Расчет потерь напряжения в кабеле формула: Расчёт потерь напряжения | Онлайн калькулятор

Потери напряжения | Онлайн расчет в линии, в сети, в кабеле

Калькулятор расчета потери напряжения в кабеле. Расчет потери напряжения в линии для постоянного и переменного тока по заданным параметрам электросети.

Проблема с потерями напряжения в линии, сети или кабеле возникают обычно в следующих ситуациях:

• при значительной длине прокладываемой линии;
• в случае большой рассеиваемой мощности;
• при высоких токовых нагрузках.

Если при покупке кабельной продукции допущены ошибки в выборе сечения входящих в его состав проводных жил – они при протекании больших токов начинают перегреваться. А это приводит к повышению их внутреннего сопротивления и увеличению потерь напряжения на распределенных элементах цепи.

Дополнительная информация: Для того чтобы понять, за счет чего в линейных проводах происходят потери, следует вспомнить о том, что они также обладают внутренним погонным сопротивлением.

За счет этого каждый участок кабеля определенной длины может быть представлен как резистор с некоторой удельной проводимостью (величиной, обратной сопротивлению). Так что на данном участке по закону Ома будет падать определенная часть приложенного ко всему кабелю напряжения. Это значение вычисляется по следующей формуле:

U=I*R провода

При обследовании цепей постоянного тока учитывается только активное распределенное сопротивление, обозначаемое просто R. В линиях с действующим переменным напряжением к активной составляющей добавляется реактивная часть, так что обе они составляют полный импеданс Z. Величина этих потерь обязательно учитывается при расчетах цепей переменного тока, поскольку они нередко достигают 20 процентов от всей расходуемой мощности.

Как при ручном, так и при онлайн расчете для определения распределенного сопротивления проводника используется следующая формула:

R=p*L/S

где:
p – удельное сопротивление, приходящееся на единицу длины;
L – общая длина измеряемого участка;
S – площадь сечения.

Из формулы видно, что сопротивление, а, следовательно, и падение напряжения определяется длинной данного участка и площадью его поперечного сечения. Длинный и тонкий проводник обладает большим сопротивлением R. Чтобы его снизить – нужны толстые жилы со значительным поперечным сечением.

Производим расчет потери напряжения линии в случае с активной нагрузкой с помощью следующего выражения:

dU=I*R пров

Для того чтобы учесть комплексные потери на импедансе цепей переменного тока вводится поправка в виде коэффициента реактивности.

Обратите внимание: Все эти выкладки справедливы лишь для одной жилы.

В реальной ситуации кабель содержит несколько проводников, каждый из которых должен учитываться при калькуляции. При пользовании онлайн калькулятором потерь напряжения в предложенные формы потребуется ввести следующие параметры:

1. Общую длину провода.
2. Площадь сечения каждой из жил;
3. Значение потребляемой мощности;
4. Общее количество проводников;
5. Средний показатель температуры.

Также следует указать значение комплексного коэффициента COS Ф (он, как правило, выбирается из диапазона 0,94-0,98).

Длина линии (м) / Материал кабеля:		МедьАлюминий
Сечение кабеля (мм²):	0,5 мм²0,75 мм²1,0 мм²1,5 мм²2,5 мм²4,0 мм²6,0 мм²10,0 мм²16,0 мм²25,0 мм²35,0 мм²50,0 мм²70,0 мм²95,0 мм²120 мм²
Мощность нагрузки (Вт) или ток (А):
Напряжение сети (В):		Мощность	1 фаза
Коэффициент мощности (cosφ):		Ток	3 фазы
Температура кабеля (°C):
Потери напряжения (В / %)
Сопротивление провода (ом)
Реактивная мощность (ВАр)
Напряжение на нагрузке (В)

 

В результате вычислений онлайн калькулятор потерь напряжения выдаст следующие рабочие показатели:

• Величину потерь напряжения и мощности.
• Сопротивление участка кабеля.
• Реактивные потери в нем.

Также в итоговой форме должно появиться значение остаточного напряжения на комплексной нагрузке.

Как сказывается падение напряжения в кабельной линии системы видеонаблюдения?

Система видеонаблюдения достаточно сложный комплекс оборудования, качественная работа которого зависит от очень многих факторов.

Сегодня речь пойдет о кабельной линии, от которой зависит качество видеоизображения, выводимого на мониторы.

Главная проблема состоит в том, что чем длиннее кабель, идущий от камеры к видеорегистратору – тем больше происходят потеря напряжения. В результате не только снижается качество видео, но и оборудование исчерпывает свой ресурс раньше заложенного в него производителем срока.

Чаще всего падение напряжения происходит при включении инфракрасной подсветки. В этом случае меняется сопротивление камеры, а значит потребляемое напряжение возрастает.  При понижении же напряжения увеличивается потребление тока, что соответствует закону Ома для участка цепи и определения мощности P= UI.

Вот только к видеокамерам данный закон неприменим, так как он не учитывает наличие реактивных сопротивлений, сопротивление кабеля и микросхем.

Подключение инфракрасной подсветки (ИП) камеры приводит к потери сопротивления в сети, которое можно высчитать по формуле: UИП=2Uкаб+Uкам

При снижении напряжения ниже определенного уровня, причем для каждой модели камеры он свой,
происходит увеличение потребления тока камерой, что в свою очередь ведет к снижению напряжения в кабеле. По сути получается замкнутый круг. И снижение напряжения будет продолжаться до предела, определенного минимальным напряжением на схему камеры.

Сама степень падения напряжения в кабеле прямо зависит от его сопротивления: Uкаб=IкамRкаб, где Rкаб=ρ*l/S. То есть, чем длиннее и тоньше кабель, тем его сопротивление больше.

Поэтому при монтаже систем видеонаблюдения очень важно правильно подобрать кабель. Для того чтобы просчитать сопротивление кабеля, нужно использовать справочные характеристики, которые даны производителем кабеля.

Далее нужно просчитать необходимое напряжение от источника питания для нормальной и бесперебойной работы системы. Именно от этого показателя зависит будет ли камера без потерь переключаться из инфракрасного режима в дневной, сохраняя номинальное напряжение в районе 11-13В.

Для максимального снижения падения напряжения в кабеле питания необходимо максимально уменьшить его сопротивление, что осуществляется за счет подбора оптимального сечения кабеля.

Для расчета удельного сопротивления кабеля необходимо воспользоваться формулой: R=(0.0175*L/S )*2, где 0,0175 – сопротивление медного проводника, L – длина кабеля питания, S – поперечное сечение центрального проводника.

Для примера рассчитаем удельное сопротивление кабеля сечением 0,75 мм2 и длиной 50 м: R=(0.0175*50/0,75 )*2 = 2,3 Ом.

Теперь посчитаем, какое падение напряжения будет в кабеле питания. Сделать это можно по формуле: U = I*R. Чтобы вычислить I делим мощность, потребляемую камерой на напряжение питания.

К примеру, мощность потребления 3,5 Вт, а напряжение питания 12В. Делим 3,5/12, и получаем 0,29А. Считаем формулу: U = 0,29*2,3 = 0,67. Получаем, что на кабеле сечением 0,75 мм2, и длиной 50 метров падение напряжения составит 0,67В, что находится в допустимых пределах.

Общая формула расчета падения падения напряжения в линии питания системы видеонаблюдения производится по формуле: ΔU(в)=I·R·L, где:

R — удельное сопротивление кабельной линии, Ом/м
I — ток, потребляемый видеокамерой, мА
L — длина кабельной линии, м

Максимально допустимое падение может быть не более 2В, дальше начнутся проблемы с питанием камеры, и если при расчетах у вас получаются большие цифры, то необходимо использовать кабель с большим сечением, и провести расчеты заново, либо подобрать более мощный блок питания для камеры видеонаблюдения в зависимости от полученных значений падения напряжения в кабеле.

Очень важно следить за тем, чтобы напряжение в месте подключения кабеля к камере не превышало допустимых значений и не опускалось ниже 10В, поэтому перед тем, как подключить кабель к устройству видеонаблюдения, лучше проверить напряжение тестером, а после чего при необходимости отрегулировать его на блоке питания.

Таким образом, чтобы минимизировать падение напряжения в кабеле можно предпринять несколько действий:

• Использовать БП большей мощности и кабеля с большим сечением;
• Установить БП рядом с камерой;
• Использовать камеры с номинальным напряжением 24В.

Также помните, что для большинства видеокамер систем наблюдения допустимое падение напряжения в линии питания составляет 10%, но лучше данный параметр уточнить в инструкции к камере.

Наша компания «Запишем всё» с 2010 года занимается монтажом, модернизацией и обслуживанием любых систем видеонаблюдения в Москве и Подмосковье. Мы работаем быстро, качественно и по доступным ценам. Перечень услуг и цены на их вы можете посмотреть здесь.

Звоните +7 (499) 390-28-45 с 8-00 до 22-00 в любой день недели, в том числе и в выходные. Мы будем рады Вам помочь!

Расчет падения напряжения в кабеле: калькулятор онлайн, формула расчета

Производя расчет потерь электроэнергии в кабеле, важно учитывать его длину, сечения жил, удельное индуктивное сопротивление, подключение проводов. Благодаря этой справочной информации вы сможете самостоятельно произвести расчет падения напряжения.

Виды и структура потерь

Даже самые эффективные системы электроснабжения имеют те или иные фактические потери электроэнергии. Под потерями понимается разница между данной пользователям электрической энергией и по факту пришедшей к ним. Это связано с несовершенством систем и с физическими свойствами материалов, из которых они изготовлены.

Самый распространенный вид потерь электроэнергии в электрических сетях связан с потерями напряжения от длины кабеля. Для нормирования финансовых трат и подсчета их действительной величины была разработана такая классификация:

1. Технический фактор. Он связан с особенностями физических процессов и может изменяться под влиянием нагрузок, условных постоянных затрат и климатических обстоятельств.
2. Затраты на использование дополнительного снабжения и обеспечение нужных условий для деятельности технического персонала.
3. Коммерческий фактор. В эту группу входят отклонения из-за несовершенства контрольно-измерительных приборов и прочие моменты, провоцирующие недоучет электрической энергии.

Основные причины появления потери напряжения

Основная причина потери мощности в кабеле — это потери в линиях электропередач. На расстоянии от электростанции до потребителей не только рассеивается мощность электроэнергии, но и падает напряжение (что при достижении значения меньше минимально допустимого может спровоцировать не только неэффективную работу приборов, но и полную их неработоспособность.

Также потери в электрических сетях могут быть вызваны реактивной составляющей участка электрической цепи, то есть наличием на этих участках любых индуктивных элементов (это могут быть катушки связи и контуров, трансформаторы, дроссели низкой и высокой частот, электродвигатели).

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

Пользователь сети не может повлиять на потери в ЛЭП, но может снизить падение напряжения на участке цепи, грамотно подключив ее элементы.

Медный кабель лучше соединять с медным, а алюминиевый — с алюминиевым. Количество соединений проводов, где материал жилы изменяется, лучше свести к минимуму, так как в таких местах не только рассеивается энергия, но и увеличивается тепловыделение, что при недостаточном уровне теплозоляции может быть пожароопасным. Учитывая показатели удельной проводимости и удельного сопротивления меди и алюминия, более эффективно в плане энергозатрат использовать медь.

Если это возможно, при планировании электрической цепи любые индуктивные элементы, такие как катушки (L), трансформаторы и электродвигатели, лучше подключать параллельно, так как согласно законам физики, общая индуктивность такой схемы снижается, а при последовательном подключении, наоборот, увеличивается.

Еще для сглаживания реактивной составляющей используют конденсаторные установки (или RC-фильтры в совокупности с резисторами).

В зависимости от принципа подключения конденсаторов и потребителя имеется несколько типов компенсации: личная, групповая и общая.

1. При личной компенсации емкости присоединяют непосредственно к месту появления реактивной мощности, то есть собственный конденсатор — к асинхронному мотору, еще один — к газоразрядной лампе, еще один — к сварочному, еще один — для трансформатора и т.д. В этой точке приходящие кабели разгружаются от реактивных токов к отдельному пользователю.
2. Групповая компенсация включает в себя присоединение одного или нескольких конденсаторов к нескольким элементам с большими индуктивными характеристиками. В данной ситуации регулярная одновременная деятельность нескольких потребителей связана с передачей суммарной реактивной энергии между нагрузками и конденсаторами. Линия, которая подводит электрическую энергию к группе нагрузок, разгрузится.
3. Общая компенсация предусматривает вставку конденсаторов с регулятором в основном щите, или ГРЩ. Он производит оценку по факту текущего потребления реактивной мощности и быстро подсоединяет и отсоединяет нужное число конденсаторов. В результате берущаяся от сети общая мощность приводится к минимуму в согласии с моментальной величиной необходимой реактивной мощности.
4. Все установки компенсации реактивной мощности включают в себя пару ветвей конденсаторов, пару ступеней, которые образуются специально для электрической сети в зависимости от потенциальных нагрузок. Типичные габариты ступеней: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 квар.

Для приобретения больших ступеней (100 и больше квар) соединяют параллельно небольшие. Нагрузки на сети уменьшаются, токи включения и их помехи снижаются. В сетях с множеством высоких гармоник сетевого напряжения конденсаторы защищают дросселями.

Автоматические компенсаторы обеспечивают сети, снабженной ими, такие преимущества:

• уменьшают загрузку трансформаторов;
• делают более простыми требования к сечению кабелей;
• дают возможность загрузить электросети больше, чем можно без компенсации;
• ликвидируют причины уменьшения напряжения сети, даже когда нагрузка подсоединена протяженными кабелями;
• увеличивают КПД мобильных генераторов на топливе;
• упрощают запуск электрических двигателей;
• увеличивают косинус фи;
• ликвидируют реактивную мощность из контуров;
• защищают от перенапряжений;
• совершенствуют регулировку характеристик сетей.

Калькулятор расчета потерь напряжения в кабеле

Для любого кабеля расчет потерь напряжения можно произвести онлайн. Ниже приведен онлайн-калькулятор потерь в кабеле напряжения.

Калькулятор находится в разработке, в ближайшее время он станет доступным.

Расчет с применением формулы

Если вы желаете самостоятельно посчитать, каково падение напряжение в проводе, учитывая его длину и прочие факторы, влияющие на потери, можно использовать формулу расчета падения напряжения в кабеле:

ΔU, % = (Uн — U) * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Из этого можно вывести формулу расчета потерь электроэнергии:

ΔP, % = (Uн — U) * I * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

I — фактический ток сети;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Таблица потерь напряжения по длине кабеля

Ниже приведены приблизительные падения напряжения по длине кабеля (таблица Кнорринга). Определяем необходимое сечение и смотрим значение в соответствующем столбце.

Жилы проводов при течении тока излучают тепло. Размер тока вместе с сопротивлением жил определяет степень потерь. Если иметь данные о сопротивлении кабеля и величине проходящего через них тока, получится узнать сумму потерь в контуре.

Таблицы не принимают во внимание индуктивное сопротивление, т.к. при использовании проводов оно чрезмерно мало и не может равняться активному.

Кто платит за потери электричества

Потери электроэнергии при передаче (если передавать ее на большие расстояния) могут быть существенными. Это влияет на финансовую сторону вопроса. Реактивную составляющую учитывают при определении общего тарифа использования номинального тока для населения.

Для однофазных линий она уже включена в стоимость, учитывая параметры сети. Для юридических лиц эта составляющая рассчитывается независимо от активных нагрузок и в предоставляемом счете указывается отдельно, по особому тарифу (дешевле, чем активная). Делается это ввиду наличия на предприятиях большого количество индукционных механизмов (например, электродвигателей).

Органы энергонадзора устанавливают допустимое падение напряжения, или норматив потерь в электрических сетях. За потери при передаче электроэнергии платит пользователь. Поэтому, с точки зрения потребителя, экономически выгодно подумать о том, чтобы снизить их, изменив характеристики электрической цепи.

Калькулятор онлайн расчета необходимого сечения кабеля и учёт потерь

Как правильно и точно сделать расчет сечения кабеля по потере напряжения? Очень часто при проектировании сетей электроснабжения требуется грамотный расчет потерь в кабеле. Точный результат важен для выбора материала с необходимой площадью сечения жилы. Если кабель выбран неправильно, это повлечет за собой множественные материальные затраты, ведь система быстро выйдет из строя и перестанет функционировать. Благодаря сайтам помощникам, где имеется уже готовая программа для расчета сечения кабеля и потери на нем, сделать это можно легко и оперативно.

Как воспользоваться калькулятором онлайн?

В готовую таблицу нужно ввести данные согласно выбранному материалу кабеля, мощность нагрузки системы, напряжение сети, температуру кабеля и способ его прокладки. После нажать кнопку «вычислить» и получить готовый результат.

Такой расчет потерь напряжения в линии можно смело применять в работе, если не учитывать сопротивление кабельной линии при определенных условиях:

1. Указывая коэффициент мощности косинус фи равен единице.
2. Линии сети постоянного тока.
3. Сеть переменного тока с частотой 50 Гц выполненная проводниками с сечениями до 25.0–95.0.

Полученные результаты необходимо использовать согласно каждому индивидуальному случаю, учитывая все погрешности кабельно-проводниковой продукции.

Обязательно заполняйте все значения!

 Расчет потери мощности в кабеле по школьной формуле

Получить нужные данные можно следующим образом, используя для подсчетов такую комбинацию показателей: ΔU=I·RL (потери напряжения в линии = ток потребления*сопротивление кабеля).

Зачем нужно делать расчет потерь напряжения в кабеле?

Излишне рассеивание энергии в кабеле может повлечь за собой существенные потери электроэнергии, сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции. Это опасно для жизни людей и животных. При существенной длине линии это скажется на расходах за свет, что также неблагоприятно отразиться на материальном состоянии владельца помещения.

 

Помимо этого неконтролируемые потери напряжения в кабеле могут стать причиной выхода из строя многих электроприборов, а также полного их уничтожения. Очень часто жильцы используют сечения кабелей меньше чем нужно (с целью экономии),  что вскоре вызывает короткое замыкание. А будущие затраты на замену или ремонт электропроводки не окупают кошельки «экономных» пользователей. Вот почему так важно правильно подобрать нужное сечение кабелей прокладываемых проводов. Любой электромонтаж в жилом доместоит начинать только после тщательного расчета потерь в кабеле. Важно помнить, электричество — не дает второго шанса, а потому все нужно делать изначально правильно и качественно.

Пути снижения потерь мощности в кабеле

Потери можно снизить несколькими способами:

• увеличением площади сечения кабеля;
• уменьшением длины материала;
• снижением нагрузки.

Часто с последними двумя пунктами сложнее, а потому приходится это делать за счет увеличения площади сечения жилы электро–кабеля. Это поможет снизить сопротивление. Такой вариант имеет несколько затратных моментов. Во–первых, стоимость использования такого материала для многокилометровых систем очень ощутима, а потому необходимо выбирать кабель правильного сечения, дабы снизить порог потери мощности в кабеле.

Онлайн–расчет потерь напряжения позволяет сделать это за несколько секунд, с учетом всех дополнительных характеристик. Для тех, кто желает перепроверить результат вручную, существует физико–математическая формула расчета потерь напряжения в кабеле. Безусловно, это прекрасные помощники для каждого проектировщика электросетями.

Таблица по расчету сечения провода по мощности

Сечение кабеля, мм2	Открытая проводка						Прокладка в каналах
	Медная			Алюминиевая			Медная			Алюминиевая
	Ток	Мощность, кВт		Ток	Мощность, кВт		Ток	Мощность, кВт		Ток	Мощность, кВт
	А	220В	380В	А	220В	380В	А	220В	380В	А	220В	380В
0,5	11	2,4	–	–	–		–	–	–	–	–	–
0,75	15	3,3	–	–	–		–	–	–	–	–	–
1,0	17	3,7	6,4	–	–		14	3,0	5,3	–	–	–
1,5	23	5,0	8,7	–	–		15	3,3	5,7	–	–	–
2,0	26	5,7	9,8	21	4,6	7,9	19	4,1	7,2	14,0	3,0	5,3
2,5	30	6,6	11,0	24	5,2	9,1	21	4,6	7,9	16,0	3,5	6,0
4,0	41	9,0	15,0	32	7,0	12,0	27	5,9	10,0	21,0	4,6	7,9
6,0	50	11,0	19,0	39	8,5	14,0	34	7,4	12,0	26,0	5,7	9,8
10,0	80	17,0	30,0	60	13,0	22,0	50	11,0	19,0	38,0	8,3	14,0
16,0	100	22,0	38,0	75	16,0	28,0	80	17,0	30,0	55,0	12,0	20,0
25,0	140	30,0	53,0	105	23,0	39,0	100	22,0	38,0	65,0	14,0	24,0
35,0	170	37,0	64,0	130	28,0	49,0	135	29,0	51,0	75,0	16,0	28,0

 

Видео по правильному выбору сечения провода и типичные ошибки

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

Ed Valitov

26.11.2018

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

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

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

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

Что нам нужно знать?

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

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

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

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

Падение напряжения будет также зависеть от длины проводника.

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

При увеличении подключаемой нагрузки также возрастают препятствия для прохождения тока.

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

I = U / R.

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

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

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

Разумеется, определить снижение напряжения мы сможем тремя способами:

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

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

Что означает падение напряжения

Падение происходит, когда происходит перенос нагрузки на всем участке электрической цепи. Действие этой нагрузки напрямую зависит от параметра напряженности в ее узловых элементах. Когда определяется сечение проводника, важно участь, что его значение должно быть таким, чтобы в процессе нагрузки сохранялось в определенных границах, которые должны поддерживаться для нормального выполнения работы сети.

Мнемоническая диаграмма для закона Ома

Более того, нельзя пренебрегать и характеристикой сопротивляемости проводников, из которых состоит цепь. Оно, конечно, незначительное, но его влияние весьма существенно. Падение происходит при передаче тока. Именно поэтому, чтобы, например, двигатель или цель освещения работали стабильно, необходимо поддерживать оптимальный уровень, для этого тщательно рассчитывают провода электроцепи.

Важно! Предел допустимого значения рассматриваемой характеристики отличается от страны к стране. Забывать это нельзя. Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением.

Любой электроприбор будет работать полноценно, если к нему подается то значение, на которое он рассчитан. Если провод взят неверно, то из-за него происходят большие потери электронапряжения, и оборудование будет работать с заниженными параметрами. Особенно актуально это для постоянного тока и низкой напряженности. Например, если оно равно 12 В, то потеря одного-двух вольт уже будет критической.

Вам это будет интересно Резонансное напряжение

Закон Ома для участка цепи

Причины падения напряжения

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

1. медь;
2. алюминий.

Они защищены изоляционной обмоткой.

Реже применяют термоусадку для самостоятельной изоляции жильных проводов.

То есть задача изоляции – создать диэлектрическую оболочку для проводника,

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

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

Оно происходит по следующему алгоритму.

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

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

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

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

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

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

Линия AD – это значение энергетических потерь.

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

Причины энергопотери при передаче электроэнергии

Существенные потери электроэнергии происходят в результате излишнего рассеивания. Из-за лишнего тепла кабель может сильно нагреваться, особенно при больших нагрузках и неправильных расчетах потерь электричества. Под действием избыточного тепла наступает повреждение изоляции, создается реальная угроза здоровью и жизни людей.

Потери электроэнергии нередко происходят из-за слишком большой протяженности кабельных линий, при большой мощности нагрузки. В случае продолжительной эксплуатации, существенно возрастают расходы на оплату электричества. Неправильные расчеты способны вызвать сбои в работе оборудования, например, охранной сигнализации. Потери напряжения в кабеле приобретают важное значение, когда источник питания оборудования имеет низкое напряжение постоянного или переменного тока, номиналом от 12 до 48В.

Результат падения напряжения

А что становится результатом этого процесса в фундаментальном смысле?

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

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

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

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

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

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

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

Эту величину допускается принимать для электросетей на этапе проекта.

Относительно токов большой мощности строятся протяженные электрические магистрали.

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

Проверка кабеля по потере напряжения

Всем известно, что протекание электрического тока по проводу или кабелю с определенным сопротивлением всегда связано с потерей напряжения в этом проводнике.

Согласно правилам Речного регистра, общая потеря электронапряжения в главном распределительном щите до всех потребителей не должна превышать следующие значения:

• при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
• при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
• при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
• при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
• при пуске двигателей – 25 %;
• при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
• при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.

Вам это будет интересно Какой электрический ток опаснее для человека и почему

Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.

Пример калькулятора для автоматизации вычислений

Рассчитываем падение напряжения

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

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

∆U = (P * r0 + Q * x0) * L / Uном,

где

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

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

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

В итоге вычисления мы получим процентный показатель.

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

• определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
• определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
• определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
• определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь.

Таблица значений индуктивных сопротивлений

В трехфазной сети

Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.

Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Формула расчета

Первый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.

Пример таблицы

Потери напряжения определены следующей формулой:

ΔU = ΔUтабл * Ма;

Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.

Вам это будет интересно Все об электрических токах

Однолинейная схема линии трехфазного тока

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

• Произвести замер в начале цепи.
• Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
• Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра.

Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).

Образец калькулятора для вычисления потерь

Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.

Приведем пример.

Суммарная потребляемая мощность всех приборов в доме – 2 кВт.

Все приборы подключены к сети.

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

Далее нам необходимо знать формулу расчета потерь напряжения.

Она выглядит следующим образом:

∆U = (I * р * L) / S.

Используя эту формулу, получаем потери в кабеле:

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

Тогда значение понижения напряжения будет равняться:

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

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

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

Это позволяет существенно снизить затраты потребителей на электроэнергию.

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

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

Сопротивление медного провода постоянному току

Сопротивление провода зависит от удельного сопротивления ρ, которое измеряется в Ом·мм²/м. Величина удельного сопротивления определяет сопротивление отрезка провода длиной 1 м и сечением 1 мм².

Сопротивление того же куска медного провода длиной 1 м рассчитывается по формуле:

R = (ρ l) / S, где (3)

R – сопротивление провода, Ом,

ρ – удельное сопротивление провода, Ом·мм²/м,

l – длина провода, м,

S – площадь поперечного сечения, мм².

Сопротивление медного провода равно 0,0175 Ом·мм²/м, это значение будем дальше использовать при расчетах.

Не факт, что производители медного кабеля используют чистую медь “0,0175 пробы”, поэтому на практике всегда сечение берется с запасом, а от перегрузки провода используют защитные автоматы, тоже с запасом.

Из формулы (3) следует, что для отрезка медного провода сечением 1 мм² и длиной 1 м сопротивление будет 0,0175 Ом. Для длины 1 км – 17,5 Ом. Но это только теория, на практике всё хуже.

Ниже приведу табличку, рассчитанную по формуле (3), в которой приводится сопротивление медного провода для разных площадей сечения.

СамЭлектрик.ру в социальных сетях

Подписывайтесь! Там тоже интересно!

Таблица 0. Сопротивление медного провода в зависимости от площади сечения

S, мм²	0,5	0,75	1	1,5	2,5	4	6	10
R для 1м	0,035	0,023333	0,0175	0,011667	0,007	0,004375	0,002917	0,00175
R для 100м	3,5	2,333333	1,75	1,166667	0,7	0,4375	0,291667	0,175

Как уменьшить падение напряжения в электрической сети

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

Это приводит к удорожанию электричества для потребителя.

Как уменьшить этот показатель?

Ведь от него зависит итоговая цена за 1 кВт электроэнергии.

Опишем несколько способов сделать это.

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

Расчет на потерю напряжения ЛЭП

Линии электропередач представляет собой компонент электрической сети, чья функция — передача электричества. Для расчета реактивных потерь в кабеле электропередач необходимо взять среднее реактивное сопротивление для алюминиевых или сталеалюминиевых кабелей, рассчитать нагрузки P и Q. Реактивную потерю можно вычислить следующим образом: ∆U = P∙r0∙L/Uном + Q∙x0∙L/Uном, активную — по формуле ∆Ua = ∆U — ∆Uр.

Похожее: Как проверить батарейку мультиметром

Также необходимо определить сечение провода (s = P∙L∙r0/(∆Ua∙Uном)) и найти в стандартном ряду соответствующее или ближайшее, а также найти это значение в таблице активного и реактивного сопротивлений на один километр линии.

На основе вычисленных показателей можно определить уточненную величину потери. При превышении допустимого показателя требуется заменить провод с большим сечением.

Как уменьшить потери в кабеле

Потери напряжения приводят к дополнительным затратам.

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

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

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

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

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

Всего Вам хорошего.

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

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

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

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

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).

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

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

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

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

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

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

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

ГОСТ 13109.

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

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

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

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

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

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

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

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

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

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

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Жду ваших отзывов и предложений:)

Советую почитать:

Расчет потери напряжения | EDS

Во время передачи электроэнергии по проводам к электроприемникам ее небольшая часть расходуется на сопротивление самих проводов. Чем выше протекаемый ток и больше сопротивление провода, тем больше на нем будет потеря напряжения. Величина тока зависит от подключенной нагрузки, а сопротивление провода тем больше, чем больше его длина. Логично? Поэтому нужно понимать, что провода большой длины могут быть не пригодны для подключения какой-либо нагрузки, которая, в свою очередь, хорошо будет работать при коротких проводах того же сечения.

В идеале все электроприборы будут работать в нормальном режиме, если к ним подается то напряжение, на которые они рассчитаны. Если провод рассчитан не правильно и в нем присутствуют большие потери, то на вводе в электрооборудование будет заниженное напряжение. Это очень актуально при электропитании постоянным током, так как тут напряжение очень низкое, например 12 В, и потеря в 1-2 В тут будет уже существенной.

Чем опасна потеря напряжения в электропроводке? Отказом работы электроприборов при очень низком напряжении на входе.

В выборе кабеля необходимо найти золотую середину. Его нужно подобрать так, чтобы сопротивление провода при нужной длине соответствовало конкретному току и исключить лишние денежные затраты. Конечно, можно купить кабель огромного сечения и не считать в нем потери напряжения, но тогда за него придется переплатить. А кто хочет отдавать свои деньги на ветер? Давайте разберемся, как учесть потери напряжения в кабеле при его выборе.

Калькулятор в режиме онлайн позволяет правильно вычислить необходимые параметры, которые в дальнейшем сократят появление различного рода неприятностей. Для самостоятельного вычисления потери электрического напряжения вспомним физику и перейдем к небольшим формулам и расчетам.

Напряжение на проводе мы можем узнать по следующей формуле, зная его сопротивление (R, Ом) и ток нагрузки (I, А).

U=RI

Сопротивление провода рассчитывается так:

R=рl/S, где

р – удельное сопротивление провода, Ом*мм2/м;

l – длина провода, м;

S – площадь поперечного сечения провода, мм2.

Удельное сопротивления это величина постоянная. Для меди она составляет р=0,0175 Ом*мм2/м, и для алюминия р=0,028 Ом*мм2/м. Значения других металлов нам не нужны, так как провода у нас только с медными или с алюминиевыми жилами.

Небольшой пример расчета для медного провода:

Задача: подключить нагрузку в 3,3 кВм (I = 15А, U=220V) на расстоянии 50м медным кабелем сечением 2х1,5 мм2.

Не забываем, что ток “бежит” по 2-х жильному кабелю туда и обратно, поэтому “пробегаемое” им расстояние будет в два раза больше длины кабеля (50*2=100 м).

Потеря напряжения в данной линии будет:

U=(рl)/s*I=0,0175*100/1,5*15=17,5 В

Что составляет практически 9% от номинального (входного) значения напряжения (220V). Это довольно большая потеря напряжения, потому проводим аналогичный расчет для кабеля сечением 2,5 мм2 и получаем 4,7%. Согласно ПУЭ, отклонения напряжения в линии должны составлять не более 5%, следовательно это сечение подходит оптимально.

Так что если источник питания находится на довольно большом расстоянии от приемника,обязательно посчитайте потери напряжения в данной линии!

Как рассчитать падение напряжения и потерю мощности в проводах

Вы должны рассматривать провод как еще один последовательно включенный резистор. Вместо этого сопротивление \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ подключено к источнику питания с напряжением \ $ \ text {V} \ $ …

Вы должны увидеть это так: сопротивление \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $, подключенное к через два провода с сопротивлением \ $ \ text {R} _ {\ text {wire}} \ $ на блок питания с напряжением \ $ \ text {V} \ $:

Теперь мы можем использовать \ $ \ text {V} = \ text {I} \ cdot {} \ text {R} \ $, где \ $ \ text {V} \ $ означает напряжение, \ $ \ text {I} \ $ для тока и \ $ \ text {R} \ $ для сопротивления.

Пример

Предположим, что напряжение, приложенное к цепи, равно \ $ 5 \ text {V} \ $. \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ равно \ $ 250 \ Omega \ $, а сопротивление \ $ \ text {R} _ {\ text {wire}} \ $ равно \ $ 2.5 \ Omega \ $ (если вы не знаете сопротивление провода, см. ниже в разделе «Расчет сопротивления провода»). Сначала мы вычисляем ток в цепи, используя \ $ \ text {I} = \ dfrac {\ text {V}} {\ text {R}} \ $: \ $ \ text {I} = \ dfrac {5 } {250 + 2 \ cdot2.5} = \ dfrac {5} {255} = 0,01961 \ text {A} = 19.61 \ text {mA} \

$

Теперь мы хотим узнать, какое падение напряжения на одном куске провода используется \ $ \ text {V} = \ text {I} \ cdot {} \ text {R} \ $: \ $ \ text {V} = 0,01961 \ cdot2.5 = 0,049025 В = 49,025 \ text {мВ} \

долл. США

Таким же образом мы можем рассчитать напряжение в \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $: \ $ \ text {V} = 0.01961 \ cdot250 = 4.9025 \ text {V} \ $

Предвидение потери напряжения

Что, если нам действительно нужно напряжение \ $ 5 \ text {V} \ $ over \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $? Нам нужно будет изменить напряжение \ $ \ text {V} \ $ от источника питания, чтобы напряжение выше \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ стало \ $ 5 \ text {V } \ $.

Сначала мы вычисляем ток через \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $: \ $ \ text {I} _ {\ text {load}} = \ dfrac {\ text {V} _ {\ text {load}}} {\ text {R} _ {\ text {load}}} = \ dfrac {5} {250} = 0,02 \ text {A} = 20 \ text {mA} \

долларов США

Поскольку мы говорим о последовательном сопротивлении, ток во всей цепи одинаков. Следовательно, ток, который должен дать источник питания, \ $ \ text {I} \ $, равен \ $ \ text {I} _ {\ text {load}} \ $. Нам уже известно полное сопротивление цепи: \ $ \ text {R} = 250 + 2 \ cdot2.5 = 255 \ Омега \ $. Теперь мы можем рассчитать необходимое напряжение питания, используя \ $ \ text {V} = \ text {I} \ cdot {} \ text {R} \ $: \ $ \ text {V} = 0.02 \ cdot255 = 5.1 \ text { V} \ $

---

Что, если мы хотим знать, сколько мощности теряется в проводах? Обычно мы используем \ $ \ text {P} = \ text {V} \ cdot {} \ text {I} \ $, где \ $ \ text {P} \ $ означает мощность, \ $ \ text {V} \ $ для напряжения и \ $ \ text {I} \ $ для тока.

Итак, единственное, что нам нужно сделать, это ввести правильные значения в формулу.

Пример

Мы снова используем блок питания \ $ 5 \ text {V} \ $ с \ $ 250 \ Omega \ $ \ $ \ text {R} _ {\ text {load}} \ $ и двумя проводами \ $ 2.5 \ Omega \ $ за штуку. Падение напряжения на одном куске провода, как вычислено выше, составляет \ $ 0,049025 \ text {V} \ $. Ток в цепи был \ $ 0.01961 \ text {A} \ $.

Теперь мы можем рассчитать потери мощности в одном проводе: \ $ \ text {P} _ {\ text {wire}} = 0,049025 \ cdot0.01961 = 0,00096138 \ text {W} = 0,96138 \ text {mW} \ $

---

Во многих случаях нам известна длина провода \ $ l \ $ и AWG (американский калибр проводов) провода, но не сопротивление. Однако рассчитать сопротивление несложно.

В Википедии есть список доступных здесь спецификаций AWG, который включает сопротивление на метр в Ом на километр или в миллиОм на метр. У них также есть это за килофуты или футы.

Мы можем вычислить сопротивление провода \ $ \ text {R} _ {\ text {wire}} \ $, умножив длину провода на сопротивление на метр.

Пример

У нас есть \ $ 500 \ text {m} \ $ провода 20AWG. Какое будет общее сопротивление?

\ $ \ text {R} _ {\ text {wire}} = 0.5 \ text {km} \ cdot 33.31 \ Omega / \ text {km} = 16.655 \ Omega \ $

Основы расчета падения напряжения

Как узнать, обеспечивает ли ваша проводка разумную эффективность работы? Национальный электрический кодекс, 210-19 (a) (FPN 4) и 215-2 (b) (FPN 3), рекомендует падение напряжения 5% для фидерных цепей и 3% для ответвленных цепей. Давайте поработаем несколько примеров, используя уравнения на боковой панели (справа). В наших примерах используется медный провод без покрытия в стальном кабелепроводе для ответвлений на 480 В; мы воспользуемся столбцом коэффициента мощности таблицы 9 NEC.

Пример 1: Определение падения напряжения Проложите многожильный провод № 10 на 200 футов при 20 А. Согласно Таблице 9, наше «сопротивление нейтрали на 1000 футов» составляет 1,1 Ом. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: (2 x 0,866) x 200 футов x 1,1 Ом x 20A = 7620,8 Деление 7621 на 1000 футов дает падение напряжения 7,7 В. Это падение приемлемо для нашей цепи 480 В. № 12 упадет 11,8 В. Увеличьте длину до 500 футов, и этот № 10 упадет 18 В; № 12 падает 29V.

Пример 2: Определение размера провода Проложите многожильный медный провод на 200 футов при 20 А.Вы можете найти размер провода, алгебраически изменив первое уравнение, или вы можете использовать следующий метод. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: 1,73 x 212,9 Ом x 200 футов x 20A = 89371,2. Разделив 89371,2 на допустимое падение напряжения 14,4 В, вы получите 6207 круговых милов. Таблица 8 NEC показывает, что провод № 12 удовлетворяет рекомендациям по падению напряжения.

Пример 3: Определение длины провода Проложите многожильный медный провод № 10 для цепи 20 А. Чтобы заполнить числитель, умножьте его следующим образом: 1000 x 14.4V = 14400 Чтобы получить знаменатель, умножьте его следующим образом: (2 x 0,866) x 1,1 Ом x 20A = 38,104 Наконец, разделите числитель на знаменатель следующим образом: 14400 / 38,1044377 футов. та же трасса, вы могли бы проехать 244 фута

Пример 4: Определение максимальной нагрузки Проложите многожильный медный провод № 10 для цепи длиной 200 футов. Чтобы заполнить числитель, умножьте следующим образом: 1000 x 14,4 В = 14400 Чтобы заполнить знаменатель, умножьте следующим образом: (2 x 0,866) x 1,1 Ом x 200 футов = 381.04 Наконец, разделите числитель на знаменатель, как показано ниже: 14400 / 381.04437A Эта схема может обрабатывать 37A на каждом фазном проводе. 200-футовый № 2 мог выдержать 24А.

* Число «0,866» относится только к 3-фазной схеме. Он преобразует число «2» в «1,732» (квадратный корень из 3). Для однофазных цепей не используйте в расчетах «0,866». * «CM» обозначает размер провода в круглых милах, как показано в Таблице 8. * Чтобы рассчитать размер провода, используйте 12,9 в качестве K для меди и 21,2 в качестве K для алюминия.* «L» – длина одностороннего провода в футах. * «R» – сопротивление на 1000 футов. Используйте таблицу 9 NEC для проводки переменного тока. Если у вас нелинейные нагрузки, используйте столбец, который помогает учесть коэффициент мощности.

Уравнение 1: Расчет фактического падения напряжения в вольт Падение вольт = (2 x 0,866) x L x R x Амперы / 1000

Уравнение 2: Расчет сечения провода в круглых миллиметрах CM = 2 x K x L x А / допустимое падение напряжения В качестве альтернативы вы можете алгебраически манипулировать уравнением 1: R410002 Допустимое падение напряжения / 1.732 x L x Ампер, а затем найдите размер провода в соответствии с его сопротивлением переменному току.

Уравнение 3: Расчет длины в футах Длина = 1000 x допустимое падение напряжения / (2 x 0,866) x R x амперы

Уравнение 4: Расчет нагрузки в амперах = 1000 x допустимое падение напряжения / (2 x 0,866) x R x L

Как рассчитать падение напряжения

Падение напряжения описывает, как подаваемая энергия источника напряжения уменьшается, когда электрический ток проходит через пассивные элементы (элементы, которые не подают напряжение) электрической цепи.Падения напряжения на внутренних сопротивлениях источника, проводниках, контактах и ​​разъемах нежелательны; подаваемая энергия теряется (рассеивается).

Падение напряжения на любом изолированном кабеле зависит от длины кабеля (в метрах), требуемого номинального тока (в амперах) и соответствующего полного сопротивления на единицу длины кабеля. Максимальный импеданс и падение напряжения, применимые к каждому кабелю при максимальной температуре проводника и ниже переменного тока. условия приведены в таблицах.Для кабелей, работающих в условиях постоянного тока, соответствующие падения напряжения могут быть рассчитаны по формуле.

Формула для этого дается как:

VD = (2 × L × K × I) / CM

В приведенной выше формуле:

• VD – падение напряжения на цепи
• L – длина пробега
• К – удельное сопротивление проволоки
• I – ток в цепи
• CM – это мера диаметра проволоки

Значения удельного сопротивления и диаметра провода доступны в таблицах NEC.

Пример:

Если вы хотите найти падение напряжения в однофазной цепи длиной 200 футов и нагрузкой 50 А. Также указывается, что провод представляет собой медный провод, трехпроводной, и напряжением 120/240 вольт. .

VD = (2 × 200 × 12 × 50) / 41740

(Удельное сопротивление меди 12)

VD = 5,75 Вольт

Следовательно, среднее падение напряжения в цепи составляет 5,75 вольт.

Теперь, чтобы рассчитать процент падения напряжения

В процентах от VD

(ВД / В) × 100 = 5.75 вольт / 240 вольт

= 0,0239%

Следовательно, падение напряжения в цепи указанных выше размеров составляет 0,0239%. Это менее 3%, так что вы можете его использовать.

Расчет ВД для трехфазного провода:

Для расчета напряжения в трехфазной цепи мы используем ту же формулу, но умножаем вышеприведенную формулу на 0,866. В основном, чтобы рассчитать падение напряжения между любыми двумя фазными проводниками, мы умножаем его на 1,732 / 2.

Следовательно, формула расчета для трехфазного проводника имеет вид:

VD = 0.866 (2 × Д × П × В / СМ)

Вышеупомянутая формула также может быть представлена ​​как:

VD = 1,732 (L × R × I / CM)

Вы можете рассчитать падение напряжения в цепи, используя приведенную выше формулу, если вы знаете значения длины участка, удельного сопротивления проводника, тока в цепи и измерьте диаметр и при необходимости измените размеры проводника. для изменения ВД в цепи.

Калькулятор потерь кабеля распределенной акустической системы

Этот калькулятор поможет вам определить потери в кабеле в распределенных акустических системах (также известных как 100- или 70-вольтовые акустические системы).Введя размер и длину кабеля, а также количество и подробную информацию о динамиках, он рассчитает потери в SPL (дБ), напряжении и ваттах. Он даже вычисляет результирующий уровень звукового давления в дБ для целевой аудитории. Все, что вам нужно сделать, это заполнить белые ячейки в калькуляторе.

Сначала выберите единицы измерения : «Метры и мм²» или «Футы и AWG». В большинстве стран используется метрическая система, то есть длина кабеля измеряется в метрах, а размер кабеля – в мм². В США метрика не используется, поэтому выберите «Feet & AWG» – длина кабеля будет в футах, и появится дополнительное поле, позволяющее выбрать толщину кабеля в AWG.

Затем двигайтесь вниз по верхней таблице:

Общее количество динамиков, подключенных к кабельной трассе.

Настройки ответвлений на динамиках : Большинство динамиков для распределенных акустических систем имеют способ выбора различных ответвлений или мощности для динамика. Обычно это выражается в ваттах.

Чувствительность динамика : это необязательно, но используется для расчета уровня звукового давления в целевой аудитории. Обычно это можно найти в технических характеристиках динамиков.Например, в характеристиках потолочного динамика может быть указано «Чувствительность: 90 дБ (1 Вт / 1 м)»

Расстояние от говорящего до целевой аудитории : это также необязательно и используется для расчета потерь звукового давления в воздухе от говорящего до целевой аудитории. Для потолочного динамика расстояние от потолка до стоящего человека может составлять всего 1 метр или около того. Для динамика на открытом воздухе это может быть 10-20 метров и более.

Общая длина кабеля : общая длина кабеля от усилителя до последнего динамика.

Длина подводящего кабеля к первому динамику не требует пояснений. Это длина кабеля от усилителя до первого динамика. Калькулятор предполагает, что количество динамиков равномерно распределено по оставшейся длине кабеля.

Распределенная система максимальное напряжение около усилителя. Его выходная мощность будет 100 вольт, или 70 вольт, или, возможно, 50 или 25 вольт.

Кабель c.s.a : Это важный показатель, поскольку все расчеты сопротивления кабеля основаны на площади поперечного сечения (ок.s.a.) кабеля. Это удобно для пользователей с метрической системой измерения, поскольку кабели классифицируются в соответствии с их c.s.a. Для других пользователей, которые привыкли сортировать свои кабели в соответствии с их номером AWG, калькулятор вставляет c.s.a за вас (на основе выбранного номера AWG).

После ввода всех этих входных данных сразу же вычисляются результаты (фактически, они рассчитываются после каждого ввода или изменения). См. Примечания ниже, если вам нужна помощь в интерпретации результатов. Для тех, кому нужно знать математику, лежащую в основе этого калькулятора, это объяснено в конце этой статьи.

Скачать калькулятор в виде файла Excel

Цены в долларах США

Что означают результаты

Результаты этого калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы в основном говорят вам о том, что если вы не используете слишком много динамиков и они не потребляют много энергии, вам не нужно слишком беспокоиться о размере кабеля. Однако, если у вас длинные кабели, много динамиков или мощные динамики, вам нужно обратить внимание на эти результаты.

Общая нагрузка динамиков и кабеля показывает общую нагрузку на усилитель в омах. Затем рассчитывается соответствующая мощность усилителя. Это число будет меньше, чем при простом вычислении количества динамиков, умноженного на мощность каждого динамика. Это связано с тем, что сопротивление кабеля увеличивает импеданс динамика, что снижает ток от усилителя, что снижает общую выходную мощность усилителя. Усилитель должен выдерживать эту общую нагрузку.Хорошая практика подсказывает, что вы используете усилитель, который на 20-25% больше, чем общая нагрузка.

Общее сопротивление кабеля только для информации.

Максимальный ток в питающем кабеле полезен для определения того, способен ли выбранный кабель пропускать этот ток.

Разница в уровне звукового давления между первым и последним динамиком поможет определить, нужно ли вам использовать кабель большего размера. Многие системы справятся с разницей до 6 дБ (+/- 3 дБ).Любая разница, превышающая 6 дБ, станет заметна для многих пользователей.

Затем результаты для различных выступающих заносятся в таблицу. Спикер №1 – первый спикер. Результаты также показаны для последнего динамика и среднего динамика. Хотя номер среднего динамика можно изменить, чтобы увидеть результаты любого выступающего между первым и последним выступающим.

Максимальный уровень звукового давления Результат определяется чувствительностью говорящего, потерей звукового давления в воздухе между говорящим и целевой аудиторией плюс усиление говорящего более 1 ватта.

Наконец, показан график, показывающий рассчитанные потери в кабелях распределенной акустической системы.

Предположения для данного калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы

Этот калькулятор делает несколько предположений:

• В калькуляторе предполагается, что удельное сопротивление медного кабеля составляет 1,724 x 10 ^-8 Ом · м. Это может немного измениться между одножильным или многожильным кабелем. Также не весь медный кабель – это чистая медь, которая немного меняет удельное сопротивление, как и температура.Хотя на практике эти различия мало повлияют на результаты.
• Калькулятор предполагает, что динамики распределены равномерно по длине кабеля (после кабеля питания). Если динамики распределены неравномерно, в большинстве случаев опять же будет небольшая разница в результатах.
• Расчет потерь звукового давления в воздухе между говорящим и целевой аудиторией предполагает наличие неотражающего пространства (например, на улице). Для помещений с отражающими стенами потери могут быть на 6 дБ меньше.Однако потери по динамикам будут относительно одинаковыми.
• В этом калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы предполагается, что все динамики настроены на одно и то же ответвление (ватт), и на всем протяжении кабеля используется кабель одного размера. Изменение этих предположений выходит за рамки этого калькулятора.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о распределенных акустических системах, также известных как 100-вольтовые акустические системы или 70-вольтовые акустические системы, прочтите статью Общие сведения о распределенных акустических системах

Расчеты, используемые в калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы

Вам нужно прочитать это только в том случае, если вам нравится разбираться в математике или вам интересны принципы используемых вычислений.Расчет потерь в кабеле любой цепи выполняется в несколько этапов.

Расчет сопротивления кабеля

Первый шаг включает расчет сопротивления каждой секции кабеля. Сопротивление любого кабеля определяется длиной кабеля, толщиной кабеля и удельным сопротивлением кабеля.

Площадь поперечного сечения (c.s.a) кабеля является мерой толщины кабеля. В метрической системе кабели классифицируются по их c.s.a. Например: 0,75 мм ² или 2,5 мм ² .

Компания c.s.a. неметрического кабеля преобразуется из его номера AWG (номер калибра) в мм ² по следующей формуле:

c.s.a в мм ² = 0,012668 × 92 ^{(размер 36) / 19,5}

Удельное сопротивление – это название сопротивления, присущего любому материалу. Для меди удельное сопротивление составляет 1,724 x 10 ^-8 Ом · м. Для практических расчетов потерь в кабеле просто умножьте удельное сопротивление на 10, а затем разделите его на c.s.a. (в мм ² ), чтобы получить сопротивление на тысячу метров. Например: допустим, сечение медного кабеля составляет 2 мм ² :

1,724 x 10 = 17,24 деленное 2 = 8,62 Ом на тысячу метров.

Если длина кабеля 100 метров, то сопротивление кабеля 2 мм ² будет 8,62 Ом, разделенное на 10 (100 метров – это 1/10 от 1000 метров). То есть: сопротивление 100 метров кабеля 2 мм ² равно 8,62, деленное на 10 = 0,862 Ом

Важно отметить, что это сопротивление кабеля относится к одиночному медному проводнику.Акустические кабели имеют два провода, поэтому для правильных расчетов это сопротивление необходимо удвоить. Получив сопротивление кабеля любой длины, вы можете рассчитать потери в нем.

Расчет потерь в кабеле

Есть два способа рассчитать потери в кабеле. Оба способа требуют, чтобы вы знали полное сопротивление цепи. Давайте для начала рассмотрим простую эквивалентную схему: усилитель с выходным напряжением 10 В, динамик с сопротивлением 8 Ом и кабель с общим сопротивлением 2 Ом

Из приведенной выше диаграммы видно, что общая нагрузка на усилитель составляет 10 Ом (8 + 2).Закон Ома позволяет нам рассчитать ток в этой цепи, разделив напряжение на сопротивление. То есть, если разделить 10 вольт на 10 Ом, через цепь будет протекать 1 ампер.

Теперь, когда известен ток, вы можете использовать закон Ома для расчета потерь напряжения в кабеле и результирующего напряжения на динамике.

Для этого просто умножьте ток (1 ампер) на сопротивление. Таким образом, потери в кабеле будут 1 x 2 = 2 вольта, а напряжение на динамике будет 8 вольт.Это напряжение указано в таблице как «Максимальное напряжение на динамике».

Еще один способ легко вычислить потери напряжения в кабеле и / или напряжение динамика – это просто использовать коэффициенты. Напряжение на динамике можно получить, используя отношение импеданса динамика к общему сопротивлению цепи. Для нашего примера, приведенного выше, соотношение составляет 8:10, или 4: 5, или 4/5, или 0,8. Следовательно, напряжение на динамике будет 10 вольт x 0,8, что равно 8 вольт. Этот метод используется в калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы.Как видите, оба метода дают одинаковый результат, однако второй метод не требует расчета тока в каждой цепи.

Расчет максимальной мощности на динамике

Максимальную мощность на каждом динамике можно легко рассчитать, поскольку теперь известно напряжение на динамике и импеданс динамика.

Динамик Мощность = квадрат напряжения, деленный на импеданс

В нашем простом примере напряжение на динамике составляет 8 вольт.Импеданс – 8 Ом. Таким образом, максимальная мощность, доступная на динамике, равна 8 умноженным на 8 (64), разделенным на 8 = 8 Вт. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это значение, указанное для каждого динамика в качестве «максимальной мощности на динамике».

Расчет потерь в дБ

Потери в децибелах (дБ) в громкоговорителе из-за потерь в кабеле являются расчетом соотношений. Можно использовать либо отношение сопротивлений, либо отношение напряжений, поскольку оба отношения одинаковы.

Формула для вычисления децибел может показаться сложной, но для современных калькуляторов она не слишком сложна – для этого нужна только функция «log».Калькуляторы на большинстве смартфонов и компьютеров имеют доступную функцию журнала, хотя вам может потребоваться вызвать опцию научного калькулятора.

Потери в децибелах в динамике = 20 логарифм (коэффициент)

В нашем простом примере отношение напряжения динамика к общему напряжению (или импеданса динамика к общему сопротивлению) составляет 0,8. Используя калькулятор, логарифм 0,8 = -0,0969 умножить на 20 = -1,9 дБ. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это значение, указанное для каждого динамика для «потерь звукового давления из-за кабеля».Это потери звукового давления динамика по сравнению со схемой без потерь в кабеле.

Расчеты для нескольких динамиков

Хотя приведенный выше пример прост, он демонстрирует принципы определения потерь в кабеле с одним или несколькими динамиками. Для каждого дополнительного динамика требуются те же вычисления, что и выше. Есть два основных отличия. Во-первых, начальное напряжение для следующего динамика будет рассчитанным напряжением для предыдущего динамика.

Второе отличие заключается в том, как определить полное сопротивление для расчета каждого динамика.Как видно на приведенной выше диаграмме, определить полное сопротивление непросто. По этой причине общее сопротивление в цепи принято определять исходя из общей нагрузки динамиков. То есть, если есть 20 динамиков, каждый по 30 Вт, общая нагрузка составит 600 Вт. Используя закон Ома, общий импеданс 100-вольтного усилителя можно рассчитать как 16,67 Ом (квадрат напряжения, деленный на мощность).

В качестве альтернативы можно рассчитать полное сопротивление одного динамика, равное 333.33 Ом (снова напряжение (100 вольт) в квадрате, разделенное на мощность (30 Вт)). Общий импеданс динамиков 16 x 333,33 Ом, подключенных параллельно, можно рассчитать как 16,67 Ом.

Это число можно использовать для расчета тока в кабеле, идущего к первому динамику, и, следовательно, потерь напряжения в кабеле и напряжения на динамике. Однако ток (и потери напряжения) будут уменьшаться для каждого динамика по мере уменьшения количества динамиков. Таким образом, ток в кабеле, идущем ко второму динамику, будет определяться сопротивлением остальных 19 динамиков, включенных параллельно.Ток третьего кабеля будет определяться сопротивлением остальных 18 динамиков, включенных параллельно. И так далее. Это метод, использованный в первой версии Калькулятора потерь кабеля распределенной акустической системы.

Изменения в версии 1.2

Основным изменением в версии 1.2 калькулятора является включение сопротивления кабеля при определении общей нагрузки на усилитель и при определении общего сопротивления для расчетов каждого динамика. В первой версии просто использовалась расчетная нагрузка, определяемая импедансом динамика (как описано выше).Однако, как видно на диаграмме выше, если сопротивление кабеля велико, оно будет иметь некоторое влияние на общее сопротивление и, следовательно, на общую нагрузку, ток и потери.

В версии 1.2 разница в уровнях между динамиками обычно меньше 0,5 дБ по сравнению с первой версией. Однако сопротивление / импеданс усилителя увеличивается, поэтому требования к мощности и току усилителя немного снижаются. Следовательно, общие потери SPL немного меньше.

Формулы падения напряжения и мощности для инженеров-электриков ~ Изучение электротехники

Пользовательский поиск

Работая с однофазным, трехфазным и постоянным током (цепи постоянного тока), вам быстро нужны справочные формулы для расчета падения напряжения и расчета мощности для данного проводника? В таблице ниже приведены краткие сведения для этих расчетов.

Формулы расчета падения напряжения и мощности для однофазных цепей

$ $ $ $

Электрические параметры	Формулы
Падение напряжения	$ ∆V = 2 * I * L * (rCos Փ + xSin Փ) $
% Падение напряжения	% $ ∆V = \ frac {∆V} {V_r} * 100 $
Активная мощность	$ P = V * I * Cos Փ
Реактивная мощность	$ Q = V * I * Sin Փ
Полная мощность	$ S = V * I = \ sqrt {{P ^ 2} + {Q ^ 2}}
Коэффициент мощности	$ Cos Փ = \ frac {P} {S}
Потеря мощности	$ P_L = 2 * L * r * I ^ 2 $

Формулы расчета падения напряжения и мощности для трехфазных цепей $

Электрические параметры	Формулы
Падение напряжения	$ ∆V = \ sqrt {3} * I * L * (rCos Փ + xSin Փ) $
% Падение напряжения	% $ ∆V = \ frac {∆V} {V_r} * 100 $
Активная мощность	$ P = \ sqrt {3} * V * I * Cos Փ $
Реактивная мощность	$ Q = \ sqrt {3} * V * I * Sin Փ $
Полная мощность	$ S = \ sqrt {3} * V * I = \ sqrt {{P ^ 2} + {Q ^ 2}} $
Коэффициент мощности	$ Cos Փ = \ frac {P} {S}
Потеря мощности	$ P_L = 3 * L * r * I ^ 2 $

Формулы расчета падения напряжения и мощности для цепей постоянного тока

Электрические параметры	Формулы
Падение напряжения	$ ∆V = 2 * I * L * r $
% Падение напряжения	% $ ∆V = \ frac {∆V} {V_r} * 100 $
Активная мощность	$ P = V * I $
Реактивная мощность	$ –
Полная мощность	$ –
Коэффициент мощности	$ –
Потеря мощности	$ P_L = 2 * L * r * I ^ 2 $

Значение символов, используемых в формулах выше :
$ L $ = Общая длина проводника
$ r $ = Сопротивление проводника на единицу длины
$ x $ = Реактивное сопротивление проводника на единицу длины
$ ∆V $ = Падение напряжения
$ P $ = Активная мощность
$ Q $ = Реактивная мощность
$ I $ = ток

Расчет падения напряжения

Общеизвестно, что потребители электроэнергии должны платить за общее количество киловатт-часов, поставленных электроэнергетической компанией, измеренное соответствующим счетчиком мощности.Однако, поскольку ни один электрический проводник не является идеальным и даже самая качественная проводка имеет сопротивление, часть этого электричества теряется между измерителем мощности и точкой использования.

Что такое падение напряжения?

Одним из основных принципов электротехники является закон Ома, который гласит, что падение напряжения на проводнике или нагрузке эквивалентно произведению тока и сопротивления (V = I x R). Электрический ток определяется нагрузкой на цепь, а сопротивление определяется физическими свойствами проводника.

---

Получите профессиональный электротехнический проект для своего здания и избегайте проблем с напряжением.

---

Понятие падения напряжения используется для описания разницы между напряжением, подаваемым на источник, и напряжением, измеренным на нагрузке. Факторы, определяющие падение напряжения, приведены в следующей таблице:

КОЭФФИЦИЕНТЫ ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ	ОПИСАНИЕ
А.Материал проводника	Некоторые материалы являются лучшими электрическими проводниками, чем другие. Например, медь более проводящая, чем алюминий.
B. Диаметр жилы	Более широкий проводник имеет лучшую проводимость, потому что больше материала для переноса электрического тока.
C. Длина проводника	Более длинные проводники имеют более высокое сопротивление, потому что ток должен проходить большее расстояние между источником и нагрузкой.
D. Температура проводника	Температура влияет на проводимость материалов. В зависимости от материала и фактической температуры проводимость может увеличиваться или уменьшаться при дальнейшем повышении температуры.
E. Ток, переносимый проводником	Ток прямо пропорционален падению напряжения. Если ток удваивается, а сопротивление остается неизменным, падение напряжения также удваивается.
F. Соединения в цепи	Соединение представляет собой разрыв материала проводника, и с этим связано контактное сопротивление. Неудовлетворительные соединения связаны с повышенным падением напряжения.

Как можно контролировать падение напряжения?

Поскольку идеального проводника не существует и все материалы обладают электрическим сопротивлением, полностью устранить падение напряжения невозможно.Однако есть много способов минимизировать его:

1. Повышение эффективности системы
   При неизменной нагрузке повышение эффективности электрического оборудования снижает потребление энергии. Поскольку напряжение питания постоянно, повышенная эффективность приводит к меньшему току и уменьшенному падению напряжения.
2. Поиск и устранение неисправностей
   Некоторые электрические проблемы вызывают ненужное увеличение тока или сопротивления, что приводит к более высокому падению напряжения. Как только эти проблемы будут решены, падение напряжения вернется в норму.
3. Корректировка сечения проводов
   Если проводники в цепи были выбраны неправильно, на них может наблюдаться значительное падение напряжения. При выборе проводов важно учитывать такие факторы, как ток полной нагрузки, температура окружающей среды и количество проводников в кабелепроводе.
4. Централизованное электрическое распределение
   Если главный электрический вал и распределительные щиты расположены близко к центру здания, проводка должна проходить меньшие расстояния, чтобы охватить различные нагрузки.Такой тип компоновки сводит к минимуму падение напряжения. С другой стороны, когда электрический вал и панели расположены на одном конце здания, цепи должны пересекать всю конструкцию, чтобы достичь нагрузок на противоположной стороне.
5. Сбалансированное распределение нагрузки
   В крупных коммерческих зданиях обычно используются трехфазные цепи с тремя токоведущими проводниками, как следует из их названия. Если одна фаза слишком нагружена, она также будет испытывать больший ток и большее падение напряжения по сравнению с другими фазами.

Это особые меры, которые могут быть применены для уменьшения падения напряжения. В общем, любая мера, которая обеспечивает любой из следующих эффектов, является жизнеспособной, если это разрешено Электрическим кодексом Нью-Йорка:

• Уменьшение тока нагрузки
• Увеличение диаметра жилы
• Увеличение количества параллельных проводов
• Уменьшение длины проводника
• Понижение температуры проводника

Допустимое падение напряжения в соответствии с NEC, издание 2011 г.

Национальный электротехнический кодекс NFPA (NEC), который является основой Электротехнического кодекса Нью-Йорка, устанавливает два условия для допустимого падения напряжения в электрических установках:

• Максимально допустимое напряжение в ответвленной цепи составляет 3 процента, измеренное между соответствующей электрической панелью и самой дальней розеткой, обеспечивающей питание, обогрев, освещение или любую комбинацию таких нагрузок.
• Максимальное суммарное падение напряжения на главных фидерах и ответвленных цепях составляет 5 процентов, измеренное от служебного подключения до самой дальней розетки.

Считается, что эти уровни падения напряжения обеспечивают разумную эффективность работы. Важно отметить, что при увеличении размеров проводников цепи для компенсации падения напряжения необходимо соответственно увеличить провод заземления оборудования.

Как рассчитать падение напряжения

Важно отметить, что формула падения напряжения меняется в зависимости от количества фаз в цепи (однофазные или трехфазные).В следующих уравнениях используются следующие переменные:

• Z = полное сопротивление проводника (Ом на 1000 футов или Ом / км)
• I = ток нагрузки (амперы)
• L = Длина (фут)

ТИП УСТАНОВКИ	ФОРМУЛА ПАДЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ
Однофазная система Трехфазная система	В падение = 2 x Z x I x L / 1000 Падение В = 1,73 x Z x I X L / 1000

Формулы делятся на 1000, поскольку стандартные значения импеданса предоставляются для каждых 1000 футов.Таким образом, они преобразуются в Ом на фут. В главе 9 NEC приведены свойства проводников, рассчитанные на номинальную температуру 75 ° C.

Для демонстрации процедуры предположим, что однофазная цепь на 120 В пропускает ток 22 А, где полное сопротивление проводника составляет 1,29 Ом на 1000 футов, а длина цепи составляет 50 футов. Падение напряжения будет:

• Падение напряжения = (2 x 1,29 Ом / kft x 22A x 50 футов) / 1000 = 2,84 В
• Падение напряжения в процентах = 2,84 В / 120 В = 0.0237 = 2,37%

Если имеется более одного проводника на фазу, приведенный выше расчет необходимо разделить на количество проводов на фазу, поскольку сопротивление уменьшается. Например, если в приведенном выше примере на каждую фазу приходится два проводника, сопротивление уменьшается вдвое, и падение напряжения будет 1,42 В (1,18%).

Как выбрать размер провода?

Процедура, описанная выше, может быть изменена для выбора сечения проводника в зависимости от допустимого падения напряжения. Предположим, что цепь соответствует следующим условиям:

• Рабочее напряжение = 120 В
• Конфигурация: однофазный
• Ток = 25 А
• Длина = 100 футов

Формула падения напряжения может быть скорректирована следующим образом для расчета необходимого импеданса.

• Падение напряжения = 2 x Z x I x L / 1000
• Z = (1000 x падение напряжения) / (2 x I x L)

Подставляя указанные выше значения в формулу, получаем следующий результат:

• Допустимое падение напряжения = 120 В x 3% = 3,6 В
• Z = (1000 x 3,6 В) / (2 x 25 A x 100 футов) = 0,72 Ом / кВт

Согласно нормативам NEC, приведенным в таблице 8 главы 9, требуемый размер проводника для удержания падения напряжения ниже 3% – это AWG # 6 (0,510 Ом / kft). Следующий размер – AWG # 8, но его сопротивление слишком велико (0.809 Ом / kft), а падение напряжения превысит 3%.

Прокладка нескольких проводников в кабелепроводах, кабелях или кабельных каналах

Таблицы NEC с 310.16 по 310.19 предоставляют допустимые значения силы тока максимум для трех проводов в кабелепроводе, кабеле или кабелепроводе. Когда количество проводников равно четырем или более, допустимая допустимая нагрузка снижается, как показано в следующей таблице:

КОЛИЧЕСТВО ТОКОПРОВОДНИКОВ	ЗНАЧЕНИЕ ПРОЦЕНТНОЙ МОЩНОСТИ
4-6 7-9 10-20 21-30 31-40 41 или более	80% 70% 50% 45% 40% 35%

Проводники должны иметь достаточную допустимую нагрузку по току в соответствии с таблицами 310.От 16 до 310,19, при этом падение напряжения ниже максимально допустимого значения 3%. Также обратите внимание, что номинальная допустимая нагрузка снижается, когда несколько проводов проложены вместе. Чтобы электрическая установка соответствовала нормам, необходимо проверить все три фактора.

Сводка

NEC рекомендует максимальное падение напряжения 5% на фидерах и ответвленных цепях и 3% только на ответвленных цепях. Считается, что такой уровень падения напряжения обеспечивает правильные условия для оптимальной работы оборудования.Обратите внимание, что максимально допустимый уровень падения напряжения – это не мера безопасности, а мера производительности.

Падение напряжения: выбор правильного кабеля для длительного использования

Надежность не может быть осязаемым элементом, который устанавливается рядом с новой печью или подключается к док-крану, но, тем не менее, это важный «аксессуар», который может означать разницу между сверхурочной работой и потерянным временем; на складе и на складе; идеально подходит. Наклейка «ненадежный» может означать крах для бизнеса, независимо от того, что вы делаете, устанавливаете или обслуживаете.Вот почему так важно понимать простые, но часто упускаемые из виду проблемы, такие как падение напряжения в приложениях продукта.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения – это снижение напряжения в электрической цепи между источником и нагрузкой. Провода, по которым проходит электричество, обладают внутренним сопротивлением или сопротивлением току. Падение напряжения – это величина потери напряжения в цепи из-за этого импеданса.

Для того, чтобы оборудование работало должным образом, оно должно быть снабжено необходимой мощностью, которая измеряется в ваттах и ​​рассчитывается путем умножения силы тока (ампер) на напряжение (вольт).Двигатели, генераторы, инструменты – все, что работает на электричестве – рассчитано на мощность. Правильная мощность позволяет оборудованию соответствовать проектной мощности и работать эффективно. Слишком большое или недостаточное количество энергии может привести к неэффективной работе, неэффективному использованию энергии и даже к повреждению оборудования. Вот почему так важно понимать расчет падения напряжения и выбирать правильный кабель для каждого приложения.

Национальный электротехнический кодекс (NEC) каталогизирует требования к безопасному электрическому оборудованию и представляет собой основной руководящий документ в США.Эти кодексы служат руководством как для обученных специалистов, так и для конечных пользователей, они закладывают основу для проектирования и проверки электрических установок. Так как же Кодекс решает проблемы падения напряжения? Для ответвлений см. NEC (NFPA 70) Раздел 215.2 (A) (3) сноска 2 и Раздел 210.19 (A) (1) сноска 4. Оба советуют, что проводники для фидеров, ведущих к жилым блокам, должны быть такого размера, чтобы предотвратить превышение падения напряжения 3%, а максимальное общее падение напряжения как на фидерах, так и в ответвленных цепях не должно превышать 5% для «разумной эффективности работы».”

Кроме того, обращайтесь к разделу 647.4 (D) NEC (NFPA 70) при работе с чувствительным электронным оборудованием. В нем указано, что падение напряжения в любой ответвленной цепи не должно превышать 1,5%, а общее падение напряжения на проводниках параллельной цепи и фидера не должно превышать 2,5%. Важно отметить, что большая часть производимого сегодня оборудования содержит электронику, которая особенно чувствительна к чрезмерному падению напряжения.

Ampacity – пропускная способность кабеля по электрическому току – также связана с падением напряжения.В Кодексе подчеркивается важность учета падения напряжения при рассмотрении номинальной допустимой нагрузки кабеля и необходимость удовлетворения обоих требований. Раздел 310.15 (A) (1) NEC гласит, что в таблицах допустимой нагрузки не учитывается падение напряжения.

Как рассчитывается падение напряжения?

Для постоянного тока падение напряжения пропорционально величине протекающего тока и сопротивлению провода. В цепях переменного тока также необходимо учитывать полное сопротивление и коэффициент мощности (коэффициент потерь мощности).Поскольку сопротивление провода зависит от размера провода, материала и длины участка, важно выбрать правильный размер провода для длины участка, чтобы поддерживать падение напряжения на желаемом уровне.

Воспользуйтесь следующей историей расчета падения напряжения, чтобы упростить расчет падения напряжения.

Эта таблица упрощает и упрощает расчет проектного падения напряжения. Например, предположим, что ваш проект включает 100-футовый участок 12/3 кабеля SOOW, линейный ток 12 А для оборудования, линейную цепь 120 В переменного тока, 3 фазы, коэффициент мощности 100%.Согласно таблице вычислений коэффициент равен 3190. Затем умножьте текущее значение на расстояние (футы) на коэффициент: 12 x 100 x 3190 = 3 828 000. Наконец, поместите десятичную дробь перед шестью последними цифрами, и результат будет потерянным вольт или падением напряжения, которое в этом примере равно 3,8 вольт (3,2% от общего напряжения).

Поэтому, чтобы гарантировать надежность ваших продуктов, установок или обращений в службу поддержки, обязательно учитывайте падение напряжения при выборе кабеля. Хотя это в первую очередь неприятная проблема, падение напряжения может повлиять на эффективность оборудования, энергопотребление и вызвать потенциальный ущерб чувствительной электронике и другим системам.К счастью, этих проблем легко избежать, особенно если вы полагаетесь на нормы и стандарты NEC, касающиеся падения напряжения: каждый из которых дает полезные рекомендации по обеспечению успеха вашего приложения.

Выбрав кабель с правильными характеристиками падения напряжения, вы оптимизируете работу подключенного оборудования, повысите эффективность и предотвратите повреждение оборудования. И это неплохая расплата как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.

Размер провода	Коэффициент мощности%	Однофазный 90AC 80	Трехфазный переменный ток	постоянного тока
14 AWG	100	5880	5090	5880
	90	5360	4640
	80	4790	4150
	70	4230	3660
	60	3650	3160
12 AWG	100	3690	3190	3690
	90	3380	2930
	80	3030	2620
	70	2680	2320
	60	2320	2010
10 AWG	100	2320	2010	2820
	90	2150	1861
	80	1935	1675
	70	1718	1487
	60	1497	1296
8 AWG	100	1462	1265	1462
	90	1373	1189
	80	1248	1081
	70	1117	969
	60	981	849
6 AWG	100	918	795	918
	90	882	764
	80	812	703
	70	734	636
	60	653	565
4 AWG	100	578	501	578
	90	571	494
	80	533	462
	70	489	423
	60	440	381
2 AWG	100	367	318	363
	90	379	328
	80	361	313
	70	337	292
	60	309	268
1 AWG	100	291	252	288
	90	311	269
	80	299	259
	70	284	246
	60	264	229
1/0 AWG	100	233	202	229
	90	257	222
	80	252	218
	70	241	209
	60	227	106
2/0 AWG	100	187	162	181
	90	213	184
	80	212	183
	70	206	178
	60	196	169
3/0 AWG	100	149	129	144
	90	179	155
	80	181	156
	70	177	153
	60	171	148
4/0 AWG	100	121	104	114
	90	152	131
	80	156	135
	70	155	134
	60	151	131
250 тыс. Кг	100	102	89	97
	90	136	117
	80	143	123
	70	143	124
	60	141	122
300 тыс. Килограммов	100	86	75	81
	90	121	104
	80	128	111
	70	131	113
	60	130	113
350 тыс. Килограмм	100	74	64	69
	90	109	95
	80	118	102
	70	122	105
	60	122	106
400 тыс. Килограмм	100	66	57	60
	90	101	88
	80	111	96
	70	115	99
	60	116	101
500 тыс. Килограмм	100	54	47	48
	90	89	78
	80	99	86
	70	105	91
	60	108	93
600 тыс. Килограмм	100	47	41	40
	90	83	72
	80	93	81
	70	99	86
	60	103	89
750 тыс. Больше новостей Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт