Расчет потери напряжения в кабеле формула


Расчёт потерь напряжения в кабеле

 

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.

 

Рис.1 Рис.2

При равенстве сопротивлений Zп1=Zп2=Zп3 и Zн1=Zн2=Zн3 ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп1=Zп2).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

 

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

 

P - активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q - реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R - удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X - удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L - длина кабельной линии, м;
- линейное напряжение сети, В;
- фазное напряжение сети, В.

 

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected]

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

 

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Расчет падения напряжения в кабеле рассчет и мероприятия

Ed Valitov 26.11.2018

 

Доброго дня, уважаемые гости и читатели нашего блога! Сегодня мы хотели бы рассказать Вам о том, как выбрать электрический провод для системы энергоснабжения объекта так, чтобы

не пришлось кусать локти, сетуя на скачки напряжения или нехватку мощности для одновременного питания всего комплекса оборудования.

Основной акцент в этом деле делаем на диаметр провода для проходящего по нему тока, и расчет падения напряжения в кабеле как раз и призван решить эту задачу.

Давайте вместе выясним, как производится расчет, а также узнаем, каким образом можно увеличить показатель силового напряжения электрической сети, повысив тем самым безопасность электроустановок.

Содержание статьи

Что нам нужно знать?

Всем известно, что кабельная проводка передает электроэнергию от источника – линии электропередачи – к конечному потребителю – жилым, административным зданиям, строительным объектам и т.п.

При движении тока по металлическому проводу часть энергии теряется в нем из-за сопротивления току самого металла.

Поэтому потребителю достается не та часть электричества, которая отошла от источника, а несколько меньшая с учетом потерь при движении тока.

Для обеспечения оптимального распределения нагрузки и стабильности напряжения провод для электрической сети необходимо выбирать определенного размера – сечения, которое определяет диаметр провода.

Падение напряжения будет также зависеть от длины проводника.

Расчетная величина падения не должна сильно отклоняться от исходного нормативного значения.

При увеличении подключаемой нагрузки также возрастают препятствия для прохождения тока.

Кроме того, при небольшой силе тока увеличивается сопротивление проводника, поэтому происходит падение напряжения, ведь все мы из школы помним математическую зависимость:

I = U / R.

Поэтому, если взять два разных по длине проводника одинакового сечения, то потери выше у более длинного из них.

Следовательно, при прокладке токоведущего кабеля для ЛЭП или других электрических установок основным критерием наряду с сечением проводника выступает его длина.

А можно ли рассчитать эту величину в обычных бытовых условиях, используя подручные средства?

Разумеется, определить снижение напряжения мы сможем тремя способами:

  • Используя два вольтметра, производим замер этой величины в на концах кабеля.
  • Измеряем напряжение последовательно на разных участках провода. При этом методе показания могут быть не объективными, т.к. возможно изменение нагрузки или условий работы сети.
  • Подключаем один электроприбор параллельно замеряемому кабелю. Здесь также возможны погрешности, потому что длинные соединительные провода способны влиять на искомую характеристику.

Важно. Значение этой величины может быть минимальным — от 0,1 В. Советуем применять для измерения приборы не ниже класса точности 0,2.

Причины падения напряжения

В большинстве случае для монтажных работ выбор останавливают на жилах двух сортов металла. Это:

  1. медь;
  2. алюминий.

Они защищены изоляционной обмоткой.

Реже применяют термоусадку для самостоятельной изоляции жильных проводов.

То есть задача изоляции – создать диэлектрическую оболочку для проводника,

потому как в одном кабеле все провода лежат очень плотно друг к другу.

При протяженных линиях сердечники под обмоткой создают некоторый заряд с ёмкостным сопротивлением, по причине чего и возникает падение напряжения.

Оно происходит по следующему алгоритму.

  1. Проводящая жила под воздействием тока греется, затем создается ёмкостное реактивное сопротивление.
  2. Преобразования в элементах цепи делают мощность электрической энергии индуктивной.
  3. Сопротивление каждой фазы всей цепи возникает из-за резистивного сопротивления проводов.
  4. Каждая токопроводящая жила имеет полное сопротивление при подключении кабеля на токовую нагрузку.
  5. Если используются три фазы, то линии тока в них симметричны, нейтральная жила при этом проводит почти нулевой ток.
  6. Полное (комплексное) сопротивление создает потери напряжения, потому что ток в цепи движется с некоторым отклонением за счет реактивного сопротивления.

Данную схему можно представить графически: горизонтальная прямая линия, выходящая из определенной точки – сила тока.

Из той же точки выходит линия входного напряжения U1 и линия выходного напряжения U2, первая под большим, а вторая под меньшим углом к вектору силы тока.

Падение напряжения будет равно геометрической разнице между направлениями U1 и U2.

На рисунке – отрезок AB и есть падение, это гипотенуза треугольника.

Катеты BC и AC – показатели понижения напряжения с учетом реактивного и активного сопротивлений.

Линия AD – это значение энергетических потерь.

Эту схему удобно применять, когда нет доступного способа описать показатель понижения напряжения математически, т.к. вручную его рассчитывать довольно трудно.

Результат падения напряжения

А что становится результатом этого процесса в фундаментальном смысле?

Давайте посмотрим, что происходит при снижении этой характеристики электрической энергии.

В соответствии с нормативной документацией ПУЭ, потери при движении тока от трансформаторной подстанции до самого отдаленного участка по электрической нагрузке для населенного пункта должны быть не более 9 %.

При этом потери в размере 4 % разрешаются от главного ввода до потребителя электроэнергии, а 5 % – от трансформатора до главного ввода.

В трехфазных коммуникациях нормативный показатель по ГОСТ 29322-2014 составляет 400 В ± 10 % при нормальной эксплуатации линии.

 

Отклонение этой величины от норматива может приводить к следующим результатам для стационарных объектов или электрических приборов.

  1. Сбои в работе электроустановок, неправильная работа оборудования, выход его из строя, нарушение освещения объекта.
  2. Отключение электроприборов или сбои их корректной работы.
  3. Понижение ускорения вращения у электрических двигателей при старте, потери энергии, отключение устройств при нагреве.
  4. Некорректное распределение электронагрузки от начала линии до удаленного конца провода между объектами потребления.
  5. Работа на 50 % осветительных устройств помещения.

Нормальным значением для потерь при стандартном рабочем режиме электролинии является 5 %.

Эту величину допускается принимать для электросетей на этапе проекта.

Относительно токов большой мощности строятся протяженные электрические магистрали.

Важно. К устройству ЛЭП на всех стадиях предъявляются высокие требования. Поэтому важно просчитывать потери на всех участках магистрали, от главного магистрального пути до линий второстепенного назначения.

Рассчитываем падение напряжения

При вычислении обязательно учитываем активное и реактивное сопротивления, составляющие комплексное (общее) сопротивление цепи, а также мощность.

Формула для расчета этого показателя на участке цепи длиной L выглядит так:

∆U = (P * r0 + Q * x0) * L / Uном,

где

  • P — активная мощность;
  • Q — реактивная мощность;
  • r0 — активное сопротивление;
  • x0 — реактивное сопротивление;
  • Uном — номинальное напряжение.

Как мы сказали выше, на практике допускаются отклонения от нормативного показателя по ПУЭ. Разрешенные пределы отклонения:

  • силовые линии – ±5 %;
  • внутреннее и наружное бытовое освещение – ±5 %;
  • производственное освещение (также для общественных зданий) – от +5 % до -2,5 %.

В итоге вычисления мы получим процентный показатель.

Приведем пример.

Суммарная потребляемая мощность всех приборов в доме – 2 кВт.

Все приборы подключены к сети.

Тогда сила тока I = 2 * 1000/220 = 9 А.

Далее нам необходимо знать формулу расчета потерь напряжения.

Она выглядит следующим образом:

∆U = (I * р * L) / S.

Используя эту формулу, получаем потери в кабеле:

∆U = (I * R / U) * 100 % = 2 (два провода) * 0,0175 / 1,5 * 30 = 0,7 Ом.

                Тогда значение понижения напряжения будет равняться:

∆U = (9 * 0,7 / 220) * 100 % = 2,86 %.

Полученная величина вполне вписывает в нормативный по ПУЭ показатель 5 % отклонения.

Это значение, к тому же, очень выгодно для конечного потребителя, поскольку он получает электроэнергию полной мощности с потреблением электричества более низкого напряжения.

Это позволяет существенно снизить затраты потребителей на электроэнергию.

Еще один способ определения величины потерь напряжения предполагает использование таблицы, которая представлена в профильных методических указаниях для инженеров ЛЭП.

Там учтены все технические качества линии и оборудования, в зависимости от которых можно «достать» значение потерь для определенных условий эксплуатации.

Как уменьшить падение напряжения в электрической сети

При выполнении работ по прокладке кабеля сечение провода, взятое по допустимому понижению, превосходит таковую величину, выбранную по нагреву проводника.

Это приводит к удорожанию электричества для потребителя.

Как уменьшить этот показатель?

Ведь от него зависит итоговая цена за 1 кВт электроэнергии.

Опишем несколько способов сделать это.

 

  • Установить стабилизатор около нагрузки для устойчивости сети.
  • Повысить значение потенциала у начала кабеля, подключившись к отдельному трансформатору.
  • Расположить на небольшом расстоянии от потребителя блок питания или понижающий трансформатор при подключенной нагрузке 12-36 В.

Как уменьшить потери в кабеле

Потери напряжения приводят к дополнительным затратам.

Для того чтобы понизить этот показатель, можно воспользоваться следующими методами.

  • увеличить сечение питающих кабелей;
  • уменьшить количество ломаных линий (поворотов) в проводке, тем самым уменьшив длину маршрута проводника для снижения общего сопротивления;
  • понизить температуру окружающей среды, т.к. при нагревании металла возрастает его сопротивление, охлаждение даст обратный эффект;
  • уменьшить нагрузку на сеть;
  • привести угол между вектором напряжения и вектором силы тока к единице.

Замечание. Для того чтобы понизить сопротивление кабеля, а, соответственно, потери электричества в нем, можно попробовать улучшить вентиляцию в конструкциях кабеля и кабельных лотках.

Дорогие читатели, мы с Вами рассмотрели очередной вопрос, касающийся нашей безопасности в отношении электроснабжения, именно, узнали, как произвести правильный расчет падения напряжения.

Если информация была Вам полезна, порекомендуйте наш блог своим друзьям, подписывайтесь на нас в социальных сетях и будьте всегда под защитой!

Всего Вам хорошего.

 

Понравилась статья ? Поделитесь с друзьями!

Рассчет падение напряжения по длине кабеля

Линии электропередач транспортируют ток от распределительного устройства к конечному потребителю по токоведущим жилам различной протяженности. В точке входа и выхода напряжение будет неодинаковым из-за потерь, возникающих в результате большой длины проводника.

Падение напряжения по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, вызывающего увеличение сопротивления проводника.

На линиях значительной протяженности потери будут выше, чем при прохождении тока по коротким проводникам такого же сечения. Чтобы обеспечить подачу на конечный объект тока требуемого напряжения, нужно рассчитывать монтаж линий с учетом потерь в токоведущем кабеле, отталкиваясь от длины проводника.

к содержанию ↑

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

  1. Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
  2. Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
  3. Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
  4. Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
  5. Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

к содержанию ↑

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

  1. Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
  2. Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
  3. В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
  4. Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
  5. При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
  6. Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

к содержанию ↑

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

  • Удельное сопротивление провода — p.
  • Длина токопроводящего кабеля — l.
  • Площадь сечения проводника — S.
  • Сила тока нагрузки в амперах — I.
  • Сопротивление проводника — R.
  • Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

U = 0,0175*40*2/1,5*16

U = 14,93 В

Если сравнить полученное значение с номинальным для однофазной линии 220 В 50 Гц, получается, что потери напряжения составили: 220-14,93 = 205,07 В.

Такие потери в 14,93 В — это практически 6,8 % от входного (номинального) напряжения в сети. Значение, недопустимое для силовой группы розеток и осветительных приборов, потери будут заметны: розетки будут пропускать ток неполной мощности, а осветительные приборы — работать с меньшим накалом.

Мощность на нагрев проводника составит P = UI = 14,93*16 = 238,9 Вт. Это процент потерь в теории без учета падения напряжения на местах соединения проводов, контактах розеточной группы.

к содержанию ↑

Проведение сложных расчетов

Для более детального и достоверного расчета потерь напряжения на линии нужно принимать во внимание реактивное и активное сопротивление, которое вместе образует комплексное сопротивление, и мощность.

Для проведения расчетов падения напряжения в кабеле используют формулу:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U ном

В этой формуле указаны следующие величины:

  • P, Q — активная, реактивная мощность.
  • r0, x0 — активное, реактивное сопротивление.
  • U ном — номинальное напряжение.

Чтобы обеспечить оптимальную нагрузку по трехфазных линиям передач, необходимо нагружать их равномерно. Для этого силовые электродвигатели целесообразно подключать к линейным проводам, а питание на осветительные приборы — между фазами и нейтральной линией.

Есть три варианта подключения нагрузки:

  • от электрощита в конец линии;
  • от электрощита с равномерным распределением по длине кабеля;
  • от электрощита к двум совмещенным линиям с равномерным распределением нагрузки.

Пример расчета потерь напряжения: суммарная потребляемая мощность всех энергозависимых установок в доме, квартире составляет 3,5 кВт — среднее значение при небольшом количестве мощных электроприборов. Если все нагрузки активные (все приборы включены в сеть), cosφ = 1 (угол между вектором силы тока и вектором напряжения). Используя формулу I = P/(Ucosφ), получают силу тока I = 3,5*1000/220 = 15,9 А.

Дальнейшие расчеты: если использовать медный кабель сечением 1,5 кв. мм, удельное сопротивление 0,0175 Ом*мм2, а длина двухжильного кабеля для разводки равна 30 метров.

По формуле потери напряжения составляют:

∆U = I*R/U*100 %, где сила тока равна 15,9 А, сопротивление составляет 2 (две жилы)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ом. Тогда ∆U = 15,9*0,7/220*100% = 5,06 %.

Полученное значение незначительно превышает рекомендуемое нормативными документами падение в пять процентов. В принципе, можно оставить схему такого подключения, но если на основные величины формулы повлияет неучтенный фактор, потери будут превышать допустимое значение.

Что это значит для конечного потребителя? Оплата за использованную электроэнергию, поступающую к распределительному щиту с полной мощностью при фактическом потреблении электроэнергии более низкого напряжения.

к содержанию ↑

Использование готовых таблиц

Как домашнему мастеру или специалисту упростить систему расчетов при определении потерь напряжения по длине кабеля? Можно пользоваться специальными таблицами, приведенными в узкоспециализированной литературе для инженеров ЛЭП. Таблицы рассчитаны по двум основным параметрам — длина кабеля в 1000 м и величина тока в 1 А.

В качестве примера представлена таблица с готовыми расчетами для однофазных и трехфазных электрических силовых и осветительных цепей из меди и алюминия с разным сечением от 1,5 до 70 кв. мм при подаче питания на электродвигатель.

Таблица 1. Определение потерь напряжения по длине кабеля

Площадь сечения, мм2 Линия с одной фазой Линия с тремя фазами
Питание Освещение Питание Освещение
Режим Пуск Режим Пуск
Медь Алюминий Косинус фазового угла = 0,8 Косинус фазового угла = 0,35 Косинус фазового угла = 1 Косинус фазового угла = 0,8 Косинус фазового угла = 0,35 Косинус фазового угла = 1
1,5 24,0 10,6 30,0 20,0 9,4 25,0
2,5 14,4 6,4 18,0 12,0 5,7 15,0
4,0 9,1 4,1 11,2 8,0 3,6 9,5
6,0 10,0 6,1 2,9 7,5 5,3 2,5 6,2
10,0 16,0 3,7 1,7 4,5 3,2 1,5 3,6
16,0 25,0 2,36 1,15 2,8 2,05 1,0 2,4
25,0 35,0 1,5 0,75 1,8 1,3 0,65 1,5
35,0 50,0 1,15 0,6 1,29 1,0 0,52 1,1
50,0 70,0 0,86 0,47 0,95 0,75 0,41 0,77

Таблицы удобно использовать для расчетов при проектировании линий электропередач. Пример расчетов: двигатель работает с номинальной силой тока 100 А, но при запуске требуется сила тока 500 А. При нормальном режиме работы cos ȹ составляет 0,8, а на момент пуска значение равно 0,35. Электрический щит распределяет ток 1000 А. Потери напряжения рассчитывают по формуле ∆U% = 100∆U/U номинальное.

Двигатель рассчитан на высокую мощность, поэтому рационально использовать для подключения провод с сечением 35 кв. мм, для трехфазной цепи в обычном режиме работы двигателя потери напряжения равны 1 вольт по длине провода 1 км. Если длина провода меньше (к примеру, 50 метров), сила тока равна 100 А, то потери напряжения достигнут:

∆U = 1 В*0,05 км*100А = 5 В

Потери на распределительном щите при запуске двигателя равны 10 В. Суммарное падение 5 + 10 = 15 В, что в процентном отношении от номинального значения составляет 100*15*/400 = 3,75 %. Полученное число не превышает допустимое значение, поэтому монтаж такой силовой линии вполне реальный.

На момент пуска двигателя сила тока должна составлять 500 А, а при рабочем режиме — 100 А, разница равна 400 А, на которые увеличивается ток в распределительном щите. 1000 + 400 = 1400 А. В таблице 1 указано, что при пуске двигателя потери по длине кабеля 1 км равны 0,52 В, тогда

∆U при запуске = 0,52*0,05*500 = 13 В

∆U щита = 10*1400/100 = 14 В

∆U суммарные = 13+14 = 27 В, в процентном отношении ∆U = 27/400*100 = 6,75 % — допустимое значение, не превышает максимальную величину 8 %. С учетом всех параметров монтаж силовой линии приемлем.

к содержанию ↑

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

  1. Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
  2. В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
  3. Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
  4. После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
  5. Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

к содержанию ↑

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

  1. Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
  2. Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
  3. Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

  1. Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
  2. Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
  3. Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления 380В.

При проектировании сетей  часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).

9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например пони­жающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.

В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения
от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.

СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.

С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.

Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.

ГОСТ 13109.

5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения  в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения,  длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2  Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в  сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Жду ваших отзывов и предложений:)

Советую почитать:

рассчитываем потери и уменьшаем затраты

Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.

Изменение напряжения вдоль линии

Что такое падение напряжения

При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.

Закон Ома

Как замеряется падение напряжения

Измерить падение можно тремя способами:

  • Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
  • Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
  • Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.

Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.

Принцип замера потерь напряжения в кабеле

Сопротивление металлов

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.

В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой “p” и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².

Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:

R=(p*l)/S, где:

  • l – длина,
  • S – сечение кабеля.

Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.

Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:

S=(π*d²)/4, где:

  • π – число “пи” (3,14),
  • d – диаметр.

Как рассчитать потери напряжения

По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.

Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.

При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.

Выбор по допустимым потерям

При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:

U=I*R=(p*2l)/S.

В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.

Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.

В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.

Принцип образования потерь напряжения

Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².

Выбор сечения кабелей по нагреву

Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:

Р=I²*R.

В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.

При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

  • Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
  • Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
  • При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

  • Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
  • Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
  • Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
  • Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
  • Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Видео

Расчет потерь напряжения в кабеле

Для того чтобы обеспечить подачу напряжения от распределительного устройства к конечному потребителю используются линии электропередач. Они могут быть воздушными или кабельными и имеют значительную протяженность.

Как и все проводники, они имеют сопротивление, которое зависит от длины и чем они протяжение, тем больше потеря напряжения.

И чем длиннее линия, тем потери напряжения будут больше. Т.е. напряжение на входе и в конце линии будет разное.

Чтобы оборудование работало без сбоев, эти потери нормируются. Они суммарно должны иметь значение, не превышающее 9%.

Максимальное понижение напряжение на вводе составляет пять процентов, а до самого удаленного потребителя не более четырех процентов. В трехфазной сети при трех или четырех проводной сети этот показатель не должен превышать 10%.

Симптомы снижения напряжения у потребителя

Если эти показатели не соблюдаются, конечные потребители не смогут обеспечить номинальные параметры. При снижении напряжения возникают следующие симптомы:

  • Осветительные приборы, в которых используются лампы накаливания, начинают работать (светиться) в половину накала;
  • При включении электродвигателей уменьшается пусковое усилие на валу. В результате чего двигатель не вращается, и как следствие происходит перегрев обмоток и выход из строя;
  • Некоторые электроприборы не включаются. Не хватает напряжения, а другие приборы после включения могу выходить из строя;
  • Установки, чувствительные к входному напряжению, работают нестабильно, так же могут не включаться источники света, у которых нет нити накаливания.

Передача электроэнергии производится по воздушным или кабельным сетям. Воздушные изготовлены из алюминия, а кабельные могут быть алюминиевыми или медными.

В кабелях кроме активного сопротивления имеется емкостное сопротивление. Поэтому потеря мощности зависит от длины кабеля.

Причины, приводящие к снижению напряжения

Потери напряжения в линии электропередач возникают по следующим причинам:

  • По проводу проходит ток, который нагревает его, в результате увеличивается активное и емкостное сопротивление;
  • Трехфазный кабель при симметричной нагрузке имеет одинаковые значения напряжения на жилах, а ток нулевого провода будет стремиться к нулю. Это справедливо если нагрузка постоянная и чисто активная, что в реальных условиях невозможно;
  • В сетях, кроме активной нагрузки, имеется реактивная нагрузка в виде обмоток трансформатора, реакторов и т.п. и как следствие в них появляется индуктивная мощность;
  • В результате сопротивление будет складываться из активного, емкостного и индуктивного. Оно влияет на потери напряжения в сети.

Потери тока зависят от длины кабеля. Чем он протяжение, тем больше сопротивление, а это значит, что и потери значительнее. Отсюда следует, что потери мощности в кабеле зависят от протяженности или длины линии.

Расчет значения потерь

Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.

Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.

Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.

Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.

А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.

При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.

∆U= I*RL.

Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.

Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.

Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле

R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.

Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.

Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.

Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.

Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле.

Методы сокращения потерь

Потери мощности можно сократить следующими методами:

  • Увеличить сечение проводников. В результате снизится сопротивление, и потери уменьшатся;
  • Снижение потребляемой мощности. Этот параметр не всегда можно изменить;
  • Изменение протяженности кабеля.

Уменьшение мощности и изменение длины линии осуществить практически не возможно. Поэтому если увеличивать сечение провода без расчета, то на длинной линии это приведет к неоправданным затратам.

А это значит, что очень важно произвести расчет, который позволит правильно рассчитать потери мощности в кабеле и выбрать оптимальное значение сечения жил.

Калькулятор падения напряжения

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



Основной закон падения напряжения

В падение = ИК

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


Типичные сечения проводов AWG

AWG Диаметр витков провода Площадь Сопротивление меди Допустимая нагрузка на медный провод NEC с изоляцией 60/75/90 ° C (A) Приблизительный метрический эквивалент
дюйм мм на дюйм за см тыс. Миль мм 2 Н / км O / kFT
0000 (4/0) 0.4600 11,684 2,17 0,856 212 107 0,1608 0,04901 195/230/260
000 (3/0) 0,4096 10,404 2,44 0,961 168 85,0 0,2028 0,06180 165/200/225
00 (2/0) 0.3648 9,266 2,74 1.08 133 67,4 0,2557 0,07793 145/175/195
0 (1/0) 0,3249 8,252 3,08 1,21 106 53,5 0,3224 0,09827 125/150/170
1 0.2893 7,348 3,46 1,36 83,7 42,4 0,4066 0,1239 110/130/150
2 0,2576 6.544 3,88 1,53 66,4 33,6 0,5127 0,1563 95/115/130
3 0.2294 5,827 4,36 1,72 52,6 26,7 0,6465 0,1970 85/100/110 196 / 0,4
4 0,2043 5,189 4,89 1,93 41,7 21,2 0,8152 0,2485 70/85/95
5 0.1819 4,621 5,50 2,16 33,1 16,8 1.028 0,3133 126 / 0,4
6 0,1620 4,115 6,17 2,43 26,3 13,3 1,296 0,3951 55/65/75
7 0.1443 3,665 6,93 2,73 20,8 10,5 1,634 0,4982 80 / 0,4
8 0,1285 3,264 7,78 3,06 16,5 8,37 2,061 0,6282 40/50/55
9 0.1144 2,906 8,74 3,44 13,1 6,63 2,599 0,7921 84 / 0,3
10 0,1019 2,588 9,81 3,86 10,4 5,26 3,277 0,9989 30/35/40
11 0.0907 2.305 11,0 4,34 8,23 4,17 4,132 1,260 56 / 0,3
12 0,0808 2,053 12,4 4,87 6.53 3,31 5,211 1,588 25/25/30 (20)
13 0.0720 1,828 13,9 5,47 5,18 2,62 6.571 2,003 50 / 0,25
14 0,0641 1,628 15,6 6,14 4,11 2,08 8,286 2,525 20/20/25 (15)
15 0.0571 1,450 17,5 6,90 3,26 1,65 10,45 3,184 30 / 0,25
16 0,0508 1,291 19,7 7,75 2,58 1,31 13,17 4,016 - / - / 18 (10)
17 0.0453 1.150 22,1 8,70 2,05 1,04 16,61 5,064 32 / 0,2
18 0,0403 1.024 24,8 9,77 1,62 0,823 20,95 6.385 - / - / 14 (7) 24/0.2
19 0,0359 0,912 27,9 11,0 1,29 0,653 26,42 8,051
20 0,0320 0,812 31,3 12,3 1.02 0,518 33,31 10,15 16/0.2
21 0,0285 0,723 35,1 13,8 0,810 0,410 42,00 12,80 13 / 0,2
22 0,0253 0,644 39,5 15,5 0,642 0,326 52.96 16,14 7 / 0,25
23 0,0226 0,573 44,3 17,4 0,509 0,258 66,79 20,36
24 0,0201 0,511 49,7 19,6 0.404 0,205 84,22 25,67 1 / 0,5, 7 / 0,2, 30 / 0,1
25 0,0179 0,455 55,9 22,0 0,320 0,162 106,2 32,37
26 0,0159 0.405 62,7 24,7 0,254 0,129 133,9 40,81 7 / 0,15
27 0,0142 0,361 70,4 27,7 0,202 0,102 168,9 51,47
28 0.0126 0,321 79,1 31,1 0,160 0,0810 212,9 64,90
29 0,0113 0,286 88,8 35,0 0,127 0,0642 268,5 81,84
30 0.0100 0,255 99,7 39,3 0,101 0,0509 338,6 103,2 1 / 0,25, 7 / 0,1
31 0,00893 0,227 112 44,1 0,0797 0,0404 426,9 130,1
32 0.00795 0,202 126 49,5 0,0632 0,0320 538,3 164,1 1 / 0,2, 7 / 0,08
33 0,00708 0,180 141 55,6 0,0501 0,0254 678,8 206,9
34 0.00630 0,160 159 62,4 0,0398 0,0201 856,0 260,9
35 0,00561 0,143 178 70,1 0,0315 0,0160 1079 329,0
36 0.00500 0,127 200 78,7 0,0250 0,0127 1361 414,8
37 0,00445 0,113 225 88,4 0,0198 0,0100 1716 523,1
38 0.00397 0,101 252 99,3 0,0157 0,00797 2164 659,6
39 0,00353 0,0897 283 111 0,0125 0,00632 2729 831,8
40 0.00314 0,0799 318 125 0,00989 0,00501 3441 1049

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

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

Чрезмерное падение напряжения в цепи может привести к мерцанию или тусклому горению ламп, плохому нагреву нагревателей, а также к перегреву электродвигателей. Это условие заставляет нагрузку работать с меньшим напряжением, проталкивающим ток.

Эксперты говорят, что падение напряжения никогда не должно превышать 3%. Это достигается путем выбора провода правильного размера и использования удлинителей и аналогичных устройств.

Существует четыре основных причины падения напряжения.

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

Ampacity - это максимальное количество электронов, которые могут быть вытолкнуты за один раз - это сокращение от ампера.

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

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

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

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

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

Кабели

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

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

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

.

Потери мощности в кабелях - Технология производства

Технология производства Меню перейти к содержанию
  • ДОМ
  • Видео
    • Производительность скважины
    • Искусственный лифт
    • SRP
    • ESP
    • Газлифт
    • Jet Pmup
    • Завершение скважины
    • Стимуляция скважины
    • Моделирование потока
    • Бурение
    • Каротаж скважин
  • СВЯЗАТЬСЯ С НАМИ
«Диагностическая схема ESP Удлинение провода двигателя » От .

Расчет сечения кабеля и падения напряжения

Расчет сечения кабеля и падения напряжения:

Рассчитайте падение напряжения и сечение электрического кабеля для следующих данных.

  • Электрические характеристики: Электрическая нагрузка 80 кВт, расстояние между источником и нагрузкой 200 метров, напряжение системы 415 В, трехфазное, коэффициент мощности 0,8, допустимое падение напряжения 5%, коэффициент нагрузки 1,
  • Деталь прокладки кабеля: Кабель прокладывают заглубленным в землю в траншею на глубине 1 метра.Температура грунта составляет приблизительно 35 градусов. Количество кабелей на траншею - 1. Количество кабелей в одной траншее.
  • Детали почвы: Термическое сопротивление почвы неизвестно. Природа почвы - влажная почва.

Расчет:

  • Потребляемая нагрузка = общая нагрузка x коэффициент потребности
  • Потребляемая нагрузка в кВт = 80 x 1 = 80 кВт
  • Потребляемая нагрузка в кВА = кВт / П.Ф.
  • Потребляемая нагрузка в кВА = 80 / 0,8 = 100 кВА
  • Ток полной нагрузки = (кВАx1000) / (1.732x Напряжение)
  • Ток полной нагрузки = (100 × 1000) / (1,732 × 415) = 139А.
  • Расчет поправочного коэффициента кабеля по следующим данным:
  • Коэффициент температурной коррекции (K1), когда кабель находится на воздухе, составляет

Температурный поправочный коэффициент в воздухе: K1

Температура окружающей среды ©

Изоляция

ПВХ

XLPE / EPR

10

1.22

1,15

15

1,17

1,12

20

1,12

1,08

25

1,06

1,04

35

0,94

0.96

40

0,87

0,91

45

0,79

0,87

50

0,71

0,82

55

0,61

0,76

60

0.5

0,71

65

0

0,65

70

0

0,58

75

0

0,5

80

0

0,41

  • Поправочный коэффициент температуры земли (K2):

Поправочный коэффициент температуры земли: K2

Температура земли ©

Изоляция

ПВХ

XLPE / EPR

10

1.1

1,07

15

1,05

1,04

20

0,95

0,96

25

0,89

0,93

35

0,77

0.89

40

0,71

0,85

45

0,63

0,8

50

0,55

0,76

55

0,45

0,71

60

0

0.65

65

0

0,6

70

0

0,53

75

0

0,46

80

0

0,38

  • Поправочный коэффициент теплового сопротивления (K4) для грунта (когда известно тепловое сопротивление грунта):

Ther.Фактор коррекции Resi: K4

Термическое сопротивление почвы: 2,5 км / Вт

Удельное сопротивление

К3

1

1,18

1,5

1,1

2

1,05

2,5

1

3

0.96

  • Поправочный коэффициент почвы (K4) почвы (когда термическое сопротивление почвы неизвестно):

Поправочный коэффициент для почвы: K4

Природа почвы

К3

Очень влажная почва

1,21

Влажная почва

1.13

Влажная почва

1,05

Сухая почва

1

Очень сухая почва

0,86

  • Поправочный коэффициент глубины кабеля (K5):

Коэффициент глубины кабеля (K5)

Глубина укладки (метры)

Коэффициент рейтинга

0.5

1,1

0,7

1,05

0,9

1.01

1

1

1,2

0,98

1,5

0,96

  • Коэффициент коррекции расстояния кабеля (K6):

Поправочный коэффициент расстояния кабеля (K6)

Номер цепи

Нет

Диаметр кабеля

0.125 м

0,25 м

0,5 м

1

1

1

1

1

1

2

0,75

0,8

0,85

0,9

0,9

3

0.65

0,7

0,75

0,8

0,85

4

0,6

0,6

0,7

0,75

0,8

5

0,55

0,55

0.65

0,7

0,8

6

0,5

0,55

0,6

0,7

0,8

  • Фактор группировки кабелей (Фактор числа лотков) (K7):

Номер кабеля / лотка

(фактор группировки кабелей K7) == Количество лотков

1

2

3

4

6

8

1

1

1

1

1

1

1

2

0.84

0,8

0,78

0,77

0,76

0,75

3

0,8

0,76

0,74

0,73

0,72

0,71

4

0.78

0,74

0,72

0,71

0,7

0,69

5

0,77

0,73

0,7

0,69

0,68

0,67

6

0.75

0,71

0,7

0,68

0,68

0,66

7

0,74

0,69

0,675

0,66

0,66

0,64

8

0.73

0,69

0,68

0,67

0,66

0,64

  • В соответствии с приведенными выше поправочными коэффициентами детализации:
  • Поправочный коэффициент температуры земли (K2) = 0,89
  • Поправочный коэффициент для почвы (K4) = 1,05
  • Поправочный коэффициент глубины кабеля (K5) = 1,0
  • Коэффициент коррекции расстояния кабеля (K6) = 1,0
  • Общий коэффициент понижения = k1x k2 x k3 x K4 x K5 x K6 x K7
  • Общий коэффициент снижения рейтинга = 0.93

Выбор кабеля:

  • Для выбора подходящего кабеля должны быть выполнены следующие условия
  • ( 1) Номинальный ток кабеля в усилителе должен быть выше, чем ток полной нагрузки.
  • (2) Падение напряжения на кабеле должно быть меньше заданного падения напряжения.
  • (3) Количество пробега кабеля> = (ток полной нагрузки / ток снижения номинального значения кабеля).
  • (4) Допустимая нагрузка при коротком замыкании кабеля должна быть выше, чем у системы S.C Вместимость в этот момент.

Выбор футляра для кабеля (1):

  • Давайте выберем 3,5-жильный кабель 70 кв. Мм для одиночной прокладки.
  • Максимальный ток кабеля 70 кв. Мм составляет 170 А, сопротивление = 0,57 Ом / км и реактивное сопротивление = 0,077 мГо / км
  • Общий пониженный ток кабеля 70 кв. Мм = 170 × 0,93 = 159 ампер.
  • Падение напряжения на кабеле = (1,732x ток x (RcosǾ + jsinǾ) x длина кабеляx100) / (линейное напряжение x количество участков x1000)
  • Падение напряжения на кабеле = (1.732x139x (0,57 × 0,8 + 0,077 × 0,6) x200x100) / (415x1x1000) = 5,8%
  • Падение напряжения кабеля = 5,8%
  • Здесь падение напряжения для кабеля 70 кв. Мм (5,8%) выше, чем определенное падение напряжения (5%), поэтому либо выберите больший размер кабеля, либо увеличьте количество участков кабеля.
  • Если мы выберем 2 «Нет пробега», то падение напряжения составит 2,8%, что находится в пределах лимита (5%), но использовать 2 «Нет пробега» кабеля 70 кв. Мм. Кабель неэкономичен, поэтому необходимо использовать следующий больший размер Кабель.

Выбор футляра для кабеля (2):

  • Давайте выберем 3.Кабель 5Core 95 кв. Мм для одиночного прохода, емкость S.C = 8,2 кА.
  • Максимальный ток кабеля 95 кв. Мм составляет 200 А, сопротивление = 0,41 Ом / км и реактивное сопротивление = 0,074 мГо / км
  • Суммарный пониженный ток кабеля 70 кв. Мм = 200 × 0,93 = 187 ампер.
  • Падение напряжения в кабеле = (1,732x139x (0,41 × 0,8 + 0,074 × 0,6) x200x100) / (415x1x1000) = 2,2%
  • Падение напряжения кабеля = 2,2%
  • Чтобы выбрать кабель 95 кв. Мм, необходимо проверить условия выбора кабеля.
  • (1) Ток деформации кабеля (187 А) выше, чем ток полной нагрузки (139 А) = О.К
  • (2) Падение напряжения на кабеле (2,2%) меньше заданного падения напряжения (5%) = ОК
  • (3) Количество проложенных кабелей (1)> = (139A / 187A = 0,78) = В порядке
  • (4) Пропускная способность Cable S.C (8,2 кА) выше, чем пропускная способность System S.C в этой точке (6,0 кА) = ОК
  • Кабель 95 кв. Мм удовлетворяет всем трем условиям, поэтому рекомендуется использовать 3,5-жильный кабель 95 кв. Мм

Нравится:

Нравится Загрузка...

Связанные

О компании Jignesh.Parmar (B.E, Mtech, MIE, FIE, CEng)
Джигнеш Пармар закончил M.Tech (Power System Control), B.E (Electric). Он является членом Института инженеров (MIE) и CEng, Индия. Членский номер: M-1473586. Он имеет более чем 16-летний опыт работы в сфере передачи, распределения, обнаружения кражи электроэнергии, технического обслуживания и электротехнических проектов (планирование-проектирование-технический обзор-координация-выполнение).В настоящее время он является сотрудником одной из ведущих бизнес-групп в качестве заместителя менеджера в Ахмедабаде, Индия. Он опубликовал ряд технических статей в журналах «Электрическое зеркало», «Электрическая Индия», «Освещение Индии», «Умная энергия», «Индустриал Электрикс» (австралийские энергетические публикации). Он является внештатным программистом Advance Excel и разрабатывает полезные базовые электрические программы Excel в соответствии с кодами IS, NEC, IEC, IEEE. Он технический блоггер и знает английский, хинди, гуджарати, французский языки.Он хочет поделиться своим опытом и знаниями и помочь техническим энтузиастам найти подходящие решения и обновиться по различным инженерным темам.

.

Расчет данных кабеля

Расчетный выход: Диаметр кабеля, общая емкость (мкФ), общий ток зарядки (амперы), параметры заряда на фазу (кВАр), реактивное сопротивление заряда (МОм * 1000 футов), индуктивность (мГн), реактивное сопротивление (Ом), переменный ток Сопротивление, соотношение X / R и импульсное сопротивление (Ом).

Основа расчета


Емкость кабелей, зарядный ток и зарядная реактивная мощность

Емкость одножильного экранированного кабеля определяется по следующей формуле:

Где:

C = Общая емкость кабеля (микрофарады) I заряда = Ток заряда кабеля
SIC = Диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля (Таблица 3) D = Диаметр по длине изоляция (дюймы)
d = диаметр проводника (дюймы) V LL = рабочее напряжение системы в (кВ)
f = рабочая частота системы (Гц) L = длина Кабель в футах
I заряд = зарядный ток (амперы) кВАр заряд = однофазный кВАр или зарядный вар на кабель

Индуктивность и реактивность кабеля

Индуктивность и индуктивное сопротивление трех однофазных кабелей рассчитываются по формулам ниже.Формулы предполагают конфигурацию кабеля, показанную на рисунке выше. Кроме того, поскольку индуктивность зависит от окружающего материала, используйте Таблицу 4, чтобы определить соответствующий коэффициент «K» (множитель) для индуктивности.

Где:

X L = Индуктивное сопротивление проводника (Ом) L C = Индуктивность кабеля (мГн)
L = Длина кабеля в футах A, B, C = Расстояние на рисунок вверху (дюймы)
K = коэффициент поправки на установку, указанный в таблице 4 d = диаметр проводника (дюймы)

Сопротивление кабеля при рабочей температуре

Сопротивление жилы обеспечивается при 20 град.C в Таблице-1. При работе при другой температуре сопротивление меняется и рассчитывается по следующей формуле:

Где:

R AC = сопротивление переменного тока проводника при рабочей температуре (Ом)
R AC20C = сопротивление переменного тока проводника при 20 ° C (Ом)
T = рабочая температура проводник (° C)

Импеданс перенапряжения

Импеданс кабеля можно рассчитать по следующей формуле:

Где:

Z o = Импеданс кабеля (Ом)
L C = индуктивность проводника (мГн)
C = общая емкость кабеля (микрофарады)
.

Что такое падение напряжения? Расширенный калькулятор падения напряжения

Расширенный калькулятор падения напряжения с решенными примерами и формулами

Что такое допустимое падение напряжения?

Согласно NEC (Национальный электрический кодекс) [ 210,19 A (1) ] FPN номер 4 и [ 215,2 A (3) ] FPN номер 2, допустимое падение напряжения для фидеров составляет 3% и приемлемое падение напряжения для конечной подсхемы и ответвленной цепи составляет 5% для правильной и эффективной работы.

Например, если напряжение питания 110В , то значение допустимого падения напряжения должно быть;

Допустимое падение напряжения = 110 x (3/100) = 3,3 В .

Мы уже обсуждали выбор кабеля подходящего размера для монтажа электропроводки в системе SI и британской системе с примерами. В статье выше мы также объяснили расчет падения напряжения и формулу падения напряжения, а также онлайн-кабель калькулятор размеров.

Сегодня мы собираемся поделиться подробным онлайн-калькулятором падения напряжения и формулами падения напряжения с решенными примерами.

Полезно знать : Прочтите полное описание под калькулятором падения напряжения для лучшего объяснения, так как есть много формул для расчета падения напряжения с примерами. кроме того, существует также очень простой метод для расчета падения напряжения .

Также проверьте

Калькулятор падения напряжения (расширенный)

Введите значение и нажмите «Рассчитать».Результат будет отображаться.

Примечание. Этот калькулятор также доступен в нашем Android-приложении Free Electrical Technology

Формулы и расчет падения напряжения

Базовая формула падения напряжения .

Основная формула падения электрического напряжения:

В D = IR ……. (Закон Ома).

Где;

  • В D = Падение напряжения в вольтах.
  • I = Ток в амперах.
  • R = Сопротивление в Ом (Ом).

Но это не всегда так, и мы не можем запустить колесо системы с помощью этой базовой формулы (почему? См. Также примеры ниже).

Формула падения напряжения для стального кабелепровода.

Это приблизительная формула падения напряжения при единичном коэффициенте мощности, температуре кабеля 75 ° C и проводниках кабеля в стальном трубопроводе.

В D = (2 x k x Q x I x D) / см для однофазный .

V D = (1,732 x k x Q x I x D) / см для трехфазного .

Где;

  • Cm = площадь поперечного сечения проводника в круглых милах.
  • D = расстояние в одну сторону в футах.
  • I = ток цепи в амперах.
  • Q = соотношение сопротивления переменному току и сопротивления постоянному току (R AC / R / DC ) для проводника больше 2/0 для скин-эффекта.
  • k = удельное сопротивление = 21.2 для алюминия и 12,9 для меди.

Формула падения напряжения для однофазных цепей и цепей постоянного тока

Если длина провода указана в футах.

V D = I × R

V D = I × (2 × L × R / 1000)

Где;

  • В D = Падение напряжения в вольтах.
  • I = Ток провода в амперах.
  • R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / kft].
  • L = длина провода в футах.

А;

Когда длина провода указывается в метрах.

V D = I × (2 × L × R / 1000)

Где;

  • В D = Падение напряжения в вольтах.
  • I = Ток провода в амперах.
  • R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км].
  • L = длина провода в метрах.

Расчет падения напряжения и формулы для трехфазной системы.

В D = 0.866 × I × R

V D = 0,866 × I × 2 × L × R / 1000

V D = 0,5 × I × R

V D = 0,5 × I × 2 × L × R /1000

Где;

  • В D = Падение напряжения в вольтах.
  • I = Ток провода в амперах.
  • R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км или] или (Ом / kft).
  • L = длина провода в метрах или футах.

Расчет площади поперечного сечения провода

Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов

A n = 1000 × d n 2 = 0,025 × 92 (36- n ) /19,5

Где;

  • An = площадь поперечного сечения провода калибра «n», размер в тыс. Мил.
  • kcmil = килограмм круговых милов.
  • n = номер калибра.
  • d = диаметр квадрата проволоки в дюймах 2 .
Площадь поперечного сечения провода квадратных дюймов ( 2 ).

A n = (π / 4) × d n 2 = 0,000019635 × 92 ( 36 - 900 п) /19,5

Где;

  • An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных дюймах ( 2 ).
  • n = номер калибра.
  • d = диаметр квадрата проволоки в дюймах 2 .
Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов

A n = (π / 4) × d n 2 = 0,012668 × 92 (36 -n) /19,5

Где;

  • An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных миллиметрах (мм 2 )
  • n = номер калибра.
  • d = диаметр квадрата проволоки в мм 2 .

Вы также можете прочитать: Как найти неисправности в кабелях? Неисправности кабеля, типы и причины

Расчет диаметра проволоки

  • Диаметр проволоки в дюймах по формуле

d n = 0,005 × 92 (36- n ) / 39 …. В дюймах

Где «n» - это номер калибра, а «d» - диаметр проволоки в дюймах.

  • Формула диаметра проволоки в мм (миллиметрах)

d n = 0,127 × 92 (36- n ) / 39 …. В миллиметрах (мм).

Где «n» - номер калибра, а «d» - диаметр проволоки в мм.

Формула для расчета сопротивления провода

(1). R n = 0,3048 × 10 9 × ρ / (25.4 2 × A n )

Где;

  • R = сопротивление проводов проводов (в Ом / кфут).
  • n = # размер датчика.
  • ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).
  • An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных дюймах ( 2 ).

Или;

(2) . R n = 10 9 × ρ / A n

Где;

  • R = сопротивление проводов провода (в Ом / км).
  • n = # размер датчика.
  • ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).
  • An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных миллиметрах ( 2 мм).

Падение напряжения в конце формулы и расчета кабеля.

V Конец = V - V D

Где;

  • В Конец = Напряжение питания на конце кабеля.
  • В = Напряжение питания.
  • В D = Падение напряжения в проводниках кабеля.

Формула расчета падения напряжения для круговых милов

В D = ρ P L I / A

Где;

  • В D = Падение напряжения в вольтах .
  • ρ = rho = удельное сопротивление в ( Ом - круговые милы / фут ).
  • P = Постоянная фазы = 2 (для однофазной системы и системы постоянного тока) и = √3 = 1,732 (для трехфазной системы)
  • L = длина провода в футах.
  • A = сечение провода в круглых милах.

Как рассчитать падение напряжения в медном проводнике (1 и 3 фазы)?

Падение напряжения в медных проводниках можно рассчитать с помощью приведенной ниже простой и простой формулы с помощью следующей таблицы.

V D = f x I… L = 100 футов

Где;

  • f = коэффициент из таблицы ниже.
  • I = ток в амперах.
  • L = длина проводника в футах (100 футов).

(См. Решенный пример под таблицей для ясного понимания)

Таблица: Как рассчитать падение напряжения по простой формуле падения напряжения

Решенный пример расчета падения напряжения

Пример : Предположим, напряжение составляет 220 В, одиночное фаза, ток 5А, длина проводника 100 футов, калибр провода (AWG) - # 8.Рассчитать падение напряжения?

Решение:

Падение напряжения можно найти по следующей формуле:
В D = f x I… L = 100 футов

Так как коэффициент для проводника # 8 AWG равен 0,125 (из вышеприведенной таблицы). Теперь, вставив значения в приведенную выше формулу.

В D = 0,125 x 5 А x (для 100 футов)

В D = Падение напряжения = 0,625 В.

PS: Вышеуказанный калькулятор падения напряжения предоставляет приблизительные значения, и мы не гарантируем 100% точные результаты, так как результаты могут измениться в зависимости от реальных кабелей, проводов, проводов и различного удельного сопротивления материала, количества жил в проводе, температурные и погодные условия, трубы и ПВХ и т. д.

Похожие сообщения:

.

Рабочий пример расчета кабеля

Рабочий пример расчета кабеля

(см. , рис. G69)

Питание установки осуществляется через трансформатор 630 кВА. Этот процесс требует высокой степени бесперебойности подачи электроэнергии, и часть установки может питаться от резервного генератора мощностью 250 кВА. Глобальная система заземления - TN-S, за исключением наиболее критических нагрузок, питаемых от разделительного трансформатора с конфигурацией IT ниже по цепи.

Однолинейная схема показана на Рисунок G69 ниже.Результаты компьютерного исследования цепи от трансформатора T1 до кабеля C7 воспроизведены на Рисунке G70. Это исследование было выполнено с помощью Ecodial (программное обеспечение Schneider Electric).

Далее следуют те же расчеты, которые выполняются упрощенным методом, описанным в этом руководстве.

Рис. G69 - Пример однолинейной схемы

Расчет с помощью программы Ecodial

Рис. G70 - Частичные результаты расчетов, выполненных с помощью программного обеспечения Ecodial (Schneider Electric).Расчет выполняется в соответствии с Cenelec TR50480 и IEC 60909

.
Общие характеристики сети Кабель C3
Система заземления TN-S Длина 20
Нейтрально распределено Нет Максимальный ток нагрузки (A) 518
Напряжение (В) 400 Тип изоляции ПВХ
Частота (Гц) 50 Температура окружающей среды (° C) 30
Уровень неисправности восходящего потока (MVA) 500 Материал проводника Медь
Сопротивление сети СН (мОм) 0.035 Одножильный или многожильный кабель Одноместный
Реактивное сопротивление сети среднего напряжения (мОм) 0,351 Способ установки F31
Трансформатор Т1 Выбранный фазный провод csa (мм2) 2 х 120
Мощность (кВА) 630 Выбран нейтральный провод csa (мм2) 2 х 120
Полное сопротивление короткого замыкания (%) 4 PE-провод выбран csa (мм2) 1 х 120
Потери нагрузки (PkrT) (Вт) 7100 Падение напряжения на кабеле ΔU (%) 0.459
Напряжение холостого хода (В) 420 Суммарное падение напряжения ΔU (%) 0,583
Номинальное напряжение (В) 400 Трехфазный ток короткого замыкания Ik3 (кА) 21,5
Кабель C1 Ток однофазного замыкания на землю Ief (кА) 18
Длина (м) 5 Распределительный щит B6
Максимальный ток нагрузки (A) 909 ссылку Prisma Plus G
Тип изоляции ПВХ Номинальный ток (A) 630
Температура окружающей среды (° C) 30 Автоматический выключатель Q7
Материал проводника Медь Ток нагрузки (А) 238
Одножильный или многожильный кабель Одноместный Тип Компактный
Способ установки 31F ссылку NSX250B
Количество слоев 1 Номинальный ток (A) 250
Выбранный фазный провод csa (мм²) 2 х 240 Количество полюсов и защищенных полюсов 3П3д
Выбран нейтральный провод csa (мм²) 2 х 240 Расцепитель Micrologic 5.2 E
Выбранный защитный проводник csa (мм²) 1 х 240 Отключение по перегрузке Ir (A) 238
Падение напряжения ΔU (%) 0,124 Кратковременное отключение Im / Isd (A) 2380
Трехфазный ток короткого замыкания Ik3 (кА) 21,5 Кабель C7
Ток замыкания на землю Ief (кА) 18 Длина 5
Автоматический выключатель Q1 Максимальный ток нагрузки (A) 238
Ток нагрузки (А) 909 Тип изоляции ПВХ
Тип Masterpact Температура окружающей среды (° C) 30
ссылку МТЗ2 10Н1 Материал проводника Медь
Номинальный ток (A) 1000 Одножильный или многожильный кабель Одноместный
Количество полюсов и защищаемых полюсов 4П4д Способ установки F31
Расцепитель Micrologic 5.0X Выбранный фазный провод csa (мм²) 1 х 95
Отключение при перегрузке Ir (A) 920 Выбран нейтральный провод csa (мм²) 1 х 95
Кратковременное отключение Im / Isd (A) 9200 PE-провод выбран csa (мм²) 1 х 95
Время отключения tm (мс) 50 Падение напряжения на кабеле ΔU (%) 0,131
Коммутатор B1 Суммарное падение напряжения ΔU (%) 0.714
ссылку Prisma Plus P Трехфазный ток короткого замыкания Ik3 (кА) 18,0
Номинальный ток (A) 1000 Ток однофазного замыкания на землю Ief (кА) 14,2
Автоматический выключатель Q3
Ток нагрузки (А) 518
Тип Компактный
ссылку NSX630F
Номинальный ток (A) 630
Количество полюсов и защищаемых полюсов 4П4д
Расцепитель Micrologic 5.{3}} {{\ sqrt {3}} \ times 400}} = 909 \, A} на фазу

Два одножильных медных кабеля с ПВХ-изоляцией, подключенных параллельно, будут использоваться для каждой фазы. Эти кабели будут проложены на кабельных лотках в соответствии с методом 31F.

Таким образом, каждый проводник будет выдерживать 455 А. Рисунок G21 показывает, что для 3 нагруженных проводов с изоляцией из ПВХ требуется с.з. составляет 240 мм².

Сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление для двух параллельно включенных проводов на длине 5 метров составляют:

R = 18.51 × 5240 × 2 = 0,19 мОм {\ displaystyle R = {\ frac {18,51 \ times 5} {240 \ times 2}} = 0,19 \, м \ Omega} (сопротивление кабеля: 18,51 мОм.мм 2 / м при 20 ° C)

X = 0,08 / 2 × 5 = 0,2 мОм {\ displaystyle X = 0,08 / 2 \ times 5 = 0,2 \, м \ Omega} (реактивное сопротивление кабеля: 0,08 мОм / м, 2 кабеля параллельно)

Расчетная схема C3

Контур C3 питает две нагрузки, всего 310 кВт с cos φ = 0,85, поэтому общий ток нагрузки составляет:

Ib = 310 × 1033 × 400 × 0,85 = 526A {\ displaystyle I_ {b} = {\ frac {310 \ times 10 ^ {3}} {{\ sqrt {3}} \ times 400 \ times 0.85}} = 526 \, A}

Два одножильных медных кабеля с ПВХ изоляцией, включенные параллельно, будут использоваться для каждой фазы. Эти кабели будут проложены по кабельным лоткам по методу F.

Таким образом, каждый проводник будет выдерживать ток 263 А. На рисунке G21 показано, что для 3 нагруженных проводов с изоляцией из ПВХ требуется с.з. составляет 120 мм².

Сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление для двух параллельно соединенных проводов на длине 20 метров составляют:

R = 18,51 × 20120 × 2 = 1.{3}} {{\ sqrt {3}} \ times 400 \ times 0.85}} = 238 \, A}

Для каждой фазы будет использоваться один одножильный медный кабель с ПВХ изоляцией.

Кабели укладываются в кабельные лотки согласно методу F.

Таким образом, каждый проводник будет выдерживать ток 238 А. На рисунке G21 показано, что для 3 нагруженных проводов с изоляцией из ПВХ требуется требуемая с.з. составляет 95 мм².

Сопротивление и индуктивное сопротивление для длины 5 метров составляют:

R = 18,51 × 595 = 0,97 мОм {\ displaystyle R = {\ frac {18.51 \ times 5} {95}} = 0,97 \, м \ Омега} (сопротивление кабеля: 18,51 мОм.мм 2 / м)

X = 0,08 × 5 = 0,4 мОм {\ displaystyle X = 0,08 \ times 5 = 0,4 \, м \ Omega} (реактивное сопротивление кабеля: 0,08 мОм / м)

Расчет токов короткого замыкания для выбора автоматических выключателей Q1, Q3, Q7

(см. , рис. G71)

Рис. G71 - Пример оценки тока короткого замыкания

Компоненты схемы R (мОм) X (мОм) Z (мОм) Ikmax (кА)
Сеть среднего напряжения в восходящем направлении, уровень отказа 500 МВА (см. Рис. G36) 0,035 0,351
Трансформатор 630 кВА, 4% (см. рис. G37) 2,90 10,8
Кабель C1 0,19 0,20
Итого 3,13 11,4 11,8 21
Кабель C3 1.54 0,80
Итого 4,67 12,15 13,0 19
Кабель C7 0,97 0,40
Итого 5,64 12,55 13,8 18

Защитный провод

Обычно для цепей с фазным проводом c.{2}}

Таким образом, достаточно одного провода сечением 120 мм², при условии, что он также удовлетворяет требованиям защиты от короткого замыкания (косвенный контакт), то есть его полное сопротивление достаточно низкое.

Защита от неисправностей (защита от косвенного прикосновения)

Для системы заземления TN минимальное значение Lmax определяется по фазе замыкания на землю (наибольшее полное сопротивление). Conventional_method детализирует расчет типичного замыкания фазы на землю и расчет максимальной длины цепи.{-3} \ times \ left (1 + 2 \ right) \ times 630 \ times 11}} = 90 \, m}

(Значение в знаменателе 630 x 11 - это максимальный уровень тока, при котором срабатывает мгновенное магнитное расцепление короткого замыкания автоматического выключателя на 630 А).

Таким образом, длина 20 метров полностью защищена устройствами «мгновенного» перегрузки по току.

Падение напряжения

Падение напряжения рассчитывается с использованием данных, приведенных на рисунке Рисунок G30, для симметричных трехфазных цепей, мощность двигателя в нормальном режиме (cos φ = 0.8).

Результаты представлены на Рис. G72:

Полное падение напряжения на конце кабеля C7 составляет: 0,73% .

Рис. G72 - Падение напряжения, вызванное различными кабелями

C1 C3 C7
н.у. 2 x 240 мм 2 2 x 120 мм 2 1 x 95 мм 2
∆U на провод (В / А / км)
см. Рис. G30
0,22 0,36 0,43
Ток нагрузки (А) 909 526 238
Длина (м) 5 20 5
Падение напряжения (В) 0,50 1,89 0,51
Падение напряжения (%) 0,12 0,47 0,13
.

Смотрите также