Come calcolare la caduta di tensione lungo il cavo nelle reti elettriche

Quando si calcola la caduta di tensione in un cavo, è importante considerare la lunghezza del cavo, la sezione del nucleo, la reattanza induttiva e il collegamento dei fili. Con queste informazioni di base, puoi calcolare da solo la caduta di tensione.

Tipi e struttura delle perdite

Anche il sistema di alimentazione elettrica più efficiente ha qualche tipo di perdita di potenza effettiva. La perdita si riferisce alla differenza tra l'elettricità data agli utenti e l'elettricità effettivamente consegnata a loro. Ciò è dovuto alle imperfezioni dei sistemi e alle proprietà fisiche dei materiali di cui sono fatti.

Il tipo più comune di perdita di elettricità nelle reti elettriche è legato alla perdita di tensione dalla lunghezza dei cavi. Per normalizzare il costo finanziario e calcolare il suo valore reale, è stata sviluppata questa classificazione:

1. Fattore tecnico. È legato alle caratteristiche dei processi fisici e può variare sotto l'influenza dei carichi, dei costi fissi contingenti e delle circostanze climatiche.
2. Il costo dell'utilizzo di forniture aggiuntive e di fornire le condizioni giuste per il personale tecnico per operare.
3. Fattore commerciale. Questo gruppo comprende le deviazioni causate da strumenti di misurazione inadeguati e altri fattori che causano la sotto-dichiarazione di energia elettrica.

Le principali cause della perdita di tensione

La causa principale della perdita di potenza nei cavi sono le perdite della linea di trasmissione. La distanza tra la centrale e i consumatori non solo dissipa energia, ma provoca anche una caduta di tensione (che, se scende sotto il valore minimo consentito, può non solo causare un funzionamento inefficiente degli apparecchi, ma addirittura renderli incapaci di funzionare del tutto.

Anche le perdite nelle reti elettriche possono essere causate dalla componente reattiva di una sezione del circuito, cioè la presenza di qualsiasi elemento induttivo in queste sezioni (queste possono essere bobine di comunicazione e loop, trasformatori, induttanze a bassa e alta frequenza, motori elettrici).

Modi per ridurre le perdite nelle reti elettriche

L'utente della rete non può influenzare le perdite in una linea elettrica, ma può ridurre la caduta di tensione in una sezione del circuito cablando i suoi elementi in modo competente.

È meglio collegare il cavo di rame al cavo di rame e il cavo di alluminio al cavo di alluminio. È meglio ridurre al minimo il numero di connessioni di fili dove il materiale dell'anima cambia, poiché non solo l'energia viene dissipata in questi luoghi, ma anche la generazione di calore aumenta, il che può essere un pericolo di incendio se il livello di isolamento è insufficiente. Dati i valori di conducibilità specifica e di resistività del rame e dell'alluminio, è più efficiente dal punto di vista energetico usare il rame.

Se possibile, quando si progetta un circuito elettrico, tutti gli elementi induttivi come bobine (L), trasformatori e motori dovrebbero essere collegati in parallelo, perché secondo le leggi della fisica, l'induttanza totale di un tale circuito si riduce, mentre nel collegamento in serie, al contrario, aumenta.

Le unità di condensatori (o filtri RC in combinazione con le resistenze) sono anche utilizzate per smussare la componente reattiva.

A seconda di come sono collegati i condensatori e il consumatore, ci sono diversi tipi di compensazione: personale, di gruppo e globale.

1. Nella compensazione personale, i condensatori sono collegati direttamente al punto in cui si verifica la potenza reattiva, cioè il proprio condensatore a un motore asincrono, un altro a una lampada a scarica, un altro a una lampada di saldatura, un altro per un trasformatore, ecc. A questo punto i cavi in entrata vengono liberati dalle correnti reattive verso il singolo utente.
2. La compensazione di gruppo consiste nel collegare uno o più condensatori a diversi elementi con grandi caratteristiche induttive. In questa situazione, l'attività simultanea regolare di diversi utenti comporta il trasferimento di energia reattiva totale tra i carichi e i condensatori. La linea che fornisce energia elettrica a un gruppo di carichi sarà scaricata.
3. La compensazione totale comporta l'inserimento di condensatori con un regolatore nel quadro principale, o GRS. Valuta il consumo attuale di potenza reattiva e collega e scollega rapidamente il numero necessario di condensatori. Di conseguenza, la potenza totale presa dalla rete è minimizzata in linea con la richiesta di potenza reattiva istantanea.
4. Tutti i sistemi di compensazione della potenza reattiva consistono in una coppia di rami di condensatori, una coppia di stadi, che sono formati appositamente per la rete elettrica a seconda dei carichi potenziali. Dimensioni tipiche dei passi: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.

Per acquisire grandi passi (100 o più kvar) collegare piccoli passi in parallelo. I carichi sulle reti sono ridotti, le correnti di commutazione e le loro interferenze sono ridotte. Nelle reti con molte armoniche elevate della tensione di rete, i condensatori sono protetti da bobine.

I compensatori automatici forniscono i seguenti vantaggi a una rete che ne è dotata:

• ridurre il carico dei trasformatori;
• semplificare i requisiti di sezione dei cavi;
• permettono di caricare la rete più di quanto sarebbe possibile senza compensazione;
• eliminare le cause della caduta di tensione di rete, anche quando il carico è collegato con cavi lunghi;
• aumentare l'efficienza dei generatori mobili a combustibile;
• facilitano l'avviamento dei motori elettrici;
• aumentare il coseno phi;
• eliminare la potenza reattiva dai circuiti;
• proteggere dalle sovratensioni;
• migliorare la regolazione delle caratteristiche della rete.

Calcolatrice per il calcolo delle perdite di tensione nei cavi

Per qualsiasi cavo il calcolo della caduta di tensione può essere fatto online. Qui sotto c'è un calcolatore di perdita di tensione del cavo online.

La calcolatrice è in corso e sarà presto disponibile.

Calcolo con la formula

Se vuoi calcolare tu stesso la caduta di tensione in un cavo, tenendo conto della lunghezza del cavo e di altri fattori che influenzano la perdita, puoi usare la formula per calcolare la caduta di tensione in un cavo:

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

dove Un è la tensione nominale all'ingresso della rete;

U è la tensione al singolo elemento della rete (considerare la perdita come una percentuale della tensione nominale presente all'ingresso della rete).

Da questo è possibile ricavare una formula per calcolare la perdita di potenza:

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

dove Un è la tensione nominale all'ingresso della rete;

I è la corrente di rete effettiva;

U è la tensione al singolo elemento di linea (considerare la perdita come una percentuale della tensione nominale presente all'ingresso).

Tabella delle cadute di tensione per lunghezza del cavo

Qui sotto c'è una caduta di tensione approssimativa lungo la lunghezza di un cavo (tabella di Knorring). Determinare la sezione trasversale richiesta e cercare il valore nella colonna corrispondente.

I conduttori emettono calore quando scorre la corrente. La dimensione della corrente insieme alla resistenza dei conduttori determina il grado di perdita. Se si dispone di dati sulla resistenza del cavo e la quantità di corrente che li attraversa, si può scoprire la quantità di perdita nel circuito.

Le tabelle non tengono conto della resistenza induttiva, poiché è troppo bassa e non può essere uguale alla resistenza attiva del filo.

Chi paga le perdite di elettricità

Le perdite di trasmissione dell'elettricità (se trasmessa su lunghe distanze) possono essere sostanziali. Questo ha un impatto sul lato finanziario. La componente reattiva è presa in considerazione nel determinare la tariffa nominale totale di uso corrente per le famiglie.

Per le linee monofase, è già incluso nel costo, tenendo conto dei parametri della rete. Per le persone giuridiche, questa componente è calcolata indipendentemente dai carichi attivi e viene fatturata separatamente, ad una tariffa speciale (più economica della componente attiva). Ciò è dovuto al gran numero di macchinari induttivi (ad esempio, motori elettrici) presenti nelle aziende.

Il regolatore di energia stabilisce una caduta di tensione ammissibile, o uno standard per le perdite nella rete elettrica. L'utente paga le perdite di trasmissione. Pertanto, dal punto di vista del consumatore, è economicamente vantaggioso considerare la loro riduzione cambiando le caratteristiche del circuito elettrico.

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