Pri výpočte úbytku napätia v kábli je dôležité zohľadniť dĺžku kábla, prierez jadra, indukčnú reaktanciu a zapojenie vodičov. Na základe týchto informácií si môžete sami vypočítať úbytok napätia.
Obsah
Typy a štruktúra strát
Aj ten najúčinnejší systém elektrického napájania má určitý druh skutočných strát energie. Straty sa vzťahujú na rozdiel medzi elektrickou energiou poskytnutou používateľom a elektrickou energiou, ktorá im bola skutočne dodaná. Dôvodom sú nedokonalosti systémov a fyzikálne vlastnosti materiálov, z ktorých sú vyrobené.
Najčastejší typ strát elektrickej energie v elektrických sieťach súvisí so stratami napätia z dĺžky káblov. S cieľom normalizovať finančné náklady a vypočítať ich skutočnú hodnotu bola vypracovaná táto klasifikácia:
- Technický faktor. Súvisí s charakteristikami fyzikálnych procesov a môže sa meniť pod vplyvom zaťaženia, podmienených fixných nákladov a klimatických podmienok.
- Náklady na používanie dodatočného materiálu a zabezpečenie vhodných podmienok pre prácu technického personálu.
- Komerčný faktor. Táto skupina zahŕňa odchýlky spôsobené nevhodnými meracími prístrojmi a inými faktormi, ktoré spôsobujú nedostatočné vykazovanie elektrickej energie.
Hlavné príčiny straty napätia
Hlavnou príčinou strát energie v kábloch sú straty v prenosovom vedení. Vzdialenosť od elektrárne k spotrebičom nielenže rozptyľuje energiu, ale spôsobuje aj pokles napätia (ktorý, ak klesne pod minimálnu prípustnú hodnotu, môže spôsobiť nielen neefektívnu prevádzku spotrebičov, ale aj ich úplnú nefunkčnosť.
Straty v elektrických sieťach môže spôsobovať aj jalová zložka úseku obvodu, t. j. prítomnosť akýchkoľvek induktívnych prvkov v týchto úsekoch (môžu to byť komunikačné a slučkové cievky, transformátory, nízkofrekvenčné a vysokofrekvenčné tlmivky, elektromotory).
Spôsoby znižovania strát v elektrických sieťach
Používateľ siete nemôže ovplyvniť straty v elektrickom vedení, ale môže znížiť úbytok napätia v časti obvodu inteligentným zapojením jeho prvkov.
Je lepšie pripojiť medený kábel k medenému káblu a hliníkový kábel k hliníkovému káblu. Je lepšie minimalizovať počet spojov vodičov, pri ktorých sa mení materiál jadra, pretože na takýchto miestach sa nielen rozptyľuje energia, ale zvyšuje sa aj produkcia tepla, čo môže byť pri nedostatočnej úrovni tepelnej izolácie nebezpečné pre vznik požiaru. Vzhľadom na hodnoty mernej vodivosti a merného odporu medi a hliníka je použitie medi energeticky efektívnejšie.
Ak je to možné, pri plánovaní elektrického obvodu by mali byť všetky indukčné prvky, ako sú cievky (L), transformátory a motory, zapojené paralelne, pretože podľa fyzikálnych zákonov sa celková indukčnosť takéhoto obvodu znižuje, zatiaľ čo pri sériovom zapojení sa, naopak, zvyšuje.
Na vyhladenie jalovej zložky sa používajú aj kondenzátorové jednotky (alebo RC filtre v kombinácii s rezistormi).
V závislosti od spôsobu pripojenia kondenzátorov a spotrebiča existuje niekoľko typov kompenzácie: osobná, skupinová a celková.
- Pri osobnej kompenzácii sú kondenzátory pripojené priamo k miestu, kde sa vyskytuje jalový výkon, t. j. vlastný kondenzátor k asynchrónnemu motoru, ďalší k výbojke, ďalší k zváracej lampe, ďalší k transformátoru atď. V tomto bode sú prichádzajúce káble odľahčené od jalových prúdov k jednotlivým používateľom.
- Skupinová kompenzácia zahŕňa pripojenie jedného alebo viacerých kondenzátorov k niekoľkým prvkom s veľkými indukčnými charakteristikami. V tejto situácii pravidelná súčasná činnosť viacerých používateľov zahŕňa prenos celkovej jalovej energie medzi záťažami a kondenzátormi. Vedenie, ktoré dodáva elektrickú energiu skupine záťaží, bude odľahčené.
- Všeobecná kompenzácia zahŕňa vloženie kondenzátorov s regulátorom do hlavného rozvádzača alebo GRS. Vyhodnocuje aktuálnu spotrebu jalového výkonu a rýchlo pripája a odpája potrebný počet kondenzátorov. Výsledkom je minimalizácia celkového výkonu odoberaného zo siete v súlade s okamžitou požiadavkou na jalový výkon.
- Všetky systémy kompenzácie jalového výkonu pozostávajú z dvojice kondenzátorových vetiev, dvojice stupňov, ktoré sú vytvorené špeciálne pre elektrickú sieť v závislosti od potenciálnych záťaží. Typické veľkosti krokov: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.
Ak chcete získať veľké kroky (100 alebo viac kvar), pripojte paralelne malé kroky. Znižuje sa zaťaženie sietí, spínacie prúdy a ich rušenie. V sieťach s mnohými vysokými harmonickými sieťového napätia sú kondenzátory chránené tlmivkami.
Automatické kompenzátory poskytujú sieti, ktorá je nimi vybavená, tieto výhody:
- znížiť zaťaženie transformátorov;
- zjednodušiť požiadavky na prierez káblov;
- umožňujú zaťaženie siete viac, ako by bolo možné bez kompenzácie;
- odstrániť príčiny poklesu sieťového napätia, aj keď je záťaž pripojená dlhými káblami;
- zvýšenie účinnosti mobilných generátorov na palivo;
- uľahčiť štartovanie elektromotorov;
- zvýšiť fí kosínus;
- eliminovať jalový výkon z obvodov;
- chrániť pred prepätím;
- zlepšenie regulácie vlastností siete.
Výpočtová kalkulačka pre straty napätia v kábli
Výpočet úbytku napätia pre akýkoľvek kábel je možné vykonať online. Nižšie je uvedená online kalkulačka úbytku napätia na kábli.
Na kalkulačke sa pracuje a čoskoro bude k dispozícii.
Výpočet pomocou vzorca
Ak si chcete sami vypočítať úbytok napätia na kábli, pričom zohľadníte dĺžku kábla a ďalšie faktory ovplyvňujúce straty, môžete použiť vzorec na výpočet úbytku napätia na kábli:
ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,
kde Un je menovité napätie na vstupe siete;
U je napätie na jednotlivom prvku siete (straty sa uvažujú ako percento menovitého napätia na vstupe siete).
Z toho je možné odvodiť vzorec na výpočet straty výkonu:
ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,
kde Un je menovité vstupné sieťové napätie;
I je skutočný sieťový prúd;
U je napätie na jednotlivom prvku vedenia (straty uvažujte ako percento menovitého napätia na vstupe).
Tabuľka úbytkov napätia podľa dĺžky kábla
Nižšie je uvedený približný pokles napätia pozdĺž dĺžky kábla (Knorringova tabuľka). Určite požadovaný prierez a vyhľadajte hodnotu v príslušnom stĺpci.
| ΔU, % | Zaťažovací moment pre medené vodiče, kW∙m, dvojvodičové vedenie 220 V | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Pri priereze vodiča s, mm², rovnajúcom sa | ||||||
| 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | |
| 1 | 18 | 30 | 48 | 72 | 120 | 192 |
| 2 | 36 | 60 | 96 | 144 | 240 | 384 |
| 3 | 54 | 90 | 144 | 216 | 360 | 576 |
| 4 | 72 | 120 | 192 | 288 | 480 | 768 |
| 5 | 90 | 150 | 240 | 360 | 600 | 960 |
Vodiče vyžarujú teplo, keď nimi preteká prúd. Veľkosť prúdu spolu s odporom vodičov určuje stupeň strát. Ak máte k dispozícii údaje o odpore kábla a veľkosti prúdu, ktorý nimi preteká, môžete zistiť veľkosť strát v obvode.
V tabuľkách sa nezohľadňuje indukčný odpor, pretože je príliš nízky a nemôže sa rovnať činnému odporu vodiča.
Kto platí za straty elektrickej energie
Straty pri prenose elektrickej energie (ak sa prenáša na veľké vzdialenosti) môžu byť značné. To má vplyv na finančnú stránku. Jalová zložka sa zohľadňuje pri určovaní celkovej nominálnej tarify za odber elektrickej energie pre domácnosti.
V prípade jednofázových vedení je už zahrnutá v nákladoch, pričom sa zohľadňujú parametre siete. V prípade právnických osôb sa táto zložka vypočítava nezávisle od aktívneho zaťaženia a fakturuje sa osobitne, so špeciálnou sadzbou (lacnejšie ako aktívna zložka). Je to spôsobené veľkým počtom indukčných strojov (napr. elektromotorov) v podnikoch.
Energetický regulátor stanovuje prípustný pokles napätia alebo normu pre straty v elektrickej sieti. Straty pri prenose hradí používateľ. Z hľadiska spotrebiteľa je preto ekonomicky výhodné zvážiť ich zníženie zmenou vlastností elektrického obvodu.
Súvisiace články:
