Cómo calcular la caída de tensión a lo largo del cable en las redes eléctricas

Al calcular la caída de tensión en un cable, es importante tener en cuenta la longitud del cable, la sección del núcleo, la reactancia inductiva y la conexión de los hilos. Con esta información de base, puedes calcular tú mismo la caída de tensión.

Tipos y estructura de las pérdidas

Incluso el sistema de suministro eléctrico más eficiente tiene algún tipo de pérdida de energía real. Las pérdidas se refieren a la diferencia entre la electricidad entregada a los usuarios y la que realmente se les suministra. Esto se debe a las imperfecciones de los sistemas y a las propiedades físicas de los materiales con los que se fabrican.

El tipo más común de pérdida de electricidad en las redes eléctricas está relacionado con la pérdida de tensión por la longitud de los cables. Para normalizar el coste financiero y calcular su valor real, se ha elaborado esta clasificación:

1. Factor técnico. Está relacionado con las características de los procesos físicos y puede variar bajo la influencia de las cargas, los costes fijos contingentes y las circunstancias climáticas.
2. El coste de utilizar suministros adicionales y proporcionar las condiciones adecuadas para que el personal técnico pueda operar.
3. Factor comercial. En este grupo se incluyen las desviaciones causadas por instrumentos de medición inadecuados y otros factores que provocan una infradeclaración de energía eléctrica.

Las principales causas de la pérdida de tensión

La principal causa de pérdida de energía en los cables son las pérdidas en las líneas de transmisión. La distancia entre la central eléctrica y los consumidores no sólo disipa energía, sino que también provoca una caída de tensión (que, si cae por debajo del valor mínimo permitido, puede no sólo provocar un funcionamiento ineficaz de los aparatos, sino incluso hacer que no puedan funcionar.

También las pérdidas en las redes eléctricas pueden ser causadas por la componente reactiva de una sección del circuito, es decir, la presencia de cualquier elemento inductivo en estas secciones (pueden ser bobinas de comunicación y de bucle, transformadores, choques de baja y alta frecuencia, motores eléctricos).

Formas de reducir las pérdidas en las redes eléctricas

El usuario de la red no puede influir en las pérdidas de una línea eléctrica, pero puede reducir la caída de tensión en una sección del circuito cableando sus elementos de forma inteligente.

Es mejor conectar cable de cobre con cable de cobre y cable de aluminio con cable de aluminio. Es mejor minimizar el número de conexiones de cables en las que cambia el material del núcleo, ya que no sólo se disipa energía en esos lugares, sino que también aumenta la generación de calor, lo que puede suponer un riesgo de incendio si el nivel de aislamiento térmico es insuficiente. Dados los valores de conductividad específica y resistividad del cobre y el aluminio, es más eficiente energéticamente utilizar el cobre.

Si es posible, cuando se planifica un circuito eléctrico, cualquier elemento inductivo, como bobinas (L), transformadores y motores, debe conectarse en paralelo, ya que, según las leyes de la física, la inductancia total de un circuito de este tipo se reduce, mientras que en la conexión en serie, por el contrario, aumenta.

También se utilizan unidades de condensadores (o filtros RC en combinación con resistencias) para suavizar la componente reactiva.

Dependiendo de cómo estén conectados los condensadores y el consumidor, hay varios tipos de compensación: personal, de grupo y global.

1. En la compensación personal, los condensadores se conectan directamente al punto donde se produce la potencia reactiva, es decir, un condensador propio a un motor asíncrono, otro a una lámpara de descarga, otro a una lámpara de soldadura, otro para un transformador, etc. En este punto, los cables de entrada se liberan de las corrientes reactivas al usuario individual.
2. La compensación en grupo consiste en conectar uno o varios condensadores a varios elementos con grandes características inductivas. En esta situación, la actividad regular simultánea de varios usuarios implica la transferencia de energía reactiva total entre cargas y condensadores. La línea que suministra energía eléctrica a un grupo de cargas estará descargada.
3. La compensación total implica la inserción de condensadores con un regulador en el cuadro principal, o GRS. Evalúa el consumo de potencia reactiva actual y conecta y desconecta rápidamente el número necesario de condensadores. Como resultado, la potencia total tomada de la red se minimiza en función de la necesidad de potencia reactiva instantánea.
4. Todos los sistemas de compensación de potencia reactiva constan de un par de ramas de condensadores, un par de etapas, que se forman específicamente para la red eléctrica en función de las cargas potenciales. Tamaños de paso típicos: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.

Para adquirir pasos grandes (100 o más kvar), conecte los pasos pequeños en paralelo. Se reducen las cargas en las redes, las corrientes de conmutación y sus interferencias. En las redes con muchos armónicos elevados de la tensión de red, los condensadores se protegen con choques.

Los compensadores automáticos aportan las siguientes ventajas a una red equipada con ellos:

• reducir la carga de los transformadores;
• simplificar los requisitos de la sección transversal de los cables;
• permiten cargar la red más de lo que sería posible sin compensación;
• eliminar las causas de la caída de tensión de la red, incluso cuando la carga está conectada por cables largos;
• aumentar la eficiencia de los generadores móviles de combustible;
• facilitar el arranque de los motores eléctricos;
• aumentar el coseno de phi;
• eliminar la potencia reactiva de los circuitos;
• proteger contra las sobretensiones;
• mejorar la regulación de las características de la red.

Calculadora de pérdidas de tensión en el cable

Para cualquier cable, el cálculo de la caída de tensión puede hacerse en línea. A continuación encontrará una calculadora de pérdidas de tensión en los cables.

La calculadora está en curso y estará disponible en breve.

Cálculo mediante la fórmula

Si quieres calcular tú mismo la caída de tensión en un cable, teniendo en cuenta la longitud del cable y otros factores que afectan a la pérdida, puedes utilizar la fórmula para calcular la caída de tensión en un cable:

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

donde Un es la tensión nominal en la entrada de la red;

U es la tensión en el elemento individual de la red (considere la pérdida como un porcentaje de la tensión nominal presente en la entrada de la red).

A partir de esto es posible derivar una fórmula para calcular la pérdida de potencia:

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

donde Un es la tensión nominal en la entrada de la red;

I es la corriente real de la red;

U es la tensión en el elemento individual de la línea (considere la pérdida como un porcentaje de la tensión nominal presente en la entrada).

Tabla de caídas de tensión por longitud de cable

A continuación se muestra una caída de tensión aproximada a lo largo de una longitud de cable (tabla de Knorring). Determine la sección transversal necesaria y busque el valor en la columna correspondiente.

Los conductores emiten calor cuando fluye la corriente. El tamaño de la corriente junto con la resistencia de los conductores determina el grado de pérdida. Si tienes datos sobre la resistencia del cable y la cantidad de corriente que pasa por ellos, puedes averiguar la cantidad de pérdidas en el circuito.

Las tablas no tienen en cuenta la resistencia inductiva, ya que es demasiado baja y no puede ser igual a la resistencia activa del cable.

Quién paga las pérdidas de electricidad

Las pérdidas en la transmisión de electricidad (si se transmite a larga distancia) pueden ser considerables. Esto tiene un impacto en el aspecto financiero. El componente reactivo se tiene en cuenta a la hora de determinar la tarifa nominal total de uso corriente para los hogares.

En el caso de las líneas monofásicas, ya está incluido en el coste, teniendo en cuenta los parámetros de la red. Para las personas jurídicas, este componente se calcula independientemente de las cargas activas y se factura por separado, con una tarifa especial (más barata que el componente activo). Esto se debe al gran número de máquinas inductivas (por ejemplo, motores eléctricos) presentes en las empresas.

El regulador de energía establece una caída de tensión admisible, o un estándar de pérdidas en la red eléctrica. El usuario paga las pérdidas de transmisión. Por lo tanto, desde el punto de vista del consumidor, es económicamente ventajoso considerar su reducción mediante la modificación de las características del circuito eléctrico.

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