Формула расчета падения напряжения: Падение напряжения на проводах — расстояние от трансформатора до ламп или ленты

Падение напряжения на проводах — расстояние от трансформатора до ламп или ленты

Нас часто спрашивают, можно ли светодиодные лампы на 12 вольт такой-то мощности в таком-то количестве отдалить от трансформатора на такое-то расстояние?

Общая рекомендация — это расстояние не должно превышать 5 метров. Это известный факт.

Но что делать, если требуется больше 5 метров? Часто из-за конструктивных ограничений невозможно уложиться в такое короткое расстояние.

Потери на проводах — суть проблемы

В некоторых ситуациях можно превратить число 5 в гораздо большее значение. Для этого нужно оценить падение напряжения на проводах.

Именно оно является причиной ограничений — сам провод имеет внутреннее сопротивление и поэтому «съедает» часть напряжения источника тока. И когда провод слишком длинный, может случиться так, что лампам останется такая малая часть исходного напряжения, что они не загорятся.

Вторая часть проблемы — провод не просто «съедает» часть напряжения, а превращает его в тепло. Помимо того, что это просто бестолковое расходование электричества, так оно ещё и несёт в себе пожарную проблему — провод может нагреться слишком сильно.

Чтобы быть уверенным, что требуемые, например, 15 метров между трансформатором и лампой не принесут неприятностей, нужно оценить, сколько именно вольт потеряется на этих 15 метрах.

Рассчитать падение напряжения на проводе очень просто. Все необходимые для этого данные у Вас, как правило, есть: длина провода, суммарная мощность подключаемых ламп (ленты), напряжение питания и площадь поперечного сечения проводника. Нужно лишь дополнительно узнать удельное электрическое сопротивление материала, из которого изготовлен провод.

Формула для расчёта падения напряжения на проводах

Достаточно легко выводится простая общая формула для расчёта падения напряжения, применимая в любой ситуации.

Нам понадобится только закон Ома R = V / I и формула связи электрической мощности, напряжения и силы тока W = V · I.

Также для оценки сопротивления провода нужно знать значение удельного электрического сопротивления [википедия] материала проводника.

Проведя простые выкладки, получим вот такую формулу, дающую оценку значения падения напряжения на проводах:

Оценка падения напряжения на проводах

Падение напряжения зависит от типа материала провода, сечения провода, его длины, мощности потребителей и напряжения источника питания. В этой формуле обозначено:

• W — мощность в ваттах потребителей тока на конце провода;
• V — напряжение источника тока в вольтах, как правило, 12 вольт или 24 вольта;
• L — длина провода в метрах, т.е. удалённость потребителей от трансформатора;
• S — площадь сечения провода в мм²;
• ρ — значение удельного электрического сопротивление в Ом·мм²/м, для меди это примерно 0.018 Ом·мм²/м

Формула проста, но применима только в случае, если ожидаемое падение напряжения невелико, не более нескольких процентов, т. е. когда расстояние между трансформатором и потребителем не превышает 10 метров, а мощность менее 10-20 ватт.

В иных случаях следует воспользоваться более точной формулой:

Точное значение падения напряжения на проводах

Теперь, вычислив значение падение напряжения на проводах, мы можем оценить, какая мощность будет теряться — просто расходоваться на нагрев проводов. Нужно полученное значение падения напряжения умножить на мощность потребителей тока W и поделить на напряжение трансформатора V:

Оценка падения мощности на проводах

Если эта мощность получится слишком большой, то, очевидно, нужно увеличить толщину провода. Иначе можно получить разные неприятности вплоть до пожара.

Выводы

Как легко видеть из формул, двукратное увеличение площади сечения проводника примерно двукратно уменьшает падение напряжения на проводах.

Также возможным решением проблемы может быть увеличение значения напряжения источника тока. Если, конечно, потребители тока это позволяют. Опять же, двукратное увеличение питающего напряжения примерно в два раза снижает падение напряжения.

Например, наши низковольтные лампы Е27 на 12-24 вольт одинаково светят и от 12 и от 24 вольт. И в этом случае имеет смысл перейти на трансформатор на 24 вольта.

Также становится понятно, что для мощных потребителей (порядка 100 ватт) понадобятся очень толстые провода.

Пример

Оценим падение напряжения на медном проводе сечением 1.5 мм² и длиной 20 м при 24 вольтах и мощности подключенной ленты 50 ватт.

Подставив в первую формулу эти значения, мы получим, что на проводах «потеряется» примерно 1 вольт и около 2 ватт. В принципе, это не много, но если есть возможность увеличить толщину провода, лучше это сделать.

Можно, конечно, увеличить напряжение источника тока, заложив падение напряжение, но это совсем не лучший выход. Например, если мощность светильников на конце провода 180 ватт, то падение напряжения на проводе составит уже 3.5 вольта, а мощности — 25 ватт. Светильникам останется только 20 вольт, и драйверы некоторых светильников от недостатка напряжения могут войти в нештатный режим работы и начать перегреваться, потребляя гораздо больше заявленной мощности (хотя светодиоды при этом будут выдавать ту же яркость), что только увеличит падения напряжения на проводе. В этой ситуации останется только гадать, что случится раньше — возгорание проводов или выход из строя светильников.

А для трансформаторов на 12 вольт падение напряжения и расход мощности будут ещё в два раза больше.

Единственное правильное решение — увеличить толщину проводника. Как уже было сказано, увеличиваем сечение провода в два раза — примерно в два раза уменьшаем потери на проводах.

в кабеле при питании нагрузок шлейфом

Расчет падения напряжения при питании потребителей по радиальным схемам достаточно прост. Один участок, одно сечение кабеля, одна длина, один ток нагрузки. Подставляем эти данные в формулу и получаем результат.

При питании потребителей по магистральным схемам (шлейфом) расчет падения напряжения выполнить сложнее. Фактически, приходится выполнять несколько расчетов падения напряжения для одной линии: нужно выполнять расчет падения напряжения для каждого участка. Дополнительные сложности возникают при изменении потребляемой мощности электроприемников, запитанных по магистральной схеме. Изменение мощности одного электроприемника отражается на всей цепочке.

Насколько часто на практике встречается питание по магистральным схемам и шлейфом? Примеров привести можно много:

• В групповых сетях — это сети освещения, розеточные сети.
• В жилых домах этажные щиты запитаны по магистральным схемам.
• В промышленных и коммерческих зданиях также часто применяются магистральные схемы питания и питания шлейфом щитов.
• Шинопровод является примером питания потребителей по магистральной схеме.
• Питание опор наружного освещения дорог.

Рассмотрим расчет падения напряжения на примере наружного освещения.

Предположим, что нужно выполнить расчет падения напряжения для четырёх столбов наружного освещения, последовательно запитанных от щита наружного освещения ЩНО.

Длина участков от щита до столба, между столбами: L1, L2, L3, L4.
Ток, протекающий по участкам: I1, I2, I3, I4.
Падение напряжения на участках: dU%1, dU%2, dU%3, dU%4.
Ток, потребляемый светильниками на каждом столбе, Ilamp.

Столбы запитаны шлейфом, соответственно:

• I4=Ilamp
• I3=I4+Ilamp
• I2=I3+Ilamp
• I1=I2+Ilamp

Ток, потребляемый лампой, неизвестен, зато известна мощность лампы и её тип (либо из каталога, либо по п.6.30 СП 31-110-2003).

Ток определяем по формуле:

Формула расчета полного фазного тока

I_ф — полный фазный ток
P — активная мощность
U_ф — фазное напряжение
cosφ — коэффициент мощности
N_ф — число фаз (N_ф=1 для однофазной нагрузки, N_ф=3 для однофазной нагрузки)

Напомню, что линейное (междуфазное) напряжение больше фазного напряжения в √3 раз:

При расчете падения напряжения в трехфазной сети подразумевают падение линейного напряжения, в однофазных — однофазного.

Расчет падения напряжения выполняется по формулам:

Формула расчета падения напряжения в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в однофазной цепи

I_ф — полный фазный ток, протекающий по участку
R — сопротивление участка
cosφ — коэффициент мощности

Сопротивление участка рассчитывается по формуле

ρ — удельной сопротивление проводника (медь, алюминий)
L — длина участка
S — сечение проводника
N — число параллельнопроложенных проводников в линии

Обычно в каталогах приводят удельные значения сопротивления для различных сечений проводников

При наличии информации об удельных сопротивлениях проводников формулы расчета падения напряжения принимают вид:

Формула расчета падения напряжения в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в однофазной цепи

Подставляя в формулу соответствующие значения токов, удельных сопротивлений, длины, количества параллельнопроложенных проводников и коэффициента мощности, вычисляем величину падения напряжения на участке.

Нормативными документами регламентируется величина относительного падения напряжения (в процентах от номинального значения), которая рассчитывается по формуле:

U — номинальное напряжение сети.

Формула расчета относительного падения напряжения одинакова для трехфазной и однофазной сети. При расчете в трехфазной сети нужно подставлять трехфазное падение и номинальное напряжения, при расчете в однофазной сети — однофазные:

Формула расчета относительного падения напряжения в трехфазной сети

Формула расчета относительного падения напряжения в однофазной сети

С теорией закончено, рассмотрим, как это реализовать с использованием DDECAD.

Примем следующие исходные данные:

• Мощность лампы 250Вт, cosφ=0,85.
• Расстояние между столбами, от щита до первого столба L1=L2=L3=L4=20м.
• Питание столбов осуществляется медным кабелем 3×10.
• Ответвление от питающего кабеля до лампы выполнено кабелем 3×2,5, L=6м.

Для каждого столба в программе DDECAD создаём расчетную таблицу.

Заполняем данные для лампы в каждой расчетной таблице:

Подключаем к расчетной таблице Столб 3 расчетную таблицу Столб 4, к Столб 2 — Столб 3, к Столб 1 — Столб 2, к ЩНО — Столб 1:

Далее, из расчетной таблицы ЩНО рассчитанное программой значение падения напряжения в конце первого участка (Столб 1) переносим в зелёную ячейку расчетной таблицы Столб 1:

Переносить значения следует делая ссылку на ячейку расчетной таблицы вышестоящего щита. В случае Столб 1 и ЩНО это делается так:

1. В расчетной таблице Столб 1 курсор устанавливают на зелёную ячейку в столбике «∆U».
2. Нажимают «=».
3. Переключаются на расчетную таблицу ЩНО.
4. Устанавливают курсор на ячейку в столбике «∆U_∑», находящуюся в строке Столб 1.
5. Нажимают «Enter».

Получаем рассчитанное значение падения напряжения в конце второго участка (Столб 2) — 0,37% и рассчитанное падение напряжения на лампе — 0,27%.

Аналогично делаем для всех остальных расчетных таблиц и получаем рассчитанные значения падения напряжения на всех участках.
Так как мы выполнили связывание таблиц (средствами программы, подключая одну таблицу к другой, и вручную, перенося значения падения напряжения), то получили связанную систему. При внесении любых изменений всё будет автоматически пересчитано.

Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

Читайте также:

Расчет напряжения электропитания на потребителя, определение напряжения на нагрузке

Падение напряжения в электрической сети может стать настоящей проблемой с приобретением современных мощных электроприборов. Чаще всего от этого страдают жильцы старых многоквартирных и частных домов, проводка в которых проложена 20, а то и 30 лет назад. Для энергопотребителей тех времен сечения кабеля было вполне достаточно, однако сегодня практически все пользователи полностью перешли на электрическую технику, эксплуатация которой требует модернизации проводки.

Наглядную картину можно наблюдать на примере освещения. Когда в электрической сети падает напряжение при подключении нагрузки с малым сопротивлением, лампы начинают гореть с меньшей яркостью. Причиной такого явления может быть недостаточное сечение проводки.

Чтобы убедиться в том, что источник выдает больший вольтаж, чем потребитель, необходимо вычислить напряжение на нагрузке. Сделать это можно путем включения в цепь вольтметра или по формуле. В первом случае измерительный прибор, который изначально имеет достаточно высокое сопротивление на входе, необходимо подключать параллельно линии. Это позволяет избежать шунтирования нагрузки и искажения результатов измерения.

Как рассчитать напряжение по формуле

Когда возникают перебои в подаче электроэнергии к приборам, важно проанализировать работу линии. При этом следует определить напряжение на нагрузке по формуле – такое решение дает максимально точный результат и позволяет вычислить другие параметры аналогичным способом. Так, формула расчета напряжения на нагрузке выглядит следующим образом:

U₁ – напряжение источника;

ΔU – падение напряжения в линии;

I – ток в линии;

R₀ – сопротивление линии.

В том случае, если сопротивление линии и напряжение источника постоянны, напряжение на нагрузке напрямую зависит от силы тока в линии.

Например, при подключении прибора в электрическую сеть с напряжением 220 В, током 10 А и сопротивлением линии, равным 2 Ом, напряжение на нагрузке составит:

В режиме холостого хода падения напряжения в линии нет (ΔU = 0), поэтому напряжение на нагрузке теоретически равно вольтажу источника (U₂ = U₁). Однако на практике напряжение источника равняться напряжению потребителя не может, поскольку и проводка, и источник электроэнергии, и подключенный к сети прибор имеют собственное сопротивление.

Пример. Напряжение источника составляет 220 В, внутреннее его сопротивление можно не учитывать. Сопротивление проводки – 1 Ом. Сопротивление включенного в сеть электрического прибора – 12 Ом. Суммарное сопротивление цепи составит 13 Ом. Ток в линии рассчитывается по закону Ома и составляет:

Напряжение на нагрузке вычисляется по формуле, приведенной выше:

Таким образом, видно, что напряжение на нагрузке меньше исходных 220 В, остальной вольтаж «теряется» на проводах.

Падение напряжения при подключении нагрузки потребителя

Из-за скачков вольтажа в сети страдают преимущественно жители частного сектора, дачных и коттеджных поселков. Из-за чего же происходит падение напряжения при подключении потребителя?

Первая причина этого явления – недостаточное сечение электрической проводки в доме. Дело в том, что слишком тонкие жилы кабеля не выдерживают большой нагрузки, которая возникает при включении в сеть электроприборов с высокой мощностью. Вторая причина – некачественные контакты в местах соединения проводов, что создает дополнительное сопротивление на линии.

Из-за падения напряжения в обоих случаях есть риск перегрева проводки или участка, в котором находится неисправный контакт. Это может стать причиной полного прекращения подачи электроэнергии на объект и даже возгорания.

Иногда падение напряжения наблюдается не на стороне пользователя, а на линиях электропередач. Оно может возникать вследствие перегрузки подстанции. В этом случае решить проблему может лишь поставщик электроэнергии путем замены устаревшей подстанции на более новую модель с современной релейной защитой. Еще одной причиной низкого напряжения может быть недостаточное сечение проводов на линии электропередач, а также нестабильное распределение нагрузки фаз на стороне подстанции. Как и в первом случае, устранить эти недочеты может только поставщик коммунальной услуги.

Узнать, действительно ли поставщик электроэнергии виноват в «провалах» напряжения, можно, опросив соседей. Если у них подобной проблемы нет, значит, стоит искать причину на территории участка. Зачастую этот вопрос успешно решается путем замены проводки на новый кабель с большим сечением. Однако в некоторых случаях падение напряжения продолжает наблюдаться. Причина может заключаться в так называемых «скрутках» – соединениях проводов путем их скручивания. Дело в том, что каждый некачественный контакт на линии снижает конечное напряжение в сети. Чтобы этого избежать, рекомендуется использовать заводские зажимы, которые гораздо более надежны, чем другие способы соединения электрических кабелей, а также абсолютно безопасны.

В случаях с применением низковольтных аккумуляторных батарей тоже могут наблюдаться «провалы». Если при включении потребителей падает напряжение зарядки источника питания, наиболее вероятная причина этого – некачественные контакты.

При падении напряжения в сети принципиально важно выяснить и устранить причину этого. В противном случае бездействие может обернуться печальными последствиями, особенно если дело касается электрической бытовой проводки. Современные кабели с подходящим сечением и качественно выполненные соединения проводов – залог длительной и эффективной работы всех электроприборов.

Расчет потери напряжения при постоянной нагрузке

Формулы

На рис. G27 ниже даны формулы, обычно используемые для расчета потери напряжения в цепи на километр длины.
Если:

• Ib: ток полной нагрузки, в амперах
• L: длина кабеля, в километрах
• R: сопротивление кабеля, в Ом/км, то:

R=22,5S{\displaystyle R={\frac {22,5}{S}}}   для меди, где S – площадь поперечного сечения проводника (жилы кабеля) в мм²

R=36S{\displaystyle R={\frac {36}{S}}}   для алюминия

Примечание: R можно пренебречь, если сечение проводника свыше 500 мм².

• X: индуктивное реактивное сопротивление кабеля в Ом/км.

Примечание: Х можно пренебречь для проводов сечением меньше 50 мм².
При отсутствии любой другой информации, примите Х = 0,08 Ом/км.

• φ: фазовый угол между напряжением и током рассчитываемой цепи, обычно имеет следующие значения:

  —  цепь освещения лампами накаливания: cos φ = 1;
  —  питание двигателя:
     •  при запуске: cos φ = 0,35;
     •  в режиме нормальной работы: cos φ = 0,8;

• Un: напряжение между фазами;
• Vn: напряжение фаза — нейтраль.

Для кабелепроводов и шинопроводов заводского изготовления, значения активного и реактивного сопротивлений даются производителем.

Цепь	Падение напряжения(ΔU)
	В	%
Однофазная : фаза/фаза	ΔU=2Ib(Rcos⁡ϕ+Xsin⁡ϕ)L{\displaystyle \definecolor {bggrey}{rgb}{0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294}\pagecolor {bggrey}\Delta U=2Ib\left(R\cos \phi +X\sin \phi \right)L}	100ΔUUn{\displaystyle \definecolor {bggrey}{rgb}{0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294}\pagecolor {bggrey}{\frac {100\Delta U}{Un}}}
Однофазная : фаза/нейтраль	ΔU=2Ib(Rcos⁡ϕ+Xsin⁡ϕ)L{\displaystyle \definecolor {bggrey}{rgb}{0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294}\pagecolor {bggrey}\Delta U=2Ib\left(R\cos \phi +X\sin \phi \right)L}	100ΔUVn{\displaystyle \definecolor {bggrey}{rgb}{0.9176470588235294,0. 9176470588235294,0.9176470588235294}\pagecolor {bggrey}{\frac {100\Delta U}{Vn}}}
Сбалансированная трехфазная :3 фазы (с нейтралью или без нее)	ΔU=3Ib(Rcos⁡ϕ+Xsin⁡ϕ)L{\displaystyle \definecolor {bggrey}{rgb}{0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294}\pagecolor {bggrey}\Delta U={\sqrt {3}}Ib\left(R\cos \phi +X\sin \phi \right)L}	100ΔUUn{\displaystyle \definecolor {bggrey}{rgb}{0.9176470588235294,0.9176470588235294,0.9176470588235294}\pagecolor {bggrey}{\frac {100\Delta U}{Un}}}

Рис. G27: Формулы расчета падения напряжения

Упрощенная таблица

Вычислений можно избежать, используя таблицу на рис.G28, которая дает, с достаточной точностью, значение потери межфазного напряжения на 1 км кабеля на 1 А, в зависимости от:

• типа цепи: цепь питания двигателя, где значение cos φ близко к 0,8, или цепь освещения, где cos φ близок к единице;
• типа кабеля: одножильный и трехжильный.

Потерю напряжения в кабеле можно вычислить, как:
К x Ib x L, где:
К – дано в таблице;
Ib – ток полной нагрузки в амперах;
L – длина кабеля в км.

Колонку «Питание двигателя», «cos φ = 0,35» на рис. G28 можно использовать для вычисления потери напряжения во время запуска двигателя (см. пример 1, рис. G28).

Рис. G28: Потеря напряжения между фазами ∆U для цепи, в вольтах на 1 ампер на 1 км

Примеры

Пример 1 (см. рис. G29)

Трехжильный медный кабель сечением 35 мм² длиной 50 м подает питание к двигателю Uн = 400 В, потребляющему:

• 100 A при cos φ = 0,8 при нормальной постоянной нагрузке;
• 500 A (5 In) при cos φ = 0,35 во время запуска.

Отклонение напряжения в начале кабеля, подсоединяющего двигатель (то есть на распределительном щите (рис. G30), который распределяет ток в 1000 А), составляет — 10 В линейного напряжения.

Каково отклонение напряжения на зажимах двигателя:

• в рабочем режиме;
• во время запуска.

Решение:

• Отклонение напряжения на двигателе в рабочем режиме будет равно:

ΔU%=100ΔUUn{\displaystyle \Delta U\%=100{\frac {\Delta U}{Un}}}

В таблице G28 дано соотношение 1 В/A/км, и согласно этому:
∆U для кабеля = 1 x 100 x 0,05 = 5 В
∆U общее = 10 + 5 = 15 В , то есть:

15400×100=3,75%{\displaystyle {\frac {15}{400}}\times 100=3,75\%}

Это значение меньше, чем разрешенное (8%), и является приемлемым.

• Потеря напряжения в кабеле во время запуска двигателя:

∆Uкабеля = 0,52 x 500 x 0,05 = 13 В

Из-за дополнительного тока, потребляемого во время запуска двигателя, падение напряжения на распределительном щите превысит 10 Вт.

Предположим, что ток, подаваемый на распределительный щит во время запуска двигателя, равен 900 + 500 = 1400 А, тогда отклонение напряжения на распределительном щите пропорционально увеличится:

10×14001000=14B{\displaystyle {\frac {10\times 1400}{1000}}=14B}

∆U для распределительного щита = 14 В
∆U для кабеля двигателя = 13 В
∆U общее = 13+ 14 = 27 В, то есть:

27400×100=6,75%{\displaystyle {\frac {27}{400}}\times 100=6,75\%}

Отклонение = 6,75% (напряжение на зажимах = 400 — 27 = 373 В) приемлемо во время запуска двигателя.

Рис. G29: Пример 1

Пример 2

(см. рис. G30):

Трехфазная четырехпроводная линия с медными проводниками сечением 70 мм² и длиной
50 м проводит ток 150 A. Линия питает, кроме прочих нагрузок, 3 однофазных цепи освещения, каждая из которых состоит из медного провода сечением 2,5 мм², длиной 20 м,и проводит ток 20 A.

Предполагается, что токи в кабельной линии сечением 70 мм² являются симметричными, и три цепи освещения подсоединены к линии в одной и той же точке.

Какова потеря напряжения от ТП до конечных точек цепей освещения?

Решение:

• Потеря напряжения в четырехпроводной линии:

ΔU%=100ΔUUn{\displaystyle \Delta U\%=100{\frac {\Delta U}{Un}}}

На рис. G28 показано значение 0,55 В/A/км

∆U линии = 0,55 x 150 x 0,05 = 4,125 В (линейное)

Фазная потеря напряжения:

4,1253=2,38{\displaystyle {\frac {4,125}{\sqrt {3}}}=2,38}    В между фазой и нейтралью.

• Потеря напряжения в каждой из однофазных цепей освещения:

∆U для однофазной цепи = 18 x 20 x 0,02 = 7,2 В

Таким образом, общая потеря напряжения будет равна:

7,2 + 2,38 = 9,6 В

9,6B230B×100=4,2%{\displaystyle {\frac {9,6B}{230B}}\times 100=4,2\%}

Это значение является удовлетворительным, так как оно меньше, чем максимальная допустимая потеря напряжения, составляющая 6%.

Рис. G30: Пример 2zh:稳定负荷条件下的电压降计算

Расчет сетей по потерям напряжения / Публикации / Energoboard.ru

Разместить публикацию



Мои публикации



Написать

27 февраля 2013 в 10:00

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 ΔU 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, Uном — 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, мм2 (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.

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 постоянного 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 ΔU—потеря напряжения, В, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт км.

6 ноября в 23:26


50

6 ноября в 23:22


45

6 ноября в 23:20


41

6 ноября в 23:19


57

6 ноября в 23:19


44

6 ноября в 23:18


48

5 ноября в 23:08


82

5 ноября в 17:06


64

5 ноября в 15:45


53

4 июня 2012 в 11:00


143950

12 июля 2011 в 08:56


30675

28 ноября 2011 в 10:00


18247

21 июля 2011 в 10:00


13502

14 ноября 2012 в 10:00


13193

29 февраля 2012 в 10:00


12138

16 августа 2012 в 16:00


11590

24 мая 2017 в 10:00


11426

25 декабря 2012 в 10:00


10953

31 января 2012 в 10:00


6753

Расчет падения напряжения в кабеле

Подключение объектов к источнику питания (одно- или трехфазному) имеет множество нюансов. Чтобы оборудование работало устойчиво, в пределах своих параметров, необходимо знать порядок расчета падения напряжения в линии (∆U). От этого во многом зависит специфика организации эл/снабжения.

Зачем необходимо производить расчеты?

• Во-первых, для определения требуемых параметров приобретаемого кабеля – сечение, материал жил.
• Во-вторых, чтобы правильно выбрать резервный источник эл/питания. Главным образом, по мощности.
• В-третьих, для обеспечения нормального функционирования бытовой техники, предотвращения ее поломки. Особенно импортной, так как практически все модели «made in» очень капризны в плане качества эл/питания.

Когда нужно делать расчеты?

Как правило, ответ на этот вопрос звучит так – при большой удаленности объекта от электрогенератора. Это не стоит понимать буквально. Дело не в расстоянии между двумя точками по прямой, а в протяженности трассы! Ведь кабель в некоторых случаях прокладывается так, что она изобилует различными изгибами, поворотами и так далее.

В расчет принимаются его заложенные погонные метры, так как единица длины характеризуется определенным электрическим сопротивлением. Именно это и важно, ведь данный параметр напрямую влияет на падение напряжения.

Тут уместно вспомнить закон Ома, и сразу все становится понятно. Дело в том, что для нормальной работы любой установки (прибора, механизма), к которой подводится напряжение, его падение на линии не должно быть более 2 % (для кабелей сечением до 16 «квадратов»). На участке между ВРУ и потребителем – не свыше 4-х. Без учета этого качественное функционирование изделий не гарантировано.

Для расчетов есть специальные онлайн-калькуляторы. В пояснительной записке по правилам их использования указывается, какие исходные данные требуется ввести. Это значительно облегчает задачу.

Для тех, кто не сможет по какой-то причине воспользоваться данной услугой, можно привести формулу, по которой несложно произвести вычисления.

ΔU=(PRL+QXL)/U

Все величины должны быть в одной системе. Как правило, это международная, называемая СИ. С ней работать привычнее, а значит, удобнее.

• U (В) – напряжение источника питания (220 или 380).
• P (Вт) – мощность суммарной нагрузки.
• R (Ом/м) – удельное сопротивление. Эту характеристику для конкретного металла жил можно найти в справочной литературе.
• X – то же, но индуктивное.
• L (м) – длина присоединяемого кабеля.
• Q (ВАр) – мощность реактивная, так как напряжение – переменное.

Некоторые данные отражены в паспорте на подключаемое изделие, поэтому их нужно учитывать. К примеру, для двигателя – это в первую очередь cosφ. Именно эта характеристика используется при расчете реактивной мощности (U х I х cosφ).

Примечание:

• При расчете для линии 1 ф результат следует удвоить. Это связано с тем, что электрический ток проходит по 2-м жилам – фазе и нулю.
• При ∆U больше допустимого придется менять схему подключения. Как вариант – прокладка двух параллельных кабелей от одного источника.

Что такое падение напряжения? Расширенный калькулятор падения напряжения

Расширенный калькулятор падения напряжения с решенными примерами и формулами

Что такое допустимое падение напряжения?

В соответствии с NEC (Национальный электрический кодекс) [ 210,19 A (1) ] FPN номер 4 и [ 215,2 A (3) ] FPN номер 2, допустимое падение напряжения для фидеров составляет 3% и приемлемое падение напряжения для конечной подсхемы и ответвленной цепи составляет 5% для правильной и эффективной работы.

Например, если напряжение питания 110В , то значение допустимого падения напряжения должно быть;

Допустимое падение напряжения = 110 x (3/100) = 3,3 В .

Мы уже обсуждали выбор кабеля подходящего размера для монтажа электропроводки в системе SI и британской системе с примерами. В приведенной выше статье мы также объяснили расчет падения напряжения и формулу падения напряжения, а также размер кабеля онлайн. калькулятор.

Сегодня мы собираемся поделиться подробным онлайн-калькулятором падения напряжения и формулами падения напряжения с решенными примерами.

Полезно знать : Прочтите полное описание под калькулятором падения напряжения для лучшего объяснения, так как есть много формул для расчета падения напряжения с примерами. кроме того, существует также очень простой метод для расчета падения напряжения .

Также проверьте

Калькулятор падения напряжения (расширенный)

Введите значение и нажмите «Рассчитать».Результат будет отображаться.

Примечание. Этот калькулятор также доступен в нашем бесплатном приложении для Android для электрических технологий

Формулы и расчет падения напряжения

Базовая формула падения напряжения .

Основная формула падения электрического напряжения:

В _D = IR ……. (Закон Ома).

Где;

• В _D = Падение напряжения в вольтах.
• I = Ток в амперах.
• R = Сопротивление в Ом (Ом).

Но это не всегда так, и мы не можем запустить колесо системы с помощью этой базовой формулы (почему? См. Также примеры ниже).

Формула падения напряжения для стального кабелепровода.

Это приблизительная формула падения напряжения при единичном коэффициенте мощности, температуре кабеля 75 ° C и проводниках кабеля в стальном кабелепроводе.

В _D = (2 x k x Q x I x D) / см для однофазный .

V _D = (1,732 x k x Q x I x D) / см для трехфазного .

Где;

• Cm = площадь поперечного сечения проводника в круглых милах.
• D = расстояние в одну сторону в футах.
• I = ток цепи в амперах.
• Q = соотношение сопротивления переменному току и сопротивления постоянному току (R _AC / R / _DC ) для проводника больше 2/0 для скин-эффекта.
• k = удельное сопротивление = 21.2 для алюминия и 12,9 для меди.

Формула падения напряжения для однофазных цепей и цепей постоянного тока

Когда длина провода указана в футах.

V _D = I × R

V _D = I × (2 × L × R / 1000)

Где;

• В _D = Падение напряжения в вольтах.
• I = ток провода в амперах.
• R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / кфут].
• L = длина провода в футах.

А;

Когда длина провода указывается в метрах.

V _D = I × (2 × L × R / 1000)

Где;

• В _D = Падение напряжения в вольтах.
• I = ток провода в амперах.
• R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км].
• L = длина провода в метрах.

Расчет падения напряжения и формулы для трехфазной системы.

В _D = 0.866 × I × R

V _D = 0,866 × I × 2 × L × R / 1000

V _D = 0,5 × I × R

V _D = 0,5 × I × 2 × L × R /1000

Где;

• В _D = Падение напряжения в вольтах.
• I = ток провода в амперах.
• R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км или] или (Ом / kft).
• L = длина провода в метрах или футах.

Расчет площади поперечного сечения провода

Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов

A _n = 1000 × d _n ² = 0,025 × 92 ^{(36- n ) /19,5}

Где;

• An = площадь поперечного сечения провода калибра «n», размер в тыс. Мил.
• kcmil = килограмм круговых милов.
• n = номер калибра.
• d = диаметр квадрата проволоки в дюймах ² .

Площадь поперечного сечения провода квадратных дюймов ( ² ).

A _n = (π / 4) × d _n ² = 0,000019635 × 92 ^{( 36 — п) /19,5}

Где;

• An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных дюймах ( ² ).
• n = номер калибра.
• d = диаметр квадрата проволоки в дюймах ² .

Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов

A _n = (π / 4) × d _n ² = 0,012668 × 92 ^{(36 -n) /19,5}

Где;

• An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных миллиметрах (мм ² )
• n = номер калибра.
• d = диаметр квадрата проволоки в мм ² .

Вы также можете прочитать: Как найти неисправности в кабелях? Неисправности кабеля, типы и причины

Расчет диаметра проволоки

• Диаметр проволоки в дюймах по формуле

d _n = 0,005 × 92 ^{(36- n ) / 39} …. В дюймах

Где «n» — это номер калибра, а «d» — диаметр проволоки в дюймах.

• Формула диаметра проволоки в мм (миллиметрах)

d _n = 0,127 × 92 ^{(36- n ) / 39} …. В миллиметрах (мм).

Где «n» — номер калибра, а «d» — диаметр проволоки в мм.

Формула для расчета сопротивления провода

(1). R _n = 0,3048 × 10 ⁹ × ρ / (25.4 ² × A _n )

Где;

• R = Сопротивление проводов проводов (в Ω / kft).
• n = # размер датчика.
• ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).
• An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных дюймах ( ² ).

Или;

(2) . R _n = 10 ⁹ × ρ / A _n

Где;

• R = сопротивление проводов проводов (в Ом / км).
• n = # размер датчика.
• ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).
• An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных миллиметрах ( ² мм).

Падение напряжения в конце формулы и расчета кабеля.

V _Конец = V — V _D

Где;

• В _Конец = Напряжение питания на конце кабеля.
• В = напряжение питания.
• В _D = Падение напряжения в проводниках кабеля.

Формула расчета падения напряжения для круговых милов

В _D = ρ P L I / A

Где;

• В _D = Падение напряжения в вольтах .
• ρ = rho = удельное сопротивление в ( Ом — круговые милы / фут ).
• P = постоянная фазы = 2 (для однофазной системы и системы постоянного тока) и = √3 = 1,732 (для трехфазной системы)
• L = длина провода в футах.
• A = сечение провода в круглых милах.

Как рассчитать падение напряжения в медном проводнике (1 и 3 фазы)?

Падение напряжения в медных проводниках можно рассчитать с помощью приведенной ниже простой и легкой формулы с помощью следующей таблицы.

V _D = f x I… L = 100 футов

Где;

• f = коэффициент из таблицы ниже.
• I = ток в амперах.
• L = длина проводника в футах (100 футов).

(См. Решенный пример под таблицей для ясного понимания)

Таблица: Как рассчитать падение напряжения по простой формуле падения напряжения

Решенный пример расчета падения напряжения

Пример : Предположим, что напряжение 220 В однофазное , ток 5 А, длина проводника 100 футов, калибр провода (AWG) — № 8.Рассчитать падение напряжения?

Решение:

Падение напряжения можно найти по следующей формуле:
В _D = f x I… L = 100 футов

Так как коэффициент для проводника # 8 AWG равен 0,125 (из вышеприведенной таблицы). Теперь, вставив значения в приведенную выше формулу.

В _D = 0,125 x 5A x (для 100 футов)

В _D = Падение напряжения = 0,625 В.

PS: Вышеуказанный калькулятор падения напряжения предоставляет приблизительные значения, и мы не гарантируем 100% точные результаты, так как результаты могут измениться в зависимости от реальных кабелей, проводов, проводов и различного удельного сопротивления материала, количества жил в проводе, температурные и погодные условия, трубы и ПВХ и т. д.

Похожие сообщения:

Майк Холт Расчеты падения напряжения

Часть ПЕРВАЯ

Целью Национального электротехнического кодекса является практическая защита
людей и имущества от опасностей, связанных с использованием электричества.
NEC обычно не считает падение напряжения проблемой безопасности.
В результате NEC содержит шесть рекомендаций (мелкий шрифт), которые
проводники цепи должны иметь достаточно большие размеры, чтобы
может быть обеспечена эффективность работы оборудования.Кроме того, NEC
имеет пять правил, по которым проводники должны иметь размер, соответствующий напряжению.
падение проводов цепи.

Примечания к мелкому шрифту

в NEC предназначены только для информационных целей и
не подлежит исполнению инспекционным органом [90-5 (c)]. Однако раздел
110-3 (b) требует, чтобы оборудование было установлено в соответствии с оборудованием
инструкции. Поэтому электрооборудование необходимо устанавливать так, чтобы
он работает в пределах своего номинального напряжения, указанного производителем.Рисунок 1.

Комментарий автора: Рисунки не размещаются в Интернете.

Из-за падения напряжения в проводниках цепи рабочее напряжение
у электрооборудования будет меньше выходного напряжения силового
поставка. Индуктивные нагрузки (например, двигатели, балласты и т. Д.), Работающие при
напряжение ниже номинального может привести к перегреву, что приведет к сокращению времени работы оборудования.
срок службы и повышенная стоимость, а также неудобства для заказчика.Пониженное напряжение
для чувствительного электронного оборудования, такого как компьютеры, лазерные принтеры,
копировальные машины и т. д. могут вызвать блокировку оборудования или внезапное отключение питания.
вниз, что приведет к потере данных, увеличению стоимости и возможному отказу оборудования.
Резистивные нагрузки (нагреватели, лампы накаливания), работающие при пониженном напряжении
просто не обеспечит ожидаемую номинальную выходную мощность, рис. 1.

Комментарий автора: Падение напряжения на проводниках может вызвать накаливание.
освещение мигать, когда другие приборы, оргтехника или отопление
и системы охлаждения работают.Хотя некоторых это может раздражать,
это не опасно и не нарушает NEC.

РЕКОМЕНДАЦИИ NEC

Национальный электротехнический кодекс содержит шесть примечаний, напечатанных мелким шрифтом, для предупреждения
Сообщите пользователю, что оборудование может повысить эффективность работы, если
учитывается падение напряжения на проводнике.

1. Ответвительные цепи. Настоящая FPN рекомендует, чтобы проводники ответвлений
иметь размер, предотвращающий максимальное падение напряжения до 3%.Максимальное общее напряжение
падение для комбинации ответвления и фидера не должно превышать
5%. [210-19 (а) ФПН № 4], рис. 2.

2. Фидеры. Настоящая FPN рекомендует выбирать размеры фидеров.
для предотвращения максимального падения напряжения на 3%. Максимальное полное падение напряжения
для комбинации ответвления и фидера не должно превышать
5%. [215-2 (d) ФПН № 2], рисунок 2.

Пример: Какое минимальное рабочее напряжение, рекомендованное NEC для
Нагрузка 120 В, подключенная к источнику 120/240 В, рисунок 3 (8-11).

(а) 120 вольт
(b) 115 вольт
(c) 114 вольт
(г) 116 вольт

Ответ: (c) 114 вольт Максимальное рекомендуемое падение напряжения на проводе
как для фидера, так и для ответвленной цепи составляет 5 процентов от источника напряжения;
120 вольт x 5% = 6 вольт. Рабочее напряжение на нагрузке определяется
путем вычитания падения напряжения на проводнике из источника напряжения,
120 вольт — падение 6 вольт = 114 вольт.

3. Услуги — Интересно, что нет рекомендуемого падения напряжения.
для сервисных проводников, но эта FPN напоминает пользователю Кодекса о необходимости учитывать
падение напряжения на обслуживающих проводах [230-31 (c) FPN].

Комментарий автора: Падение напряжения на проводах с длительным сроком службы может вызвать
лампы накаливания в здании мигают при включении бытовой техники, отопления
или включаются системы охлаждения. Для получения информации о том, как решить или уменьшить
мерцание ламп накаливания, перейдите по адресу: www.mikeholt.com/Newsletters.

4. Максимальное сопротивление проводника — этот FPN определяет тот факт, что
перечисленные в таблице 310-16, не учитывают падение напряжения [310-15
ФПН №1].

5. Фазовые преобразователи — Фазовые преобразователи имеют свои собственные рекомендации.
падение напряжения от источника питания к фазовому преобразователю должно
не превышает 3% [455-6 (a) FPN].

6. Парковки для транспортных средств для отдыха — для транспортных средств для отдыха есть рекомендации.
чтобы максимальное падение напряжения на проводниках параллельной цепи не превышало
3% и комбинация ответвления и фидера не более 5%
[210-19 (а) ФПН №4 и 551-73 (d) FPN].

ТРЕБОВАНИЯ NEC

Национальный электротехнический кодекс также содержит пять правил, требующих
проводники должны быть увеличены в размере для компенсации падения напряжения.

Заземляющие проводники — это правило гласит, что проводники цепи
увеличены в размерах для компенсации падения напряжения, заземление оборудования
проводники также должны быть увеличены в размерах [250-122 (b)].

Комментарий автора: Если, однако, провода цепи не увеличивать
по размеру, чтобы учесть падение напряжения, то заземляющий провод оборудования
не требуется, чтобы он был больше, чем указано в Таблице 250-122.

Кино / Телестудия — Проводник ответвления для
Системы 60/120 вольт, используемые для снижения шума при производстве аудио / видео или
другая подобная чувствительная электроника для киностудий и телестудий
не должно превышать 1,5%, а общее падение напряжения фидера и
проводники параллельной цепи не должны превышать 2,5% [530-71 (d)]. К тому же,
FPN № 1 в соответствии с разделом 530-72 (b) напоминает пользователю Кодекса об увеличении размера
заземляющего проводника в соответствии с Разделом 250-122 (b).

Пожарные насосы — Рабочее напряжение на выводах пожарного насоса.
контроллер не должен быть менее 15% от номинального напряжения контроллера.
во время запуска двигателя (ток заторможенного ротора). Кроме того, действующие
напряжение на выводах электродвигателя пожарного насоса должно быть не менее
5% от номинального напряжения двигателя, когда двигатель работает на
115 процентов от номинального тока полной нагрузки [695-7].

Комментарий автора: в следующем месяце в этой статье я приведу примеры
и графики, демонстрирующие применение правил NEC по падению напряжения.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПЕРЕПАДА НАПРЯЖЕНИЯ В ЦЕПИ

Когда проводники цепи уже установлены, напряжение
падение на проводниках можно определить одним из двух методов: Ом
закон или формула ВД.

Метод закона Ома — только однофазный

Падение напряжения на проводниках цепи можно определить умножением
ток цепи по общему сопротивлению проводов цепи:
VD = I x R.«I» соответствует нагрузке в амперах, а «R»
равно сопротивлению проводника, как указано в главе 9, таблица
8 для цепи постоянного тока или в главе 9, таблице 9 для переменного
токовые цепи. Метод закона Ома нельзя использовать для трехфазного
схемы.

120 В Пример: Какое падение напряжения на двух проводниках № 12,
подайте нагрузку 16 ампер, 120 вольт, которая находится в 100 футах от источника питания
питания (200 футов провода), рисунок 4.

(а) 3,2 вольт
(б) 6,4 вольт
(c) 9,6 вольт
(г) 12,8 В

Ответ: (б) 6,4 вольт

Падение напряжения = I x R

«I» равно 16 ампер

«R» равно 0,4 Ом (Глава 9, Таблица 9: (2 Ом / 1000
футов) x 200 футов

Падение напряжения = 16 ампер x 0,4 Ом

Падение напряжения = 6,4 В, (6,4 В / 120 В = 5.Падение напряжения 3%)

Рабочее напряжение = 120 В — 6,4 В

Рабочее напряжение = 113,6 В

Комментарий автора: Падение напряжения на 5,3% для указанной выше параллельной цепи
превышает рекомендации NEC на 3%, но не нарушает
NEC, за исключением случаев, когда нагрузка 16 ампер рассчитана ниже 113,6 вольт [110-3 (b)].

Однофазное напряжение 240 В Пример: Каково рабочее напряжение 44
ампер, 240 В, однофазная нагрузка, расположенная в 160 футах от щитка,
если он подключен к No.6 проводников, рисунок 5?

(а) 233,1 вольт
(b) 230,8 вольт
(c) 228,4 вольт
(г) 233,4 В

Ответ: (а) 233,1 вольт

Падение напряжения = I x R

«I» равно 44 амперам

«R» равно 0,157 Ом (Глава 9, Таблица 9: (0,49 Ом / 1000
футов) x 320 футов

Падение напряжения = 44 ампера x 0,157 Ом

Падение напряжения = 6.9 вольт (6,9 вольт / 240 вольт = падение на 2,9%)

Рабочее напряжение = 240 В — 6,9 В

Рабочее напряжение = 233,1 В

Падение напряжения по методу формул

Когда проводники цепи уже установлены, напряжение
падение проводов можно определить с помощью одного из следующих
формулы:

VD = 2 x K x Q x I x D / CM — однофазный

VD = 1.732 x K x Q x I x D / CM — трехфазный

«VD» = падение напряжения: падение напряжения на проводниках цепи.
выражается в вольтах.

«K» = Постоянная величина постоянного тока: это постоянная, которая представляет
сопротивление постоянному току для проводника в тысячу круглых мил
длиной в тысячу футов при рабочей температуре 75º
C. Постоянное значение постоянного тока, используемое для меди, составляет 12,9 Ом.
и 21.2 Ом используется для алюминиевых проводников. Константа «К»
подходит для цепей переменного тока, где жилы
не превышает № 1/0.

«Q» = Коэффициент регулировки переменного тока: Переменный ток
цепи № 2/0 и больше должны быть отрегулированы с учетом эффектов самоиндукции.
(скин-эффект). Поправочный коэффициент «Q» определяется делением
сопротивление переменному току, как указано в таблице 9 главы 9 NEC, на
сопротивление постоянному току, как указано в главе 9, таблица 8.

«I» = Амперы: нагрузка в амперах при 100 процентах, а не 125
процентов для двигателей или постоянных нагрузок.

«D» = Расстояние: расстояние, на котором нагрузка находится от источника питания.
питания, а не общую длину проводников цепи.

«CM» = Circular-Mils: Круговые милы проводника цепи.
как указано в главе 9, таблица 8.

Однофазный пример: каково падение напряжения для провода № 6
который обеспечивает однофазную нагрузку 44 А, 240 В, расположенную на расстоянии 160 футов
с щитка, рисунок 6?

(а) 4.25 вольт
(b) 6,9 вольт
(c) 3 процента
(г) 5 процентов

Ответ: (б) 6,9 вольт

VD = 2 x K x I x D / CM

K = 12,9 Ом, медь

I = 44 ампера

D = 160 футов

CM = No. 6, 26 240 круговых милов, Глава 9, Таблица 8

VD = 2 провода x 12,9 Ом x 44 А x 160 футов / 26240 милов круглого сечения

VD = 6.9 вольт (6,9 вольт / 240 вольт = падение на 2,9%)

Рабочее напряжение = 240 В — 6,9 В

Рабочее напряжение = 233,1 В

Трехфазный Пример: Трехфазная нагрузка 208 В, 36 кВА расположена 80
футов от щитка и соединен алюминиевыми проводниками №1.
Какое падение напряжения в проводниках до отключения оборудования,
Рисунок 7?

(а) 3,5 вольт
(б) 7 вольт
(c) 3 процента
(г) 5 процентов

Ответ: (а) 3.5 вольт

VD = 1,732 x K x I x D / CM

K = 21,2 Ом, алюминий

I = 100 ампер

D = 80 футов

CM = № 1, 83690 круговых милов, глава 9, таблица 8

VD = 1,732 x 21,2 Ом x 100 ампер x 80 футов / 83690 круглых мил

VD = 3,5 В (3,5 В / 208 В = 1,7%)

Рабочее напряжение = 208 В — 3,5 В

Рабочее напряжение = 204,5 В

Надеюсь, это краткое изложение было полезным.Если вы хотите узнать больше о
по этой теме, посетите наш семинар или закажите видео для домашнего обучения
программа сегодня.

Размер кабеля и формула для расчета падения напряжения — Электротехника 123

Размер кабеля определяется на основе трех параметров:

1. Ток нагрузки,
2. Допустимая нагрузка по току короткого замыкания,
3. Падение напряжения.

Ниже приведены простые шаги для расчета размеров кабеля.

Шаг 1 — Расчет тока нагрузки:

Рассчитайте ток нагрузки на основе имеющихся данных нагрузки. Формула:

I = Нагрузка (в кВт) / (sqrt (3) В (в кВ) p.f) (A)

Полученный ток должен быть снижен, поскольку кабель предназначен для работы при определенной температуре. Коэффициенты снижения мощности будут доступны в каталоге кабелей.

Получите размер кабеля, соответствующий этому пониженному току, из каталога.

Шаг 2 — Найдите размер кабеля:

Затем найдите размер кабеля, соответствующий способности системы к короткому замыканию.Используемая формула:

Размер кабеля = (Ток повреждения (в кА) * Время устранения повреждения) / K

где, K-постоянная в зависимости от используемого проводника и изоляции. K = 90 (для алюминиевых кабелей), K = 140 (для медных кабелей)

Шаг 2 обычно выполняется для кабелей HT. Для LT, если используется автоматический выключатель ACB, этот шаг выполняется. Для MCCB этот шаг игнорируется.

Выберите размер кабеля , в зависимости от того, что больше на шаге 1 или шаге 2.

Шаг 3 — Проверка / расчет падения напряжения:

Проверьте падение напряжения с выбранным размером кабеля.

Ниже приведена формула для расчета падения напряжения в электрической цепи в зависимости от размера провода и тока нагрузки. Этот калькулятор предполагает, что контур будет работать при нормальной комнатной температуре с нормальной частотой. Фактическое падение напряжения может варьироваться в зависимости от состояния провода, используемого кабелепровода / кабелепровода, температуры, разъема, частоты и т. Д.

VD = I × (2 × L × R / 1000)

Альтернативное напряжение Drop Формулы

В качестве альтернативы для расчета падения напряжения и сечения кабеля вам потребуются следующие данные.

1. Общая нагрузка, которую вы хотите выдержать с соответствующим кабелем.
2. Соответствующий ток для данной нагрузки. (Для большей безопасности вы можете предположить, что нагрузка в 2 раза превышает мощность в кВт, или вы можете применить формулу для мощности, чтобы получить точный ток)
3. Как только вы узнаете, какой ток будет нести кабель, вы можете легко завершить оценку устройства защиты (АКБ, АВТ и др.).
4. В настоящее время вы можете предположить, что стандартный размер кабеля соответствует характеристикам вашего распределительного устройства и вашим стандартам.
5. Длина кабеля от начального до приемного конца.
6. Падение напряжения, ампер / метр, которое вы получите у поставщика кабеля (в мВ).

После получения всех вышеперечисленных данных падение напряжения можно рассчитать следующим образом.

Падение напряжения = (падение напряжения, ампер / метр) x длина x ток.

Это будет в мВ. Просто разделите на 1000, чтобы получить падение напряжения в вольтах.

Падение напряжения от трансформатора к нагрузке (освещение, двигатель) не должно превышать 5%.

Кроме того, если это нагрузка двигателя, необходимо проверить падение напряжения при запуске двигателя. Оно должно быть меньше 15%.

Расчет падения напряжения — Практическое руководство

Как рассчитать падение напряжения в медном проводе

Чтобы рассчитать падение напряжения в медном проводе, используйте следующую формулу:

Вольт = Длина x Ток x 0,017
Площадь

Вольт = Падение напряжения.
Длина = Общая длина провода в метрах (включая любой провод заземления).
Ток = Ток (в амперах) через провод.
Площадь = Площадь поперечного сечения меди в квадратных миллиметрах.

Банкноты

• Эта формула применима только к меди при 25 ° C, падение напряжения увеличивается с увеличением температуры провода примерно на 0,4% на ° C.
• 0,017- Эта цифра применима только к меди.
• Площадь указана в квадратных миллиметрах меди, может возникнуть путаница в том, как рассчитан размер кабеля: некоторые производители указывают диаметр провода, а не площадь, некоторые даже включают изоляцию.Объяснение этого можно увидеть на , здесь .

Пример

У прицепа 50 м проводов сечением 4 квадратных мм. Сколько же падения напряжения при 20 А?

50 x 20 x 0,017 = 17 . Разделите это на 4 (площадь поперечного сечения провода): 17/4 = 4,25 В .

В этом примере падение составляет 4,25 В. Это означало бы, что если бы в передней части прицепа было 12 В, их было бы только 7.75V сзади — свет был бы очень тусклый.

Это когда температура провода составляет 25ºC, если температура провода составляет 35ºC, то будет падение 4,42 В, то есть только 7,37 В на задней части прицепа.

Не забывайте, что ток, протекающий через провод, нагревает его, поэтому даже при температуре всего 25 ° C провод будет более горячим, что приведет к увеличению падения напряжения.

Это значение будет увеличиваться до тех пор, пока охлаждающее воздействие окружающего воздуха на провод не уравновесит нагревательное воздействие тока.

Это демонстрирует, почему важно не экономить на размере провода при подключении прицепа.

Как рассчитать падение напряжения на резисторе, подробное объяснение

Если вы ищете, как рассчитать падение напряжения на резисторе, то SoManyTech предлагает вам полную теорию и практические примеры падения напряжения на резисторе. Перед этим давайте освежим в памяти закон Ома: (Прокрутите вниз, если вы профессиональный пользователь)

• Распространенный способ показать поведение схемного устройства — это его характеристика.
  Это график зависимости тока «I» через устройство от приложенного к нему напряжения «V». Это устройство, резистор, имеет простую линейную характеристику В – I , показанную на рис. . выше.
• Эта линейная зависимость устройства выражается законом Ома :
  V = IR
• Константа пропорциональности R известна как сопротивление устройства и равна крутизне кривой I. –V характеристика.Единица измерения сопротивления — Ом, символ — Ом . Любое устройство с линейной ВАХ называется резистором.

Какое падение напряжения на резисторе?

• Падение напряжения на резисторе — это не что иное, как значение напряжения на резисторе. Иногда его также называют «напряжение на резисторе» или просто «падение напряжения».
• Обычно обозначается как:
  ‘V (drop ) ‘ или ‘Vr’ или ‘Vd’
  Для нескольких резисторов это записывается как Vr1, Vr2, Vr3 и т. Д.

Как мы все знаем, резистор — это устройство, которое оказывает сопротивление току, протекающему через него. Затем, применяя закон Ома, резистор будет предлагать падение напряжения на резистивном устройстве, которое определяется как:

В ( падение ) = I × R

, где I = ток через резистор в (А) в амперах
R = сопротивление в (Ом) Ом
В (падение ) = падение напряжения в (В) вольтах

Как рассчитать падение напряжения на сопротивлении по шагам:

Шаг 1: Упростим данную схему.Если, скажем, цепь заполнена резисторами, включенными последовательно и параллельно, то повторно подключите ее, чтобы упростить. (проверьте практический пример ниже)

Step2: Затем найдите эквивалентный резистор.
Для параллельного: 1 / Треб. = 1 / R1 + 1 / R2…
Для серии: Треб. = R1 + R2 +. . .

Шаг 3: Найдите ток через каждый резистор

Расчет падения напряжения в условиях постоянной нагрузки

Использование формул

На рисунке G29 ниже приведены формулы, обычно используемые для расчета падения напряжения в данной цепи на километр длины (медный кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена).{2} \ right)}}} для алюминия ^[1]

X = индуктивное реактивное сопротивление проводника в Ом / км

Примечание : X пренебрежимо мало для проводников переменного тока. менее 50 мм ² . При отсутствии какой-либо другой информации принимаем X равным 0,08 Ом / км.

φ = фазовый угол между напряжением и током в рассматриваемой цепи, обычно:

• Лампы накаливания: cosφ = 1
• Светодиодное освещение: cosφ> 0.9
• Люминесцентный с электронным балластом: cosφ> 0,9
• Мощность двигателя:

• При запуске: cosφ = 0,35
• В нормальном режиме работы: cosφ = 0,8

U _n = межфазное напряжение
В _n = межфазное напряжение

Для сборных предварительно смонтированных воздуховодов и шин (системы шинопроводов) значения сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления указываются производителем.

Рис. G29 — Формулы падения напряжения

Упрощенная таблица

Расчетов можно избежать, используя Рисунок G30, который дает, с адекватным приближением, межфазное падение напряжения на км кабеля на ампер в виде:

• Виды использования схем: цепи двигателя с cosφ, близким к 0,8, или освещение с cosφ, близким к 1.
• Тип схемы; однофазный или трехфазный

Падение напряжения в кабеле тогда определяется по формуле: K x IB x L

K = указано в таблице,
IB = ток полной нагрузки в амперах,
L = длина кабеля в км.

Мощность двигателя колонны «cosφ = 0,35» из Рис. G30 может использоваться для вычисления падения напряжения, происходящего во время периода запуска двигателя (см. Пример № 1 после Рис. G30).

Рис. G30 — Падение межфазного напряжения ΔU для цепи, в вольтах на ампер на км

Примеры

Пример 1

(см. рис. G31)

Трехфазный 35 мм ² медный кабель длиной 50 метров питает двигатель 400 В от:

• 100 А при cos φ = 0.8 при нормальной постоянной нагрузке
• 500 A (5 In) при cos φ = 0,35 во время запуска

Падение напряжения в исходной точке кабеля двигателя в нормальных условиях (т. Е. С распределительным щитом Рисунок G29, распределяющим в общей сложности 1000 A ) составляет 10 В между фазами.

Какое падение напряжения на выводах двигателя:

• В нормальном режиме?
• Во время запуска?

Решение:

• Падение напряжения в нормальных условиях эксплуатации:

ΔU% = 100ΔUn {\ displaystyle \ Delta U \% = 100 {\ frac {\ Delta U} {Un}}}

Таблица Рисунок G30 показывает 1 В / А / км, так что:

ΔU для кабеля = 1 x 100 x 0.05 = 5 В

ΔU всего = 10 + 5 = 15 V = т.е. 15400 × 100 = 3,75% {\ displaystyle {\ frac {15} {400}} \ times 100 = 3,75 \%}

Это значение меньше разрешенного (8%) и является удовлетворительным.

• Падение напряжения при запуске двигателя:

ΔUcable = 0,54 x 500 x 0,05 = 13,5 В

Из-за дополнительного тока, потребляемого двигателем при пуске, падение напряжения на распределительном щите превысит 10 вольт.

Предположим, что подача на распределительный щит во время пуска двигателя составляет 900 + 500 = 1400 А, тогда падение напряжения на распределительном щите увеличится приблизительно пропорционально, т.е.е.

10 × 1,4001,000 = 14 В {\ displaystyle {\ frac {10 \ times 1,400} {1,000}} = 14 В}

ΔU распределительный щит = 14 В

ΔU для кабеля двигателя = 13 В

ΔU всего = 13,5 + 14 = 27,5 В, т.е.

27,5400 × 100 = 6,9% {\ displaystyle {\ frac {27,5} {400}} \ times 100 = 6,9 \%}

значение, которое является удовлетворительным при запуске двигателя.

Рис. G31 — Пример 1

Пример 2

(см. рис. G32)

Трехфазная 4-проводная медная линия 70 мм ² c.s.a. и на длине 50 м пропускает ток 150 А. Линия питает, среди прочего, 3 однофазные цепи освещения, каждая 2,5 мм ² c.s.a. медные длиной 20 м, каждый пропускающий 20 А.

Предполагается, что токи в линии 70 мм ² сбалансированы и что все три цепи освещения подключены к ней в одной точке.

Какое падение напряжения в цепях освещения?

Решение:

• Падение напряжения в 4-проводной линии:

ΔU% = 100ΔUUn {\ displaystyle \ Delta U \% = 100 {\ frac {\ Delta U} {Un}}}

На рисунке G30 показывает 0.59 В / А / км

ΔU линия = 0,59 x 150 x 0,05 = 4,4 В междуфазно

что дает:

4,43 = 2,54 В {\ displaystyle {\ frac {4.4} {\ sqrt {3}}} = 2,54 В} фаза на нейтраль.

• Падение напряжения в любой из однофазных цепей освещения:

ΔU для однофазной цепи = 19 x 20 x 0,02 = 7,6 В

Таким образом, полное падение напряжения составляет

7,6 + 2,54 = 10,1 В

10,1 В 230 В × 100 = 4,4% {\ displaystyle {\ frac {10,1 В} {230 В}} \ times 100 = 4.