Jaké jsou napěťové ztráty a důvody vzniku napěťových ztrát

Abyste pochopili, co je ztráta napětí, zvažte vektorový diagram napětí třífázového vedení střídavého proudu (obr. 1) s jednou zátěží na konci vedení (I).

Předpokládejme, že vektor proudu je rozložen na složky I a a I p. Na Obr. 2 jsou v měřítku vyneseny vektory fázového napětí na konci vedení U 3ph a proudu I, za ním ve fázi zaostávající o úhel φ2.

Pro získání vektoru napětí na začátku čáry U1 ph, na konci vektoru U 2 ph je třeba na stupnici napětí sestrojit trojúhelník úbytků napětí ve vedení (abc). Za tímto účelem je rovnoběžně s proudem položen vektor a b, rovný součinu proudu a aktivního odporu vedení (IR), a vektor bc rovný součinu proudu a indukčního odporu vedení. (I X), je položena kolmo k aktuálnímu vektoru. Za těchto podmínek přímka spojující body O a c odpovídá velikosti a prostorové poloze vektoru napětí na začátku vedení (U1 f) vzhledem k vektoru napětí na konci vedení (U2 f). Spojením konců vektorů U1 f a U2 f získáme vektor poklesu napětí na impedanci vedení ac=IZ.

Rýže. 1. Schéma s jedním zatížením na konci řádku

Rýže. 2. Vektorový diagram napětí pro vedení s jednou zátěží. Ztráta napětí ve vedení.

Bylo dohodnuto nazývat algebraický rozdíl fázových napětí na začátku a na konci vedení, tj. segment ad nebo segment ac’ téměř stejný, jako ztráta napětí.

Vektorový diagram a z něj odvozené vztahy ukazují, že úbytek napětí závisí na parametrech sítě a také na činné a jalové složce proudu nebo výkonu zátěže.

Při výpočtu velikosti napěťového úbytku v síti je třeba vždy zohlednit aktivní odpor a indukční odpor lze zanedbat v osvětlovacích sítích a v sítích s průřezy vodičů do 6 mm2 a kabelů do 35 mm2.

Detekce ztráty síťového napětí

Ztráta napětí pro třífázový systém se obvykle označuje pro lineární veličiny, určené vzorcem

kde l je délka odpovídajícího úseku sítě, km.

Pokud nahradíme proud výkonem, vzorec bude mít tvar:

kde P je činný výkon, Q je jalový výkon, kVar; l je délka úseku, km; Un — jmenovité síťové napětí, kV.

Změna síťového napětí

Přípustná ztráta napětí

Pro každý elektrický přijímač jsou povoleny určité ztráty napětí. Například asynchronní motory běžně tolerují odchylku napětí ±5 %. To znamená, že pokud je jmenovité napětí daného elektromotoru 380 V, pak by mělo být napětí U ‘add = 1,05 U n = 380 x 1,05 = 399 V a U “add = 0,95 U n = 380 x 0,95 = 361 V považovány za maximální přípustné hodnoty napětí. Samozřejmě všechna střední napětí mezi hodnotami 361 a 399 V také uspokojí spotřebitele a vytvoří určitou zónu, kterou lze nazvat požadovanou zónou napětí.

Vzhledem k tomu, že během provozu podniku dochází k neustálé změně zatížení (výkon nebo proud protékající vodiči v danou denní dobu), budou také v síti docházet k různým ztrátám napětí, které se liší od nejvyšších odpovídajících hodnot. na režim maximálního zatížení dUma x na nejnižší dUmin , odpovídající minimálnímu zatížení spotřebiče.

Pro výpočet velikosti těchto ztrát napětí použijte vzorec:

Z vektorového diagramu napětí (obr. 2) vyplývá, že skutečné napětí na přijímači U2ph lze získat odečtením hodnoty dU f od napětí na začátku čáry U1 f, nebo přechodem na lineární, tzn. sdružených napětí, získáme U2 = U1 — dU

Výpočet ztráty napětí

Příklad. Spotřebič sestávající z asynchronních motorů je připojen ke sběrnicím podnikové trafostanice, která udržuje konstantní napětí U1 = 400 V po celý den.

Nejvyšší spotřebitelské zatížení bylo pozorováno v 11 hodin, se ztrátou napětí dUmax = 57 V nebo dUmax % = 15 %. Nejnižší spotřebitelské zatížení odpovídá polední přestávce, přičemž dUmin je 15,2 V, nebo dUmin % = 4 %.

Je nutné zjistit skutečné napětí spotřebiče v režimu nejvyšší a nejnižší zátěže a zkontrolovat, zda leží v zóně požadovaných napětí.

Rýže. 3. Potenciální diagram pro vedení s jednou zátěží pro určení ztráty napětí

Řešení. Zjistíme skutečné hodnoty napětí:

U2 max = U1 – dUmax = 400 – 57 = 343 V

U2 min = U1 – dUmin = 400 – 15,2 = 384,8 V

Požadovaná napětí pro asynchronní motory s Un = 380 V musí splňovat podmínku:

399 ≥ U2 žlutá ≥ 361

Dosazením vypočtených hodnot napětí do nerovnosti jsme přesvědčeni, že pro nejvyšší stavy zatížení není splněn vztah 399 > 343 > 361, ale pro nejnižší zatížení 399 > 384,8 > 361 je splněn.

Závěr. V režimu nejvyšší zátěže je ztráta napětí tak velká, že napětí spotřebitele překročí požadovanou napěťovou zónu (sníží se) a neuspokojí spotřebitele.

Tento příklad lze graficky znázornit diagramem potenciálu na obr. 3. Při nepřítomnosti proudu se napětí na spotřebiči bude číselně rovnat napětí na napájecích sběrnicích. Protože úbytek napětí je úměrný délce napájecího vedení, mění se napětí za přítomnosti zátěže podél vedení po nakloněné přímce z hodnoty U1 = 400 V na hodnotu U2 max = 343 V a hodnota U2 min = 384,8 V.

Jak je vidět z diagramu, napětí v režimu nejvyšší zátěže opustilo požadovanou napěťovou zónu (bod B grafu).

I při konstantním napětí na přípojnicích napájecího transformátoru tedy mohou náhlé změny zátěže vytvořit na přijímači nepřijatelnou úroveň napětí.

Navíc se může ukázat, že když se zátěž v síti změní z nejvyšší zátěže přes den na nejnižší zátěž v noci, energetický systém sám nebude schopen zajistit potřebné napětí na svorkách transformátoru. V obou těchto případech je třeba se uchýlit k místním, převážně skokovým změnám napětí.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Úbytek napětí je hodnota, která ukazuje, jak moc se liší napětí na konci vedení od napětí na začátku vedení.

Mezi hlavní důvody ztráty napětí v síti patří:

• Nízké napětí v elektrických vedeních.
• Opotřebení vodičů vedení pro přenos energie – dálkové vedení neodpovídají nárůstu zatížení, mají velký počet spojů atd.
• Kapacita transformátoru není dostatečná pro proudové zatížení.
• Nerovnováha výkonu.
• Průřez přívodních kabelů a vodičů je nedostatečný pro připojení zátěže.
• Špatný kontakt na vstupním jističi.
• Nekvalitní větev z venkovního vedení.
• Nerovnováha napětí mezi fázemi.

Ztráty napětí mohou způsobit zhoršení spouštěcích podmínek motorů a zařízení na nich založených, zvýšení startovacího proudu, přehřátí vodičů (až roztavení, což může vést k požáru v důsledku zkratu), snížení jasu světelných zdrojů, snížení životnosti elektrických přijímačů (domácích a průmyslových), nestabilní provoz zařízení citlivých na napájení a také výrazné zhoršení výkonu některých zařízení.

Výpočet ztrát síťového napětí

Pokles napětí (ve srovnání s normálem) ovlivňuje provoz současných přijímačů (osvětlení nebo výkonová zátěž). Proto by výsledky výpočtu odchylek napětí neměly být větší než přípustné normy. Analytický pokles napětí lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

$Uан = ((Р*r0 + Q*x0)*l) / Unom$

kde: P je činný výkon; r0 — aktivní odpor; Q – jalový výkon; x0 — indukční odpor; l — délka čáry; Unom je jmenovité napětí.

“Výpočet ztrát síťového napětí”
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Pomoc s abstraktem z neuronové sítě

Podle pravidel pro instalaci elektroinstalace by odchylka napětí v energetických sítích neměla překročit 5%, pro osvětlovací sítě průmyslových podniků a veřejných budov 2,5%-5%, pro venkovní osvětlovací sítě a obytné prostory 5%. Na základě zkušeností s návrhem a provozem elektrických obvodů jsou akceptovány následující přípustné hodnoty ztráty napětí. Pro nízké napětí z přípojnic transformátorové místnosti k nejvzdálenějšímu spotřebiči asi 6 %. Tato ztráta je zase rozdělena takto:

1. Od rozvodny po vstup do areálu se toto číslo pohybuje od 3 % do 5 % v závislosti na hustotě zatížení.
2. Od vstupu k nejvzdálenějšímu spotřebiteli od 1 % do 2,5 %.

U vysokonapěťových sítí je v případě běžného provozu v kabelovém vedení toto číslo 6 % a u venkovního vedení 8 %. V nouzovém režimu jsou přípustné ztráty napětí v kabelových sítích 10% a v nadzemních sítích asi 12%.

Při výpočtu můžete použít zadané výkony nebo aktuální hodnoty odpovídající těmto výkonům. U vedení o délce několika kilometrů je nutné počítat s vlivem indukčního odporu vodičů na úbytek napětí. V tomto případě se nejprve nastaví hodnota indukčního odporu, která odpovídá kovu v drátech, a poté se jalový a činný výkon, stejně jako ztráta indukčního napětí, vypočítá podle následujícího vzorce:

Nyní je nutné vypočítat přípustnou aktivní ztrátu napětí takto:

Pro výpočet požadovaného průřezu vodiče použijte následující vzorec:

kde y je převrácená hodnota specifického odporu.

Na základě výsledné hodnoty průřezu vodiče se vybere nejbližší standardní a nakonec se vypočítá úbytek napětí podle vzorce:

Výpočet stejnosměrné elektrické sítě na základě ztrát napětí má následující pořadí a formu. Přenášený proud se vypočítá podle vzorce:

kde U je jmenovité napětí.

Odpor drátu vedení se vypočítá takto:

kde: p je specifický odpor drátu; s — průřez drátu.

Ztrátu napětí na vedení lze tedy vypočítat pomocí vzorce:

Tento vzorec poskytuje možnost provést zkušební výpočet ztráty síťového napětí, pokud je zatížení známé, nebo vybrat průřez vodiče pro dané zatížení:

Když je zátěž pouze aktivní, výpočet pro jednofázovou AC síť se neliší od výpočtu pro DC vedení. V případě, že je zatížení smíšené – účiník se liší od jednoho, budou mít výpočtové vzorce jinou formu. Přenášený proud se vypočítá takto:

Ztráty napětí se počítají podle vzorce:

$Uп = I*R = (2*I*L) / (y*s*cosф)$

Požadovaný průřez lze vypočítat pomocí vzorce:

$s = (2*I*L) / (y*Uп*cosф)$