Как правильно рассчитать провода учитывая потерю напряжения?

Одним из практически важных расчётов электрических цепей является расчёт проводов на потерю напряжения.

При таком расчёте обычно задаются: напряжение источника U , расстояние от этого источника до приёмника электроэнергии l , сила тока I или мощность нагрузки P и номинальное напряжение U н, которое необходимо для нормальной работы приёмников электроэнергии (например, электродвигателей, ламп накаливания и т.п.). Задача состоит в расчёте такого сечения проводов, при котором обеспечивается номинальное напряжение на зажимах источника электроэнергии. Согласно закону Ома, напряжение источника электроэнергии равно сумме падения напряжения на проводах и напряжения на нагрузке.

U = I ·R л + U н (2.31)

Сопротивление проводов линии будет равно:

R л = ρ·2·l / S (2.32), где 2·l – общая длина линии; ρ – удельное сопротивление материала проводов; S – искомое сечение проводов.

Подставляя (2.32) в (2.31) получим,

S = I ·ρ ·2·l / ΔU , (2.33)

Где ΔU = (U – U н) – потеря напряжения в линии.

Нагрузка в линии обычно бывает непостоянной и её колебания вызывают соответствующие изменения ΔU в проводах. Поэтому нужно рассчитывать отклонения напряжения на нагрузке от номинального значения при минимальном и максимальном режимах нагрузки. Рассмотрим, как влияет напряжение на распределение мощности в линии электропередачи. Возьмём уравнение (2.31):

U = I ·R л + U н

Умножим это уравнение на силу тока I , получим:

I·U = I²·R л +I·U н (2.34)

U н – напряжение на нагрузке,

I ·U – мощность, отдаваемая источником электроэнергии,

I ²·R л – потери мощности в проводах линии на нагревание,

I ·U н – мощность, потребляемая нагрузкой.

Если повысить в два раза напряжение источника электроэнергии, то сила тока в линии при той же передаваемой мощности уменьшится в 2 раза, а потери мощности в проводах уменьшатся в 4 раза, так как они пропорциональны I ² . Следовательно, для уменьшения потерь в линиях передачи желательно передавать электроэнергию при возможно более высоком напряжении.

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

При проектировании сетей часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.

В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения
от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.

СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.

С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.

Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.

ГОСТ 13109.

5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения, длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2 Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Как правильно рассчитать провода, учитывая потерю напряжения?

Расчёт потерь напряжения в кабеле онлайн. Потеря напряжения в кабеле – величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). При равенстве сопротивлений Zп1=Zп2=Zп3 и Zн1=Zн2=Zн3 ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп1=Zп2).

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам: ΔU(в)=(PRL+QXL)/Uл; ΔU(%)=(100(PRL+QXL))/ Uл² или (если известен ток) ΔU(в)=√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L); ΔU(%)=(100√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L))/ Uл , где: Q= Uл·I·sinφ Расчёт потерь фазного (между фазой и нулевым проводом) напряжения в кабеле производится по формулам: ΔU(в)=2·(PRL+QXL)/Uф; ΔU(%)=2·(100(PRL+QXL))/ Uф² или (если известен ток) ΔU(в)=2·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L); ΔU(%)=2·(100·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L))/Uф, где:

Для расчёта потерь линейного напряжения U=380 В; 3 фазы. Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

Для постоянного тока cosφ=1; 1 фаза.

P- активная мощность передаваемая по линии, Вт;Q- реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;R- удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;X- удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;L- длина кабельной линии, м;Uл- линейное напряжение сети, В;Uф- фазное напряжение сети, В.

Вам помог этот калькулятор?Предложения и пожелания пишите на allcalc.ru@gmail.com

Поделитесь этим калькуляторомна форуме или в сети!

Это помогает делатьновые калькуляторы.

При расчете проводов обычно известны: напряжение Ur источника электроэнергии (генератора), расстояние L от этого источника до места потребления энергии, сила тока I или мощность Pннагрузки и напряжение Uн(номинальное напряжение), которое необходимо для нормальной работы приемников электроэнергии (например ламп накаливания, электродвигателей и т. д.).Схема потери напряжения в проводах.Задачей расчета является выбор такого сечения проводов, при котором обеспечивается нормальное рабочее напряжение (номинальное напряжение) на зажимах приемников электроэнергии.Весьма желательно сколько-нибудь значительное отклонение этого напряжения Uн от номинального значения, в особенности в осветительных установках.

При понижении напряжения Uнна 5% сетевой поток лампы накаливания уменьшается до 20%. А при повышении напряжения на 5% длительность горения лампы уменьшается на 50%. Согласно закону Омав цепиUr=Irпр + Irн,где rн – сопротивление нагрузки, а Irн = Uн.Сопротивление проводов линииrпр=p(2l : s),где 2l – общая длина линии, p – удельное сопротивление материала проводов,s – искомое сечение проводов.Обозначим разность Ur– Uн = ?U – это потеря напряжения в линии.http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=PdeWuB0yXccСделав соответствующие преобразования в формуле, получим искомое сечение: S= I(2lp: ?U).Поделитесь полезной статьей:

Online расчёт заземленияOnline расчёт сечения кабеля по мощности и току

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ— начиная от видеонаблюденияи ОПСи заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.

При равенстве сопротивлений Zп1=Zп2=Zп3и Zн1=Zн2=Zн3ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

Доступна Windows-версияпрограммы расчёта потерь напряжения

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

или (если известен ток)где

Расчёт потерь фазного (между фазой и нулевым проводом) напряжения в кабеле производится по формулам:

или (если известен ток)где

Для расчёта потерь линейного напряжения U=380 В; 3 фазы.

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте support@ivtechno.ruРазрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

В процессе проектирования электрической проводки, необходимо провести точные расчеты потери напряжения в кабеле. Это позволяет предотвратить сильное нагревание поверхности проводов в процессе эксплуатации. Благодаря этим мерам удаётся избежать появления короткого замыкания и преждевременной поломки бытовых приборов.

Помимо этого, формула позволяет правильно подобрать диаметр сечения провода, который подойдет для разного вида электромонтажных работ. Неправильный выбор, может стать причиной поломки всей системы. Облегчить поставленную задачу помогает онлайн — расчет.

Как рассчитать потерю напряжения?

Калькулятор в режиме онлайн позволяет правильно вычислить необходимые параметры, которые в дальнейшем сократят появление различного рода неприятностей. Для самостоятельного вычисления потери электрического напряжения используют следующую формулу:

Р – это активная мощность.

Её измеряют в Вт;Q – реактивная мощность. Единица измерения вар;ro – выступает в качестве активного сопротивления (Ом);хо – реактивное сопротивление (м);U ном – это номинальное напряжение (В). Оно указывается в техническом паспорте устройства.

Читать еще: Размеры шлакоблока

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) допустимой нормой возможных отклонений напряжения принято считать:

в силовых цепях оно может составлять не выше +/- 6%;в жилом пространстве и за его пределами до +/- 5%;на производственных предприятиях от +/- 5% до -2%.

Потери электрического напряжения от трансформаторной установки до жилого помещения не должны превышать +/- 10%.

В процессе проектирования, рекомендуется сделать равномерную нагрузку на трехфазной линии. Допустимая норма составляет 0,5 кВ.

В ходе монтажных работ электродвигатели необходимо подключить к линейным проводникам. Линия освещения будет заключена между фазой и нейтралью. В результате этого, нагрузка правильно распределяется между проводниками.

Когда рассчитывают потерю напряжения в кабеле, за основу берут данные значения тока или мощности. На протяженной электрической линии учитывают индуктивное сопротивление.

Как снизить потери ?

Одним из способов снижения потери напряжения в проводнике, является увеличение его сечения. Помимо этого, рекомендуется сократить его протяженность и удаленность от точки назначения. В некоторых случаях эти способы не всегда можно применить по техническим причинам.В большинстве случаем, сокращение сопротивления позволяет нормализовать работу линии.

Главным недостатком большой площади сечения кабеля, являются существенные материальные затраты в процессе использования.

Именно поэтому правильный расчёт и подбор нужного диаметра, позволяют избавиться от этой неприятности. Калькулятор в режиме онлайн применяют для проектов с высоковольтными линиями. Здесь программа помогает правильно рассчитать точные параметры для электрической цепи.

Основные причины появления потери напряжения

Большие потери электрического напряжения возникают в из – за чрезмерного рассеивания энергии. В результате этого, поверхность кабеля сильно нагревается, тем самым провоцируя деформирование изоляционного слоя. Такое явление распространено на высоковольтных линиях, где отмечают большие нагрузки.

Чаще всего существенные потери наблюдают на протяженных электролиниях. Помимо этого, здесь отмечают большие финансовые расходы на электричество в процессе эксплуатации.

Таблица потерь напряжения по длине кабеля

Определение потерь напряжения по длине кабеля

Воспользуйтесь другими онлайн калькуляторами:

Онлайн помощник домашнего мастера

Расчет потерь напряжения в кабеле

Как рассчитать потерю напряжения?

U =(P*ro+Q*xo)*L/U ном:

Р – это активная мощность. Её измеряют в Вт;
Q – реактивная мощность. Единица измерения вар;
ro – выступает в качестве активного сопротивления (Ом);
хо – реактивное сопротивление (м);
U ном – это номинальное напряжение (В). Оно указывается в техническом паспорте устройства.

в силовых цепях оно может составлять не выше +/- 6%;
в жилом пространстве и за его пределами до +/- 5%;
на производственных предприятиях от +/- 5% до -2%.

В процессе проектирования, рекомендуется сделать равномерную нагрузку на трехфазной линии. Допустимая норма составляет 0,5 кВ. В ходе монтажных работ электродвигатели необходимо подключить к линейным проводникам. Линия освещения будет заключена между фазой и нейтралью. В результате этого, нагрузка правильно распределяется между проводниками.

Как снизить потери ?

Главным недостатком большой площади сечения кабеля, являются существенные материальные затраты в процессе использования. Именно поэтому правильный расчёт и подбор нужного диаметра, позволяют избавиться от этой неприятности. Калькулятор в режиме онлайн применяют для проектов с высоковольтными линиями. Здесь программа помогает правильно рассчитать точные параметры для электрической цепи.

Основные причины появления потери напряжения

Таблица потерь напряжения по длине кабеля

Воспользуйтесь другими онлайн калькуляторами:

Расчёт потерь напряжения в кабеле

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.


Рис.1	Рис.2

При равенстве сопротивлений Zп 1 =Zп 2 =Zп 3 и Zн 1 =Zн 2 =Zн 3 ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп 1 =Zп 2 ).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Пояснения к расчёту

или (если известен ток)

где

Расчёт потерь фазного (между фазой и нулевым проводом) напряжения в кабеле производится по формулам:

или (если известен ток)

где

Для расчёта потерь линейного напряжения U=380 В; 3 фазы.

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

P — активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R — удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L — длина кабельной линии, м;
Uл — линейное напряжение сети, В;
Uф — фазное напряжение сети, В.

Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте support@ivtechno.ru

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

Расчет сетей по потерям напряжения

Потребители электрической энергии работают нормально, когда на их зажимы подается то напряжение, на которое рассчитаны данный электродвигатель или устройство. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивление проводов и в результате в конце линии, т. е. у потребителя, напряжение получается меньшим, чем в начале линии.

Понижение напряжения у потребителя по сравнению с нормальным сказывается на работе токоприемника, будь то силовая или осветительная нагрузка. Поэтому при расчете любой линии электропередачи отклонения напряжений не должны превышать допустимых норм, сети, выбранные по току нагрузки и рассчитанные на нагрев, как правило, проверяют по потере напряжения.

Потерей напряжения Δ U называют разность напряжений в начале и конце линии (участка линии) . ΔU принято определять в относительных единицах — по отношению к номинальному напряжению. Аналитически потеря напряжения определена формулой:

где P — активная мощность, кВт, Q — реактивная мощность, квар, ro — активное сопротивление линии, Ом/км, xo — индуктивное сопротивление линии, Ом/км, l — длина линии, км, U ном — номинальное напряжение, кВ.

Значения активного и индуктивного сопротивлений (Ом/км) для воздушных линий, выполненных проводом марки А-16 А-120 даны в справочных таблицах. Активное сопротивление 1 км алюминиевых (марки А) и сталеалюминевых (марки АС) проводников можно определить также по формуле:

где F — поперечное сечение алюминиевого провода или сечение алюминиевой части провода АС, мм 2 (проводимость стальной части провода АС не учитывают).

Согласно ПУЭ («Правилам устройства электроустановок»), для силовых сетей отклонение напряжения от нормального должно составлять не более ± 5 %, для сетей электрического освещения промышленных предприятий и общественных зданий — от +5 до — 2,5%, для сетей электрического освещения жилых зданий и наружного освещения ±5%. При расчете сетей исходят из допустимой потери напряжений.

Учитывая опыт проектирования и эксплуатации электрических сетей, принимают следующие допустимые величины потери напряжений: для низкого напряжения — от шин трансформаторного помещения до наиболее удаленного потребителя — 6%, причем эта потеря распределяется примерно следующим образом: от станции или понизительной трансформаторной подстанции и до ввода в помещение в зависимости от плотности нагрузки — от 3,5 до 5 %, от ввода до наиболее удаленного потребителя — от 1 до 2,5%, для сетей высокого напряжения при нормальном режиме работы в кабельных сетях — 6%, в воздушных— 8%, при аварийном режиме сети в кабельных сетях – 10 % и в воздушных— 12 %.

Считают, что трехфазные трехпроводные линии напряжением 6—10 кВ работают с равномерной нагрузкой, т. е что каждая из фаз такой линии нагружена равномерно. В сетях низкого напряжения из-за осветительной нагрузки добиться равномерного ее распределения между фазами бывает трудно, поэтому там чаще всего применяют 4-проводную систему трехфазного тока 380/220 В. При данной системе электродвигатели присоединяют к линейным проводам, а освещение распределяется между линейными и нулевым проводами. Таким путем уравнивают нагрузку на все три фазы.

При расчете можно пользоваться как заданными мощностями, так и величинами токов, которые соответствуют этим мощностям. В линиях, которые имеют протяженность в несколько километров, что, в частности, относится к линиям напряжением 6—10 кВ, приходится учитывать влияние индуктивного сопротивления провода на потерю напряжения в линии.

Для подсчетов индуктивное сопротивление медных и алюминиевых проводов можно принять равным 0,32—0,44 Ом/км, причем меньшее значение следует брать при малых расстояниях между проводами (500—600 мм) и сечениях провода выше 95 мм2, а большее — при расстояниях 1000 мм и выше и сечениях 10—25 мм2.

Читать еще: Вешалка своими руками; советы, инструкции, 115 фото и мастер-класс по созданию стильных моделей

Потеря напряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

где первый член в правой части представляет собой активную, а второй — реактивную составляющую потери напряжения.

Порядок расчета линии электропередачи на потерю напряжения с проводами из цветных металлов с учетом индуктивного сопротивления проводов следующий:

1. Задаемся средним значением индуктивного сопротивления для алюминиевого или сталеалюминевого провода в 0,35 Ом/км.

2. Рассчитываем активную и реактивную нагрузки P, Q.

3. Подсчитываем реактивную (индуктивную) потерю напряжения

4. Допустимая активная потеря напряжения определяется как разность между заданной потерей линейного напряжения и реактивной:

5. Определяем сечение провода s, мм2

где γ — величина, обратная удельному сопротивлению ( γ = 1/ro — удельная проводимость).

6. Подбираем ближайшее стандартное значение s и находим для него по справочной таблице активное и индуктивное сопротивления на 1 км линии ( ro, хо ).

7. Подсчитываем уточненную величину потери напряжения по формуле.

Полученная величина не должна быть больше допустимой потери напряжения. Если же она оказалась больше допустимой, то придется взять провод большего (следующего) сечения и произвести расчет повторно.

Для линий постоянного тока индуктивное сопротивление отсутствует и общие формулы, приведенные выше, упрощаются.

Расчет сетей п остоянного тока по потерям напряжения.

Пусть мощность P, Вт, надо передать по линии длиной l, мм, этой мощности соответствует ток

где U — номинальное напряжение, В.

Сопротивление провода линии в оба конца

где р — удельное сопротивление провода, s — сечение провода, мм2.

Потеря напряжения на линии

Последнее выражение дает возможность произвести проверочный расчет потери напряжения в уже существующей линии, когда известна ее нагрузка, или выбрать сечение провода по заданной нагрузке

Расчет сетей однофазного переменного тока по потерям напряжения.

Если нагрузка чисто активная (освещение, нагревательные приборы и т. п.), то расчет ничем не отличается от приведенного расчета линии постоянного тока. Если же нагрузка смешанная, т. е. коэффициент мощности отличается от единицы, то расчетные формулы принимают вид:

потери напряжения в линии

а необходимое сечение провода линии

Для распределительной сети 0,4 кВ, питающей технологические линии и другие электроприемники лесопромышленных или деревообрабатывающих предприятий, составляют ее расчетную схему и расчет потери напряжения ведут по отдельным участкам. Для удобства расчетов в таких случаях пользуются специальными таблицами. Приведем пример такой таблицы, где приведены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами напряжением 0,4 кВ.

Потери напряжения определены следующей формулой:

где Δ U — потеря напряжения, В, Δ U табл — значение относительных потерь, % на 1 кВт•км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт•км.

Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения

Внимание!

Перед использованием таблицы расчета, просим внимательно прочитать нижеприведенные рекомендации и принципы расчетов. Будьте внимательны при внесении исходных данных и проверяйте все поля ввода и выбора данных.

Полученные результаты носят рекомендательный характер и должны быть проверены по методикам, принятым на Вашем предприятии!

В случае расхождения результатов просим сообщить комбинацию входных данных и полученные результаты для выработки общей методологии на электронный адрес mail@electromirbel.ru или miroshko@i.com.ua .

Возможности программы:

Подбор сечения кабеля и провода в зависимости от нагрузки (исходными данными является сила тока или мощность), от потерь напряжения и нагрева.
Расчет максимальной нагрузки кабеля и провода заданного сечения.
Расчет потерь и максимальных параметров линии.
Подбор автоматического выключателя для заданной нагрузки потребителя и для всей линии.

Задавать потребляемую мощность для двигателя рекомендуется только тогда, когда неизвестен потребляемый ток. Соотношения между напряжением, током и мощностью в однофазной (фаза-ноль) и двухфазной (фаза-фаза) цепях:

P = U * I * cos(φ)

в трехфазной цепи:

P = √3 * U * I * cos(φ)

Коэффициент запаса применяется для тока и является общим для расчета по тепловым нагрузкам и по потерям. 1.3 — рекомендуемое значение. Для ответственных участков он должен быть увеличен, для неответственных — может быть уменьшен. Сечение выбирается для тока с запасом, все остальные расчеты ведутся по номинальному току.

Если количество одновременно нагруженных проводников , проложенных в трубах , кабельных каналах , а также в лотках пучками, будет более четырех, то табличные значения максимального тока умножаются на поправочный коэффициенты: 0.68 при 5 и 6 проводниках, 0.63 — при 7-9, 0.6 — при 10-12. Сечения выбираются с учетом действия этого коэффициента. Результирующий ток выводится в колонке результатов как Imax для полученных сечений и представляет для выбранного проводника при выборе по нагреву максимальный ток по нагреву, при выборе по потерям и при паритете — максимальный по потерям, но не выше тока по нагреву.

Тепловые нагрузки приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25 ° С.

При определении количества проводов , прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит. Однофазные и двухфазные потребители питаются по двум проводам.

Поле учета температуры среды , основано на таблице 1.3.3 ПУЭ , которая применяется к другим видам кабелей. Однако учет этого параметра представляется благоразумным и для рассматриваемых видов. Если Вы считаете такую коррекцию излишней, то оставьте в этом поле значение «Авто» и оно не будет оказывать влияние на результат.

Тепловой расчет ведется на основании таблиц ПУЭ и ГОСТ 16442-80:

ПУЭ,1.3.4. «Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами»,

ПУЭ,1.3.5. «Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами»,

ПУЭ, Таблица 1.3.6. «Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных»,

ПУЭ, Таблица 1.3.7. «Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных»,

ПУЭ, Таблица 1.3.8. «Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами»,

ГОСТ 16442-80, Таблица 23. «Допустимые токовые нагрузки кабелей [с медными жилами] с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А»,

ГОСТ 16442-80, Таблица 24. «Допустимые токовые нагрузки кабелей [с алюминиевыми жилами] с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А».

Расчет по потерям ведется из расчета потерь на активном сопротивлении провода. Сечение и максимальная длина выбирается для тока с запасом, расчет потерь ведется по номинальному току. Максимально допустимое значение потерь указано в паспорте потребителя. Типовое значение — «-10%», рекомендуемое для расчетов — «-5%», для компрессоров кондиционеров допустимое значение потерь — «-2%».
Потери в одно- и двухфазных цепях (потери на обоих проводах):

Δ[%] = (2 * I * L * ρ * 100) / (U * S)

в трехфазной (потери на одном (фазном) проводе):

Δ[%] = (I * L * ρ * 100) / (U * S)

В формулах приняты следующие обозначения:

I — ток в линии, А

U — номинальное напряжение, В

Δ[%] — потери напряжения на проводнике, %

L — длина линии в одном направлении, м

S — сечение проводника, мм 2

ρ — удельное сопротивление материала проводника, ом*мм 2 /м

cos(φ) — косинус сдвига фаз между током и напряжением, б/р

В случае, если на трассе имеются разнородные по виду проводки участки, расчет ведется по участку, расположенному в меню выше.

Токи для кабелей и шнуров малых сечений, отсутствующие в таблице в ПУЭ , получены путем экстраполяции.

При вводе пользователем рабочего напряжения автовыбор при смене фазности для потребителей «Двигатель» и «ТЭН, лампа» отменяется. Признаком введения напряжения и косинуса фи пользователем является отсутствие пробела перед значением и/или отличие от стандартных значений. Для возврата к автовыбору необходимо выбрать потребителя с указанным напряжением питания или вставить в поле ввода напряжения значений «400», «230» или «12».

При вводе тока нагрузки или мощности тот параметр, против которого нажата радиокнопка остается неизменным при изменении других влияющих на результат данных, таких как напряжение, косинус фи, фазность.

При проверке кабеля заданного сечения , находится ток через него, удовлетворяющий обоим условиям: при потерях меньше заданных — по нагреву, при равенстве — паритет. При потерях, превышающих заданные вычисляется ток, при котором потери остаются в допуске. При любом заданном сечении выбор по нагреву ведется только в пределах таблицы. Промежуточные сечения, т.е. не представленные в таблице по нагреву приводятся к ближайшему меньшему значению, по потерям принимаются равными введенным.

При проверке кабеля заданного сечения , коэффициент запаса применяется для снижения максимально допустимого тока, а длина трассы остается заданной. Потери вычисляются для заданной длины и максимально допустимого тока с запасом.

В режиме » Расчет потерь и максимальных параметров линии « программа вычисляет длины и потери по фактически введенным значениям сечения или диаметра, а тепловую нагрзку — по ближайшему меньшему сечению. Параметры, которые превышают допустимые, выводятся красным цветом.

Накопительные потери рассчитываются для нагрузок, которые включены в одну линию и распределены по ее длине. Для добавления потерь участка в общий результат нажмите кнопку «Добавить». Для исключения последней строки из общего результата — нажмите «Удалить». В таблице в колонку в колонку «I» заносится ток узла (сумма токов последующих узлов), во все остальные колонки — данные для указанного узла. Колонка «L» содержат длины каждого сегмента, «%» — реальные потери в каждом сегменте.
Ввод данных начинается с первого узла, последующие добавляются по мере необходимости.

Расчеты ведутся с определенной точностью и округляются, поэтому проходы вперед и назад в общем случае не абсолютно равны. Для обнуления результата нажмите кнопку «Сброс». Сброс также производится, когда откат достигает нулевого узла.

Lost(%) = ((U0-Ui)/U0)*100

Номинал автоматического выключателя выбирается по одному из критериев:

«Автомат по линии» — номинал автомата защиты берется ближайший меньший от максимально допустимого тока для проводника данного сечения. Если этот номинал ниже заданного рабочего тока нагрузки, то считается, что для данной комбинации сечения и нагрузки подобрать автомат нельзя.
«Автомат по нагрузке» — номинал автомата защиты берется ближайший больший от заданного тока нагрузки. Если этот номинал выше максимально допустимого тока для проводника данного сечения, то считается, что для данной комбинации сечения и нагрузки подобрать автомат нельзя.

Читать еще: Печь из кирпича своими руками

Попробуйте изменить коэффициент запаса, произведите расчеты в других режимах и/или для проводника следующего стандартного сечения или, ориентируясь на полученные токи, выберите автомат самостоятельно.

Характеристика автомата выбирается «B» для потребителей с cos(φ)=1 и «C» если он меньше 1.

Если у Вас двигатель с тяжелым режимом пуска, самостоятельно выберите характеристику «D».

Полюсность автомата выбирается по фазности линии: «1р» — для однофазной нагрузки, «2р» — для нагрузки, подключенной к двум фазам, «3р» — для трехфазной нагрузки. Если Вам нужно отключать и ноль, то добавьте один полюс — «+N» — самостоятельно.

Расчет сопротивления ведется для одного проводника при трехфазной сети и для двух проводников для двух- и однофазной сетей.

Последнее изменение 22.10.2013 г.

Компания «Электромир» выражает благодарность в предоставлении данной формы Мирошко Леониду leonid@climate.com.ua

Данная версия также доступна на странице http://miroshko.kiev.ua/wiresel/wiresel_mini.html

Понравилась эта страница? Поделись ссылочкой с друзьями:

Расчет падения напряжения в кабеле

Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.

Что такое падение напряжения

При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.

Как замеряется падение напряжения

Измерить падение можно тремя способами:

Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.

Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.

Сопротивление металлов

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.

В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой “p” и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².

Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:

l – длина,
S – сечение кабеля.

Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.

Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:

π – число “пи” (3,14),
d – диаметр.

Как рассчитать потери напряжения

По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.

Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.

При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.

Выбор по допустимым потерям

При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:

В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.

Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.

В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.

Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².

Выбор сечения кабелей по нагреву

Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:

В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.

При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Видео

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В

Выбор сечения кабеля на напряжение до 1000 В независимо это электродвигатель или другая нагрузка. Сводится к определению длительно допустимых токов, то есть подбирается такое сечение кабеля, которое позволяет выдерживать длительно расчетные токи для заданного участка, без нанесения ущерба кабелю. Значения допустимых длительных токов для кабелей и проводов указаны в ПУЭ таблицы 1.3.4 – 1.3.30, ГОСТ 31996-2012, либо использовать каталожные данные завода-изготовителя.

Длительно допустимый ток:

для электроприемников:

для электродвигателя:

При выборе сечения кабеля нужно учитывать поправочные коэффициенты на землю и воздух при прокладке кабеля, см ПУЭ таблицы 1.3.3, 1.3.23, 1.3.26.

Определение фактического длительно допустимого тока с учетом поправочных коэффициентов в соответствии с ПУЭ определяется по формуле:

Iд.т. – длительно допустимый ток для выбранного сечения кабеля, выбирается по ГОСТ 31996-2012 или определяется по каталогам завода-изготовителя.
k1 – поправочный коэффициент учитывающий температуру среды отличающуюся от расчетной, выбирается по таблице 1.3.3 ПУЭ.

k2 – поправочный коэффициент, который учитывает удельное сопротивление почвы (с учетом геологических изысканий), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.23.

k3 – поправочный коэффициент, учитывающий снижение токовой нагрузки при числе работающих кабелей в одной траншее (в трубах или без труб), выбирается по ПУЭ таблица 1.3.26.

При этом должно выполняться условие:

Проверка сечения по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите:

Сечение кабеля (провода), по условию соответствия выбранному аппарату максимальной токовой защите, определяется по формуле:

Iзащ. – ток уставки при котором срабатывает защитный аппарат;
kзащ. – коэффициент кратности длительно допустимого тока кабеля (провода) к току срабатывания защитного аппарата.

Данные значения Iзащ. и kзащ. Можно определить по таблице 8.7 [Л5. с. 207].

Проверка сечения на механическую прочность

Выбранное сечение кабеля (провода) должно быть не менее приведенного в ПУЭ таблица 2.1.1.

Проверка сечения по потере напряжения

После того как Вы выбрали сечение кабеля по длительно допустимому току, нужно проверить кабель на допустимые потери напряжения. То есть отклонение напряжения присоединенного к этой сети токоприемников не выходило за пределы допустимого.

Согласно нормам допускаются следующие пределы отклонений напряжения на зажимах токоприемников [Л1. с 144].

Потеря напряжения ∆U для трехфазной линии определяется по формулам [Л1. с 144]:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Iрасч. – расчетный ток, А;
L – длина участка, км;
cosφ – коэффициент мощности;
r0 и x0 — значения активных и реактивных сопротивлений определяем по таблице 2-5 [Л2.с 48].

Потерю напряжения ∆U для трехфазной линии, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

Р –расчетный мощность, Вт;
L – длина участка, м;
U – напряжение, В;
γ – удельная электрическая проводимость провода, м/Ом*мм2;
для меди γ = 57 м/Ом*мм2;
для алюминия γ = 31,7 м/Ом*мм2;

Потерю напряжения ∆U для постоянного и однофазного переменного тока, можно определить по упрощенным формулам:

1. В конце линии присоединена одна нагрузка:

2. По длине линии присоединено несколько (n) нагрузок:

где:
s – сечение кабеля, мм2;

1. Справочная книга электрика. Под общей редакцией В.И. Григорьева. 2004 г.
2. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
3. ГОСТ 31996-2012 Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 кВ.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Седьмое издание. 2008г.
5. Расчет и проектирование систем электроснабжения объектов и установок. Издательство ТПУ. Томск 2006 г.

голоса

Рейтинг статьи