Как найти распределение падения напряжения

Как найти падение напряжения

Сопротивление нагрузки, падение напряжения на ней, сила проходящего через нее тока и выделяемая на ней мощность являются физическими величинами, связанными между собой. Зная любые две из них, можно вычислить две оставшиеся.

Инструкция

Независимо от того, какие именно параметры даны в условии задачи, переведите их в систему СИ.

Если в условии даны сопротивление нагрузки и выделяемая на ней мощность, руководствуйтесь следующими соображениями:R=U/I, где R — сопротивление, Ом, U — напряжение, В, I — сила тока, А.P=UI, где P — мощность, Вт, U — падение напряжения, В, I — сила тока, А.Отсюда следует, что P=I^2*R, то есть, I^2=P/R, или I=sqrt(P/R). Следовательно, U=R(sqrt(P/R)) или, после упрощения выражения, U=sqrt(P)*sqrt(R), где U — искомое падение напряжения на нагрузке, В, R — сопротивление, Ом, P — мощность, Вт.

Значительно более простой случай возникает, если найти падение напряжение необходимо, зная мощность и силу тока. Преобразовывать выражение не потребуется, поэтому сразу воспользуйтесь следующей формулой: U=P/I,где U — искомое падение напряжения, В, P — мощность, выделяемая на нагрузке, Вт, I — сила тока, проходящего через нагрузку, А.

Если известны сопротивление нагрузки и проходящий через нее ток, падение напряжения на ней также вычислите в одно действие:U=IR,где U — искомое падение напряжения, В, I — ток, проходящий через нагрузку, А, R — сопротивление нагрузки, Ом.

Помимо приведенных выше наиболее часто встречающихся задач, в учебниках попадаются и другие, в которых необходимо узнать падение напряжения на отрезке длинного однородного стержня, выполненного из материала, обладающего высоким сопротивлением. Для этого вначале вычислите падение напряжения на всей длине стержня (если оно не дано в условии задачи изначально). После этого вычтите друг из друга горизонтальные координаты точек, падение напряжения между которыми необходимо определить.

Напряжение на всей длине стержня поделите на его длину, после чего умножьте на рассчитанную вами длину отрезка, и вы получите падение напряжения между точками. Подобные делители встречаются в аппаратуре с бестрансформаторным питанием и используются в качестве переключателей сетевого напряжения — в данном случае простоте конструкции приносится в жертву коэффициент полезного действия и безопасность.

Завершив вычисления, при необходимости переведите результат в удобные для его представления единицы: вольты, милливольты, киловольты и т.п.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

Пример расчета:

Рисунок
2 — Кривые относительного падения
напряжения на элементах гирлянды

Определение в кВ
потенциала на шапке каждого изолятора
гирлянды

где
– потенциал на шапке изолятора,

– напряжение,
приложенное к гирлянде.

Исправная гирлянда
без кольца, при
=44,55
кВ,

Проверим
правильность результатов экспериментов:

Исправная гирлянда:

Гирлянда с дефектом
на 3 изоляторе:

Гирлянда с
выравнивающим кольцом:

Вывод:
в ходе данной
лабораторной работы было изучено
распределение напряжения по элементам
гирлянды подвесных изоляторов. По
полученным данным был построен график

для каждого из трех опытов. Сравнивая
графики зависимостей первого и третьего
опыта можно сделать вывод о том, что
экранное кольцо оказывает значительное
воздействие на распределение напряжения
по гирлянде изоляторов, т.е. напряжение
выравнивается.

Сумма
относительной
величины напряжения на элементе гирлянды
во всех трех опытах оказалась меньше
100%. Неправильность полученных результатов
объясняется человеческим фактором при
фиксации показаний вольтметра.

Во
всех трех опытах наблюдается превышение
пробивного напряжения над пятым
изолятором, значит можно сделать вывод
о том, что шестой изолятор загрязнен,
или же имеет дефект.

Контрольные вопросы:

1. Какие факторы
   влияют на неравномерное распределение
   напряжения по длине гирлянды?

Длина гирлянды,
количество изоляторов, материал
изоляторов, степень загрязнения и
увлажнения, собственная ёмкость
изоляторов, форма юбки, диаметр тарелки.

1. Какие недостатки
   следуют из неравномерного распределения
   напряжения по длине гирлянды?

Электрическое
напряжение, которое приложено к
изоляционной гирлянде, распределяется
крайне неравномерно, и на различные
диэлектрические изоляторы ложатся
разные уровни напряжений. Это явление
понижает электрическое напряжение
начала короны и рабочее напряжение
перекрытия самих гирлянд. Наибольшее
падение напряжения приходится на
ближайшие к проводам изоляторы и в
некоторых случаях оно может достигать
значений, недопустимых для нормальной
эксплуатации. Высокие напряженности
поля на изоляторах вблизи провода могут
приводить к коронированию, вызывающему
старение изоляционного тела изолятора,
окислительные процессы на металлической
арматуре и радиопомехи.

1. Какие существуют методы регулирования распределения напряжения по длине гирлянды?

Имеется несколько
путей улучшения распределения напряжения
по элементам гирлянды:

а) применяют
изоляторы большой собственной емкости,
например, стеклянные;

б) используют
изоляторы, покрытые полупроводящей
глазурью, что увеличивает активную
составляющую продольного тока гирлянды
и снижает влияние поперечных емкостных
токов;

в) применяют
защитную арматуру в виде экранных колец,
рогов, восьмерок, которые монтируют на
обоих или только на линейном конце
гирлянды;

г) расщепление
фазы линии;

д) расщепление
гирлянды изоляторов;

е) изменение
расстояния от нижнего изолятора до
верхних составляющих расщепленного
провода.

1. Почему увеличение собственной емкости изоляторов выравнивает распределение напряжения по длине гирлянды?

Степень неравномерности
распределения напряжения ∆U_i
по элементам гирлянды зависит главным
образом от отношения С1/С. Чем меньше
это отношение, тем, равномерней будут
нагружены изоляторы, т.е. ослабляется
влияние поперечных емкостных токов
гирлянды на ее продольный емкостный
ток по цепочке изоляторов. Отношение
С2/С оказывает значительно меньшее
влияние на распределение напряжения
по элементам из-за меньшего значения
С2 по сравнению с С1; но в длинных гирляндах
влияние С2 проявляется более отчетливо,
и величина ∆U_i
на элементах гирлянды, ближайших к
траверсе, увеличивается. Чем больше
емкость С изолятора гирлянды, тем
равномернее распределение напряжения
по ее элементам.

1. Каким образом
   можно уменьшить падение напряжения на
   первом изоляторе?

Можно применить
изоляторы большой собственной емкости,
например, стеклянные; использовать
изоляторы, покрытые полупроводящей
глазурью, что увеличивает активную
составляющую продольного тока гирлянды
и снижает влияние поперечных емкостных
токов, применить защитную арматуру в
виде экранных колец, рогов, восьмерок,
которые монтируют на обоих или только
на линейном конце гирлянды (как и было
проделано в лабораторной работе, что
привело к снижению напряжения на первом
изоляторе до среднего значения).

1. Какие методы
   применяются для контроля состояния
   изоляторов в гирлянде?

Для контроля
состояния гирлянд изоляторов могут
быть использованы различные методы:

1. Распределение
падения напряжения по элементам гирлянды.

2. Высокочастотная
дефектоскопия.

3. Электроакустический
метод..

4. Визуальный метод

5. При помощи
тепловизора

1. Достоинства и
   недостатки шарового разрядника при
   исследовании напряжения по длине
   гирлянды.

Достоинства:
универсальное измерительное устройство,
которым можно измерять амплитудные
значения постоянного, переменного,
высокочастотного и импульсного
напряжений. Так как применяются шары
для измерения напряжения, то установлено,
что для соблюдения точности измерений
в пределах ±3% максимально допустимое
значение отношения S/D (D – диаметр шара)
при измерениях не должно превышать 0,5.
В этом случае неоднородность поля
невелика и в первом приближении его
можно считать квазиоднородным (К_н
≈ 1), т.е. измерения с помощью шарового
разрядника дают небольшие погрешности
по сравнению с другими. Для уменьшения
погрешности измерения необходимо, чтобы
поверхность шаров была сферической (±2
%), гладкой, полированной, чистой и сухой.
Несоблюдение этих условий приводит к
искажению результатов измерения.

Недостатки:
Измерение следует производить 4-5 раз и
за измеренную величину принимать среднее
арифметическое значение, т.к. имеет
место статистический разброс пробивных
напряжений. У применяемого шарового
разрядника нельзя изменять расстояние
между шарами под напряжением и,
следовательно, измерять распределение
напряжения в абсолютных единицах.

Соседние файлы в папке Лабы

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

Распределение — падение — напряжение

Cтраница 1

Распределение падения напряжения и плотности тока по длине дуги показано на рис. 1.5. Типичные характеристики некоторых дуг приведены в таблице.
 [1]

Распределение падения напряжения в дуге показано на рис. III. Согласно рисунку, в дуге наблюдаются ясно выраженные области падения напряжения, локализованного в приэлектрод-ных областях, и линейное падение напряжения в столбе. По сравнению с общей длиной дуги ( расстоянием между электродами) линейные размеры приэлектродных областей невелики. Так, размер прикатодной области около 10 — 5 см. Несколько больше размер при-анодной области. Возможно, что между приэлектродными областями и столбом дуги имеются переходные, зоны с постепенным переходом градиента падения напряжения от одной области к другой.
 [2]

Графическое изображение распределения падения напряжений в дуге показано на фиг.
 [3]

Расчет нужно произвести для нескольких случаев распределения падения напряжения по отдельным участкам питающих проводов для того, чтобы выбрать такие сечения проводов на различных участках, при которых общие затраты меди на проводку будут наименьшими.
 [4]

На рис. 23 приведены векторные диаграммы, показывающие распределение падений напряжения в катушке и составляющие тока катушки при отпущенном и втянутом якоре.
 [6]

Определенную роль в эффективности применения неплавящихся электродов играет и распределение падения напряжения в дуге при сварке различных металлов и сплавов. При этом уменьшение при электродного падения напряжения, зависящее от пары катод-анод, у неплавящегося электрода желательно для уменьшения тепловложения в электрод, его нагрева и расходования. Так, в случае использования такого электрода в качестве катода полезно в его составе иметь составляющие, обеспечивающие уменьшение работы выхода электрода, а следовательно, и меньшее значение прикатодного падения напряжения.
 [8]

Теперь понятен физический смысл полученной формулы, но необходимо еще найти распределение падений напряжения на диоде.
 [9]

Учитывая теплоотдачу с поверхностей в окружающую среду, мы убеждаемся, что распределение падения напряжения происходит следующим образом: порядка по 3 % от Uj — U0 падает на модель и сопротивление истока, остальное падение напряжения приходится на сопротивление стока.
 [10]

В электрической дуге переменного тока, когда мгновенное его значение больше нуля, наблюдается такая же картина распределения падения напряжения, как и в дуге постоянного тока.
 [11]

В вентильных разрядниках, помимо основных вилитовых дисков, включаемых последовательно с разрядными промежутками, имеются еще сопротивления, присоединяемые параллельно разрядным промежуткам для выравнивания распределения падения напряжения.
 [13]

Изменяя величину сопротивлений rlt rz, г3 и г4, называемых пл е-чами моста, или сопротивлений г и г2, а при определенных условиях только сопротивления rit можно достигнуть такого распределения падения напряжений на плечах моста, при котором разность потенциалов между точками Б и Г моста будет равна нулю. Это значит, что потенциал в точке Б будет равен потенциалу в точке Г моста.
 [15]

Страницы:  

   1

   2

Падение напряжения

На каждом сопротивлении r при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙r, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.

Если в электрической цепи только одно сопротивление r, все напряжение источника Uист падает на этом сопротивлении.

Если в цепи имеются два сопротивления r1 и r2, соединенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях U1=I∙r1 и U2=I∙r2 т. е. падений напряжения, равна напряжению источника: Uист=U1+U2.

Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (2-й закон Кирхгофа).

1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением r=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А (рис. 1)?

Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙r=0,3∙15=4,5 В.

Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).

2. Две одинаковые лампочки на напряжение 2,5 В и ток 0,3 А соединены последовательно и подключены к карманной батарее с напряжением 4,5 В. Какое падение напряжения создается на зажимах отдельных лампочек (рис. 2)?

Одинаковые лампочки имеют равные сопротивления r. При последовательном включении через них проходит один и тот же ток I. Из этого следует, что на них будут одинаковые падения напряжения, сумма этих напряжений должна быть равна напряжению источника U=4,5 В. На каждую лампочку приходится напряжение 4,5:2=2,25 В.

Можно решить эту задачу и последовательным расчетом. Сопротивление лампочки рассчитываем по данным: rл=2,5/0,3=8,33 Ом.

Ток в цепи I = U/(2rл )=4,5/16,66=0,27 А.

Падение напряжения на лампочке U=Irл=0,27∙8,33=2,25 В.

3. Напряжение между рельсом и контактным проводом трамвайной линии равно 500 В. Для освещения используются четыре одинаковые лампы, соединенные последовательно. На какое напряжение должна быть выбрана каждая лампа (рис. 3)?

Одинаковые лампы имеют равные сопротивления, через которые проходит один и тот же ток. Падения напряжения на лампах будут тоже одинаковыми. Значит, на каждую лампу будет приходиться 500:4=125 В.

4. Две лампы мощностью 40 и 60 Вт с номинальным напряжением 220 В соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Какое падение напряжения возникает на каждой из них (рис. 4)?

Первая лампа имеет сопротивление r1=1210 Ом, а вторая r2=806,6 Ом (в нагретом состоянии). Ток, проходящий через лампы, I=U/(r1+r2 )=220/2016,6=0,109 А.

Падение напряжения на первой лампе U1=I∙r1=0,109∙1210=132 В.

Падение напряжения на второй лампе U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 В.

На лампе с большим сопротивлением большее падение напряжения, и наоборот. Накал нитей обеих ламп очень слаб, однако у лампы 40 Вт он несколько сильнее, чем у лампы 60 Вт.

5. Чтобы напряжение на электродвигателе Д (рис. 5) было равно 220 В, напряжение в начале длинной линии (на электростанции) должно быть больше 220 В на величину падения (потери) напряжения на линии. Чем больше сопротивление линии и ток в ней, тем больше падение напряжения на линии.

В нашем примере падение напряжения в каждом проводе линии равно 5 В. Тогда напряжение на шинах электростанции должно быть равно 230 В.

6. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?

Допустимое падение напряжения в линии U=3/100∙80=2,4 В.

Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.

По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: r=ρ∙l/S, откуда l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.

Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.

7. Телеграфная линия длиной 20 км выполнена из стального провода диаметром 3,5 мм. Обратная линия заменена заземлением через металлические шины. Переходное сопротивление между шиной и землей rз=50 Ом. Каким должно быть напряжение батареи в начале линии, если сопротивление реле на конце линии rр=300 Ом, а ток реле I=5 мА?

Схема включения показана на рис. 6. При нажатии телеграфного ключа в месте посылки сигнала реле в месте приема на конце линии притягивает якорь К, который в свою очередь включает своим контактом катушку записывающего аппарата. Напряжение источника должно компенсировать падение напряжения в линии, принимающем реле и переходных сопротивлениях заземляющих шин: U=I∙rл+I∙rр+I∙2∙rз; U=I∙(rл+rр+2∙rз).

Напряжение источника равно произведению тока на общее сопротивление цепи.

Сечение провода S=(π∙d^2)/4=(π∙3,5^2)/4=9,6 мм2.

Сопротивление линии rл=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Ом.

Результирующее сопротивление r=229,2+300+2∙50=629,2 Ом.

Напряжение источника U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 В; U≈3,2 В.

Падение напряжения в линии при прохождении тока I=0,005 А будет: Uл=I∙rл=0,005∙229,2=1,146 В.

Сравнительно малое падение напряжения в линии достигается благодаря малой величине тока (5 мА). Поэтому в месте приема должно быть чувствительное реле (усилитель), которое включается от слабого импульса 5 мА и своим контактом включает другое, более мощное реле.

8. Как велико напряжение на лампах в схеме на рис. 28, когда: а) двигатель не включен; б) двигатель запускается; в) двигатель в работе.

Двигатель и 20 ламп включены в сеть с напряжением 110 В. Лампы рассчитаны на напряжение 110 В и мощность 40 Вт. Пусковой ток двигателя Iп=50 А, а его номинальный ток Iн=30 А.

Подводящий медный провод имеет сечение 16 мм2 и длину 40 м.

Из рис. 7 и условия задачи видно, что ток двигателя и ламп вызывает в линии падение напряжения, поэтому напряжение на нагрузке будет меньше 110 В.

Отсюда напряжение на лампах Uламп=U-2∙Uл.

Надо определить падение напряжения в линии при различных токах: Uл=I∙rл.

Ток, проходящий через все лампы,

Падение напряжения в линии, когда включены только лампы (без двигателя),

Напряжение на лампах в этом случае равно:

При пуске двигателя лампы будут светить слабее, так как падение напряжения в линии больше:

2∙Uл=(Iламп+Iдв )∙2∙rл=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 В.

Минимальное напряжение на лампах при пуске двигателя будет:

Когда двигатель работает, падение напряжения в линии меньше, чем при пуске двигателя, но больше, чем при выключенном двигателе:

2∙Uл=(Iламп+Iном )∙2∙rл=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 В.

Напряжение на лампах при нормальной работе двигателя равно:

Даже небольшое снижение напряжения на лампах относительно номинального сильно влияет на яркость освещения.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Системы Безопасности

Блог Эдуарда Валитова

Сегодня-это завтра о котром мы позаботились вчера

Расчет падения напряжения в кабеле формула и причины

Доброго дня, уважаемые гости и читатели нашего блога! Сегодня мы хотели бы рассказать Вам о том, как выбрать электрический провод для системы энергоснабжения объекта так, чтобы

не пришлось кусать локти, сетуя на скачки напряжения или нехватку мощности для одновременного питания всего комплекса оборудования.

Основной акцент в этом деле делаем на диаметр провода для проходящего по нему тока, и расчет падения напряжения в кабеле как раз и призван решить эту задачу.

Давайте вместе выясним, как производится расчет, а также узнаем, каким образом можно увеличить показатель силового напряжения электрической сети, повысив тем самым безопасность электроустановок.

Что нам нужно знать?

Всем известно, что кабельная проводка передает электроэнергию от источника – линии электропередачи – к конечному потребителю – жилым, административным зданиям, строительным объектам и т.п.

При движении тока по металлическому проводу часть энергии теряется в нем из-за сопротивления току самого металла.

Поэтому потребителю достается не та часть электричества, которая отошла от источника, а несколько меньшая с учетом потерь при движении тока.

Для обеспечения оптимального распределения нагрузки и стабильности напряжения провод для электрической сети необходимо выбирать определенного размера – сечения, которое определяет диаметр провода.

Падение напряжения будет также зависеть от длины проводника.

Расчетная величина падения не должна сильно отклоняться от исходного нормативного значения.

При увеличении подключаемой нагрузки также возрастают препятствия для прохождения тока.

Кроме того, при небольшой силе тока увеличивается сопротивление проводника, поэтому происходит падение напряжения, ведь все мы из школы помним математическую зависимость:

Поэтому, если взять два разных по длине проводника одинакового сечения, то потери выше у более длинного из них.

Следовательно, при прокладке токоведущего кабеля для ЛЭП или других электрических установок основным критерием наряду с сечением проводника выступает его длина.

А можно ли рассчитать эту величину в обычных бытовых условиях, используя подручные средства?

Разумеется, определить снижение напряжения мы сможем тремя способами:

Используя два вольтметра, производим замер этой величины в на концах кабеля.

Важно. Значение этой величины может быть минимальным — от 0,1 В. Советуем применять для измерения приборы не ниже класса точности 0,2.

Причины падения напряжения

В большинстве случае для монтажных работ выбор останавливают на жилах двух сортов металла. Это:

Они защищены изоляционной обмоткой.

Реже применяют термоусадку для самостоятельной изоляции жильных проводов.

То есть задача изоляции – создать диэлектрическую оболочку для проводника,

потому как в одном кабеле все провода лежат очень плотно друг к другу.

При протяженных линиях сердечники под обмоткой создают некоторый заряд с ёмкостным сопротивлением, по причине чего и возникает падение напряжения.

Оно происходит по следующему алгоритму.

1. Проводящая жила под воздействием тока греется, затем создается ёмкостное реактивное сопротивление.
2. Преобразования в элементах цепи делают мощность электрической энергии индуктивной.
3. Сопротивление каждой фазы всей цепи возникает из-за резистивного сопротивления проводов.
4. Каждая токопроводящая жила имеет полное сопротивление при подключении кабеля на токовую нагрузку.
5. Если используются три фазы, то линии тока в них симметричны, нейтральная жила при этом проводит почти нулевой ток.
6. Полное (комплексное) сопротивление создает потери напряжения, потому что ток в цепи движется с некоторым отклонением за счет реактивного сопротивления.

Данную схему можно представить графически: горизонтальная прямая линия, выходящая из определенной точки – сила тока.

Из той же точки выходит линия входного напряжения U1 и линия выходного напряжения U2, первая под большим, а вторая под меньшим углом к вектору силы тока.

Падение напряжения будет равно геометрической разнице между направлениями U1 и U2.

На рисунке – отрезок AB и есть падение, это гипотенуза треугольника.

Катеты BC и AC – показатели понижения напряжения с учетом реактивного и активного сопротивлений.

Линия AD – это значение энергетических потерь.

Эту схему удобно применять, когда нет доступного способа описать показатель понижения напряжения математически, т.к. вручную его рассчитывать довольно трудно.

Результат падения напряжения

А что становится результатом этого процесса в фундаментальном смысле?

Давайте посмотрим, что происходит при снижении этой характеристики электрической энергии.

В соответствии с нормативной документацией ПУЭ, потери при движении тока от трансформаторной подстанции до самого отдаленного участка по электрической нагрузке для населенного пункта должны быть не более 9 %.

При этом потери в размере 4 % разрешаются от главного ввода до потребителя электроэнергии, а 5 % – от трансформатора до главного ввода.

В трехфазных коммуникациях нормативный показатель по ГОСТ 29322-2014 составляет 400 В ± 10 % при нормальной эксплуатации линии.

Отклонение этой величины от норматива может приводить к следующим результатам для стационарных объектов или электрических приборов.

1. Сбои в работе электроустановок, неправильная работа оборудования, выход его из строя, нарушение освещения объекта.
2. Отключение электроприборов или сбои их корректной работы.
3. Понижение ускорения вращения у электрических двигателей при старте, потери энергии, отключение устройств при нагреве.
4. Некорректное распределение электронагрузки от начала линии до удаленного конца провода между объектами потребления.
5. Работа на 50 % осветительных устройств помещения.

Нормальным значением для потерь при стандартном рабочем режиме электролинии является 5 %.

Эту величину допускается принимать для электросетей на этапе проекта.

Относительно токов большой мощности строятся протяженные электрические магистрали.

Важно. К устройству ЛЭП на всех стадиях предъявляются высокие требования. Поэтому важно просчитывать потери на всех участках магистрали, от главного магистрального пути до линий второстепенного назначения.

Рассчитываем падение напряжения

При вычислении обязательно учитываем активное и реактивное сопротивления, составляющие комплексное (общее) сопротивление цепи, а также мощность.

Формула для расчета этого показателя на участке цепи длиной L выглядит так:

• P — активная мощность;
• Q — реактивная мощность;
• r₀ — активное сопротивление;
• x₀ — реактивное сопротивление;
• U_ном — номинальное напряжение.

Как мы сказали выше, на практике допускаются отклонения от нормативного показателя по ПУЭ. Разрешенные пределы отклонения:

• силовые линии – ±5 %;
• внутреннее и наружное бытовое освещение – ±5 %;
• производственное освещение (также для общественных зданий) – от +5 % до -2,5 %.

В итоге вычисления мы получим процентный показатель.

Приведем пример.

Суммарная потребляемая мощность всех приборов в доме – 2 кВт.

Все приборы подключены к сети.

Тогда сила тока I = 2 * 1000/220 = 9 А.

Далее нам необходимо знать формулу расчета потерь напряжения.

Она выглядит следующим образом:

∆U = (I * р * L) / S.

Используя эту формулу, получаем потери в кабеле:

∆U = (I * R / U) * 100 % = 2 (два провода) * 0,0175 / 1,5 * 30 = 0,7 Ом.

Тогда значение понижения напряжения будет равняться:

∆U = (9 * 0,7 / 220) * 100 % = 2,86 %.

Полученная величина вполне вписывает в нормативный по ПУЭ показатель 5 % отклонения.

Это значение, к тому же, очень выгодно для конечного потребителя, поскольку он получает электроэнергию полной мощности с потреблением электричества более низкого напряжения.

Это позволяет существенно снизить затраты потребителей на электроэнергию.

Еще один способ определения величины потерь напряжения предполагает использование таблицы, которая представлена в профильных методических указаниях для инженеров ЛЭП.

Там учтены все технические качества линии и оборудования, в зависимости от которых можно «достать» значение потерь для определенных условий эксплуатации.

Как уменьшить падение напряжения в электрической сети

При выполнении работ по прокладке кабеля сечение провода, взятое по допустимому понижению, превосходит таковую величину, выбранную по нагреву проводника.

Это приводит к удорожанию электричества для потребителя.

Как уменьшить этот показатель?

Ведь от него зависит итоговая цена за 1 кВт электроэнергии.

Опишем несколько способов сделать это.

• Установить стабилизатор около нагрузки для устойчивости сети.
• Повысить значение потенциала у начала кабеля, подключившись к отдельному трансформатору.
• Расположить на небольшом расстоянии от потребителя блок питания или понижающий трансформатор при подключенной нагрузке 12-36 В.

Как уменьшить потери в кабеле

Потери напряжения приводят к дополнительным затратам.

Для того чтобы понизить этот показатель, можно воспользоваться следующими методами.

• увеличить сечение питающих кабелей;
• уменьшить количество ломаных линий (поворотов) в проводке, тем самым уменьшив длину маршрута проводника для снижения общего сопротивления;
• понизить температуру окружающей среды, т.к. при нагревании металла возрастает его сопротивление, охлаждение даст обратный эффект;
• уменьшить нагрузку на сеть;
• привести угол между вектором напряжения и вектором силы тока к единице.

Замечание. Для того чтобы понизить сопротивление кабеля, а, соответственно, потери электричества в нем, можно попробовать улучшить вентиляцию в конструкциях кабеля и кабельных лотках.

Дорогие читатели, мы с Вами рассмотрели очередной вопрос, касающийся нашей безопасности в отношении электроснабжения, именно, узнали, как произвести правильный расчет падения напряжения.

Если информация была Вам полезна, порекомендуйте наш блог своим друзьям, подписывайтесь на нас в социальных сетях и будьте всегда под защитой!

Источник

Как рассчитать падение напряжения на резисторах?

На чтение 3 мин Просмотров 13.1к. Опубликовано 15.12.2020 Обновлено 16.12.2020

Простая электрическая цепь состоит из источника питания, проводников и сопротивлений. На практике же электроцепи редко бывают простыми и включают в себя несколько различных ответвлений и повторных соединений.

В больших масштабах в роли сопротивлений может выступать бытовая техника, осветительные приборы и другие потребители. Давайте разберемся, что происходит с током и напряжением на каждом таком потребителе или резисторе с точки зрения электротехники.

Содержание

1. Основы электротехники
2. Два типа схем в электротехнике
3. Последовательная цепь
4. Параллельная цепь
5. Падение напряжения в последовательной цепи
6. Падение напряжения в параллельной цепи

Основы электротехники

Закон Ома гласит, что напряжение равно силе тока умноженной на сопротивление. Это может относиться к цепи в целом, участку цепи или к конкретному резистору. Самая распространенная форма этого закона записывается:

U=IR

Два типа схем в электротехнике

Последовательная цепь

Здесь ток протекает по одному проводнику. Независимо от того, какие сопротивления встречаются на его пути, просто суммируйте их, чтобы получить общее сопротивление цепи в целом:

R_о = R₁ + R₂ + … + R_N (последовательная цепь)

Параллельная цепь

В этом случае проводник разветвляется на два или более других проводника, на каждом из которых имеется своё сопротивление. В этом случае полное сопротивление определяется как:

1/R_о = 1/R₁ + 1/R₂ + … + 1/R _N (параллельная цепь)

Если взглянуть на эту формулу, можно сделать вывод, что добавляя сопротивления одинаковой величины, вы уменьшаете сопротивление цепи в целом. Согласно закону Ома это фактически увеличивает ток!

Если это кажется нелогичным, представьте себе поток автомобилей, которые выезжают с парковки через один шлагбаум и тот же самый поток который выезжает со стоянки, которая имеет несколько выездов. Несколько выездов явно увеличит поток покидающих стоянку машин.

Падение напряжения в последовательной цепи

Если вы хотите найти падение напряжения на отдельных резисторах в цепи, выполните следующие действия:

1. Рассчитайте общее сопротивление, сложив отдельные значения R.
2. Рассчитайте ток в цепи, который одинаков для каждого резистора, поскольку в цепи только один проводник.
3. Рассчитайте падение напряжения на каждом резисторе, используя закон Ома.

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены последовательно, где R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 6 Ом. Чему равно падение напряжения на каждом резисторе?

• Сначала рассчитаем общее сопротивление: 4 + 2 + 6 = 12 Ом.
• Далее рассчитываем ток: 24 В / 12 Ом = 2 А
• Теперь используем ток, чтобы вычислить падение напряжения на каждом резисторе. Используя Закон Ома (U = IR) для каждого резистора, получим значения R₁, R₂ и R₃ равными 8 В, 4 В и 12 В соответственно.

Падение напряжения в параллельной цепи

Пример: источник питания 24 В и три резистора подключены параллельно, где R₁ = 4 Ом, R₂ = 2 Ом и R₃ = 6 Ом, как и в предыдущей схеме. Чему будет равно падение напряжения на каждом резисторе?

В этом случае все проще: независимо от значения сопротивления падение напряжения на каждом резисторе одинаково. Это означает, что падение напряжения на каждом из них — это просто общее напряжение цепи, деленное на количество резисторов в цепи, или 24 В / 3 = 8 В.

Применяя эти несложные правила вы сможете рассчитать падение напряжения даже в сложной цепи, достаточно лишь разделить её на простые участки.

Савельев Николай

Инженер по телевизионному оборудованию Электрика и электроника, это не только моё хобби, но и работа