2259556.ru

Журнал Мастера
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как посчитать падение напряжения в кабеле для переменного тока

Расчет потерь напряжения в кабеле

Для того чтобы обеспечить подачу напряжения от распределительного устройства к конечному потребителю используются линии электропередач. Они могут быть воздушными или кабельными и имеют значительную протяженность.

Как и все проводники, они имеют сопротивление, которое зависит от длины и чем они протяжение, тем больше потеря напряжения.

И чем длиннее линия, тем потери напряжения будут больше. Т.е. напряжение на входе и в конце линии будет разное.

Чтобы оборудование работало без сбоев, эти потери нормируются. Они суммарно должны иметь значение, не превышающее 9%.

Максимальное понижение напряжение на вводе составляет пять процентов, а до самого удаленного потребителя не более четырех процентов. В трехфазной сети при трех или четырех проводной сети этот показатель не должен превышать 10%.

Допустимое падение напряжение в кабеле

Значение потери электронапряжения регламентируется и нормируется сразу несколькими правилами и инструкциями устройства электроустановок. Так, согласно правилу СП 31-110-2003, суммарная потеря напряжения от входной точки в помещении до максимально удаленного от нее потребителя электроэнергии не должно быть больше 7.5 %. Это правило работает на всех электроцепях с напряжением не более 400 вольт. Данное правило используется при монтаже и проектировке сетей, а также при их проверке службами Ростехнадзора.

Важно! Этот документ обобщает и отклонение электронапряжения в сетях однофазного тока бытового назначения. Оно должно быть не более 5 % при нормальной работе и 10 % после аварийной ситуации. Если сеть низковольтная, то есть до 50 вольт, то нормальным падением считается +-10 %.

Для кабелей питающей сети используют правило РД 34.20.185-94. Оно допускает параметр потерь не более 6 %, если напряжение составляет 10 кВ и не более 4–6 % при электронапряжении 380 вольт. Чтобы одновременно соблюсти эти правила и инструкции, добиваются потерь 1.5 % для малоэтажных знаний и 2.5 % для многоэтажных.

Падение напряжения на резисторе

Результат понижения напряжения

Распространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

  • сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
  • выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
  • снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
  • пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
  • неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
  • осветительные приборы работают вполнакала;
  • потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Возможности для снижения потерь

Основным способом снижения потерь в кабеле, является увеличение площади его сечения. Кроме того, можно уменьшить длину проводника и снизить нагрузку. Однако последние два способа не всегда можно использовать, в силу технических причин. Поэтому во многих случаях единственным вариантом остается снижение сопротивления кабеля за счет увеличения сечения.

Читать еще:  Удельный емкостный ток кабельной линии из сшитого полиэтилена

Существенным недостатком большого сечения считается заметный рост материальных затрат. Разница становится ощутимой, когда кабельные системы растягиваются на большие расстояния. Поэтому на стадии проектирования нужно сразу же подбирать кабель с нужным сечением, для чего понадобятся расчеты потери мощности с помощью калькулятора. Данная программа имеет большое значение при составлении проектов на электромонтажные работы, поскольку ручные вычисления занимают много времени, а в режиме онлайн калькулятора подсчет занимает буквально несколько секунд.

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.

ΔU, %Момент нагрузки для медных проводников, кВт∙м, двухпроводных линий на напряжение 220 В
При сечении проводника s, мм², равном
1,52,5461016
118304872120192
2366096144240384
35490144216360576
472120192288480768
590150240360600960

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

Основные причины падения напряжения

Итак, на пропускную способность кабеля оказывают влияние два его главных параметра:

  • площадь поперечного сечения;
  • длина.

Но сила тока в жилах – это как раз та физическая величина, с которой перечисленные параметры находятся в неразрывной связи по закону Ома для участка электрической цепи:

Среди указанных составляющих формулы сопротивления не хватает еще одной, связывающей силу тока и его неравномерное распределение по поперечнику жилы кабеля. Напоминаем, что это явление именуется поверхностным эффектом или скин-эффектом. Чем больше сила тока, тем заметнее скин-эффект. От него можно избавиться в кабеле, только делая жилы многопроволочными.

Но рассмотренные явления в полной мере соответствуют кабелям с постоянным током, используемым в основном для электрического транспорта. В остальном – это лишь часть того, что входит в понятие падения напряжения (ΔU) по длине кабеля, работающего в промышленной электросети, в которой действует переменное напряжение. В этих условиях любой проводник характеризуется импедансом, учитывающим его индуктивность и емкость, образующих реактивную составляющую напряжения и тока. Поэтому в целом получается комплексная проблема, которая, по сути, сводится к потерям электроэнергии. А ΔU – это их объективное проявление (см. поясняющее изображение далее):

Напоминаем, что в электротехнике для расчетов напряжений и токов с участием нагрузки, исчисляемой по импедансу, используются комплексные числа. Индуктивность и емкость вызывают сдвиг между током и напряжением. Поэтому комплексное число может быть представлено графически. Один вектор – это активная составляющая, другой – реактивная. Сдвиг между током и напряжением характеризуется углом между упомянутыми двумя векторами, выходящими из общей точки. На изображении выше изложенное представляют векторные диаграммы, выполненные красным цветом.

Падение напряжения в линии

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 07:09

Расстояние между шкафом Асутп и «полем» — 170м. В поле есть 9 клапанов по 65 Вт, каждый управляется от своего реле из шкафа.Напряжение 220В. Также по месту есть кнопка «отсечка газа». От шкафа асутп до каждого клапана, а также до кнопки идет свой кабель. Хотелось бы реализовать следующую схему: 220 выходит из шкафа, проходит через кнопку, возвращается в шкаф, там расходится на релюхи, и при срабатывании какого-либо реле от контроллера, 220 уходит по отдельному кабелю на клапан. Подскажите как считать падение напряжения в данном случае? Получается что на линии шкаф-кнопка-шкаф на кабель ложится нагрузка 65Вт*9 ?

Падение напряжения в линии

Сообщение Sychevsv » 17 май 2016, 07:43

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 09:06

Падение напряжения в линии

Сообщение misha_os » 17 май 2016, 09:39

Посчитать сопротивление кабельной линии из данных кабеля или по формуле:
R=q*l/S,
q = 0,017 (Ом*мм2/м) удельное сопротивление для меди;
l — длина проводника (не забываем про длину проводника в обе стороны);
S — сечение проводника, минимум 1,5 мм2 для 220 В и выше.

Дальше закон Ома. При токах в 3 А падения будут не большие (для мощности 585 Вт).

Ну и зачем питание клапанов 220 В из шкафа в поле гнать на кнопку, а потом обратно, может от кнопки достаточно сигнал на ПЛК завести?

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 09:45

Падение напряжения в линии

Сообщение Sychevsv » 17 май 2016, 09:55

Падение напряжения в линии

Сообщение misha_os » 17 май 2016, 09:57

если через ПЛК сомнительно заводить сигнал, то:
1. QF1-KM1-KM2..KM10 (K2. K10)-XT1 — это все в шкафу.
2. Кнопка в цепи управления катушкой KM1 питание 220 В для катушки KM1 брать между QF1-KM1 (например, или уходить на 24 В управление катушкой КМ1).
3. С XT1 разводка на клапанны 1. 9.

Помехозащищенность линии это уже другой вопрос.

Падение напряжения в линии

Сообщение Jackson » 17 май 2016, 10:32

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 10:47

Прикладываю схемы на 3 варианта. Прошу подсказать какой выбрать. В варианте 3 получается что из -за длины кабеля будут большие потери напряжения, плюс в ПЛК не будет информации о том, что нажата кнопка по месту.
Вариант 1 без участия контроллера, вариант 2 с контроллером.
Кнопка по месту — это отсечка газа у котла.

Падение напряжения в линии

Сообщение misha_os » 17 май 2016, 11:29

1. Если нужен сигнал от нажатой кнопки, используйте кнопку с дополнительным (и) контактами.
2. Если надо уменьшить длину кабелей линии питания, используйте вариант 1, реле К1 (или контактор КМ1) установить в шкаф с ПЛК (при необходимости завести контакт о состоянии К1 в ПЛК).
3. Питание реле К1 (или КМ1), Вам решать какое использовать использовать AC220V или DC24V.
4. Если надо уменьшить падение напряжения, увеличивайте сечение жил кабелей, формулы выше.

P.S. Вы проектировщик, Вам решать какой вариант лучше, тем более токи у Вас небольшие.

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 11:46

Падение напряжения в линии

Сообщение misha_os » 17 май 2016, 11:59

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 12:05

Падение напряжения в линии

Сообщение Serex » 17 май 2016, 12:12

Падение напряжения в линии

Сообщение Serex » 17 май 2016, 12:15

Падение напряжения в линии

Сообщение Jackson » 17 май 2016, 13:35

Маленькая деталь, которая меняет вообще всё кардинальным образом. А почему на схеме она обозначена как обычная?

Отправлено спустя 2 минуты 28 секунд:

И есть ещё один способ, самый надёжный и простой — без реле безопасности, с НЗ-контактом, автор его уже изобразил. Просто с аварийной кнопкой потому что больше ничего тут и нет!

Ну или, конечно, можно даже PILZ поставить чтобы он мониторил аварийную кнопку, и АРМ к нему. Но зачем это всё.

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 14:50

3 схема самая простая, но из-за расстояния 170м+170м+170м и 9 клапанов по 65Вт, получаем большие потери в кабеле. Об этом я писал в начале. Ближе расположить оборудование нет возможности, климат не позволяет.

Кнопка — аварийный стоп. Изображена как обычная ошибочно.

Падение напряжения в линии

Сообщение Andrey.K. » 17 май 2016, 15:00

Падение напряжения в линии

Сообщение Jackson » 17 май 2016, 15:05

Про расстояния помню. Тогда тут ничего не поделаешь. Единственное что надо проверить — коммутационную способность всех элементов в цепи и принять меры от электрических импульсных помех и перенапряжений, а они возможны (гроза например). А так — проще и быть не может.

И ещё, я б посоветовал проверить корректность самой процедуры аварийного останова. Вы обесточиваете катушки контакторов, приводы останавливаются на выбеге. Корректно ли это? Может там торможение, например, требуется.

И ещё есть вариант — Вашей кнопкой воздействовать на независимый (а может и минимальный) расцепитель автомата защиты, который всё это питает, обесточивая установку целиком. Автомат-то может быть поближе. После аварийного останова по нормам безопасности механизм обязательно должен быть разблокирован только вручную, так что после нажатия Вашей кнопки всё равно человек пойдёт дёргать что-то руками.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector