Cum se calculează căderea de tensiune de-a lungul lungimii cablului în rețelele electrice

Atunci când se calculează căderea de tensiune într-un cablu, este important să se ia în considerare lungimea cablului, secțiunea transversală a miezului, reactanța inductivă și conexiunea firelor. Cu aceste informații de bază, puteți calcula singur căderea de tensiune.

Tipuri și structura pierderilor

Chiar și cel mai eficient sistem de alimentare cu energie electrică are un anumit tip de pierdere reală de energie. Pierderea se referă la diferența dintre energia electrică oferită utilizatorilor și energia electrică livrată efectiv acestora. Acest lucru se datorează imperfecțiunilor din sisteme și proprietăților fizice ale materialelor din care sunt fabricate.

Cel mai frecvent tip de pierderi de energie electrică în rețelele de electricitate este legat de pierderile de tensiune din cauza lungimilor de cablu. Pentru a normaliza costul financiar și pentru a calcula valoarea reală a acestuia, a fost elaborată această clasificare:

1. Factorul tehnic. Acesta este legat de caracteristicile proceselor fizice și poate varia sub influența încărcărilor, a costurilor fixe contingente și a circumstanțelor climatice.
2. Costul utilizării de consumabile suplimentare și al asigurării unor condiții adecvate pentru ca personalul tehnic să își desfășoare activitatea.
3. Factorul comercial. Această grupă include abaterile cauzate de instrumente de măsurare inadecvate și de alți factori care cauzează raportarea insuficientă a energiei electrice.

Principalele cauze ale pierderii de tensiune

Principala cauză a pierderilor de energie în cabluri este reprezentată de pierderile din liniile de transmisie. Distanța de la centrala electrică până la consumatori nu numai că disipează energie, dar determină și scăderea tensiunii (care, dacă scade sub valoarea minimă admisibilă, poate nu numai să provoace funcționarea ineficientă a aparatelor, ci și să le facă complet nefuncționale.

De asemenea, pierderile în rețelele electrice pot fi cauzate de componenta reactivă a unei secțiuni a circuitului, adică de prezența oricăror elemente inductive în aceste secțiuni (acestea pot fi bobine de comunicație și de buclă, transformatoare, bobine de joasă și înaltă frecvență, motoare electrice).

Modalități de reducere a pierderilor în rețelele electrice

Utilizatorul rețelei nu poate influența pierderile dintr-o linie electrică, dar poate reduce căderea de tensiune într-o secțiune a circuitului prin cablarea inteligentă a elementelor sale.

Este mai bine să conectați cablul de cupru la cablul de cupru și cablul de aluminiu la cablul de aluminiu. Este mai bine să se reducă la minimum numărul de conexiuni ale firelor în care se schimbă materialul miezului, deoarece nu numai că energia este disipată în astfel de locuri, dar și generarea de căldură este crescută, ceea ce poate reprezenta un pericol de incendiu dacă nivelul de izolație este insuficient. Având în vedere valorile specifice de conductivitate și rezistivitate ale cuprului și aluminiului, este mai eficient din punct de vedere energetic să se utilizeze cuprul.

Dacă este posibil, atunci când se planifică un circuit electric, orice element inductiv, cum ar fi bobinele (L), transformatoarele și motoarele, ar trebui să fie conectat în paralel, deoarece, conform legilor fizicii, inductanța totală a unui astfel de circuit este redusă, în timp ce în conexiunea în serie, dimpotrivă, este crescută.

Unitățile de condensatoare (sau filtrele RC în combinație cu rezistențe) sunt, de asemenea, utilizate pentru a atenua componenta reactivă.

În funcție de modul în care sunt conectați condensatorii și consumatorul, există mai multe tipuri de compensare: personală, de grup și globală.

1. În cazul compensării personale, condensatorii sunt conectați direct la punctul în care apare puterea reactivă, adică propriul condensator la un motor asincron, încă unul la o lampă cu descărcare, încă unul la o lampă de sudură, încă unul pentru un transformator etc. În acest moment, cablurile de intrare sunt descărcate de curenții reactivi către fiecare utilizator în parte.
2. Compensarea de grup presupune conectarea unuia sau mai multor condensatori la mai multe elemente cu caracteristici inductive mari. În această situație, activitatea simultană și regulată a mai multor utilizatori implică transferul de energie reactivă totală între sarcini și condensatori. Linia care furnizează energie electrică unui grup de sarcini va fi descărcată.
3. Compensarea totală presupune introducerea de condensatori cu regulator în tabloul principal de distribuție sau GRS. Acesta evaluează consumul curent de energie reactivă și conectează și deconectează rapid numărul necesar de condensatori. Ca urmare, puterea totală preluată de la rețea este redusă la minimum în funcție de necesarul instantaneu de putere reactivă.
4. Toate sistemele de compensare a puterii reactive constau dintr-o pereche de ramuri de condensatoare, o pereche de etaje, care sunt formate special pentru rețeaua electrică în funcție de sarcinile potențiale. Dimensiuni tipice ale treptelor: 5; 10; 20; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 kvar.

Pentru a obține trepte mari (100 sau mai mulți kvar), conectați treptele mici în paralel. Sarcinile pe rețele sunt reduse, curenții de comutare și interferențele acestora sunt reduse. În rețelele cu multe armonici ridicate ale tensiunii de rețea, condensatorii sunt protejați prin inductanțe.

Compensatoarele automate oferă următoarele avantaje unei rețele echipate cu ele:

• reduce sarcina transformatoarelor;
• să simplifice cerințele privind secțiunea transversală a cablurilor;
• fac posibilă încărcarea rețelei mai mult decât ar fi posibil fără compensare;
• elimină cauzele căderii tensiunii de rețea, chiar și atunci când sarcina este conectată prin cabluri lungi;
• creșterea eficienței generatoarelor mobile alimentate cu combustibil;
• facilitează pornirea motoarelor electrice;
• crește phi cosinus;
• elimină puterea reactivă din circuite;
• protecție împotriva supratensiunilor;
• îmbunătățirea reglării caracteristicilor rețelei.

Calculator de calcul pentru pierderi de tensiune în cablu

Pentru orice cablu, calculul căderii de tensiune se poate face online. Mai jos este un calculator online pentru calcularea pierderilor de tensiune pe cablu.

Calculatorul este în curs de realizare și va fi disponibil în curând.

Calculul se face cu ajutorul formulei

Dacă doriți să calculați singur căderea de tensiune într-un cablu, luând în considerare lungimea cablului și alți factori care afectează pierderea, puteți utiliza formula de calcul a căderii de tensiune într-un cablu:

ΔU, % = (Un - U) * 100/ Un,

unde Un este tensiunea nominală la intrarea în rețea;

U este tensiunea la elementul individual al rețelei (considerați pierderea ca procent din tensiunea nominală prezentă la intrarea în rețea).

Din aceasta se poate obține o formulă pentru calcularea pierderii de putere:

ΔP, % = (Un - U) * I * 100/ Un,

unde Un este tensiunea nominală la intrarea în rețea;

I este curentul real de rețea;

U este tensiunea la elementul de linie individual (considerați pierderea ca procent din tensiunea nominală la intrare).

Tabelul de căderi de tensiune în funcție de lungimea cablului

Mai jos este prezentată o cădere de tensiune aproximativă de-a lungul unei lungimi de cablu (tabelul lui Knorring). Determinați secțiunea transversală necesară și căutați valoarea din coloana corespunzătoare.

Conductoarele emit căldură atunci când circulă curentul. Mărimea curentului împreună cu rezistența conductorilor determină gradul de pierdere. Dacă aveți date privind rezistența cablului și cantitatea de curent care trece prin ele, puteți afla valoarea pierderilor din circuit.

Tabelele nu iau în considerare rezistența inductivă, deoarece aceasta este prea mică și nu poate fi egală cu rezistența activă a firului.

Cine plătește pentru pierderile de energie electrică

Pierderile de energie electrică (dacă este transmisă pe distanțe mari) pot fi substanțiale. Acest lucru are un impact asupra aspectului financiar. Componenta reactivă este luată în considerare la determinarea tarifului nominal total de utilizare curentă pentru gospodării.

În cazul liniilor monofazate, acesta este deja inclus în costuri, ținând cont de parametrii rețelei. Pentru persoanele juridice, această componentă este calculată independent de sarcinile active și este facturată separat, la un tarif special (mai ieftin decât componenta activă). Acest lucru se datorează numărului mare de mașini inductive (de exemplu, motoare electrice) prezente în întreprinderi.

Regulatorul de energie stabilește o cădere de tensiune admisibilă sau un standard pentru pierderile din rețeaua electrică. Utilizatorul plătește pentru pierderile de transport. Prin urmare, din punctul de vedere al consumatorului, este avantajos din punct de vedere economic să se ia în considerare reducerea acestora prin modificarea caracteristicilor circuitului electric.

Articole conexe: