Курс лекций по физике Электротехника

Закон Ома Расчет электрических цепей Электрические машины переменного тока Электронные усилители и генераторы Трехфазные выпрямители

Расчет проводов по допустимой потере напряжения

I. Потеря напряжения в соединительных проводах. При расчете проводов по допустимой потере напряжения обычно заданы: напряжение источника энергии U1, расстояние l от этого источника до места потребления энергии, сила тока I (или мощность Р) приемников и напряжение U, необходимое для нормальной работы приемников (например, ламп накаливания, электродвигателей и т. д.). Задачей расчета проводов является выбор их сечения, при котором обеспечивается нормальное рабочее напряжение (номинальное напряжение) на зажимах приемников электроэнергии.

На рис. 5.5 показана электрическая двухпроводная линия к приемникам с сопротивлением г. Определим сопротивление обоих проводов линии:

где γ=l/p — удельная проводимость материала проводов.

Напряжение источника U1 равно напряжению приемника энергии U плюс потеря напряжения в проводах ΔU, т.е. U1 = U+ΔU. Отсюда напряжение на приемнике энергии

U=U1-ΔU.

Потерю напряжения в проводах определим по закону Ома:

ΔU = Irnp = I2l/(γS).

2. Расчет сечения проводов по допустимой потере напряжения при сосредоточенной нагрузке. Значительное отклонение напряжения на приемнике энергии от номинального значения нежелательно, особенно в осветительных установках. При понижении напряжения на 5 % световой поток лампы накаливания уменьшается на 18 %, а при повышении на 5 % длительность горения лампы уменьшается на 50%. У электродвигателей при уменьшении напряжения уменьшаются частота вращения и механическая мощность. Снижение напряжения для ламп внутреннего рабочего освещения промышленных предприятий и общественных зданий, согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), должно быть не более 2,5% от номинального напряжения ламп, а у ламп жилых зданий и наружного освещения — не более 5 %. Повышение напряжения у ламп также не должно превышать 5%. Таким образом, соединительные провода следует рассчитывать не только на нагрев, но и на допустимую потерю напряжения. Сечение проводов по заданной потере напряжения можно определить из (5.3):

Потеря напряжения (%)

отсюда ΔU = eU/100.

Подставим ΔU в (5.4) для определения сечения провода:

Умножая числитель и знаменатель последней формулы на напряжение U, получим

Таким образом, сечение проводов прямо пропорционально передаваемой мощности Р, длине линии l и обратно пропорционально квадрату напряжения приемника U2, потере напряжения е и удельной проводимости γ. Поэтому передачу значительных мощностей на большие расстояния осуществляют при высоком напряжении. Полученное по (5.6) сечение проверяют на нагрев, как указывалось в § 5.1. Теряемую в проводах мощность можно выразить формулой ΔР = ΔUI. Отношение полезной мощности приемника Р=UI к затраченной мощности P1=U1I называется коэффициентом полезного действия (КПД) линии

Обычно n = 95/98%.

3. Расчет сечения проводов по заданной потере напряжения при распределенной нагрузке. Очень часто приемники энергии присоединяются к линии передачи в разных точках, как показано на рис. 5.6.

 Для удаленного потребителя потеря напряжения равна сумме потерь напряжения на каждом участке сети: ΔU=ΔU1+ΔU2+ΔU3. Потеря напряжения на первом участке линии

ΔU1 = (I1 +I2 + I3)гпр1. = (I1+I2+I3).

По второму участку линии длиной l2 проходят токи l2 и l3. Значит,

ΔU2 = (I2+I3)гпр2 = (I2+ I3)

Потеря напряжения на третьем участке линии ΔU3 = I3гпр3 =I3. Если вся цепь выполнена проводом одинакового сечения S1 = S2=S3 = S, то потеря напряжения по всей линии

Записи в простых скобках выражают расстояние от источника энергии до соответствующего приемника: l\ = L\\ l\-\-h = L2\ Л + /г + /з = ^-з- Отсюда потеря напряжения

Сечение проводов магистрали

Если числитель и знаменатель полученной формулы умножить на напряжение и учесть (5.5), то получим

В общем виде

Задание. Ответьте на вопросы контрольной карты 5.2.

Контрольная карта 5.2

Номера заданий

Содержание заданий

Ответы

Числа кода

Номера консультаций

При неправильном ответе повторите

 

 

 

 

 

 

 

 

части

параграф

1

Напряжение у тяговой подстанции U1 = 3300 В (рис. 5.7). Какое напряжение подводится к электровозу, если он находится на расстоянии l от подстанции и имеет ток I? Сопротивление 1 км провода сети равно 0,04 Ом, а 1 км рельсового пути – 0,025 Ом

U2 = 3105 В

U2 = 3040 В

U2 = 2975 В

U2 = 3008 В

 

 

 

 

 

 

 

 

26

46

81

86

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

5.2

Значения

Варианты

 

 

1-й

2-й

3-й

4-й

I, А

l, км

1000

4

900 5

800 6,25

750

4

2

По данным задания 1 определить КПД т) сети

90,1 %

91,15%

92,1 %

94,1 %

 

105

144

163 

165

 

2

 

5.2

3

К линии передачи подключаются два приемника (рис. 5.8). Известны токи

S = 2,5 мм2

S = 4 мм2

S = 6 мм2

 

203

221 

241

 

3

 

5.2


 

 

 

 

 

I1, l2 и длины участков l1, l2 Провода медные, допу тимая потеря напряжения проводах ΔU = 10 В. Опр делить сечение проводов магистрали

S= 10 мм2

 

256

 

 

Значения

Варианты

1-й

2-й

3-й

4-й

l1, A

l2, A

l1, м

l2, м

10

8

57

57

10

10

114

57

6

4

57

114

5

2,5

57

57

4

Для выбранных в зада нии 3 проводов определит предельно допустимый ток Провода проложены открыто

l = 70 А

l = 36 А

l = 27 А

l = 46 А

 

263

283

316

48

 

3

 

5.1

5

Как изменится напряже ние на первом приемник энергии (рис. 5.8), если от ключить второй приемни энергии?

Уменьшится Увеличится

Не изменится к

 

83

87

106

 

1,3

 

5.2

Расчет сечения проводов по допустимому нагреву