Потери напряжения в проводах зависит от: Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи доклад по технологии

Содержание

Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи доклад по технологии

Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи Лабораторная работа Цель 1. Выяснить какое влияние оказывает нагрузка линии и сопротивление её проводов на напряжение приемника. 2. Определить мощность потерь в проводах и КПД линии электропередачи. Теоретическое обоснование Каждый приёмник электрической энергии рассчитан на определённое номинальное напряжение. Так как приёмники могут находиться на значительных расстояниях от питающих их электростанций, то потери напряжения в проводах имеют важное значение. Допустимые потери напряжения в проводах для различных установок не одинаковы, но не превышают 4-6% номинального напряжения. На рис. приведена схема электрической цепи, состоящая из источника электрической энергии, приёмника и длинных соединительных проводов. При прохождении по цепи электрического тока I показания вольтметра U1, включённого в начале линий, больше показаний вольтметра U2, включённого в конце линий. Уменьшение напряжения в линии по мере удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии Ui=U1-U2 и численно равно падению напряжения. Согласно закону Ома, падение напряжения в проводах линии равно произведению тока в ней на сопротивление проводов: Uii=I*R тогда Ui=U1-U2= Uii= – сопротивление проводов линии. Мощность потерь в линии можно определить двумя способами: Pi= Ui*I=(U1-U2)*I или Pii=I*R Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу тока в проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии. КПД линии электропередачи определяется отношением мощности, отдаваемой электроприёмнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в её начале: Схема передачи электрической энергии: Приборы и оборудование Два вольтметра и амперметр электромагнитной системы, ламповый реостат, двухполюсный автоматический выключатель, соединительного провода. Порядок выполнения работы Ознакомиться с приборами и оборудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики. Подать в цепь напряжение. Изменяя нагрузку с помощью лампового реостата, при трёх её значениях записать показания приборов в таблице. Вычислить потери двумя способами: 1. Как разность напряжений в конце и начале линий. 2. Как произведение силы тока на сопротивление проводов. Определить мощность потерь в линии и КПД. Результаты вычислений занести в таблицу. Таблица изменения числа потребителей: Изменяем напряжение в начале и конце линий. Данные наблюдений Результаты вычислений Лампы, Вт U1 U2 I U Pвх Рвых Р % 40 150 149 0,13 1 19,5 19,4 0,1 99,3 60 148 146 0,2 2 29,6 29,2 0,4 98,6 100 150 148 0,3 2 45 44,4 0,6 98,7 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; Вывод На основе проведённого опыта выяснили, что факторами, влияющими на потери в линиях являются: протяжённость линий; сечение проводника; состав материала и количество потребителей. Чем больше потребителей, тем меньше КПД. . Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Ответы на контрольные вопросы Разность напряжений в начале и конце линий равна падению напряжения в проводах и называется потерей напряжения. U=IR Сопротивление проводов зависит от материала из которого они изготовлены, площади поперечного сечения и длины этих проводов.

Расчет напряжения электропитания на потребителя, определение напряжения на нагрузке

Падение напряжения в электрической сети может стать настоящей проблемой с приобретением современных мощных электроприборов. Чаще всего от этого страдают жильцы старых многоквартирных и частных домов, проводка в которых проложена 20, а то и 30 лет назад. Для энергопотребителей тех времен сечения кабеля было вполне достаточно, однако сегодня практически все пользователи полностью перешли на электрическую технику, эксплуатация которой требует модернизации проводки.

Наглядную картину можно наблюдать на примере освещения. Когда в электрической сети падает напряжение при подключении нагрузки с малым сопротивлением, лампы начинают гореть с меньшей яркостью. Причиной такого явления может быть недостаточное сечение проводки.

Чтобы убедиться в том, что источник выдает больший вольтаж, чем потребитель, необходимо вычислить напряжение на нагрузке. Сделать это можно путем включения в цепь вольтметра или по формуле. В первом случае измерительный прибор, который изначально имеет достаточно высокое сопротивление на входе, необходимо подключать параллельно линии. Это позволяет избежать шунтирования нагрузки и искажения результатов измерения.

Как рассчитать напряжение по формуле

Когда возникают перебои в подаче электроэнергии к приборам, важно проанализировать работу линии. При этом следует определить напряжение на нагрузке по формуле – такое решение дает максимально точный результат и позволяет вычислить другие параметры аналогичным способом. Так, формула расчета напряжения на нагрузке выглядит следующим образом:

U₁ – напряжение источника;

ΔU – падение напряжения в линии;

I – ток в линии;

R₀ – сопротивление линии.

В том случае, если сопротивление линии и напряжение источника постоянны, напряжение на нагрузке напрямую зависит от силы тока в линии.

Например, при подключении прибора в электрическую сеть с напряжением 220 В, током 10 А и сопротивлением линии, равным 2 Ом, напряжение на нагрузке составит:

В режиме холостого хода падения напряжения в линии нет (ΔU = 0), поэтому напряжение на нагрузке теоретически равно вольтажу источника (U₂ = U₁). Однако на практике напряжение источника равняться напряжению потребителя не может, поскольку и проводка, и источник электроэнергии, и подключенный к сети прибор имеют собственное сопротивление.

Пример. Напряжение источника составляет 220 В, внутреннее его сопротивление можно не учитывать. Сопротивление проводки – 1 Ом. Сопротивление включенного в сеть электрического прибора – 12 Ом. Суммарное сопротивление цепи составит 13 Ом. Ток в линии рассчитывается по закону Ома и составляет:

Напряжение на нагрузке вычисляется по формуле, приведенной выше:

Таким образом, видно, что напряжение на нагрузке меньше исходных 220 В, остальной вольтаж «теряется» на проводах.

Падение напряжения при подключении нагрузки потребителя

Из-за скачков вольтажа в сети страдают преимущественно жители частного сектора, дачных и коттеджных поселков. Из-за чего же происходит падение напряжения при подключении потребителя?

Первая причина этого явления – недостаточное сечение электрической проводки в доме. Дело в том, что слишком тонкие жилы кабеля не выдерживают большой нагрузки, которая возникает при включении в сеть электроприборов с высокой мощностью. Вторая причина – некачественные контакты в местах соединения проводов, что создает дополнительное сопротивление на линии.

Из-за падения напряжения в обоих случаях есть риск перегрева проводки или участка, в котором находится неисправный контакт. Это может стать причиной полного прекращения подачи электроэнергии на объект и даже возгорания.

Иногда падение напряжения наблюдается не на стороне пользователя, а на линиях электропередач. Оно может возникать вследствие перегрузки подстанции. В этом случае решить проблему может лишь поставщик электроэнергии путем замены устаревшей подстанции на более новую модель с современной релейной защитой. Еще одной причиной низкого напряжения может быть недостаточное сечение проводов на линии электропередач, а также нестабильное распределение нагрузки фаз на стороне подстанции. Как и в первом случае, устранить эти недочеты может только поставщик коммунальной услуги.

Узнать, действительно ли поставщик электроэнергии виноват в «провалах» напряжения, можно, опросив соседей. Если у них подобной проблемы нет, значит, стоит искать причину на территории участка. Зачастую этот вопрос успешно решается путем замены проводки на новый кабель с большим сечением. Однако в некоторых случаях падение напряжения продолжает наблюдаться. Причина может заключаться в так называемых «скрутках» – соединениях проводов путем их скручивания. Дело в том, что каждый некачественный контакт на линии снижает конечное напряжение в сети. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать заводские зажимы, которые гораздо более надежны, чем другие способы соединения электрических кабелей, а также абсолютно безопасны.

В случаях с применением низковольтных аккумуляторных батарей тоже могут наблюдаться «провалы». Если при включении потребителей падает напряжение зарядки источника питания, наиболее вероятная причина этого – некачественные контакты.

При падении напряжения в сети принципиально важно выяснить и устранить причину этого. В противном случае бездействие может обернуться печальными последствиями, особенно если дело касается электрической бытовой проводки.

Современные кабели с подходящим сечением и качественно выполненные соединения проводов – залог длительной и эффективной работы всех электроприборов.

Лабораторная работа №7

Лабораторная работа №7 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №7

Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередач (ЛЭП).
Цель работы: определить какие факторы и как они влияют на потери напряжения и мощности. Определить КПД ЛЭП.

1.Пояснение к работе
Краткие теоретические сведения

От генератора до потребителя электроэнергия передается по проводам, т.е. по линии электропередачи. Так как ЛЭП характеризуется определенным сопротивлением, то на нее тратиться активная мощность на нагрев проводов. Чем больше сопротивление ЛЭП, тем больше и потери мощности.

На ЛЭП имеет место и потери напряжения. Чем больше ток или сопротивление проводов, тем больше и потери мощности и напряжения.
Потери электроэнергии в проводах зависят от силы тока, поэтому при передаче её на дальние расстояния, напряжение многократно повышают (во столько же раз уменьшая силу тока) с помощью трансформатора, что при передаче той же мощности позволяет значительно снизить потери. Однако с ростом напряжения начинают происходить различные разрядные явления.
В воздушных линиях сверхвысокого напряжения присутствуют потери активной мощности на корону (коронный разряд). Эти потери зависят во многом от погодных условий (в сухую погоду потери меньше, а в дождь, изморось или снег эти потери возрастают) и расщепления провода в фазах линии.

Потери на корону для линий различных напряжений имеют свои значения (для линии ВЛ 500 кВ среднегодовые потери на корону составляют около ΔР=9–11 кВт/км).
Так как коронный разряд зависит от напряжённости на поверхности провода, то для уменьшения этой напряжённости в воздушных линиях сверхвысокого напряжения применяют расщепление фаз.

То есть вместо одного провода применяют два и более проводов в фазе. Располагаются эти провода на равном расстоянии друг от друга. Получается эквивалентный радиус расщеплённой фазы, этим уменьшается напряжённость на отдельном проводе, что в свою очередь уменьшает потери. 2.Техническое задание
2.1.Собрать электрическую цепь (рисунок 1)

Рисунок 1 – Схема электрическая принципиальная

2.2.Снять показания приборов и записать их в таблицу
2.3.Произвести расчеты
2.4.Ответить на контрольные вопросы
2.5. Сделать вывод

3.Работа в лаборатории

3.1. Собрать схему (Рисунок 2).

Рисунок 2. Схема исследования. 3.2. Подать на начало ЛЭП (S=1 мм2, L=1000 м) напряжение 220В и подключить нагрузку Rн = 1 кОм, материал проводов выбрать согласно варианта (таблица 1).

3.3. Замерить напряжение на выходе ЛЭП и ток.
3.4. Записать измеренные величина в таблицу 2.
3.5. Произвести расчеты и сделать вывод.

Табичные значения удельного сопротивления

Таблица 1 – Варианты

№ варианта	1 опыт	2 опыт	3 опыт
1	Висмут	Латунь	Свинец
2	Вольфрам	Манганин	Серебро
3	Железо	Медь	Цинк
4	Золото	Молибден	Алюминий
5	Константан	Никель	Висмут
6	Латунь	Нихром	Вольфрам
7	Манганин	Олово	Железо
8	Медь	Платина	Золото
9	Молибден	Свинец	Константан
10	Никель	Серебро	Латунь
11	Нихром	Цинк	Манганин
12	Олово	Алюминий	Медь
13	Платина	Висмут	Молибден
14	Свинец	Вольфрам	Никель
15	Серебро	Железо	Нихром

Таблица 2 – Результаты измерений

№ опыта

Измерения

Расчет

Материал проводов

∆U′

∆P′

Rпр

Вт

Ом

4. Содержание отчета
4.1. Название и цель работы
4.2. Схемы
4.3. Таблицы
4.4. Ответы на контрольные вопросы
4.5. Вывод

5.Контрольные вопросы
5.1. Какая допускается потеря напряжения по госту в силовой линии и линии освещения?
5.2. Какой металл лучше всего проводит электрический ток?
5.3. От чего зависит потеря напряжения в проводах?
5.4. Почему для нагревательных приборов применяют материалы с большим значением удельного сопротивления?

Назад в оглавление

Сайт создан в системе uCoz

Допустимая потеря напряжения в линии 10 кв. Потеря напряжения

В распределительных сетях 0,4 кВ существует проблема, связанная со значительными перекосами напряжений по фазам: на нагруженных фазах напряжение падает до 200…208 В, а на менее нагруженных за счет смещения «нуля» может возрастать до 240 В и более. Повышенное напряжение может привести к выходу из строя электрических приборов и оборудования потребителей. Асимметрия напряжений возникает из-за разного падения напряжения в проводах линии при перекосах фазных токов, вызванных неравномерным распределением однофазных нагрузок. При этом в нулевом проводе четырехпроводной линии появляется ток, равный геометрической сумме фазных токов. В некоторых случаях (например, при отключении нагрузки одной или двух фаз) по нулевому проводу может протекать ток, равный фазному току нагрузки. Это приводит к дополнительным потерям в ЛЭП (линии электропередач) 0,4 кВ, распределительных трансформаторах 10/0,4 кВ и, соответственно, в высоковольтных сетях.

Подобная ситуация характерна для многих сельских районов и может возникнуть в жилых многоквартирных домах, где практически не реально равномерно распределить нагрузку по фазам питания, в результате чего в нулевом проводе появляются достаточно большие токи, что приводит к дополнительным потерям в проводниках групповых и питающих линий и вызывает необходимость увеличения сечение нулевого рабочего провода до уровня фазных.

Перекосы напряжений сильно сказываются на работе оборудования [Л.1]. Так небольшая асиметрия напряжения (например, до 2%) на зажимах асинхронного двигателя приводит к значительному увеличению потерь мощности (до 33% в статоре и 12% в роторе), что в свою очередь, вызывает дополнительный нагрев обмоток и снижает срок службы их изоляции (на 10,8%), а при перекосах в 5% общие потери возрастают в 1,5 раза и, соответственно, растет потребляемый ток. Причем, дополнительные потери, обусловленные несиметрией напряжений, не зависят от нагрузки двигателя.

При увеличении напряжения на лампах накаливания до 5% световой поток увеличивается на 20%, а срок службы сокращается в два раза.

На трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ, как правило, установлены трансформаторы со схемой соединений У/У н. Уменьшить потери и симметрировать напряжение в ЛЭП 10 кВ возможно, применив со схемой соединений Y/Zjj или A/Zjj, или (выпускаемый УП МЭТЗ им. В.И. Козлова), но такая замена связана с большими финансовыми затратами и не компенсирует дополнительные потери в ЛЭП 0,4 кВ.

Для компенсации перекоса напряжений целесообразно перераспределить токи нагрузки по фазам, выровняв их значения.

Необходимость ограничения тока нулевого провода вызвана еще и тем, что в распределительных сетях 0,4 кВ, выполненных кабелем, сечение нулевого провода обычно принимается на ступень меньше сечения фазного провода.

В целях уменьшения потерь электроэнергии в сетях 0,4 кВ за счет перераспределения токов по фазам, ограничения тока в нулевом проводе и снижения перекосов напряжений, предлагается использовать трехфазный симметрирующий автотрансформатор, устанавливая его в конце ЛЭП, в узлах нагрузки. При этом, если на линии 0,4 кВ до узла нагрузки произойдет короткое замыкание одной из фаз на нулевой провод (что в сожалению не редко бывает на воздушных ЛЭП в сельских районах), потребители за установленным автотрансформатором будут защищены от больших перенапряжений.

Автотрансформатор трехфазный, сухой, симметрирующий (сокращенно – АТС-С) содержит трехстержневой магнитопровод, первичные обмотки W 1 размещенные на всех трех стержнях, соединенные в звезду с нейтралью и подключаются к сетевому напряжению, компенсационная обмотка W K выполнена в виде открытого треугольника (некоторые авторы называют его разомкнутым [Л.3]) и включена последовательно с нагрузкой.

Основные электрические схемы автотрансформатора представлены на рис.1…4.

На рис.1 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, когда секции этой обмотки, выполненные на каждой фазе, соединены в классический открытый треугольник и подключены к нейтрали сети, и к нагрузке.

На рис.2 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационной обмоткой, выполненной в виде витков из проводникового материала, лежащих поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора, образуя открытый треугольник. Применение этой схемы, по сравнению с предыдущей, позволяет не только уменьшить расход обмоточного провода дополнительной обмотки, но и габаритную мощность автотрансформатора за счет освобождения окна магнитопровода и уменьшения межосевого расстояния между первичными обмотками.

Эти схемы применимы в тех случаях, когда нулевой провод нагрузки не имеет жесткой связи с заземлением и во всех случаях в пятипроводной системе с РЕ- и N-проводниками.

На рис.3 представлена электрическая схема автотрансформатора с компенсационными обмотками, выполненными в виде фазных обмоток соединенных в открытые треугольники, включенные согласно к фазным обмоткам автотрансформатора.

Конструктивно схема, представленная на рис.4, может быть выполнена аналогично схеме рис.2, т.е. фазные компенсационные обмотки выполнены поверх обмоток всех трех фаз автотрансформатора и включены в разрыв фазных проводов сети со стороны нагрузки.

Данные схемы могут использоваться, в том числе, когда нейтраль нагрузки глухо заземлена, т. е. когда нет возможности включить компенсационную обмотку автотрансформатора в разрыв нулевого провода между нагрузкой и сетью, или когда нулевой провод нагрузки по требованиям безопасности должен быть «жестко» заземлен.

При асимметрии токов нагрузки и, соответственно, токов в компенсационных обмотках, магнитные потоки, создаваемые этими обмотками в магнитопроводе автотрансформатора, будут геометрически складываться. В стержнях магнитопровода будут возникать направленные в одну сторону во всех фазах автотрансформатора потоки нулевой последовательности. Эти магнитные потоки, создают э.д.с. нулевой последовательности и, соответственно, токи I 01 в первичной обмотке пропорционально коэффициенту трансформации к тр (обратно пропорционально соотношению числа витков W1/Wk).

Подключение обмотки W K выбрано таким образом, чтобы фазные токи автотрансформатора векторно вычитались из фазного тока линии наиболее нагруженной фазы и добавлялись к токам менее нагруженных фаз. Такое перераспределение приводит к более симметричному распределению токов по фазам в ЛЭП, выравниванию падений напряжения в проводах линии и, следовательно, к симметрированию напряжения на нагрузке, а так же к уменьшению тока нулевого провода и потерь в линии электропередач, и силовых распределительных трансформаторах, обеспечивая экономию электроэнергии.

Максимальная компенсация тока в нулевом проводе выполняется при равенстве ампервитков (магнитодвижущей силы) рабочей I 01 -W 1 и компенсационной I 02 -W K обмоток, т.е. при I 01 -W 1 =3I 02 -W K , или W K =W 1 /3. При этом габаритная мощность автотрансформатора Р ат, в зависимости от схемы подключения компенсационных обмоток, может быть в 3 раза меньше потребляемой мощности нагрузки Р н.

Для ограничения тока нулевого провода до уровня допустимого для ЛЭП, число витков компенсационной обмотки может быть соответственно уменьшено: например, для ограничения тока нулевого провода на уровне 1/3 фазного, должно быть скомпенсировано 2/3 его величины, следовательно, W K =W 1 /4,5. При этом габаритная мощность автотрансформатора может быть в 4,5 раза меньше потребляемой мощности нагрузки.

Перекосы фазных токов приводят к дополнительным потерям в ЛЭП 0,4кВ и далее по всей цепи транспортирования электроэнергии. Рассмотрим это на примере условной линии электропередач длиной 300м, выполненной алюминиевым кабелем сечением (3х25+1х16)мм (сопротивление фазных проводов 0,34 Ом, нулевого провода 0,54 Ом) при активной нагрузке по фазам 40, 30 и 10А. Ток в нулевом проводе, равный векторной сумме фазных токов, будет (см.). Потери в фазных проводах, соответственно, составят -40 2 -0,34=544 Вт, 30 2 -0,34=3 06 Вт, 10 2 -0,34=34 Вт, в нулевом проводе -26,5 -0,54=379 Вт, суммарные потери в линии – 1263 Вт.

Применение АТС-С позволит перераспределить токи в линии. При коэффициенте трансформации 1/3 одна треть тока нулевого провода векторно вычитается из токов нагруженных фаз и прибавляется к току менее нагруженной фазы. Токи, соответственно, станут

Равными 33,8, 29,6 и 18,6 А, при этом ток нулевого провода (учитывая некоторую асимметрию магнитной системы автотрансформатора) может составлять до 10% среднего фазного тока т.е. 2,7 А.

При таком перераспределении токов суммарные потери в линии составят (33,82+29,62+18,62)·0,34+2,72·0,54 = 805Вт.

Таким образом, установка автотрансформатора АТС-С позволяет снизить потери в ЛЭП-0,4 кВ на 36 %.

Очевидно, что уменьшение падения напряжения в проводах линии пропорционально изменению тока по фазам, существенно выравнивает напряжение в узле нагрузки, в первую очередь за счет смещения «нуля».

Увеличение коэффициента трансформации выше 1/3 для трехфазных нагрузок не целесообразно и, несмотря на более равномерное перераспределение токов по фазам, приводит к увеличению потерь в ЛЭП за счет более существенного увеличения тока нулевого провода, а так же потребует больших затрат на материалы.

Относительное значение мощности автотрансформатора АТС-С составит – S*ат= k·Sн, где: Sн – мощность нагрузки; k – коэффициент в зависимости от схемы автотрансформатора и коэффициента трансформации (kтр), представленный в таблице 1.

Таблица 1 значения коэффициента к

Схема, рис.	1	2	3	4
ктр= 1/3	0,58	0,33	0,90	0,55
ктр = 1/4,5	0,38	0,22	0,66	0,33

Если гарантированно известен максимальный ток, протекающий в нулевом проводе нагрузки, то габаритная мощность автотрансформатора по схеме рис.1 может быть рассчитана, исходя из этого тока – Б ат = 1 02 -и л /л/3, а по схеме рис.2 – Б ат = 1 02 -и л /3 и для выше приведенного примера трехфазной несимметричной нагрузки составит, соответственно, 8,3 и 4,8 кВ-А.

Наиболее эффективным является установка автотрансформатора непосредственно у потребителя, в точке разветвления трехфазной линии в однофазные, например на вводе дачного кооператива, где практически невозможно выровнять нагрузку по фазам. В жилых многоквартирных домах установка АТС-С на ответвлениях к каждому стояку, питающему квартиры жилых домов, позволяет симметрировать напряжение, и снизить потери в трехфазных групповых и питающих линиях распределительной сети. На малых промышленных предприятиях он может применяться для питания однофазных нагрузок большой мощности: сварочных трансформаторов, выпрямителей, водонагревателей и т. д.

В настоящее время все большее применение находят статические преобразователи (выпрямители, тиристорные регуляторы, высокочастотные преобразователи), газоразрядные осветительные устройства с электромагнитными и электронными балластами, электродвигатели переменного тока с регулируемой скоростью вращения и т.д. Указанные устройства, а также сварочные трансформаторы, специальные медицинские и другие приборы могут генерировать высшие гармоники тока в системе электропитания. Например, однофазные выпрямители могут генерировать все нечетные гармоники, а трехфазные все, не кратные трем, что отражено на рис. 6 [Л.2].

Гармоники тока, создаваемые нелинейными нагрузками, могут представлять собой серьезные проблемы для систем электропитания. Гармонические составляющие представляют собой токи с частотами, кратными основной частоте источника питания. Высшие гармоники тока, накладываемые на основную гармонику, приводят к искажению формы тока. В свою очередь, искажения тока влияют на форму напряжения в системе электропитания, вызывая недопустимые воздействия на нагрузки системы. Увеличение общего действующего значения тока при наличии высших гармонических составляющих в системе может привести к перегреву всего оборудования распределенной сети. При несинусоидальных токах возрастают потери в трансформаторах, главным образом за счет потерь на вихревые токи, что требует увеличения их установочной мощности. Как правило, для ограничения гармоник в этих случаях устанавливаются высокочастотные фильтры, состоящие из сетевых реакторов и конденсаторов.

К достоинствам АТС-С следует отнести то, что они обладают способностью фильтрации токов высших гармоник, кратных трем (т.е. 3, 9, 15 и т.д.), ограничивая их протекание как из сети к нагрузке, так и наоборот. Этим самым повышается качество сети и снижаются колебания напряжения.

Как уже указывалось выше, электромагнитные балластные пускорегулирующие аппараты (ПРА) газоразрядных ламп генерируют высшие гармоники. Так, в токах натриевых ламп ДНаТ, широко используемых для целей уличного освещения, третья гармоника является превалирующей и, в зависимости от мощности лампы и типа ПРА, составляет до 5% и более (по [Л.4] третья гармоника допускается до 17,5%). Токи третьих гармоник совпадают по фазе и арифметически складываются в нулевом проводе трехфазной сети, создавая ощутимые добавочные потери, что вынуждает выполнять сечение нулевых рабочих проводников трехфазных питающих и групповых линий, равным фазному.

В этой ситуации применение АТС-С позволяет уменьшить сечение нулевых проводников, как минимум, в два раза и решить три задачи: компенсировать потери от третьей гармоники, обеспечить перевод системы освещения на «ночной режим» (одна или две фазы распределительной сети отключаются в ночные часы), перераспределяя нагрузку на три фазы; и выйти на энергосберегающий режим, выполнив отводы на автотрансформаторе для понижения напряжения. Для решения только первой задачи можно применить автотрансформатор минимальной мощности, рассчитанный на ток нулевого провода (суммарный ток третьей гармоники).

При необходимости компенсировать 5, 7 или 11 гармоники можно воспользоваться схемами рис.3 или 4. В этом случае затраты на сетевые реакторы могут быть уменьшены, т.к. компенсационные обмотки, обладая повышенным индуктивным сопротивлением для высокочастотных гармоник, могут выполнять роль сетевого реактора и, в совокупности с конденсаторами, образовывать фильтр высших гармоник. Конденсаторы подключаются между точками соединения в открытые треугольники секций компенсационных обмоток и нулевым проводом, и могу образовывать одно (см. рис.7), двух или трехступенчатый фильтр для разных частот. Величину индуктивности
секции компенсационной обмотки с достаточной достоверностью можно определить из номинальных параметров – номинального тока и коэффициента трансформации. Например, при номинальном токе I н =25А и коэффициенте трансформации kтр=1/3 напряжение секции
будет U сек =Uф к тр =220/3=73В, сопротивление Z сек =Uсек/Iном=73/25=2,9Ом (пренебрегая малым активным сопротивлением обмотки) считаем индуктивным, и тогда индуктивность секции

Lсек =Z сек /w=2,9/314-10 =9,2мГн. При этом надо учитывать нелинейный характер сопротивления: с уменьшением нагрузки сопротивление возрастает.

При заказе автотрансформатора возможность подключения конденсаторов должна быть оговорена в заявке на изготовление.

Частным случаем является симметрирующий автотрансформатор, целенаправленно предназначенный для питания однофазной нагрузки (см. рис.8 и 9). Для большей симметрии токов по фазам коэффициент трансформации можно сделать больше, чем 1/3, с некоторым увеличением тока нулевого провода.

Рассмотрим это на примере. На вводе трехфазной сети установлен автоматический выключатель, рассчитанный на длительно допустимый ток 25 А. Требуется подключить сварочный трансформатор мощностью 10 кВА (напряжение сети 220 В, ток сварки 160 А, напряжение холостого хода 60 В, ПВ 60%). Потребляемый сварочным трансформатором ток составит 10-1000/220=45,5 А, а с учетом ПВ эквивалентный ток будет 45,5-//0,6=35,2 А, что в 1,4 раза превышает допустимый. Конечно, можно применить обычный автотрансформатор 380/220 В, выполненный на базе трансформатора ОСМР-6,3 (мощностью 6,3 кВА), в этом случае нагрузка будет перераспределена только на две фазы (линейный ток – 20,3 А), но можно применить симметрирующий автотрансформатор (см. схему рис.9) с коэффициентом трансформации 1/2, преобразующий однофазную нагрузку в трехфазную и выровнять нагрузку по всем фазам, снизив ток в сети до 17,6 А, при этом ток в нейтрали, при отсутствии других нагрузок так же будет 17,6 А.

В этом случае автотрансформатор можно изготовить на базе трансформатора ТСР-6,3. Можно также использовать симметрирующий автотрансформатор с коэффициентом трансформации 1/3, ограничив ток в рабочей фазе длительно допустимым для автоматических выключателей – током 23,4А, при этом в двух других фазах будет протекать ток 11,8А при отсутствии тока в нулевом проводе.

Автотрансформатор может быть сделан на базе трансформатора ТСР-2,5.

Снижение потерь в сети по сравнению с прямым включением приведено в таблице 2.

Таблица 2

Автотрансформатор	На базе ОСМР-6,3	Симметрирующий АТС-С
Коэффициент трансформации	1/1,73	1/3 1/2

Учитывая, что сварочный трансформатор генерирует высокочастотные гармоники, в том числе кратные трем, предпочтение следует отдавать симметрирующему автотрансформатору.

Проведенные испытания автотрансформаторов АТС-С в лаборатории УП МЭТЗ им. В.И. Козлова показали положительные результаты и полностью подтвердили свою эффективность (см. Приложение 1 «Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25»).

Планируется разработка серии автотрансформаторов от 25 до 100 кВА как в открытом исполнении IP00, так и в защитных кожухах исполнений IP21 для установки под навесом и IP54 для установки на открытом воздухе, в том числе непосредственно на опорах ЛЭП 0,4кВ. В автотрансформаторах, при необходимости, в целях повышения или понижения напряжения, может быть предусмотрена возможность переключений регулировочных отводов при его монтаже.

В настоящее время заводом принимаются индивидуальные заказы на автотрансформаторы АТС-С мощностью до 100 кВА.

Приложение 1

Результаты испытаний автотрансформатора АТС-С-25

На примере четырехпроводной ЛЭП-0,4кВ

Длина линии, м	300
Провод алюминиевый сечением, мм²	фазы –	25	нуля –	10
Сопротивление провода, Ом	фазы –	0,34	нуля –	0,86
Сопротивление нагрузки (активное), Ом	Фаза: А-5,99		В-5,83	С-5,59
	Режим нагрузки без автотрансформатора	3х-ф	2х-ф	1о-ф
Линейные токи нагрузки, А
фаза А		36,5	36,5	36,5
фаза В		37,5	37,5	0,0
фаза С		39,0	0,0	0,0
в нулевом провода N		2,2	37,0	36,5

фаза А		456	456	456
фаза В		481	481	0
	520	0	0
в нулевом провода “N”		4	1172	1140
ИТОГО		1461	2109	1596
Режим нагрузки с автотрансформатором		3х-ф	2х-ф	1о-ф
Линейные токи до АТС-С, А
фаза А		36,0	32,5	27,3
фаза В		36,0	34,1	9,3
фаза С		39,0	9,0	8,4
в нулевом проводе “n”		3,8	11,0	11
Потери мощности в линии, Вт
фаза А		443	361	255
фаза В		443	398	30
фаза С		520	28	24
в нулевом проводе N		12	103	103
ИТОГО в линии		1419	890	412
с учетом потерь в АТС-С
сопротивление фазной обмотки, Ом			0,2443
сопротивление компенсирующей обмотки, Ом			0,038
Токи фазной обмотки АТС-С, А
фаза А		0,4	8,1	8,9
фаза В		1,4	9,2	9,3
фаза С		1,3	8,9	8
Потери мощности в обмотках АТС-С, Вт
фаза А		0,04	16,03	19,35
фаза В		0,48	20,68	21,13
фаза С		0,41	19,35	15,64
в нулевом проводе N		0,18	52,09	50,67
Потери холостого хола АТС-С, Вт			50
ИТОГО в АТС-С		51,1	158,1	156,8
ИТОГО		1470,1	1048,2	568,8
Экономия электроэнергии, Вт		-8,7	1061	1027

Лекция № 10

Расчет местных сетей (сетей напряжением ) по потере

напряжения

Допустимые потери напряжения в линиях местных сетей.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей.

Определение наибольшей потери напряжения.

Частные случаи расчета местных сетей.

Потеря напряжения в ЛЭП с равномерно распределенной нагрузкой.

К местным сетям относятся сети номинальным напряжение 6 – 35 кВ. Местные сети по протяженности значительно превосходят протяженность сетей районного значения. Расход проводникового материала и изоляционных материалов значительно превосходят их потребность в сетях районного значения. Это обстоятельство требует ответственно подходить к проектированию сетей местного значения.

Передача электроэнергии от источников питания к электроприемникам сопровождается потерей напряжения в линиях и трансформаторах. Поэтому напряжение у потребителей не сохраняет постоянного значения.

Различают отклонения и колебания напряжения.

Отклонения напряжения обусловлены медленно протекающими процессами изменения нагрузок в отдельных элементах сети, изменением режимов напряжения на источниках питания. В результате таких изменений напряжения в отдельных точках сети меняется по величине, отклоняясь от номинального значения.

Колебания напряжения – это быстро протекающие (со скоростью не менее 1% в минуту) кратковременные изменения напряжения. Возникают при резких нарушениях нормального режима работы при резких включениях или отключениях мощных потребителей, коротких замыканиях.

Отклонения напряжения выражаются в процентах по отношению к номинальному напряжению сети

Колебания напряжения рассчитываются следующим образом:

где

наибольшее и наименьшее значения напряжения в одной и той же точке сети.

Чтобы обеспечить нормальную работу электроприемников, на их шинах необходимо поддерживать напряжение, близкое к номинальному.

ГОСТ устанавливает следующие допустимые отклонения в нормальном режиме работы:

В послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5% к указанным величинам.

Чтобы обеспечить должный уровень напряжения на шинах электроприемников, применяют следующие меры:

При коэффициенте трансформации

фактическое напряжение на шинах низкого напряжения будет ближе к номинальному:

Обмотки трансформаторов снабжаются ответвлениями, которые позволяют менять коэффициент трансформации в некоторых пределах. Напряжение, в узлах схемы, расположенных ближе к источнику питания обычно выше номинального, а в удаленных – ниже номинального. Чтобы на вторичной стороне трансформаторов, включенных в этих узлах, получить напряжение требуемого уровня, необходимо подобрать ответвления в обмотках трансформаторов. В узлах с повышенным уровнем напряжения устанавливаются коэффициенты трансформации выше номинального, а в узлах с пониженным уровнем напряжения коэффициенты трансформации трансформаторов устанавливаются ниже номинальных.

Схему сети, номинальное напряжения, сечения проводов выбирают таким образом, чтобы потеря напряжения не превышала допустимого значения.

Допустимая потеря напряжения устанавливается с некоторой степенью точности, исходя из нормированных значений отклонений напряжения на шинах электроприемников:

для сетей напряжением 220 – 380 В на всем протяжении от источника питания до последнего электроприемника от 5 – 6,5%;

для питающей сети напряжением 6 – 35 кВ – от 6 до 8% в нормальном режиме; от 10 до 12 % в послеаварийном режиме;

для сельских сетей напряжением 6 – 35 кВ –до 10 % в нормальном режиме.

Эти значения допустимой потери напряжения подобраны таким образом, чтобы при надлежащем регулировании напряжения в сети удовлетворялись требования ПУЭ в отношении отклонений напряжений на шинах электроприемников.

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей

При расчете сетей напряжением до 35 кВ включительно принимаются следующие допущения:

не учитывается зарядная мощность ЛЭП;

не учитывается индуктивное сопротивление кабельных ЛЭП;

не учитываются потери мощности в стали трансформаторов. Потери мощности в стали трансформаторов учитываются лишь при подсчете потерь активной мощности и электроэнергии во всей сети;

при расчете потоков мощности не учитываются потери мощности, т.е. мощность в начале участка равна мощности в конце участка;

не учитывается поперечная составляющая падения напряжения. Это значит, что не учитывается сдвиг напряжения по фазе между узлами схемы;

расчет потерь напряжения ведется по номинальному напряжению, а не по реальному напряжению в узлах сети.

Определение наибольшей потери напряжения

С учетом допущений, принятых при расчете местных сетей, напряжение в любом i -м узле сети рассчитывается по упрощенной формуле:

где

соответственно активная и реактивная мощности, протекающие по участкуj ;

соответственно активное и индуктивное сопротивления участка j .

Неучет потери мощности в местных сетях позволяет рассчитывать потери напряжения либо по мощностям участков, либо по мощностям нагрузок.

Если расчет ведется по мощностям участков, то учитываются активное и реактивное сопротивления этих же участков. Если расчет ведется по мощности нагрузок, то необходимо учитывать суммарные активные и реактивные сопротивления от ИП до узла подключения нагрузки. Применительно к рис. 10.2 имеем:

В неразветвленной сети наибольшая потеря напряжения – это потеря напряжения от ИП до конечной точки сети.

В разветвленной сети наибольшая потеря напряжения определяется следующим образом:

рассчитывается потеря напряжения от ИП до каждой конечной точки;

среди этих потерь выбирается наибольшая. Ее величина не должна превышать допустимую потерю напряжения для данной сети.

Частные случаи расчета местных сетей

На практике встречаются следующие частные случаи расчета местных сетей (формулы приведены для расчета по мощностям участков):

ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными

ЛЭП по всей длине выполнена проводами одного сечения одинаково рас-положенными. Нагрузки имеют одинаковый cosφ

ЛЭП, питающие чисто активные нагрузки (Q = 0, cosφ =1), или кабельные ЛЭП напряжением до 10 кВ (Х =0)

Методы арифметического подсчета воздушных электронных сетей с проводами из различных материалов по потере напряжения. Допустимую потерю напряжения в электронной сети определяют по вероятно разрешенным отклонениям напряжения у потенциальных пользователей. Поэтому рассмотрению запроса для ответа об отклонениях напряжения уделено значительный интерес.

Для всякого приемника электрической энергии возможны конкретные падения вольтажа. К примеру, неодновременные силовые агрегаты в стандартных нормах допустимое отклонение аномалий напряжения ±5%. Это обозначает следовательно, что в курьезном инциденте если номинальное вольтажа предоставленного электрического двигателя составит 380 В, из этого вольтажа U”доп = 1,05 Uн = 380 х 1,05 = 399 В и U”доп = 0,95 Uн = 380 х 0,95 = 361 В нужно исходить из его наиболее вероятно дозволительными индикаторами вольтажа. Конечно же, что все буферные вольтажи, вмещенные среди обозначениями 361 и 399 В, еще будут довольствовать покупающего пользователя и скомпонуют некий диапазон, тот или иной без вариантов можно прозвать диапазоном желаемых напряжений.

Допустимая потеря напряжения в линии

Пользователи электронной энергетической активности трудовую загрузку делают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, опираясь на математический подсчет изготовленного электрического прибора либо аппарата. При передаче электрической энергии по линиям часть вольтажа пропадает на противодействие самих линий и в итоге под самый конец полосы, т. е. у покупающего пользователя, вольтажа выходит падение, чем в начале линии. Падение вольтажа у покупающего пользователя, если сравнивать с обыденным, отражается на работе приемника тока, хоть силовая либо световая нагрузка.

Из-за чего при подсчете каждый полосы электропередачи отличия вольтажа не обязаны превосходить с большой вероятностью возможных норм, сети, общепризнанные выбором электрической загрузки и подсчитанные на подогрев, в главном, измеряют по потере, падении вольтажа.

Падением вольтажа ΔU именуют разность вольтажа на начале линии и на ее конце. ΔU принято предопределять в условно сравнительных единицах измерения – по отношению к обозначенному вольтажу.
При пользовании встречного урегулирования вольтажа есть возможность усилить вероятно допустимую потерю напряжения. К сожалению, район внедрения его имеет ограничения. Большинство деревенских пользователей запитано от шин подстанций энергетической системы своего района, индустриальных либо коммунальных электрических установок. При этом может быть электроэнергия от подстанций напряжением 35/10 либо 110/35 кВ.

Потерю напряжения на линиях воздушных рядов вычисляют методикой для наибольшей возможной нагрузки. Поскольку потеря напряжения примерно равно увеличена нагрузке при наименьше возможной потребляемой мощи, на линиях деревенской воздушной сети она имеет наибольшее значение 25%.

Допустимая потеря напряжения ПУЭ

ПУЭ – это главный документ, подсчитывающий запросы к разнообразным формам электрического оборудования. Точность реализации запросов ПУЭ гарантирует безошибочность и защищенность работы электрических установок.

Запросы ПУЭ непременны для всех учреждений безотносительно от формальной собственности и организационно правовых форм, равно как для частных предпринимателей и физических лиц, работающими проектировщиками, сборкой, настройкой и использования электрических установок.

ПУЭ 7-го издания

Уровни и контроль вольтажа, возмещения реактивной мощи:

Пункт 1.2.22. Для электросетей надлежит оговорить инженерные процедуры по гарантии свойств электроэнергии в соотношении с запросом ГОСТ 13109
Пункт 1.2.23. Установка корректировки вольтажа обязана создать стабилизацию вольтажа на шинах вольтажом 3-20 кВ подстанций и электростанций, где тот или иной подключены электрораспределительный сети, в диапазоне не менее 105 %, обозначенного в промежуток максимальных нагрузок и не более 100%, обозначенного в промежуток минимальных нагрузок этих же сетей. Неточность от упомянутого уровней вольтажа обязана быть оправданной
Пункт 1.2.24. Альтернативность и позиционирование аппаратов возмещения реактивной мощности в электросетях делается от безысходности снабжения нужной пропускной возможности сети в нормальных и после аварийных порядках при удержании нужных уровней вольтажа и резервов выносливости.

Рассмотрение допустимых падений напряжения в электрической сети.

Цель лекции:

Ознакомление с расчетами нагрузки отдельных ветвей сети.

Допустимые падения напряжения

При любом потреблении из электрической сети происходит возникновение электрического тока. Он при своем прохождении вызывает на этих проводках падения напряжения, следовательно, напряжение, подведенное к электроприемнику не равно напряжению на клеммах источника питания, а оно ниже. Для отдельных частей электрической проводки в то же время предписаны различные падения напряжения.

Для падения напряжения от источника питания к месту потребления можно исходить из предписанных отклонений напряжения (IEC 60 038), которые должны находиться в пределах + 6 % и  10 % от номинального значения (с 2003 года данные пределы должны быть ). Это означает, что общее падение напряжения от источника питания к самому месту потребления может составлять до 16 %.

В самой электрической инсталляции здания (т. е. внутри объекта) согласно IEC 60 634-5-52 рекомендовано, чтобы падение напряжения между началом инсталляции и эксплуатируемым оборудованием пользователя не было больше 4 % номинального напряжения инсталляции. Эта рекомендация в некоторой степени противоречит требованиям других национальных стандартов (например, CSN 33 2130 в Чешской Республике).

Можно допустить, что с учетом выполнения остальных требований при расчете параметров проводки могут возникнуть в некотором отрезке падения больше, чем указано выше, если в проводке от шкафа присоединения до самого электроприемника не будут превышены следующие падения: у осветительных выводов 4 %; у выводов для плит и отопительных приборов (стиральные машины) 6 %; у штепсельных розеток и остальных выводов 8 %.

«Правила устройств электроустановок» (ПУЭ) устанавливают наибольшие длительные допустимые нагрузки (силы тока в амперах) для изолированных проводов. Кабелей и голых проводов, которые приведены в виде таблицы. Таблицы эти составлены на основании теоретических расчетов и результатов непосредственных испытаний проводов и кабелей на нагревание.

Максимально допустимые по условиям нагрева нагрузки для проводов и кабелей с алюминиевыми жилами при одинаковым геометрическом сечении и одинаковом периметре с медными проводниками следует принимать равным 77% нагрузок для соответствующих медных проводников. Для силовых сетей допустимая длительная потеря напряжения не должна превышать 5%, а для сетей освещения 2,5% номинального.

Видно, что при суммировании всех допустимых падений напряжения (в распределительной сети и в электрической инсталляции) можем попасть на сам предел работоспособности некоторых приборов и оборудования. Например, у реле и контакторов гарантирована их функция от 85 % номинального напряжения и выше, у электродвигателей это, начиная с 90 % номинального напряжения. Поэтому необходимо руководствоваться выше указанной рекомендацией (падение напряжения до 4 %), приведенной в IEC 60 634-5-52.

Отмечаем, что требования национальных стандартов не касаются падений напряжения на некоторой части проводки, а требования, насколько напряжение может упасть по отношению к номинальному напряжению. На клеммах трансформатора может быть, например, напряжение равное 110 % номинального напряжения, от них потом падения напряжения могут быть 15 %, или же 13 %. Значит, у проектировщика определенное свободный простор, каким образом распределить падения напряжения в этих случаях от источника к электроприемнику.

Необходимо сказать, каким образом падения напряжения рассчитываются, или же, как они суммируются. Что касается чисто активных нагрузок, какими являются электрическое тепловое электрооборудование, и небольших сечений проводки, ситуация простая. Падения напряжения – это произведения токов и сопротивлений проводки, которые можно простым способом суммировать. В том случае, если речь идет об электрооборудовании, например, двигателях, характер потребления которых активный и индуктивный, и об общем импедансе Z проводки, состоящем из реальной составляющей (активное сопротивление) R и мнимой составляющей (индуктивное сопротивление) X, то данные комплексные величины взаимно умножаются. Результатом этого произведения опять является комплексная величина, значит комплексное падение напряжения. Она описывает падения напряжения в реальной и мнимой оси координат. Абсолютные значения этих падений напряжения на отдельных частях проводки от источника к электроприемнику поэтому не должны суммироваться стандартным способом, а должны суммироваться опять только как комплексные величины (т. е. реальные и мнимые составляющие отдельно).

Поэтому не должно удивлять то, что суммы абсолютных значений падений напряжения часто не являются точной суммой их абсолютных значений на отдельных, связанных друг с другом проводках.

Расчет нагрузки отдельных ветвей сети

Токовые нагрузки отдельных ветвей невозможно суммировать просто как арифметическую сумму абсолютных значений токов, а нужно суммировать отдельно реальные и мнимые составляющие. При соблюдении этих правил можно определить нагрузку при любой конфигурации сети. Аналогичные правила соблюдаются и при расчете токов короткого замыкания. И при коротком замыкании вычисления выполняются с импедансом сети, выраженным в комплексной форме.

Влияние нагрузки на ток короткого замыкания.

Нагрузка может оказывать существенное влияние на токи короткого замыкания. На рисунке 1 приведены простейшие схемы включения нагрузки. Характер нагрузок и соотношения их разные (асинхронные и синхронные двигатели, бытовая нагрузка, освещение), величина меняется в разные дни года, время суток, для различной сменности работ предприятий. Определить действительное значение нагрузки и увеличение ее сопротивления в момент короткого замыкания практически невозможно.

Условно считается, что сопротивление нагрузки постоянно по и величину , определенную по (1).

В нормальном режиме сопротивление нагрузки определяется по соотношению:

, (1)

где U – расчетное напряжение, равное вторичному напряжению питающего трансформатора;

I н и S н – ток и мощность нагрузки.

Мощность нагрузки принимается в зависимости от числа питающих трансформаторов. При одном трансформаторе мощность нагрузки принимается равной мощности трансформатора. При двух одинаковых трансформаторах мощность нагрузки принимается равной 0,65-0,7 мощности одного трансформатора. При аварийном отключении одного из двух трансформаторов всю нагрузку должен принять оставшийся в работе трансформатор. Нагрузка его при этом составит 130-140 % номинальной мощности.

Рисунок 1 – Распределение тока с учетом нагрузки, подключенной

к линии (а) и к шинам (б)

Из рисунка 1 видно, что при удаленном КЗ, когда напряжение на шинах снижается не до нуля, полный ток , проходящий через трансформатор, состоит из тока, ответвляющегося в нагрузку , и тока в месте короткого замыкания . Для схемы на рисунке 1,а полный ток КЗ определится по соотношению:

, (2)

а для схемы на рисунке 1 б – по соотношению:

, (3)

В действительности сопротивления имеют разные соотно- шения х/r и вычислять токи по формулам (2) и (3) следовало бы в комплексной форме. Но для большинства сетей отношение z и L нагрузки и линий близки, мало по сравнению с , и для упрощения расчетов уравнения (2) и (3) решаются в полных сопротивлениях z. Такое допущение тем более оправдано, что действительная нагрузка в момент КЗ неизвестна.

Полный ток делится на две части: часть тока , идущая к месту КЗ в схеме на рисунке 1,а, определяется:

, (4)

а для схемы на рисунке 1,б – по формуле:

, (5)

Из выражения (5) видно, что при z с = 0 ток к месту КЗ составляет , то есть нагрузка не влияет на значение тока короткого замыкания, если она подключена к шинам бесконечной мощности.

Допустимые Потеря напряжения в сети

Для подачи к электроприемникам напряжения, близкого к номинальному, в числе прочих мер площадь сечения проводников следует выбирать таким образом, чтобы потеря напряжения в них не превышала некоторого допустимого значения. Так как отклонения напряжения зависят от потерь напряжения и одновременно с ограничением последних принимаются меры по регулированию напряжения трансформаторов путем изменения их коэффициентов трансформации, то расчет местных сетей на потерю напряжения дает возможность обеспечить отклонения, не выходящие за допустимые пределы. Соответственно и выбираются допустимые потери напряжения в элементах сети для каждого конкретного случая. Практически потеря напряжения принимается в воздушных линиях напряжением 6—10—35 кВ — 8%, в кабельных — 6%, в сетях 380 и 220 В на всем их протяжении (от ТП до последнего электроприемника)—5—6% от номинального напряжения. [c.25]

Общие положения. Потери напряжения в линиях ПУЭ не нормируются, так как имеются рациональные средства регулирования напряжения, в их числе ручное или автоматическое переключение ответвлений на обмотках высшего напряжения трансформаторов, включение на параллельную работу линий и трансформаторов и т. д. Определим максимально допустимую потерю напряжения в звене сети любого напряжения, включающую элементы трансформатор—линия — электроприемник, или генератор — линия — электроприемник. Учитывая, что выходное напряжение генератора или вторичной обмотки трансформатора превышает номинальное напряжение сети на 5% пределы регулирования сети составляют 5% потери напряжения в трансформаторах не превосходят 5% допускаемое отклонение у электроприем-ников составляет 5%, нетрудно определить, что допустимые потери напряжения в линии составят без регулирования 5%, а при регулировании 10%. При этом (сеть без регулирования напряжения) напряжение первичной обмотки приемного трансформатора будет равно номинальному, что в свою очередь гарантирует напряжение вторичной его обмотки на 5% выше номинального. [c.76]

Допустимые потери напряжения в сетях [c.102]

Здесь рассматриваются расчеты по выбору площади сечений проводов линий местных сетей напряжением до 35 кВ. Обычно площадь сечения проводов сначала определяется по условиям экономической выгоды (экономический расчет), а затем проверяется по нагреву, потере напряжения, а в ряде случаев и по тепловой устойчивости действию токов короткого замыкания (электрический расчет). Воздушные линии, кроме того, рассчитываются на механическую прочность и на соответствие стрел провеса проводов допустимым значениям с выбором необходимых типов опор (механический расчет). [c.21]

В силовых сетях в процентах от номинального напряжения сети 8% для нормальных условий, 12% при аварийных режимах. Допустимая потеря напряжения при запуске короткозамкнутых электродвигателей до 15% от номинального напряжения при редких пусках и до 10% при частых пусках. [c.31]

Питание жилых домов высотой до 5 этажей включительно. Для питания таких зданий при отсутствии в квартирах электроплит применяются магистральные петлевые схемы с резервной перемычкой или без нее. Такая простейшая схема кабельной сети показана на рис, 7.1. Резервная перемычка 8 подключается при выходе из строя любой из питающих линий 9 или 10, которые должны рассчитываться на прохождение по ним тока аварийного режима и по допустимым потерям напряжения. [c.132]

Ток от генератора к ваннам передается преимущественно медными шинами (плоскими полосами) или медными проводами круглого сечения. Поперечное сечение проводников рассчитывается в соответствии с силой пропускаемого тока. При расчете исходят из допустимого падения напряжения в сети (обычно 10%), длины сети и сопротивления проводников. Круглую медь применяют для силы тока примерно до 600 а, а для силы тока более 600 а применяют медные шины. В зависимости от условий, в шине бывает от 1 до 5 полос. Правильный расчет проводов и максимальное сокращение потерь электроэнергии в сети постоянного тока имеет для цеха хромирования большое значение, потому что применяется ток низкого напряжения, но значительной силы. [c.149]

При расчете электрических сетей по потерям напряжения всегда возникает вопрос о допустимой (располагаемой) потере напряжения. Эта величина не является постоянной. Как уже отмечалось, напряжение холостого хода на шинах низкого напряжения трансформаторов принимается равным 105 % номинального. Тогда обшая потеря напряжения в сети, В, до наиболее удаленного электроприемника, включая потерю напряжения в трансформаторе, составляет [c.195]

Приведенные наибольшие допустимые (располагаемые) потери напряжения являются предельными и учитывают лишь требования ПУЭ о наибольших допустимых отклонениях напряжения на зажимах электроприемииков от номинального. В ряде случаев эти предельные значения могут оказаться выше значений, отвечающих наименьшим приведенным затратам, т. е. экономически выгодных и соответствующих оптимальным схемам сетей. При проектировании следует стремиться к выбору схем, близких к оптимальным значениям допустимых потерь напряжения и их распределению по элементам сети. [c.196]

Распределение допустимых потерь напряжения по участкам сети целесообразно производить по условиям наибольшей экономичности (по наименьшим расчетным затратам). Эти вопросы рассматриваются в гл. 16. Во многих случаях условие экономии цветных металов не соответствует минимальным расчетным затратам, однако вопросы экономии цветных металлов все еще являются актуальными, поэтому расчет сети по наименьшему расходу цветного металла следует считать целесообразным. [c.206]

Пример 11.2. Выполнить расчет питающей четыре спроводной линии в 16-этажном жилом доме. Дом оборудован стационарными электрическими плитами установленной мощностью 5,8 кВт. Напряжение сети 380/220 В допустимую потерю напряжения в линии принять 2,3 %. Защиту линии и стояков выполнить автоматическими вьниючателями [c.210]

Примечания 1. Пределы допустимых потерь напряжения определены только по экономическому критерию (наименьшим приведенным затратам). При этом в большинстве случаев суммарные потери напряжения не выходят за пределы допустимых по ПУЭ. Однако для весьма протяженных линий и высоких зданий и прн значительном удалении от ТП (что возможно в редких случаях) суммарные потери напряжения по табл. 16.1 могут оказаться выше допустимых по ПУЭ. В Этих случаях их следует пропорционально уменьшить до пределов, предусмотренных ПУЭ. 2. По опыту проектирования, потерн напряжения во внут-рнквартириых групповых линиях общего освещения могут приниматься равными 0,8—1 %. Потери иапряжеиня в штепсельной сети и линиях питания электроплит в этих случаях можно не рассматривать, поскольку они не выходят за пределы, установленные соответствующими ГОСТ. 3. Как правило, приведенное в табл. 16.1 распределение потерь напряжения незначительно отклоняется от распреде-леиня, рассчитанного по наименьшему расходу цветного металла (см. гл. 11). [c.253]

Распределительные сети обычно состоят из сетей двух напряжений. причем связь осущесталяется без регулированля напряже ння под нагрузкой. Чтобы упростить расчеты, целесообразно каждое из этих звеньев распределительной сети рассматривать отдельно. Подберем допустимые потери напряжения прн наибольших нагрузках в каждом звене, т. е. в распределительной сети одного напряжения, учитывая указанные выше условия, которые должны соблюдаться в центрах питания, и предельно допустимые отклонения напряжения у нагрузок. [c.104]

Отклонения напряжения у электро-приемников от номинального допускаются в пределах от – -5 до —2,5% при освещении помещений холодильников от -)-5 до —5% при аварийном и наружном освещении, а также в жилых зданиях до 5%, а в отдельных случаях до – -10% для питания силовых электроприемников. Значительное повышение напряжения у двигателей увеличивает потребление ими реактивной мощности из сети и их нагрев вследствие роста потерь в стали. Понижение напряжения вызывает снижение вращающего момента и мощности двигателя в квадратичной зависимости от напряжения. Одновременно увеличивается ток, а также нагрев двигателя за счет роста потерь в меди. Периодические или резкие изменения нагрузки сети также могут вызвать колебания напряжения. Последние вредно сказываются на изменении силы света ламп, что вызывает утомляемость зрения и снижение производительности труда. Величина допустимых колебаний напряжения ограничивается для ламп в производственных помещениях не болое 4%, а в жилых зданиях не более 2,5% при повторяемости до 10 раз в час для электродвигателей, пускаемых без нагрузки, не более 15%, а пускаемых под нагрузкой (лифты) не более 10% от номинального напряжения сети. [c.157]

При полной нагрузке трансформатора и коэффициенте моишо-сти os

потеря напряжения в трансформаторе составит 0,8(2,5ч-1,2)+0,6(3,7- 6.4) =4,2-5-4.8%. Поэтому в распределительных сетях двух напряжений может быть потеряно 17,5— (4,2-i-4.8) = 13,3- 12,7%. Для того чтобы разделить эти потери между сетями высшего и низшего напряжения, рекомендуется исходить яз следующих значений нанбольшей допустимой потери мапряжения [c.105]

Суммарные потери напора в водопроводных сетях в падавляю-щем большинстве случаев исчисляются десятками метров. В отдельных случаях эти суммарные потери напора могут достигать 100 м. При суммарном падении напряжения в линиях электромодели в пределах 100—1 ООО е масштаб моделирования оказывается возможным принимать в пределах от 1 ж = 1 в до 1 л = 10 в. При выявлении погрешности в определении потерь напора замером падения напряжения на электромодели нами было установлено, что для определения потерь напора с погрешностью не более 0,1 -м и масштабе моделирования 1 -и = 1 в максимальная допустимая мощность срабатывания реле должна быть около 10 вт, а при той же погрешности и масштабе 1. и = 10 в — примерно 10 вт. [c.31]

Лабораторная работа по дисциплине Электротехника. название Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередач.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Наименование работы: Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередач.

Цель работы: Рассмотреть, как зависит КПД линии электропередачи от потери напряжения в проводах.

Приборы и оборудование:

Лабораторный стенд.
Вольтметр универсальный В7-26.

Пояснения к работе.

В линиях электропередачи электрической энергии соединительные провода включаются последовательно с потребителем. Так как провода обладают сопротивлением R= 2ρƖ /S (двухпроводная линия), то при прохождении по ним тока происходит потеря напряжения на них. За счет этой потери напряжение в конце линии электропередачи U₂ меньше, чем напряжение U₁ в начале. Величина потери напряжения в проводах: ΔU = U₁– U₂ =IR_пр. То есть, потеря напряжения в проводах зависит от тока потребителя (нагрузки) и сопротивления проводов R_пр.

Для того, чтобы увеличение тока в линии не приводило к значительной потере напряжения и к ощутимому уменьшению напряжения на потребителе U₂, расчет сечений проводов ЛЭП производят с учетом допустимой потери напряжения е% = (ΔU/ U₂)*100%. Допустимая потеря напряжения в многокилометровых ЛЭП не должна превышать 10%. Расчет сечения проводов (двухпроводной линии) по допустимой потере напряжения производят по следующему выражению

S = 2ρƖ / R_пр = 2ρƖI / ΔU = 2ρƖI*100 / е% U₂ = 200ρƖР₂/ е% U₂²,

S – сечение проводов ЛЭП, мм²; ρ – удельное сопротивление материала провода, Ом*мм²/м; Ɩ – длина ЛЭП, м; Р₂ – мощность потребителя, Вт; U₂ – напряжение на потребителе, В.

Выбранное по допустимым потерям напряжения сечение проводов ЛЭП должно быть проверено по допустимому току. Из полученного выражения видно, что сечение проводов зависит от напряжения на потребителе U₂. Поскольку эта зависимость квадратичная, то для уменьшения сечения проводов рационально увеличивать напряжение ЛЭП.

В настоящее время напряжение ЛЭП

переменного тока достигает 1150 кВ, а

+ U₁ U₂ I постоянного тока 1500 кВ. Также

_ полученное выражение справедливо

для ЛЭП с нагрузкой в конце линии.

Если же нагрузка распределена вдоль линии, то сечение проводов определяется выражением S = (200ρ/ е% U₂²)( Р₁Ɩ₁ + Р₂Ɩ₂ + Р₃Ɩ₃)

Линия КПД линии электропередачи в процентах

определяется выражением ɳ = (Р₂/ Р₁)*100% =

Ɩ₁ Р₁ = (U₁ – ΔU)/ U₁ *100% ,

Ɩ₂ Р₂ где Р₂ – мощность потребителя; Р₁– мощность

Ɩ₃ Р₃ источника.

Чем больше потеря напряжения ΔU в проводах, тем меньше КПД линии электропередачи. КПД длинных линий электропередачи лежит в пределах(90-98)%

Задание:

1.В лабораторной работе необходимо определить, как зависит КПД линии электропередачи от потери напряжения в проводах.

2. Измерить ЭДС источника электрической энергии.

3. Собрать на лабораторном стенде данную принципиальную схему.

а R₈

Е R_и1 R₁ = 100 Ом

R₀ R_и1= 10 Ом

R₁

Приемником электрической энергии будем считать резисторы (R_и1 + R₁), а сопротивление линии будем изменять с помощью резистора с переменным сопротивлением R₈.

4. Измерить падения напряжения на всех элементах цепи при различных значениях переменного сопротивления R₈.

5. Результаты измерений занести в таблицу.

R₈

Ом

U_аб

U_и₁

U₁

U₈

ΔU

Р₁

Вт

Р₂

Вт

100

130

160

200

225

250

6. Произвести расчеты, применяя следующие формулы: I = U_и1/ R_и1; ΔU = U₁– U₂, где U₁= U_аб – напряжение, отдаваемое источником во внешнюю цепь; U₂= (U_и1+ U₁) – напряжение на приемнике электрической энергии. Поэтому ΔU определяем по формуле ΔU = U_аб – (U_и1+ U₁); Р₁ = ЕI; Р₂ = I²(R_и1 + R₁); ɳ = Р₂/Р₁ *100%.

7. Результаты расчета занести в таблицу.

8. Построить графики: ΔU( I ); Р₁( I ); Р₂( I ); ɳ( I ).

9. Оформить отчет по проделанной работе.

10. Сделать соответствующие выводы по работе.

Работа в лаборатории.

1. С помощью вольтметра В7-26 измерить ЭДС источника.

2. В соответствии с принципиальной схемой собрать на лабораторном стенде электрическую цепь.

3. Установить сопротивление переменного резистора R₈=0.

4. С помощью вольтметра В7-26 измерить падения напряжения на всех элементах цепи.

5. Меняя поочередно значение переменного сопротивления R₈ , с помощью вольтметра В7-26 измерить падения напряжения на всех элементах цепи.

Содержание отчета.

1. Цель работы.

2. Приборы и оборудование.

3. Принципиальная электрическая схема.

4. Таблица с результатами измерений.

5. Формулы, необходимые для расчета.

6. Графики.

7. Вывод по работе.

Контрольные вопросы.

1. Чем вызваны потери напряжения в линиях электропередачи?

2. От чего зависит величина потери напряжения в проводах?

3. Что такое допустимая потеря напряжения и чему она равна?

4. Как не допустить превышение допустимой потери напряжения?

5. Как зависит КПД линии электропередачи от потери напряжения?

Литература.

1. Е.А.Лоторейчук. Теоретические основы электротехники.- М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2009. Стр. 44-46.

2. Конспект лекций. Тема: «Закон Джоуля-Ленца».

Урок Практическое занятие “Расчет проводов на потерю напряжения”

Тема : Расчёт проводов на потерю напряжения

Одним из практически важных расчётов электрических цепей является расчёт проводов на потерю напряжения. При таком расчёте обычно задаются: напряжение источника U, расстояние от этого источника до приёмника электроэнергии l, сила тока I или мощность нагрузки P и номинальное напряжение Uн, которое необходимо для нормальной работы приёмников электроэнергии (например, электродвигателей, ламп накаливания и т.п.). Задача состоит в расчёте такого сечения проводов, при котором обеспечивается номинальное напряжение на зажимах источника электроэнергии. Согласно закону Ома, напряжение источника электроэнергии равно сумме падения напряжения на проводах и напряжения на нагрузке.

Нагрузка в линии обычно бывает непостоянной и её колебания вызывают соответствующие изменения ΔU в проводах. Поэтому нужно рассчитывать отклонения напряжения на нагрузке от номинального значения при минимальном и максимальном режимах нагрузки. Если повысить в два раза напряжение источника электроэнергии, то сила тока в линии при той же передаваемой мощности уменьшится в 2 раза, а потери мощности в проводах уменьшатся в 4 раза, так как они пропорциональны I² . Следовательно, для уменьшения потерь в линиях передачи желательно передавать электроэнергию при возможно более высоком напряжении.

Расчет напряжения, потери напряжения

Задача № 1

Как скажется на потере напряжения в двухпроводной линии длиной l=200 м замена медных проводов с площадью поперечного сечения S= 35 мм2 на алюминиевые того же сечения, если ток в линии I=100 A?
Решение: на изменение потери напряжения может повлиять только изменение электрического сопротивления линии в результате замены медных проводов алюминиевыми. Так как длина линии и сечение проводов остаются прежними, то необходимо сравнить величины удельных сопротивлений алюминия и меди:
при алюминиевых проводах потеря напряжения будет в 1,65 раза больше. Чтобы знать числовое значение потери напряжения, следует определить электрические сопротивления проводов.
При медных проводах :
При алюминиевых проводах:
Потери напряжения:

при медных проводах

при алюминиевых проводах

Задача № 2

Вольтметр присоединен к зажимам генератора, имеющего внутреннее сопротивление 0,2 Ом. При холостом ходе генератора показание вольтметра 232 В. Определить показания вольтметра при нагружении генератора токами 20, 40, 50 и 100 А, считая э.д.с. и внутреннее сопротивление постоянными.
Решение: Показание вольтметра, присоединенного к зажимам генератора, не нагруженного током, равно его э. д. с; следовательно, Е = 232 В. Напряжение между зажимами источника меньше этой э.д.с. на величину внутренних потерь , т. е.

Подставив числовые значения в это выражение, вычислим искомые показания вольтметра по табл. 3.

Таблица 3

232

100

0,2

Вывод: если не регулировать э.д.с. источника, то по мере нагружения генератора током напряжение между его зажимами будет уменьшаться. Это может привести к заметному уменьшению светового потока электрических ламп.

Задача № 3

Двухпроводная линия, соединяющая приемники энергии со станцией, выполнена алюминиевыми проводами сечением S=10 мм² и имеет длину l=50 м. Мощность приемников энергии, имеющих номинальное напряжение U₂=220В, изменяется во время работы и принимает значения 1,1; 5,5; 11,0; 0; 2,75 кВт. Как должно изменяться напряжение на станции, чтобы обеспечить номинальное напряжение приемников?
Решение: Сопротивление одного провода линии :
Сопротивление двухпроводной линии:

Суммарный ток приемников энергии, проходящий в проводах линии, в первом случае

Потеря напряжения в линии:
Напряжение в начале линии:

Аналогичное вычисление проведем для всех случаев и данные впишем в табл. 5.

Таблица 5

0,28

220

1100

5500

11000

2750

Вывод: в результате потери напряжения в линии, изменяющейся пропорционально току, приходится регулировать напряжение в начале линии. Напротив, неизменное напряжение в начале линии приведет к заметным колебаниям напряжения в конце линии при включении и отключении приемников энергии. Это отражается на световом потоке электрических ламп и скорости вращения электродвигателей.

Что такое падение напряжения и как его рассчитать

Клинт Демеритт 21 июля 2021 г.

Планируете ли вы электрическую систему на 120 В для своего дома или систему на 12 В для дома на колесах, очень важно понимать, что такое падение напряжения и как его рассчитать. Правильный расчет падения напряжения в вашей системе поможет вам обезопасить себя и убедиться, что вся ваша электроника работает правильно. Давайте посмотрим поближе!

Что такое падение напряжения?

Несмотря на то, что медные провода являются фантастическими проводниками, они все же обладают небольшим сопротивлением.Закон Ома гласит, что напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I * R). Следовательно, небольшое количество напряжения теряется в проводах, когда ток течет через вашу электрическую систему. Это называется падением напряжения.

Более протекающий ток или провод с более высоким сопротивлением приведет к более высокому падению напряжения.

Как рассчитать падение напряжения

Вычислить точное падение напряжения в электрической системе очень сложно. Это зависит от сопротивления провода, которое изменяется в зависимости от температуры, длины провода и типа тока (переменного или постоянного тока), протекающего через систему, и типа нагрузки (индуктивная или резистивная).Однако получить точную оценку довольно просто, и этого достаточно практически для всех приложений.

Один из самых простых способов рассчитать падение напряжения – использовать онлайн-калькулятор падения напряжения. Эти калькуляторы позволяют вводить тип материала провода, размер провода, тип тока, длину провода и ток нагрузки. После того, как вы введете всю свою информацию, они сообщат вам, сколько напряжения вы потеряете.

Закон Ома

Однако, если вам нравится делать что-то непросто или у вас нет компьютера под рукой, вы можете самостоятельно вычислить падение напряжения и вычислить его точное приближение.Для этого воспользуемся законом Ома.

Напряжение = ток x сопротивление

Ток в системе будет зависеть от того, какую нагрузку (или нагрузки) вы подключили. Вам нужно будет сложить все токи нагрузки, чтобы получить общий ток системы в амперах.

Сопротивление – это сопротивление провода. Сопротивление проволоки зависит в основном от диаметра и длины проволоки. Опять же, это также немного зависит от температуры провода, но для большинства приложений это не обязательно.Большинство таблиц Американского калибра проводов (AWG) показывают сопротивление в Ом на фут или Ом на метр.

Зная ток, тип и длину провода, можно рассчитать падение напряжения. Давайте посмотрим на быстрый пример:

Предположим, у нас есть 24-вольтовая аккумуляторная система с подключенной нагрузкой на два ампера, и мы используем провод 14-го калибра и длиной 50 футов. Из приведенной выше диаграммы AWG сопротивление медного провода 14-го калибра составляет 2,5 Ом на 1000 футов или 0,0025 Ом на фут. Следовательно, 50 футов провода 14-го калибра имеют сопротивление.125 Ом (50 x 0,0025 = 0,125). Теперь умножьте два ампера на 0,125 Ом, чтобы получить падение напряжения около 0,25 В. Это означает, что напряжение на нагрузке будет примерно на 0,25 В ниже, чем напряжение на источнике.

Что происходит при падении напряжения?

Когда в вашей электрической системе падает напряжение, вы теряете энергию в виде тепла в проводке. В результате ваши провода нагреваются, и напряжение на ваших устройствах ниже, чем напряжение на источнике. Ни то, ни другое не вызывает серьезных опасений, если вы можете минимизировать падение.

Большинство электронных устройств могут работать в небольшом диапазоне от номинального напряжения. Например, инвертору на 24 В не обязательно нужно ровно 24 В. Однако чрезмерное падение напряжения приведет к тому, что ваши устройства перестанут работать или выйдут из строя и даже могут вызвать повреждение. Инвертор, скорее всего, преждевременно отключится под нагрузкой, если это произойдет, даже если батареи не разряжены.

Поскольку напряжение, потерянное в проводах, рассеивается в виде тепла, чрезмерное падение напряжения также является проблемой безопасности.Если ваши провода станут слишком горячими, изоляция может расплавиться и вызвать пожар. Чтобы обеспечить безопасность вашей системы, очень важно свести к минимуму падение напряжения до приемлемого уровня.

Что такое допустимое падение напряжения?

Допустимое падение напряжения в системе зависит от устройств в этой системе. Некоторая электроника имеет широкий диапазон рабочих напряжений и очень щадящая. Другие нет. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашей электроники, чтобы определить ваши конкретные требования к напряжению.

Самая большая проблема заключается не в том, что ваши устройства могут не работать, а в безопасности вашей системы и предотвращении пожара. Небольшое падение напряжения не должно приводить к возгоранию. Фактически, Национальный электрический кодекс (NEC) рекомендует, чтобы падение напряжения на самом дальнем устройстве составляло менее 5% от источника. Это отличное руководство для работы с ним, которое поможет обеспечить безопасность вашей цепи и надлежащую функциональность вашей системы.

Как исправить падение напряжения?

Если мы вернемся к тому, как мы рассчитываем падение напряжения, мы можем увидеть несколько способов его уменьшения.Первый – снизить ток нагрузки в системе. Скорее всего, это не очень хорошее долгосрочное решение, но это может быть быстрое решение, если у вас нет места, где можно перенастроить свою систему. Например, если все работает, и вы подключаете новое устройство, и что-то перестает работать или начинает работать неправильно, возможно, это проблема падения напряжения. Отключение чего-либо уменьшит падение.

Если описанный выше сценарий случается часто, возможно, пришло время искать более постоянное решение. Другой вариант уменьшения падения напряжения – уменьшение сопротивления проводки.Это можно сделать двумя способами: уменьшить длину проволоки или использовать проволоку большего сечения. Скорее всего, уменьшение длины не будет вариантом, поэтому выбор размера вашей проводки, вероятно, будет лучшим вариантом.

Как выбрать размер провода для предотвращения падения напряжения

Выбор правильного сечения провода очень важен для борьбы с падением напряжения в вашей системе. Использование таких ресурсов, как калькулятор падения напряжения и схемы проводов AWG, позволит вам принимать правильные решения о том, какой размер провода выбрать.Мы предлагаем подобрать размер проводки на один или два размера, если вы не уверены в своей нагрузке или длине. Всегда лучше иметь немного большую проводку, чем меньшую.

Хороший калькулятор падения напряжения поможет вам определить, какой размер вам нужен, чтобы минимизировать падение напряжения.

Почему в вашей системе важны правильные сечения проводов

Падение напряжения – это не то, о чем вы думаете каждый день, но это важно понимать, если вы проектируете электрическую систему.Выбор правильного размера и длины провода для вашего приложения имеет важное значение для его оптимальной функциональности и безопасности.

→ Рекомендуемая литература: какой размер кабеля батареи мне следует использовать?

Обязательно проведите свое исследование, и если у вас есть какие-либо вопросы или проблемы, обратитесь к экспертам в Battle Born. Мы всегда рады помочь!

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь.Наши специалисты по продажам и обслуживанию клиентов из Рино, штат Невада, готовы ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Также присоединяйтесь к нам в Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут способствовать вашему образу жизни, увидеть, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться в стороне.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления в свой почтовый ящик.
Сопротивление
| электроника | Britannica
Узнайте, как сопротивление влияет на поток электронов в электрической цепи
В каждой электрической цепи есть некоторое сопротивление потоку электрического тока, даже в материалах, которые являются хорошими проводниками.
Encyclopædia Britannica, Inc. См. Все видео по этой статье
сопротивление , в электричестве, свойство электрической цепи или части цепи, которая преобразует электрическую энергию в тепловую энергию в противодействии электрическому току.Сопротивление включает столкновения заряженных частиц с током с неподвижными частицами, составляющими структуру проводников. Сопротивление часто считается локализованным в таких устройствах, как лампы, нагреватели и резисторы, в которых оно преобладает, хотя оно характерно для каждой части цепи, включая соединительные провода и линии электропередачи.
Рассеивание электрической энергии в виде тепла, даже если оно небольшое, влияет на величину электродвижущей силы или управляющего напряжения, необходимого для создания заданного тока через цепь.Фактически, электродвижущая сила В, (измеренная в вольтах) в цепи, деленная на ток I (амперы), протекающий через эту цепь, количественно определяет величину электрического сопротивления R. Точнее, R = V / I. Таким образом, если 12-вольтовая батарея постоянно пропускает двухамперный ток по длине провода, провод имеет сопротивление шесть вольт на ампер или шесть Ом. Ом – это общепринятая единица измерения электрического сопротивления, эквивалентная одному вольту на ампер и обозначаемая заглавной греческой буквой омега (Ом).Сопротивление провода прямо пропорционально его длине и обратно пропорционально его площади поперечного сечения. Сопротивление также зависит от материала проводника. См. Удельное сопротивление .
Сопротивление проводника или элемента схемы обычно увеличивается с повышением температуры. При охлаждении до крайне низких температур некоторые проводники имеют нулевое сопротивление. В этих веществах, называемых сверхпроводниками, продолжают течь токи после снятия приложенной электродвижущей силы.
Величина, обратная сопротивлению, 1/ R, , называется проводимостью и выражается в единицах обратного сопротивления, называемых mho.
Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас
Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы
Определения
Падение напряжения определяется как величина потери напряжения, которая происходит во всей или части цепи из-за сопротивления проводника.
Сопротивление проводника зависит от материала проводника, его размера и температуры окружающей среды.
Падение напряжения сильно зависит от общей длины проводников, по которым проходит электрический ток. В системах постоянного тока длина падения напряжения – это полное (в оба конца) расстояние, которое ток проходит в цепи. Таким образом, общая длина, используемая в расчетах, обычно в два раза превышает длину жилы проводника. В некоторых системах переменного тока расстояние равно длине проводника.
Отражение
Почему длина проводника различается для цепей переменного и постоянного тока?
Нажмите, чтобы ответить…
ОТВЕТ: Поскольку ток постоянно течет в цепях постоянного тока, ток будет перемещаться вперед и назад. В этом случае расстояние вдвое больше длины проводника. То же самое относится к двухпроводной однофазной сети (120 В в США или 220 В в Европе). Падение напряжения переменного тока рассчитывается таким же образом, как и расстояние в два раза больше длины провода. (чтобы учесть длины фазных и нейтральных проводов при прохождении через них тока вперед и назад).
– В трехпроводной однофазной схеме (также известна как расщепленная фаза в США) напряжение между фазой и нейтралью по-прежнему составляет 120 В, но ток не проходит обратно через нейтральный провод.Это результат разделения фаз (фазовый сдвиг на 280 градусов), поэтому нейтральный провод возвращает только несимметричный ток. В условиях сбалансированной нагрузки обратный ток (через нейтральный провод) равен нулю.
– В четырехпроводных трехфазных системах возникает такая же ситуация, поскольку нейтраль не должна возвращать ток в условиях сбалансированной нагрузки.
Поскольку большинство однофазных фотоэлектрических инверторов рассчитаны на 240 В, падение напряжения для расщепленной фазы рассчитывается следующим образом:
Падение напряжения можно рассчитать, используя расстояние двустороннего срабатывания при 120 В (то же уравнение, используемое для цепи постоянного тока) но ваше напряжение будет составлять 120 В между фазой и нейтралью вместо 240 В между фазами.Или мы можем использовать односторонний провод при 240 В. Оба метода должны дать одинаковые результаты.
Падение напряжения с фотоэлектрической батареи на инвертор
NEC не требует расчета падения напряжения, потому что это не является проблемой безопасности. Однако он рекомендует максимальное падение напряжения 3%. Рекомендуется иметь падение напряжения до 2% на стороне постоянного тока, в то время как только 1% допускается на стороне переменного тока системы, что в сумме составляет 3% падения напряжения для всей системы.
Провода должны иметь такой размер, чтобы уменьшить резистивные потери (нагрев) до менее 3%.Эта потеря является функцией КВАДРАТА тока, умноженного на сопротивление, что является еще одним проявлением закона Ома:
V = I × R, или, I = V / R.
И резистивные потери I × I × R в ваттах.
Примечание:
Используйте таблицу размеров проводов, чтобы выбрать правильный размер провода в соответствии с током и напряжением, с которыми вы работаете. Посетите Encorewire.com для примера.
Пример
Вычисление формулы падения напряжения:
Vdrop = Iop × Rc × L
Где:
Iop – рабочий ток цепи, который для цепей источника обычно принимается за максимальный ток мощности, Imp,
L – полная длина проводника.
Vdrop – это напряжение, при котором вы хотите найти VD, а
Rc – это удельное сопротивление провода в Ом на 1000 футов, которое находится в NEC, глава 9, таблица 8 свойств проводника.
Пример
Если у нас есть фотоэлектрическая матрица, которая расположена на расстоянии 150 футов от инвертора (L = 150 футов), и мы используем провод № 14 AWG, так как он выдерживает ток 8,23 А и имеет удельное сопротивление 3,14 (Ом / kft).
Vdrop = 8,23 (A) × 3,14 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 5,168V Рабочее напряжение составляет
Vmmp = 12 × 37.2 = 357,6 В
Падение напряжения затем рассчитывается следующим образом:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 7,75 / 357,6 = 2,16%, что не находится в пределах 2%, но этот провод идет к блоку сумматора и к инвертору. . В этом случае падение напряжения должно быть меньше, а сечение проводника должно увеличиваться.
Обновление до большего сечения проводника для той же длины и типа проводника:
L = 150 футов и # 12 AWG, Rc = 1,98 (Ом / kft)
Vdrop = 8,23 (A) × 1,98 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 3,386 В
Падение напряжения тогда рассчитывается как:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 4.98 / 357,6 = 1,37%, что находится в пределах 2%.
Как можно видеть, оба провода сечением №12 и №14 работают на допустимую нагрузку, но расчет падения напряжения показывает, что оба они все еще не лучший вариант в долгосрочной перспективе. В результате кабель № 10 AWG имеет более консервативный дизайн, но будет стоить дороже.
Примечание:
Есть несколько бесплатных инструментов, которые можно использовать для расчета падения напряжения. Это пример онлайн-калькулятора. Если для калькулятора нет опции постоянного тока, вы можете использовать одну фазу и выбрать правильную длину.
Снижение затрат на электроэнергию: понимание потерь в кабеле.
Потеря мощности требует затрат энергии. Энергия стоит денег. Таким образом, потеря мощности в кабелях стоит денег. Кто платит?

Установка кабеля меньшего размера может быть дешевле, но в долгосрочной перспективе это будет стоить.
Как потребитель электроэнергии вы платите за то, что проходит через ваш счетчик. (Вы также можете заплатить за пиковое потребление или когда вы берете мощность, но в основном это общая мощность.) Так, если есть убытки до вашего счетчика, вы не платите, это проблема поставщика электроэнергии.
Точно так же, если вы пользуетесь водомером, вы не платите за утечку воды в дорога (во всяком случае, не напрямую). Это потеря водной доски. Но вы платите за любые утечки на вашем сторона счетчика. Вы оплачиваете потери в кабеле в собственной проводке.
В небольших объектах, таких как дома, магазины и небольшие фабрики, кабели проходят между источники питания и приборы или «электрические нагрузки» короткие, поэтому потери в кабеле обычно невелики.Но на крупных заводах и особенно фермах электрические нагрузки могут достигать сотен метров. вдали от входящего электроснабжения и счетчика электроэнергии. Потери мощности могут быть весьма значительными.
Производители часто не осознают, что платят за это дважды. Во-первых, падение напряжения означает это оборудование работает хуже. Вентиляторы не дают такой большой пропускной способности, а светильники – нет. дать как можно больше света. Но во-вторых, они платят и за потери в кабеле более высокими счета за электричество.
В следующей таблице приведена стоимость обеспечения 1000 единиц энергии (кВтч) для нагрузки на конец кабелей разного диаметра с разной степенью падения напряжения.
Падение кабеля Падение напряжения Для доставки 1000 кВт / ч Дополнительная стоимость
0,0% 0 £ 50,00 0,0%
0,5% 1,2 £ 50,50 1,0%
1,0% 2,4 51,00 £ 2,0%
2,5% 6,0 £ 52,60 5.2%
5,0% 12,0 £ 55,40 10,8%
10,0% 24,0 61,70 23,5%

Например, если падение напряжения составляет 2,5% (потеря 6 В от источника питания 240 В) по сравнению с 1% падение напряжения, то счет за электричество на 2,10 фунта выше. Эти 2,10 фунта стерлингов электроэнергии – 4% от суммы счета – просто тратятся на кабель.
Причина того, что дополнительные расходы превышают падение напряжения, заключается в том, что падение напряжения пропорционально нагрузки, но потери мощности пропорциональны квадрату падения напряжения.
Нормы электромонтажа допускают падение напряжения в установке до 2,5% – 6 вольт. Тем не мение, многие свинофермы имеют гораздо более высокое падение напряжения, в основном потому, что они были добавлены и доработанный с годами. Падение напряжения 5% является обычным явлением, а 10% (при максимальной нагрузке) – нет. неслыханно. При падении напряжения на 10% колоссальные £ 11,70 тратятся на кабели.
При некоторых типах нагрузки производительность снижается, но не обязательно увеличивается Стоимость. Например, если у вас номинальная мощность освещения 1000 Вт, а падение напряжения составляет 5 В, вы все равно используйте около 1000 Вт, но вы получите меньше света за свои деньги.
Однако с электрическими нагрузками, которые «выполняют свою работу» – где требуется определенное количество энергии. доставлен в нагрузку – есть значительный эффект. Например, чтобы вскипятить чайник (довести определенное количество воды до точки кипения), требуется очень много джоулей нагрева. Если уровень мощности на нагрузке снижается (потому что он теряется в кабелях), тогда требуется больше времени, чтобы доставить столько джоулей тепла в воду. При падении напряжения на 1% потребуется на 2% больше времени; при падении на 2,5% потребуется на 5% больше времени.(С чайник, это немного хуже, потому что чайник тоже теряет тепло.)
Проверка падения напряжения
Если вы не знаете падение напряжения, вы действительно не знаете, стоит ли платить за это. внимание или нет. Это делается на удивление редко, но сделать это очень просто. Это займет всего несколько минут и потребует просто дешевый цифровой вольтметр.
Сначала проверьте основную схему проводки питания. Может быть несколько основных питающих кабелей. идущие от основного источника питания и отдельных зданий или групп зданий.Это падение напряжения в каждом интересующем ответвлении главной проводки.
На этом главном ответвлении включите все – или столько, сколько разумно может быть включено одновременно. Если у вас есть автоматические регуляторы, настройте их так, чтобы нагрузки включались и работали.
Измерьте напряжение вблизи входящего источника питания, например, в розетке на 13 ампер рядом со счетчиком входящего питания. Теперь измерьте напряжение на конце ответвления – например, в розетке на самом дальнем конце. строительство.Это разница в напряжении, которая вас интересует. См. Таблицу на предыдущей странице. Теперь верните все ваши элементы управления и настройки в нормальное состояние!
Входящее напряжение питания может быть намного ниже, чем вы ожидаете, и вполне может сделать оборудование работать хуже или менее эффективно. Но, по крайней мере, поставщик электроэнергии оплачивает убытки. на вашу ферму. Вы платите за убытки на ферме. Следует иметь в виду, что это падение напряжения пропорционально исходному напряжению. 6В в 240В равно 2.5%; 6В в 220В составляет 2,7%.
Как минимизировать падение напряжения
Используйте кабели большего диаметра
Распределите нагрузку
Разделите нагрузку
Уменьшите нагрузку там, где это не влияет на производительность
Улучшить контроль
Управление спросом
Самый простой и очевидный способ – использовать кабели большего размера. Падение напряжения может оправдывать или не оправдывать замена существующих кабелей, но, безусловно, стоит подумать о том, чтобы увеличить размер кабеля, когда у вас установлены новые расходные материалы.
Когда вы спрашиваете электрического подрядчика о его «лучшей цене» за работу, вы не можете ожидать от него для подключения кабелей большего диаметра, чем требуется по правилам. Падение на 2,5% может быть «приемлемым», но это не обязательно лучший выбор для фермы.
Чем длиннее кабель, тем больше разница в стоимости и тем больше соблазн купить минимальный размер. Если разница составляет 2 фунта стерлингов за метр, это не большие деньги на электромонтаж с 10 метрового кабеля, но тогда на 10-метровом участке не будет большого падения напряжения.Но стоимость 400 фунтов стерлингов разница выглядит стоящей экономией на работе с бегом на 200 метров. Не ждите электрического подрядчик подберет размер кабеля, чтобы свести к минимуму потери мощности и снизить стоимость работы.
Как видно из таблицы на предыдущей странице, кабель большего размера не займет много времени. окупить себя. Или, наоборот, “наименьший размер кабеля” быстро окупит все деньги, сэкономленные на установке.
На самом деле, по всей стране есть много установок, на которых даже не было падения напряжения. считается.Кабели рассчитаны на основе номинального максимального тока. (Вот почему на многих свинофермах падение напряжения намного больше, чем следовало бы.) Максимальный номинальный ток кабеля зависит от его способности терять тепло. То есть, если кабель при работе с максимальным номинальным током он будет теплым, поэтому будет терять много энергии.
Распределение больших нагрузок по разным фазам также приносит дивиденды. Это означает, что ток переносится несколькими проводниками, поэтому при любой данной электрической нагрузке падение напряжения уменьшается.
Разделение больших нагрузок на несколько ступеней полезно, поскольку в большинстве случаев полная мощность не требуется большую часть времени. Например, в отдельной комнате может быть 10 кВт отопления. мощность (для максимального потребления), но в большинстве случаев требуется 5 кВт или меньше. Разделение двухступенчатый нагрев (по 5 кВт) не снижает необходимого нагрева – чтобы обеспечить то же самое количества тепла, он будет включен в два раза дольше, но это означает меньшее падение напряжения, когда оно включено.
Снижение электрической нагрузки там, где это возможно – за счет использования оборудования с более высоким КПД – снижает падение напряжения на другом оборудовании, где, возможно, нельзя снизить потребление энергии.Низкий энергетические лампы производят больше света на единицу электроэнергии, чем вольфрамовые лампы. Они больше эффективны, поэтому они экономят энергию. Но резистивные нагреватели невозможно сделать намного более эффективными. Это Независимо от того, как вы это делаете, для производства 1 кВт тепла требуется кВтч электроэнергии. Тем не мение, если вы устанавливаете лампы с низким энергопотреблением, это снижает общую электрическую нагрузку, что снижает падение напряжения, Таким образом, больше электричества попадает в обогреватель и меньше теряется в кабеле. Так что экономия в одном месте помогает с экономией в другом.
При рассмотрении такого рода изменений вы должны учитывать, влияет ли оно на производство. Скажем, установка нагревателей меньшего размера не означает снижение потребления электроэнергии, если это означает что свиньям сложно набрать вес.
Очевидно, что следует учитывать вышеуказанные методы, особенно в новых установках, но переналадка или обширная замена оборудования может быть дорогостоящим и окупаемым – хотя стоящее – надолго. Более быстрое и экономичное снижение падения напряжения может часто достигается улучшенными методами контроля.
Большинство тяжелых электрических нагрузок в большей или меньшей степени регулируются автоматически, и большинство из них не используются или используются не полностью большую часть времени. Улучшенные методы контроля могут быть используется, чтобы попытаться сократить количество времени, в течение которого одновременно находятся тяжелые нагрузки.
Проведя аналогию – если вам нужно вскипятить два чайника, вы получите меньше падения напряжения, и, следовательно, платите за меньшее количество электроэнергии, если вы вскипятите одну, а затем закипятите другую (так что раз), а не варить их вместе.
Для некоторого оборудования это может быть довольно просто. Например, большинство систем произвольного кормления работают на таймерах – им разрешено работать в определенное время дня. Вместо того, чтобы иметь все системы кормления, работающие в 10 утра, вы можете настроить одну на 10 утра, другую в 10:15, другой в 10:30 и так далее. Или вместо того, чтобы настраивать их так, чтобы они запускались один или два раза в день, запускайте их чаще. Это означает, что они бегают в течение более короткого времени, поэтому они с меньшей вероятностью совпадают с другими электрическими нагрузками.
На большинстве свиноферм крупнейшими потребителями электроэнергии являются вентиляторы и обогреватели. Большинство марок Управление вентиляцией и отоплением предлагает очень ограниченные возможности для влияния на то, одновременно. Фактически, производители часто гордятся тем, что «делают все просто».
Настолько просто, что они тратят энергию впустую. Например, они предлагают только двухпозиционное регулирование отопления (часто крупнейший потребитель электроэнергии). Это может быть “просто”, но это означает, что нагрузки переключаются на намного дольше за один раз и повышает вероятность одновременного включения больших электрических нагрузок. время.(Управление включением-выключением также дает менее стабильные температуры и, как правило, приводит к более высокому электрическому напряжению. также используйте – как показано в более раннем исследовании – но это уже другая проблема.)
Управление спросом
Более сложный подход – «Управление спросом». Это означает, что производство сайт активно управляет спросом на электроэнергию, а не просто полагается на “пассивные” методы например, большие размеры кабеля.
Это означает «объединенный» подход к ресурсам. Вместо того, чтобы воспринимать какое-либо оборудование как много энергии, сколько он хочет, когда он этого хочет, мощность распределяется в соответствии с потребностями, доступностью или приоритет.
«Автономные» системы управления не могут этого сделать. Они действуют как индивидуальные потребители. Они только осознают, чего хотят сами. Вот почему наблюдается всплеск спроса на электроэнергию на конец особого события на улице Коронации и почему дороги забиты в праздничный день выходные дни. Резкий скачок спроса со стороны многих потребителей – проблема для электроснабжения. компании, но не для индивидуальных потребителей, если только сбытовые компании не могут поставлять достаточно. Потребителю это больше не стоит, потому что он платит только за то, что идет. через метр.Потери счетчика потребителя или проблемы с поставкой достаточного количества отсутствуют поставщику электроэнергии.
Но это проблема на ферме, где поставщик одновременно является потребителем. Потери в пути (в собственные кабели фермы) или нехватка поставок – проблема потребителя и проблема потребителя Стоимость.
Энергоснабжающие компании не могут в значительной степени контролировать спрос, но у них есть команды людей, реагирующих на это. Люди, которые регулируют выходы генератора, включают и направляют мощность по мере необходимости.
Фермы не могут позволить себе, чтобы люди занимались этим 24 часа в сутки, но у них могут быть автоматические оборудование, которое делает это за них. Сетевые системы управления могут иметь дополнительное программное обеспечение, которое лучше выясняет, какое оборудование может быть включено и когда. Например, если есть номер нагрузки, которые должны быть включены в течение некоторого времени, программное обеспечение находит способ дать им все сколько угодно, но не использовать его одновременно.
Это то, что мы, как потребители, делаем сами – и стараемся делать, если есть возможность.У всех нас есть чтобы добраться из пункта А в пункт Б, но нам всем необязательно находиться в одной и той же точке на автомагистраль заодно. Многие из нас пытаются делать это сами, избегая пиковых периодов, но это не так эффективно изолированно. Если бы мы знали, что есть слот именно в таком и такое время, и если бы мы использовали его, мы бы добирались туда быстрее, эффективнее, и мы бы не придется платить за строительство большего количества автомагистралей, я думаю, мы все ухватимся за этот шанс.
Как говорится, нужно работать умнее, а не работать усерднее.Вместо того, чтобы вставлять кабели большего размера или трансформатор большего размера, мы организуем использование так, чтобы все оборудование столько, сколько ему нужно, но мы избегаем того, чтобы все одновременно нуждалось в энергии.
Управление спросом на основе программного обеспечения все еще находится в зачаточном состоянии в области контроля свиноводства и стало возможным только благодаря расширению использования сетевых систем, но предлагает значительный потенциал преимущества как в снижении капитальных затрат, так и в повышении эффективности работы и сокращении времени эксплуатации расходы.
Источник: FarmEx – апрель 2004 г.
ЭДС и внутреннее сопротивление
ЭДС и внутреннее сопротивление
следующий: резисторы последовательно и Up: Electric Current (Электрический ток) Предыдущий: Сопротивление и удельное сопротивление Теперь настоящие батареи изготавливаются из материалов с ненулевым удельным сопротивлением.Отсюда следует, что настоящие батареи – это не просто источники чистого напряжения. Они также обладают внутренние сопротивления . Между прочим, чистое напряжение Источник обычно обозначается как ЭДС (что означает электродвижущую силу ). Конечно, ЭДС измеряется в вольтах. Батарею можно смоделировать как ЭДС, включенную последовательно с резистором. , который представляет собой его внутреннее сопротивление. Предположим, что такие батарея используется для управления током через внешний нагрузочный резистор, так как изображенный на рис.17. Обратите внимание, что на принципиальных схемах ЭДС представлена в виде двух близко расположенных параллельных линии неравной длины. Электрический потенциал более длинной линии больше, чем тот из более коротких по вольтам. Резистор представлен как зигзагообразная линия.
Рисунок 17: Батарея ЭДС и внутреннего сопротивления подключена к нагрузочному резистору сопротивления.

Рассмотрим аккумулятор на рисунке.Напряжение аккумулятора равно определяется как разница в электрическом потенциале между его положительным и отрицательные клеммы: т.е. , точки и соответственно. Когда мы переходим от к , электрический потенциал увеличивается на вольт, когда мы пересекаем ЭДС, но затем уменьшается на вольт, когда мы пересекаем внутренний резистор. Падение напряжения на резисторе следует из закона Ома, из которого следует, что падение напряжения на резисторе, несущем ток , находится в том направлении, в котором текущие потоки.Таким образом, напряжение аккумулятора связано с его ЭДС. и внутреннее сопротивление через
(133)

Обычно мы думаем, что ЭДС батареи по существу постоянная (поскольку она зависит только от химической реакции, происходящей внутри батареи, которая преобразует химическая энергия в электрическую), поэтому мы должны заключить, что напряжение батарея на самом деле уменьшается по мере увеличения тока, потребляемого от нее.Фактически, напряжение равно только ЭДС при пренебрежимо малом токе. Текущий розыгрыш от аккумулятора обычно не может превышать критическое значение
(134)

поскольку напряжение становится отрицательным (что может произойти только если резистор нагрузки также отрицательный: это практически невозможно). Отсюда следует, что если мы закоротим аккумулятор, подключив его положительные и отрицательные клеммы вместе с использованием проводника с незначительным сопротивлением, ток, потребляемый батареей, ограничен ее внутренним сопротивлением.Фактически в этом случае сила тока равна максимально возможной. Текущий .
Настоящая батарея обычно характеризуется его ЭДС (, т.е. , его напряжение при нулевом токе) и максимальный ток, который он может подавать. Например, стандартный сухой элемент (, т. Е. , своего рода аккумулятор, используемый для питания калькуляторов и фонарей) обычно рассчитан на и скажи) . Таким образом, ничего действительно катастрофического не произойдет. произойдет, если мы закоротим сухой элемент.Мы разрядим аккумулятор через сравнительно короткий промежуток времени, но опасно большой ток не будет поток. С другой стороны, автомобильный аккумулятор обычно рассчитывается на и что-то вроде (такой ток нужен для запустить стартер). Понятно, что автомобильный аккумулятор должен иметь много меньшее внутреннее сопротивление, чем у сухого элемента. Отсюда следует, что если мы были достаточно глупы, чтобы замкнуть автомобильный аккумулятор, в результате довольно катастрофически (представьте себе всю энергию, необходимую для запуска двигателя автомобиль собирается тонким проводом, соединяющим клеммы аккумулятора вместе).

следующий: резисторы последовательно и Up: Electric Current (Электрический ток) Предыдущий: Сопротивление и удельное сопротивление
Ричард Фицпатрик 2007-07-14
Влияние потерь в кабеле | Максим Интегрированный
Аннотация: Есть много испытательных компаний, которые проектируют, производят и поставляют автоматическое испытательное оборудование (ATE) с большим количеством выводов. Эти тестеры имеют сложные интегральные схемы, управляющие каждым контактом тестера. У тестера может быть до 4096 контактов. Рисунок 1 показывает, что на каждом выводе обычно есть драйвер, компаратор, нагрузка, а иногда даже блок параметрических измерений (PMU). Эта электроника прикрепляется к кабелю, который затем подключается к контакту. Чтобы снизить затраты, поставщик может использовать некачественные кабели. Все кабели, особенно некачественные, страдают от потерь сигнала, которые снижают конечную производительность тестера.

Рис. 1. Типичная настройка тестера для одного контакта тестируемого устройства (DUT).
Определение потерь в кабеле
В типичном коаксиальном кабеле (, рис. 2, ) есть два основных компонента потерь в кабеле: потери из-за скин-эффекта и диэлектрические потери.

Рисунок 2. Типовой коаксиальный кабель.
Потеря скин-эффекта
На высоких частотах сигнал имеет тенденцию распространяться по поверхности внутреннего проводника (показано на рисунке 2). Это известно как потеря скин-эффекта. Эта глубина скин-слоя (δ) определяется как:
, где ω – частота в рад / с, µ – магнитная проницаемость проводника в Гн / м, а ρ – сопротивление проводника в омметрах.Потери на скин-эффект вызывают увеличение сопротивления на единицу длины R _l и индуктивности на единицу длины L _l пропорционально квадратному корню из частоты. Сопротивление на единицу длины рассчитывается как:
, где w – ширина проводника. Для круглой проволоки радиуса r ширина составляет 2πr. Также необходимо добавить сопротивление обратного пути, но обычно оно намного меньше, чем сопротивление прямого пути, и его можно игнорировать.
Диэлектрические потери
Диэлектрический изолятор, показанный на Рисунке 2, также способствует зависящим от частоты потерям в кабеле.Диэлектрическая постоянная (ε) определяется как:
, где ε ‘- действительная составляющая диэлектрической проницаемости, а tanδ представляет собой мнимый или тангенс угла потерь, коэффициент рассеяния диэлектрика. Поскольку диэлектрический изолятор влияет на емкость, емкость на единицу длины (C _l) изменяется на C _l (1 + jtanδ).
Общие потери в кабеле
Включая скин-эффект и диэлектрические потери, модель идеального кабеля на единицу длины может быть изменена с учетом этих потерь, как показано на Рис. 3 .

Рисунок 3. Упрощенная модель кабеля.
Из рисунка 3 мы определяем постоянную распространения как jk = √ZK, где Z – это распределенное последовательное полное сопротивление, а Y – распределенное параллельное полное сопротивление. В этом случае:
Используя приближение разложения Тейлора и дальнейшее упрощение, можно выделить следующий член:
, где Z _O – характеристический импеданс линии, ε _r – относительная диэлектрическая проницаемость, c – скорость света.
Наконец, что нам действительно нужно, так это коэффициент усиления кабеля, H (f) = e ^{-jk l}, где l – длина линии. Используя полученные выше данные, мы приходим к:
, где:
и
Упрощенный вывод, который мы хотим получить из приведенных выше расчетов:
Потери скин-эффекта (α1) преобладают на низких частотах ( Рисунок 4 )
Диэлектрические потери (α2) преобладают на высоких частотах (Рисунок 4)
В реальных кабелях H (f) несколько отличается от приведенных выше приближений.Однако он достаточно точен для большинства работ ATE, где затухание увеличивается максимум на 6 дБ.

Рис. 4. Представление скин-эффекта (внутренний проводник), диэлектрических потерь и потерь в обратном пути (внешний проводник).
На рисунке 4 представлено основное представление потерь для типичного коаксиального кабеля, показанного на рисунке 2, который имеет характеристическое сопротивление 50 Ом, внутренний медный провод и внешний проводник из стальной оплетки. Каждый кабель будет иметь свои уникальные потери, но все равно будет показывать ту же тенденцию, что и на рисунке 4.
Сводка потерь в кабеле
Целью данной заметки по применению не является предложение строгого математического подхода к выводам потерь в кабеле – его можно получить из различных учебных источников. Однако то, что было продемонстрировано в уравнениях, суммировано на рисунке 4. Из приведенного выше анализа мы получаем следующие важные моменты:
Все кабели имеют потери, и эти потери в конечном итоге ограничивают производительность системы. Размер потерь зависит от качества кабеля и его характеристик.
Имеющиеся убытки:
а. Потери скин-эффекта, преобладающие на низких частотах
б. Диэлектрические потери, преобладающие на высоких частотах
c. Потери в обратном пути, которые незначительны и в большинстве случаев ими можно пренебречь
d. Потери через соединители, реле и другие соединения, сделанные с выходными узлами или DUT
Зависимость потерь в кабеле от стоимости кабеля
Рисунок 5 показывает потери в кабеле для типичных кабелей, а Таблица 1 сравнивает стоимость некоторых кабелей относительно их потерь.

Рисунок 5. Кабельные потери для различных кабелей.
Таблица 1. Типичная стоимость за фут для различных гибких коаксиальных кабелей от одного выбранного производителя
Кабель Потери на частоте 900 МГц (дБ / м) Стоимость за метр ($)
RG174 0,75 1,3
RG142 0,382 14,6
RG400 / U 0,3492 15.11
RG232 / U 0,4589 10,4
R393 / U 0,296 22,7
RG58 с малыми потерями 0,3691 1,46
RG58 / U 0,531 1,14
RG8X 0,25 1,79
RG8 0,14 14,3

Банкноты
Множитель стоимости кабеля хорошего качества по сравнению с кабелем низкого качества достигает двадцати к одному (рисунок 5, таблица 1).
Производители ATE предпочитают недорогие кабели, но могут пострадать от снижения производительности системы, связанного с такими кабелями.
Контактная электроника без компенсации кабеля не может исправить потери в кабеле.
Замена дорогостоящих, очень широкополосных и энергоемких драйверов выводов обеспечивает лишь незначительные улучшения по сравнению с более низкой стоимостью, меньшей пропускной способностью и более низким питанием драйверов выводов при использовании кабелей с потерями.
Использование 4096 кабелей в одном тестере означает, что стоимость кабельной сборки на каждый метр длины может составлять от 5325 до 92 979 долларов (таблица 1).
За счет переноса компенсации кабеля на контактную электронику экономия на тестерах с 4096 контактами может достигать 92 979–5325 долларов или 87 654 долларов на каждый тестер.
Значения стоимости в этих примечаниях основаны на информации в Таблице 1 и могут значительно различаться в зависимости от производителя ATE. Однако эти цифры подчеркивают высокую стоимость кабельных сборок и, следовательно, то, почему для производителей ATE важно найти альтернативные решения, позволяющие использовать более дешевые кабели.
Кабели, перечисленные в таблице 1, являются гибкими. Лучшими кабелями являются полужесткие и жесткие. Эти кабели стоят примерно 30 долларов за фут, что в 3 или более раз больше, чем у лучших гибких кабелей. Они будут недоступны для любого производителя тестеров и, следовательно, не используются.
По мере увеличения частот тестера необходимость в компенсации кабеля становится настоятельной. Тестеры высокого класса уже приближаются к скорости> 1 Гбит / с.
Снижение производительности из-за потери в кабеле
Для тестеров, работающих в диапазоне 200 Мбит / с, потеря кабеля не может быть большой проблемой.Однако для тестеров, работающих на скорости 500 Мбит / с и выше, необходимо очень тщательно проанализировать характеристики всего тракта прохождения сигнала, электроники, кабеля и вывода, чтобы убедиться, что полная производительность правильно измерена на выводе. Следующие характеристики производительности являются наиболее важными для высокоскоростного тестера:
Точность уровней сигнала по постоянному току
Время нарастания и спада
Максимальная скорость переключения
Минимальная длительность импульса
Точность распространения и согласование по каждой кромке
Искажения распространения, такие как распространение vs.минимальная ширина импульса, амплитуда и общий режим
Все вышеупомянутые рабочие характеристики зависят от выбора кабеля. По мере увеличения скорости переключения потери в кабеле начинают доминировать и ограничивать производительность тестера, независимо от полосы пропускания драйвера для управления кабелем. Графики на рисунках и 6, и , 7, представляют и подчеркивают эти проблемы.

Рисунок 6. Переходная характеристика короткого / качественного кабеля.

Рисунок 7.Переходная характеристика более длинного / некачественного кабеля.
На рисунках 6 и 7 показаны формы сигналов, которые большинство инженеров уже видели и о которых знают. Однако следует отметить следующее:
t0 представляет 50% амплитуды сигнала. Как показывает практика, время нарастания от 10% до 90% составляет около 28,6 x t0. Эти две формы сигнала показывают значительное ухудшение времени нарастания для этих двух длин кабеля.
Характер спада кривой, ограничивающий полосу пропускания, влияет на максимальную скорость переключения, минимальную ширину импульса и полосу пропускания.Итак, ухудшение пути прохождения сигнала очевидно из этих графиков.
Ухудшение сигнала не имеет ничего общего с фактическим драйвером. В этом случае мы подаем ступенчатую характеристику с бесконечной полосой пропускания, и именно кабель вызывает замедление времени нарастания.
При более высоких скоростях и более длинных кабелях эта проблема усугубляется.
Все кабели, независимо от их длины и качества, в той или иной степени соответствуют характеристикам, показанным на рисунках 6 и 7.
Крайне важно найти решение для потерь в кабеле, чтобы обеспечить полную пропускную способность драйвера, в противном случае увеличение стоимости кабелей более высокого качества практически не принесет пользы приложению.
Компенсация кабеля в электронике решает эти проблемы с потерями в кабеле.
Заключение
Кабели, используемые в высокоскоростном тестере, могут повлиять на общую производительность тестера и в конечном итоге ограничить его производительность. Из-за высокой стоимости, которая может быть связана с этими кабелями, в этих высокоскоростных системах обычно используются недорогие кабели с высокими потерями. Поскольку скорости этих тестеров приближаются к 1 Гбит / с и выше, вы больше не можете игнорировать эти потери.Замена драйверов на драйверы с более высокой пропускной способностью не компенсирует потери, вызванные этими кабелями, и, следовательно, кабели ограничивают производительность системы.
Необходимо найти решение этих потерь в кабелях, чтобы тестеры с полосой пропускания более 1 Гбит / с могли работать в полную силу. К счастью, есть решение – встроить кабельную компенсацию в электронику.
Электрическое сопротивление | Encyclopedia.com
Электрическое сопротивление провода или цепи – это сопротивление протеканию электрического тока.Объект, сделанный из хорошего электрического проводника, например медь, будет иметь низкое сопротивление по сравнению с идентичным объектом из плохого проводника. Хорошие изоляторы, такие как резиновые или стеклянные изоляторы, обладают высоким сопротивлением. Сопротивление измеряется в омах (Ом) и связано с током в цепи и напряжением в цепи по закону Ома, В = IR (где В, – напряжение, I – ток, а R – сопротивление, все в соответствующих единицах). Иногда желательно сопротивление, например, в электронных компонентах, называемых резисторами, которые имеют определенное сопротивление.С другой стороны, сопротивление иногда нежелательно, как в проводах, предназначенных для передачи сигналов или мощности от одной точки к другой.
Когда ток течет через объект с ненулевым сопротивлением, энергия рассеивается в виде тепла. Количество мощности (энергия в единицу времени) P , рассеиваемая сопротивлением R , несущим ток I, определяется как P = I ² R . Мощность рассеивается в виде тепла. Потери мощности из-за резистивного нагрева являются причиной того, почему протяженные линии электропередач спроектированы так, чтобы иметь минимально возможное сопротивление и работать при возможном высоком напряжении; по закону Ома высокое напряжение означает низкий ток, а по закону силы тока низкий ток означает низкое рассеивание мощности.
Сопротивление данного куска провода зависит от трех факторов: длины провода, площади поперечного сечения провода и удельного сопротивления материала, из которого он состоит. Чтобы понять, как это работает, представьте себе воду, текущую по шлангу. Количество воды, протекающей по шлангу, аналогично току в проводе. Подобно тому, как через толстый пожарный шланг может пройти больше воды, чем через тонкий садовый шланг, толстый провод может пропускать больше тока, чем тонкий. Для провода чем больше площадь поперечного сечения, тем меньше сопротивление; чем меньше площадь поперечного сечения, тем выше сопротивление.Теперь рассмотрим длину. По очень длинному шлангу труднее протекать воде просто потому, что она должна течь дальше. Точно так же току труднее проходить по более длинному проводу. Более длинный провод будет иметь большее сопротивление. Удельное сопротивление – это свойство материала в проводе, которое зависит от химического состава материала, но не от количества материала или формы (длины, площади поперечного сечения) материала.

Падение кабеля	Падение напряжения	Для доставки 1000 кВт / ч	Дополнительная стоимость
0,0%	0	£ 50,00	0,0%
0,5%	1,2	£ 50,50	1,0%
1,0%	2,4	51,00 £	2,0%
2,5%	6,0	£ 52,60	5.2%
5,0%	12,0	£ 55,40	10,8%
10,0%	24,0	61,70	23,5%

Кабель	Потери на частоте 900 МГц (дБ / м)	Стоимость за метр ($)
RG174	0,75	1,3
RG142	0,382	14,6
RG400 / U	0,3492	15.11
RG232 / U	0,4589	10,4
R393 / U	0,296	22,7
RG58 с малыми потерями	0,3691	1,46
RG58 / U	0,531	1,14
RG8X	0,25	1,79
RG8	0,14	14,3

Потери напряжения в проводах зависит от: Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи доклад по технологии

Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи доклад по технологии

Расчет напряжения электропитания на потребителя, определение напряжения на нагрузке

Как рассчитать напряжение по формуле

Падение напряжения при подключении нагрузки потребителя

Лабораторная работа №7

Допустимая потеря напряжения в линии 10 кв. Потеря напряжения

Допущения, положенные в основу расчета местных сетей

Определение наибольшей потери напряжения

В неразветвленной сети наибольшая потеря напряжения – это потеря напряжения от ИП до конечной точки сети.

Частные случаи расчета местных сетей

Допустимая потеря напряжения в линии

Допустимая потеря напряжения ПУЭ

ПУЭ 7-го издания

Допустимые Потеря напряжения в сети

Лабораторная работа по дисциплине Электротехника. название Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередач.

Урок Практическое занятие “Расчет проводов на потерю напряжения”

Что такое падение напряжения и как его рассчитать

Что такое падение напряжения?

Как рассчитать падение напряжения

Закон Ома

Что происходит при падении напряжения?

Что такое допустимое падение напряжения?

Как исправить падение напряжения?

Как выбрать размер провода для предотвращения падения напряжения

Почему в вашей системе важны правильные сечения проводов

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

| электроника | Britannica

Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы

Определения

Отражение

Падение напряжения с фотоэлектрической батареи на инвертор

Примечание:

Пример

Пример

Примечание:

Снижение затрат на электроэнергию: понимание потерь в кабеле.

Проверка падения напряжения

Как минимизировать падение напряжения

Управление спросом

ЭДС и внутреннее сопротивление

Влияние потерь в кабеле | Максим Интегрированный

Определение потерь в кабеле

Потеря скин-эффекта

Диэлектрические потери

Общие потери в кабеле

Сводка потерь в кабеле

Зависимость потерь в кабеле от стоимости кабеля

Снижение производительности из-за потери в кабеле

Заключение

Электрическое сопротивление | Encyclopedia.com

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ