu grāmatās aprakstītās metodes:

Fjodorovs par elektroenerģijas piegādi 1986. gadam;

par elektropārvades līniju un elektrotīklu elektroapgādes projektēšanas darbiem, rediģēja Bolshman, Krupovičs un Samovers.

Līdz ar datoru masveida ieviešanu mūsu dzīvē tika izstrādātas programmas sprieguma zudumu aprēķināšanai, ievērojami atvieglojot šo procesu. Tie ir izveidoti gan, lai projektēšanas organizācijās veiktu sarežģītus elektroapgādes tīklu aprēķinus, gan tuvinātu atsevišķa kabeļa izmantošanas provizoriskos rezultātus.

Šiem nolūkiem elektrotehnikas vietņu īpašnieki savos resursos ievieto dažādus kalkulatorus, kas ļauj ātri novērtēt dažādu zīmolu kabeļu iespējas. Lai tos atrastu, vienkārši ievadiet atbilstošo vaicājumu Google meklēšanā un atlasiet kādu no pakalpojumiem.

Kā piemēru apsveriet šāda veida kalkulatora darbību.

Izmēģināsim to un ievadīsim sākotnējos datus atbilstošajos laukos:

maiņstrāva;

alumīnijs;

līnijas garums - 400 m;

kabeļa šķērsgriezums - 16 mm kv (visticamāk, tas nav kabelis, bet viens kodols);

jaudas aprēķins - 100 W;

fāžu skaits - 3;

tīkla spriegums - 100 volti;

jaudas koeficients -0,92;

temperatūra - 20 grādi.

Noklikšķiniet uz pogas “Sprieguma zudumu aprēķināšana kabelī” un apskatiet pakalpojuma rezultātu.

Rezultāts bija diezgan ticams: 0,714 volti jeb 0,714%.

Mēģināsim vēlreiz to pārbaudīt citā vietnē. Lai to izdarītu, dodieties uz konkurējošu pakalpojumu un ievadiet tās pašas vērtības.

Rezultātā mēs iegūstam ātru aprēķinu.

Tagad varat salīdzināt dažādu pakalpojumu veiktos rezultātus. 0,714-0,693373=0,021 volts.

Aprēķinu precizitāte abos gadījumos ir diezgan pieņemama ne tikai ātrai kabeļa veiktspējas raksturlielumu analīzei, bet arī citiem mērķiem.

Divu tiešsaistes pakalpojumu darba salīdzināšanas metode parādīja to veiktspēju un datu ievades kļūdu neesamību, ko persona varētu pieļaut neuzmanības dēļ.

Tomēr, veicot šādu aprēķinu, ir pāragri nomierināties. Jāizdara secinājums par izvēlētā kabeļa piemērotību darbībai konkrētos ekspluatācijas apstākļos. Šim nolūkam ir tehniskās prasības pieļaujamām sprieguma novirzēm no normas.

Normatīvie dokumenti par sprieguma novirzi no nominālās vērtības

Atkarībā no valstspiederības izmantojiet kādu no tālāk norādītajām iespējām.

TKP 45—4.04—149—2009 (RB)

Dokuments ir derīgs Baltkrievijas Republikas teritorijā. Saņemot rezultātu, pievērsiet uzmanību 9.23.punktam.

SP 31-110-2003 (RF)

Pašreizējie standarti ir paredzēti izmantošanai Krievijas Federācijas elektroapgādes objektos. Izskatīt 7.23.apakšpunktu.

1999. gada 1. janvārī aizstāts starpvalstu standarts, 1987. gada GOST 13109. Analizējiet saskaņā ar 5.3.2. punktu.

Kabeļu zudumu samazināšanas veidi

Veicot sprieguma zudumu aprēķinu kabelī un rezultātu salīdzinot ar normatīvo dokumentu prasībām, var izdarīt secinājumu par kabeļa piemērotību ekspluatācijai.

Ja rezultāts parāda, ka kļūdas ir pārvērtētas, tad ir jāizvēlas cits kabelis vai jāprecizē tā darbības nosacījumi. Praksē bieži sastopams tipisks gadījums, kad, izmērot jau ekspluatācijā esošu kabeli, atklājas, ka sprieguma zudumi tajā pārsniedz pieļaujamos standartus. Sakarā ar to samazinās iekārtu elektroapgādes kvalitāte.

Šādā situācijā ir nepieciešams veikt papildu tehniskus pasākumus, lai samazinātu materiālu izmaksas, kas nepieciešamas pilnīgai kabeļa nomaiņai, jo:

1. plūstošās slodzes ierobežošana;

2. palielinot strāvu nesošo vadītāju šķērsgriezuma laukumu;

3. kabeļa darba garuma samazināšana;

4. samazinot darba temperatūru.

Caur kabeli pārraidītās jaudas ietekme uz sprieguma zudumiem

Strāvas plūsmu caur vadītāju vienmēr pavada siltuma izdalīšanās tajā, un karsēšana ietekmē tā vadītspēju. Kad palielināta jauda tiek pārraidīta pa kabeli, tā rada augstāku temperatūru un palielina sprieguma zudumus.

Lai tos samazinātu, dažkārt pilnīgi pietiek ar to, ka dažus patērētājus, kas saņem elektroenerģiju pa kabeli, vienkārši atslēgt un no jauna pieslēgt tiem, izmantojot citu, apvada ķēdi.

Šī metode ir piemērota sazarotām shēmām ar lielu skaitu patērētāju un rezerves līnijām to savienošanai.

Kabeļa serdes šķērsgriezuma laukuma palielināšana

Šo metodi bieži izmanto, lai samazinātu zudumus sprieguma mērīšanas transformatoru ķēdēs. Ja darba kabelim pievienojat citu kabeli un paralēli savienojat to vadus, strāvas sadalīsies un samazinās katra vada slodze. Samazinās arī sprieguma zudumi, un tiek atjaunota mērīšanas sistēmas precizitāte.

Lietojot šo metodi, ir svarīgi neaizmirst veikt izmaiņas būvētajā dokumentācijā un jo īpaši uzstādīšanas shēmās, kuras remonta un ekspluatācijas personāls izmanto, lai veiktu periodiskas apkopes. Tas neļaus darbiniekiem kļūdīties.

Darba kabeļa garuma samazināšana

Metode nav tipiska, bet dažos gadījumos to var izmantot. Fakts ir tāds, ka daudzu attīstīto enerģētikas uzņēmumu kabeļu trašu izvietojums tiek pastāvīgi izstrādāts un uzlabots saistībā ar piegādāto aprīkojumu.

Sakarā ar to ir iespējams releju kabeli, samazinot tā garumu, kas galu galā samazinās sprieguma zudumus.

Apkārtējās vides temperatūras ietekme

Kabeļa ekspluatācija telpās ar paaugstinātu apkuri izraisa siltuma līdzsvara pārkāpumu un tā tehnisko īpašību kļūdu palielināšanos. Ieklāšana pa citām līnijām vai siltumizolācijas slāņa izmantošana var samazināt sprieguma zudumus.

Kā likums, ir iespējams efektīvi uzlabot kabeļa īpašības vienā vai vairākos veidos, ja to izmanto kombinācijā. Tāpēc, kad rodas šāda vajadzība, ir svarīgi aprēķināt visus iespējamos problēmas risināšanas veidus un izvēlēties vietējiem apstākļiem piemērotāko variantu.

Jāņem vērā, ka kompetenta elektroiekārtu pārvaldība prasa pastāvīgu ekspluatācijas situācijas analīzi, iespējamo notikumu prognozēšanu un spēju aprēķināt dažādas situācijas. Šīs īpašības atšķir labu elektriķi no parasto strādnieku kopējās masas.

Sprieguma zudumu aprēķins līdzstrāvas tīkliem 12, 24, 36V.
Sprieguma zuduma aprēķins, neņemot vērā induktīvo pretestību 220/380V.
Sprieguma zuduma aprēķins, ņemot vērā induktīvo pretestību 380V.

Projektējot tīklus, bieži vien ir jāaprēķina sprieguma zudumi kabelī. Tagad es vēlos runāt par sprieguma zuduma pamata aprēķiniem līdzstrāvas un maiņstrāvas tīklos, vienfāzes un trīsfāžu tīklos.

Pievērsīsimies normatīvajiem dokumentiem un redzēsim, kādas ir pieļaujamās sprieguma novirzes vērtības.

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

9.23 Sprieguma novirzes no nominālā sprieguma jaudas elektrisko uztvērēju un visattālāko elektriskā apgaismojuma lampu spailēs normālā režīmā nedrīkst pārsniegt ±5%,
un pēcavārijas režīmā pie lielākajām projektētām slodzēm - ±10%. Sprieguma tīklos
12–42 V (skaitot no sprieguma avota, piemēram, pazeminošā transformatora), pieļaujamas sprieguma novirzes līdz 10%.

Sprieguma novirze elektromotoriem palaišanas režīmos ir pieļaujama, bet ne vairāk kā 15%.Šajā gadījumā ir jānodrošina stabila palaišanas iekārtas darbība un dzinēja iedarbināšana.

Normālā darba režīmā jaudas transformatorus ielādējot transformatoru apakšstacijās, kas nepārsniedz 70% no to nominālās jaudas, pieļaujamie (pieejamie) kopējie sprieguma zudumi.
no 0,4 kV transformatoru apakšstaciju kopnēm līdz vistālāk esošajai vispārējā apgaismojuma lampai dzīvojamās un sabiedriskās ēkās, ņemot vērā transformatoru tukšgaitas zudumus un sprieguma zudumus tajos, kas samazināti līdz sekundārajam spriegumam, parasti nedrīkst pārsniegt 7,5%. . Tajā pašā laikā sprieguma zudumi elektroinstalācijās ēku iekšienē nedrīkst pārsniegt 4% no nominālā sprieguma, skatuves apgaismojumam - 5%.

SP 31-110-2003 (RF).
7.23 Sprieguma novirzes no nominālā sprieguma jaudas elektrisko uztvērēju un visattālāko elektriskā apgaismojuma spuldžu spailēs normālā režīmā nedrīkst pārsniegt ±5%, un maksimālā pieļaujamā pēcavārijas režīmā pie lielākajām projektētām slodzēm ir ±10%. . Tīklos ar spriegumu 12-50 V (skaitot no strāvas avota, piemēram, pazeminošā transformatora) pieļaujamas sprieguma novirzes līdz 10%.

Vairākiem elektriskajiem uztvērējiem (vadības ierīcēm, elektromotoriem) ir pieļaujams sprieguma samazinājums palaišanas režīmos šiem elektriskajiem uztvērējiem regulēto vērtību robežās, bet ne vairāk kā par 15%.

Ņemot vērā regulētās novirzes no nominālvērtības, kopējiem sprieguma zudumiem no transformatoru apakšstacijas 0,4 kV kopnēm līdz vistālāk esošajai vispārējā apgaismojuma lampai dzīvojamās un sabiedriskās ēkās parasti nevajadzētu pārsniegt 7,5%.

Sprieguma izmaiņu diapazons elektrisko uztvērēju spailēs, iedarbinot elektromotoru, nedrīkst pārsniegt GOST 13109 noteiktās vērtības.

GOST 13109.

5.3.2. Līdzsvara stāvokļa sprieguma novirzes dUy un sprieguma izmaiņu diapazona summas maksimālā pieļaujamā vērtība elektrisko tīklu pieslēguma vietās ar spriegumu 0,38 kV ir vienāda ar 10% no nominālā sprieguma.

Sprieguma zudumi ir atkarīgi no kabeļa materiāla (vara, alumīnijs), šķērsgriezuma, līnijas garuma, jaudas (strāvas) un sprieguma.

Lai aprēķinātu sprieguma zudumus, es Excel programmā izveidoju 3 programmas, pamatojoties uz F.F. Karpovs “Kā izvēlēties vadu un kabeļu šķērsgriezumu”.

1 Līdzstrāvas tīkliem induktīvā pretestība netiek ņemta vērā. Sprieguma zudumu var aprēķināt, izmantojot šādas formulas (divu vadu līnijai):

Izmantojot šīs formulas, es aprēķinu sprieguma zudumus elektriskajām piedziņām logu atvēršanai (24V), kā arī apgaismojuma tīklam (220V).

2 Trīsfāzu tīkliem, kur kosinuss ir 1, induktīvā pretestība arī netiek ņemta vērā. Šo metodi var izmantot arī apgaismojuma tīkliem, jo... to cos ir tuvu 1, mūsu iegūtā kļūda nav nozīmīga. Formula sprieguma zuduma (380V) aprēķināšanai: