Πώς να υπολογίσετε την πτώση τάσης κατά μήκος του καλωδίου σε ηλεκτρικά δίκτυα

Κατά τον υπολογισμό της πτώσης τάσης σε ένα καλώδιο, είναι σημαντικό να ληφθούν υπόψη το μήκος του καλωδίου, η διατομή του πυρήνα, η επαγωγική αντίδραση και η σύνδεση των καλωδίων. Με αυτές τις βασικές πληροφορίες, μπορείτε να υπολογίσετε μόνοι σας την πτώση τάσης.

Τύποι και διάρθρωση των ζημιών

Ακόμη και το πιο αποδοτικό σύστημα ηλεκτρικής τροφοδοσίας έχει κάποιο είδος πραγματικής απώλειας ισχύος. Οι απώλειες αναφέρονται στη διαφορά μεταξύ της ηλεκτρικής ενέργειας που δίνεται στους χρήστες και της ηλεκτρικής ενέργειας που πραγματικά τους παραδίδεται. Αυτό οφείλεται στις ατέλειες των συστημάτων και στις φυσικές ιδιότητες των υλικών από τα οποία κατασκευάζονται.

Ο συνηθέστερος τύπος απώλειας ηλεκτρικής ενέργειας στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας σχετίζεται με την απώλεια τάσης από τα μήκη των καλωδίων. Προκειμένου να ομαλοποιηθεί το χρηματοοικονομικό κόστος και να υπολογιστεί η πραγματική του αξία, αναπτύχθηκε αυτή η ταξινόμηση:

1. Τεχνικός παράγοντας. Σχετίζεται με τα χαρακτηριστικά των φυσικών διεργασιών και μπορεί να μεταβάλλεται υπό την επίδραση των φορτίων, των ενδεχόμενων σταθερών δαπανών και των κλιματικών συνθηκών.
2. Το κόστος της χρήσης πρόσθετων προμηθειών και της παροχής των κατάλληλων συνθηκών για τη λειτουργία του τεχνικού προσωπικού.
3. Εμπορικός παράγοντας. Η ομάδα αυτή περιλαμβάνει αποκλίσεις που οφείλονται σε ανεπαρκή όργανα μέτρησης και άλλους παράγοντες που προκαλούν υποεκτίμηση της ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι κύριες αιτίες απώλειας τάσης

Η κύρια αιτία των απωλειών ισχύος στα καλώδια είναι οι απώλειες της γραμμής μεταφοράς. Η απόσταση από το σταθμό παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έως τους καταναλωτές όχι μόνο διαχέει ενέργεια, αλλά προκαλεί και πτώση τάσης (η οποία, εάν πέσει κάτω από την ελάχιστη επιτρεπόμενη τιμή, μπορεί όχι μόνο να προκαλέσει αναποτελεσματική λειτουργία των συσκευών, αλλά ακόμη και να τις καταστήσει ανίκανες να λειτουργήσουν.

Επίσης, οι απώλειες στα ηλεκτρικά δίκτυα μπορεί να οφείλονται στην άεργο συνιστώσα ενός τμήματος του κυκλώματος, δηλαδή στην παρουσία οποιωνδήποτε επαγωγικών στοιχείων σε αυτά τα τμήματα (αυτά μπορεί να είναι πηνία επικοινωνίας και βρόχου, μετασχηματιστές, πηνία χαμηλής και υψηλής συχνότητας, ηλεκτρικοί κινητήρες).

Τρόποι μείωσης των απωλειών στα ηλεκτρικά δίκτυα

Ο χρήστης του δικτύου δεν μπορεί να επηρεάσει τις απώλειες σε μια γραμμή ρεύματος, αλλά μπορεί να μειώσει την πτώση τάσης σε ένα τμήμα του κυκλώματος με έξυπνη καλωδίωση των στοιχείων του.

Είναι προτιμότερο να συνδέετε χάλκινο καλώδιο με χάλκινο καλώδιο και καλώδιο αλουμινίου με καλώδιο αλουμινίου. Είναι προτιμότερο να ελαχιστοποιείται ο αριθμός των συνδέσεων καλωδίων όπου αλλάζει το υλικό του πυρήνα, καθώς όχι μόνο διαχέεται ενέργεια σε αυτά τα σημεία, αλλά αυξάνεται και η παραγωγή θερμότητας, η οποία μπορεί να αποτελέσει κίνδυνο πυρκαγιάς εάν το επίπεδο θερμομόνωσης είναι ανεπαρκές. Δεδομένων των τιμών ειδικής αγωγιμότητας και ειδικής αντίστασης του χαλκού και του αλουμινίου, είναι πιο αποδοτικό να χρησιμοποιείται χαλκός.

Εάν είναι δυνατόν, κατά το σχεδιασμό ενός ηλεκτρικού κυκλώματος, όλα τα επαγωγικά στοιχεία, όπως πηνία (L), μετασχηματιστές και κινητήρες, πρέπει να συνδέονται παράλληλα, διότι σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής, η συνολική επαγωγή ενός τέτοιου κυκλώματος μειώνεται, ενώ αντίθετα, σε σύνδεση σε σειρά αυξάνεται.

Οι μονάδες πυκνωτών (ή τα φίλτρα RC σε συνδυασμό με αντιστάσεις) χρησιμοποιούνται επίσης για την εξομάλυνση της αντιδραστικής συνιστώσας.

Ανάλογα με τον τρόπο σύνδεσης των πυκνωτών και του καταναλωτή, υπάρχουν διάφοροι τύποι αντιστάθμισης: προσωπική, ομαδική και συνολική.

1. Στην προσωπική αντιστάθμιση, οι πυκνωτές συνδέονται απευθείας στο σημείο όπου εμφανίζεται η άεργος ισχύς, δηλαδή ο δικός τους πυκνωτής σε έναν ασύγχρονο κινητήρα, ένας ακόμη σε μια λυχνία εκκένωσης, ένας ακόμη σε μια λυχνία συγκόλλησης, ένας ακόμη για έναν μετασχηματιστή κ.λπ. Σε αυτό το σημείο τα εισερχόμενα καλώδια απαλλάσσονται από τα άεργα ρεύματα προς τον εκάστοτε χρήστη.
2. Η ομαδική αντιστάθμιση περιλαμβάνει τη σύνδεση ενός ή περισσότερων πυκνωτών σε διάφορα στοιχεία με μεγάλα επαγωγικά χαρακτηριστικά. Στην περίπτωση αυτή, η τακτική ταυτόχρονη δραστηριότητα πολλών χρηστών συνεπάγεται τη μεταφορά συνολικής άεργου ενέργειας μεταξύ φορτίων και πυκνωτών. Η γραμμή που παρέχει ηλεκτρική ενέργεια σε μια ομάδα φορτίων θα αποφορτιστεί.
3. Η ολική αντιστάθμιση περιλαμβάνει την τοποθέτηση πυκνωτών με ρυθμιστή στον κύριο πίνακα διανομής ή GRS. Αξιολογεί την τρέχουσα κατανάλωση άεργου ισχύος και συνδέει και αποσυνδέει γρήγορα τον απαιτούμενο αριθμό πυκνωτών. Ως αποτέλεσμα, η συνολική ισχύς που λαμβάνεται από το δίκτυο ελαχιστοποιείται σύμφωνα με τη στιγμιαία απαίτηση άεργου ισχύος.
4. Όλα τα συστήματα αντιστάθμισης άεργου ισχύος αποτελούνται από ένα ζεύγος κλάδων πυκνωτών, ένα ζεύγος βαθμίδων, τα οποία διαμορφώνονται ειδικά για το ηλεκτρικό δίκτυο ανάλογα με τα πιθανά φορτία. Τυπικά μεγέθη βημάτων: 5, 10, 20, 30, 50, 7,5, 12,5, 25 kvar.

Για να αποκτήσετε μεγάλα βήματα (100 ή περισσότερα kvar) συνδέστε παράλληλα μικρά βήματα. Τα φορτία στα δίκτυα μειώνονται, τα ρεύματα μεταγωγής και οι παρεμβολές τους μειώνονται. Σε δίκτυα με πολλές υψηλές αρμονικές της τάσης δικτύου, οι πυκνωτές προστατεύονται με στραγγαλιστικά πηνία.

Οι αυτόματοι αντισταθμιστές παρέχουν τα ακόλουθα οφέλη σε ένα δίκτυο που είναι εξοπλισμένο με αυτούς:

• μείωση του φορτίου στους μετασχηματιστές,
• απλοποιούν τις απαιτήσεις διατομής για τα καλώδια,
• καθιστούν δυνατή τη φόρτωση του δικτύου περισσότερο από ό,τι θα ήταν δυνατή χωρίς αντιστάθμιση,
• εξαλείφουν τις αιτίες πτώσης της τάσης του δικτύου, ακόμη και όταν το φορτίο συνδέεται με μεγάλα καλώδια,
• αύξηση της απόδοσης των κινητών γεννητριών που λειτουργούν με καύσιμα,
• διευκολύνουν την εκκίνηση των ηλεκτροκινητήρων,
• αύξηση του phi συνημιτόνου,
• να εξαλείψει την άεργο ισχύ από τα κυκλώματα,
• προστασία από υπερτάσεις,
• βελτίωση της ρύθμισης των χαρακτηριστικών του δικτύου.

Υπολογιστής υπολογισμού για απώλειες τάσης σε καλώδιο

Για οποιοδήποτε καλώδιο ο υπολογισμός της πτώσης τάσης μπορεί να γίνει online. Ακολουθεί ένας online υπολογιστής απώλειας τάσης καλωδίων.

Η αριθμομηχανή βρίσκεται σε εξέλιξη και θα είναι σύντομα διαθέσιμη.

Υπολογισμός με χρήση του τύπου

Αν θέλετε να υπολογίσετε μόνοι σας την πτώση τάσης σε ένα καλώδιο, λαμβάνοντας υπόψη το μήκος του καλωδίου και άλλους παράγοντες που επηρεάζουν τις απώλειες, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τον τύπο για τον υπολογισμό της πτώσης τάσης σε ένα καλώδιο:

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

όπου Un είναι η ονομαστική τάση στην είσοδο του δικτύου,

U είναι η τάση στο μεμονωμένο στοιχείο του δικτύου (θεωρήστε την απώλεια ως ποσοστό της ονομαστικής τάσης που υπάρχει στην είσοδο του δικτύου).

Από αυτό μπορεί να προκύψει ένας τύπος για τον υπολογισμό της απώλειας ισχύος:

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

όπου Un είναι η ονομαστική τάση στην είσοδο του δικτύου,

I είναι το πραγματικό ρεύμα δικτύου,

U - τάση στο μεμονωμένο στοιχείο του δικτύου (θεωρήστε την απώλεια ως ποσοστό της ονομαστικής τάσης στην είσοδο του δικτύου).

Πίνακας πτώσης τάσης ανά μήκος καλωδίου

Παρακάτω παρουσιάζεται η κατά προσέγγιση πτώση τάσης κατά μήκος ενός μήκους καλωδίου (πίνακας του Knorring). Προσδιορίστε την απαιτούμενη διατομή και αναζητήστε την τιμή στην αντίστοιχη στήλη.

Οι αγωγοί εκπέμπουν θερμότητα όταν ρέει ρεύμα. Το μέγεθος του ρεύματος σε συνδυασμό με την αντίσταση των αγωγών καθορίζει το βαθμό απώλειας. Εάν έχετε δεδομένα σχετικά με την αντίσταση του καλωδίου και την ποσότητα του ρεύματος που το διαρρέει, μπορείτε να βρείτε το ποσό της απώλειας στο κύκλωμα.

Οι πίνακες δεν λαμβάνουν υπόψη την επαγωγική αντίσταση, καθώς είναι πολύ χαμηλή και δεν μπορεί να είναι ίση με την ενεργό αντίσταση του σύρματος.

Ποιος πληρώνει για τις απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας

Οι απώλειες μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας (εάν μεταδίδεται σε μεγάλες αποστάσεις) μπορεί να είναι σημαντικές. Αυτό έχει αντίκτυπο στην οικονομική πλευρά. Η άεργος συνιστώσα λαμβάνεται υπόψη κατά τον προσδιορισμό του συνολικού ονομαστικού τιμολογίου τρέχουσας χρήσης για τα νοικοκυριά.

Για τις μονοφασικές γραμμές περιλαμβάνεται ήδη στο κόστος, λαμβάνοντας υπόψη τις παραμέτρους του δικτύου. Για τις νομικές οντότητες, το στοιχείο αυτό υπολογίζεται ανεξάρτητα από τα ενεργά φορτία και τιμολογείται χωριστά, σε ειδική τιμή (φθηνότερη από το ενεργό στοιχείο). Αυτό οφείλεται στον μεγάλο αριθμό επαγωγικών μηχανημάτων (π.χ. ηλεκτροκινητήρες) που υπάρχουν στις επιχειρήσεις.

Ο ρυθμιστής ενέργειας ορίζει μια επιτρεπόμενη πτώση τάσης ή ένα πρότυπο για τις απώλειες στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας. Ο χρήστης πληρώνει για τις απώλειες μεταφοράς. Επομένως, από την άποψη του καταναλωτή, είναι οικονομικά συμφέρον να εξεταστεί το ενδεχόμενο μείωσής τους με την αλλαγή των χαρακτηριστικών του ηλεκτρικού κυκλώματος.

Σχετικά άρθρα: