כיצד לחשב אובדן מתח בכבלים

נושא איכות ההולכה וקבלת האנרגיה החשמלית תלוי במידה רבה במצב הציוד המעורב בתהליך טכנולוגי מורכב זה. מאחר וכוח עצום מועבר למרחקים ארוכים בתחום האנרגיה, מציבות דרישות מוגברות למאפייני קווי החשמל.

יתרה מזאת, כדי להפחית את הפסדי המתח, תשומת לב מוקדשת ללא הרף לא רק למתחי מתח ארוכים, אלא גם במעגלים משניים, למשל, שנאי מדידת מתח, כפי שמוצג בתצלום.

הכבלים של המעגלים המשניים של ה- VT מכל שלב נאספים במקום אחד - ארון הרכבה המסוף. ממתג זה הממוקם על התורן האמצעי של הציוד, מעגלי המתח מוזנים באמצעות כבל נפרד לגוש המסוף של הלוח שנמצא בחדר הממסר.

ציוד ראשוני כוח ממוקמת במרחק ניכר מההגנה ומכשירי המדידה המותקנים על גבי לוחות. אורכו של כבל כזה מגיע ל 300- 400 מטר. מרחקים כאלה גורמים להפסדי מתח ניכרים במעגל הפנימי, העלולים להמעיט ברצינות במאפיינים המטרולוגיים של מכשירי המדידה והמערכת כולה.

מסיבה זו, איכות ההמרה של ערך מתח ראשוני, למשל, 330 קילוואט לערך משני של 100 וולט עם דרגת הדיוק הנדרשת 0.2 או 0.5, עשויה שלא להתאים לגבולות המקובלים הנדרשים להפעלה אמינה של קומפלקסי מדידה והגנות.

על מנת לבטל שגיאות כאלה בשלב הפעולה, כל כבלי המדידה מיועדים להפסדי מתח גם במהלך תכנון מעגל ציוד החשמל.

כיצד נוצרים הפסדי מתח

הכבל מורכב מליבות מוליכות, שכל אחת מהן מוקפת בשכבה דיאלקטרית. המבנה כולו ממוקם במעטפת דיאלקטרית אטומה.

מוליכי מתכת ממוקמים די קרוב זה לזה, נלחצים בחוזקה על ידי נדן המגן. עם אורך ארוך של הכביש הם מתחילים לעבוד כמו קבל עם צלחות טעינה. בשל פעולתו נוצר קיבול, המהווה חלק אינטגראלי מהגיב.

כתוצאה מתמורות בסיבובי שנאים, כורים ואלמנטים אחרים בעלי השראות, כוחה של האנרגיה החשמלית זוכה לאופי אינדוקטיבי. ההתנגדות ההתנגדתית של מתכת הליבה מהווה את המרכיב הפעיל של ההתנגדות הכוללת או המורכבת Zп של כל שלב.

להפעלה תחת מתח, הכבל מחובר לעומס עם התנגדות מורכבת מלאה ZN בכל ליבה.

במהלך פעולת הכבלים במעגל תלת פאזי במצב עומס נומינלי, הזרמים בשלבים L1 ÷ L3 הם סימטריים, וזרם איזון קרוב מאוד לאפס זורם בחוט הנייטרלי.

ההתנגדות המורכבת של המוליכים כאשר הזרם זורם דרכם גורמת לירידה ואובדן מתח בכבל, מצמצמת את ערך הקלט שלו, ובשל הרכיב התגובה הוא גם נוטה בזווית. כל זה מוצג באופן סכמטי בתרשים וקטורי.

המתח U2 פועל ביציאת הכבלים, החורג מהווקטור הנוכחי בזווית φ ומופחת בעוצמת הירידה I ∙ z מערך הקלט U1. במילים אחרות, וקטור ירידת המתח בכבל נוצר על ידי מעבר זרם דרך ההתנגדות המורכבת של המוליך ושווה לערך ההבדל הגאומטרי של וקטורי הכניסה והפלט.

לשם הבהרה הוא מוצג בקנה מידה מוגדל ומסומן על ידי הקטע ac או התנוחה המשולשת של המשולש המלבני. רגליו ak ו- kc מציינות את ירידת המתח על פני הרכיב הפעיל והתגובתי בהתנגדות הכבלים.

אנו ממשיכים נפשית את כיוון הווקטור U2 לצומת עם קו המעגל שנוצר על ידי הווקטור U1 מהמרכז בנקודה O. יש לנו וקטור ab, עם זווית שחוזרת על כיוון U2 ואורך השווה להבדל האריתמטי של הערכים U1-U2. כמות סקלרית זו נקראת אובדן מתח.

זה מחושב במהלך יצירת הפרויקט ונמדד במהלך פעולת הכבל כדי לפקח על בטיחות המאפיינים הטכניים שלו.

העיקרון של מדידת הפסדי מתח בכבל

לצורך הניסוי יש צורך לבצע שתי מדידות עם מד מתח בקצוות שונים: הכניסה והעומס. מכיוון שההבדל ביניהם יהיה קטן, יש צורך להשתמש במכשיר בעל דיוק גבוה, רצוי בכיתה 0.2.

אורך הכבל יכול להיות גדול, מה שידרוש זמן רב למעבר ממקום למקום. במהלך תקופה זו המתח ברשת יכול להשתנות מסיבות שונות, מה שיעוות את התוצאה הסופית. לכן נהוג לבצע מדידות כאלה משני הצדדים בו זמנית, לערב עוזר עם מתקני תקשורת ומכשיר שני למדידת דיוק גבוה.

מכיוון שהמתחים מודדים את הערך האפקטיבי של המתח, ההבדל בקריאות שלהם יצביע על כמות האובדן הנוצרת כתוצאה מחיסור אריתמטי של מודולי הווקטור בכניסה והפלט של הכבל.

כדוגמה, אנו רואים את מעגלי שנאי המתח המוצגים בתמונות העליונות. נניח שהערך הקווי בכניסה של הכבל נמדד לעשירית הקרובה ביותר ושווה ל 100.0 וולט, ובמסופי הפלט המחוברים לעומס הוא היה 99.5 וולט. משמעות הדבר היא שהפסדי מתח מוגדרים כ 100.0-99.5 = 0.5 V. כאשר הם מומרים לאחוזים הם הסתכמו ב 0.5%.

העיקרון של חישוב הפסדי מתח

נחזור לתרשים הווקטורי של וקטורי הירידה ואובדן המתח. כאשר ידוע על עיצוב הכבלים, ההתנגדות שלו מחושבת מהתנגדות, עובי ואורך המתכת של הליבה הנושאת זרם.

התגובה והאורך הספציפי קובעים את התגובה הכוללת של הכבל. לעיתים קרובות, לצורך החישוב, די לקחת תיקייה עם טבלאות בהתאם למותג הכבלים עם מאפיינים טכניים מסוימים מחשבים את שני סוגי ההתנגדות (פעילים ותגובות).

בהכרת שתי הרגליים של משולש זווית ימנית, מחושב היפוזיטוז - ערך ההתנגדות המורכבת.

נוצר כבל להעברת זרם נומינלי. מכפילים את ערכו המספרי בהתנגדות המורכבת, אנו מגלים את גודל ירידת המתח בצד AC. שתי הרגליים מחושבות באופן דומה: ak (I ∙ R) ו- kс (I ∙ X).

בשלב הבא מבוצעים חישובים טריגונומטריים פשוטים. במשולש ake, ae הרגל מוגדרת על ידי הכפלת I ∙ R על ידי cos φ, וב- kcff אורך הצד cf (I ∙ X מוכפל בחטא φ). שימו לב כי הקטע CF שווה לאורכו של הקטע שנקבע, כצד הנגדי של המלבן.

הוסף את האורך שמתקבל ae ו- ed. אנו מגלים את אורכה של מודעת הקטע, שהיא מעט פחות מאבדן אובדן מתח. בשל הערך הקטן של bd, קל יותר להזניח ערך זה מאשר לנסות לקחת אותו בחשבון בחישובים, שנעשה כמעט תמיד.

אלגוריתם פשוט זה הוא הבסיס לחישוב כבל דו ליבתי כאשר הוא מסופק עם זרם סינוסואידי מתחלף. הטכניקה עובדת עם התאמות קלות למעגלי DC.

בקווים תלת פאזיים הפועלים על כבלי תלת או ארבע חוטים, נעשה שימוש בחישוב דומה לכל שלב. בגלל זה, זה הרבה יותר מסובך.

כיצד החישוב מתבצע הלכה למעשה

הזמנים שבהם חישובים כאלה בוצעו ידנית על ידי נוסחאות חלפו מזמן. ארגוני עיצוב השתמשו זה מכבר בטבלאות מיוחדות, גרפים ותרשימים המסוכמים במדריכים טכניים. הם מבטלים את העבודה השגרתית של ביצוע פעולות מתמטיות רבות ואת שגיאות המפעיל הנלוות.

כדוגמה, אנו יכולים לצטט את הטכניקות המפורטות בספריות הנגישות לציבור:

• אספקת החשמל של פדורוב בשנת 1986;

• על עבודות תכנון לאספקת חשמל של קווי חשמל ורשתות חשמל בעריכת בולשמן, קרופוביץ 'וסמובר.

עם ההכנסה המסיבית של מחשבים בחיינו, החלו לפתח תוכניות לחישוב הפסדי מתח, מה שהקל מאוד על תהליך זה. הם נוצרים הן לצורך ביצוע חישובים מורכבים של רשתות אספקת חשמל על ידי ארגוני תכנון, והן לצורך הערכה משוערת של התוצאות המקדימות של שימוש בכבל נפרד.

בעלי אתרים חשמליים למטרות אלה מפרסמים על משאביהם מחשבונים שונים המאפשרים לכם להעריך במהירות את יכולות הכבלים של מותגים שונים. כדי למצוא אותם די בחיפוש בגוגל כדי להזין את השאילתה המתאימה ולבחור אחד מהשירותים.

כדוגמה, שקול את פעולתו של מחשבון מסוג זה.

נבצע עבורו מבחן מבחן ונזין את הנתונים הראשוניים בשדות המתאימים:

• זרם חילופין;

• אלומיניום

• אורך קו - 400 מ ';

• קטע כבלים - 16 מ"מ מרובע (סביר להניח שזה לא כבל, אלא ליבה אחת);

• חישוב הספק - 100 וואט;

• מספר שלבים - 3;

• מתח רשת - 100 וולט;

• גורם כוח - 0.92;

• הטמפרטורה היא 20 מעלות.

אנו לוחצים על הכפתור "חישוב הפסדי מתח בכבל" ובוחנים את תוצאת השירות.

התוצאה הייתה די מתקבלת על הדעת: 0.714 וולט או 0.714%.

בואו ננסה לבדוק זאת מחדש באתר אחר. לשם כך, עבור לשירות מתחרה והזן את אותם הערכים.

כתוצאה מכך אנו מקבלים חישוב מהיר.

כעת תוכלו להשוות בין התוצאות שבוצעו על ידי שירותים שונים. 0.714-0.699373 = 0.021 וולט.

דיוק החישוב בשני המקרים מקובל למדי לא רק לניתוח מהיר של ביצועי הכבלים, אלא גם למטרות אחרות.

שיטה להשוואה בין עבודתם של שני שירותים מקוונים הראתה את היעילות שלהם והיעדר טעויות בהזנת נתונים שאדם יכול לבצע באמצעות חוסר תשומת לב.

עם זאת, לאחר שביצע חישוב כזה, מוקדם להירגע. יש להסיק כי הכבל שנבחר מתאים להפעלה בתנאי פעולה ספציפיים. לשם כך יש דרישות טכניות לסטיות מתח מותרות מהנורמה.

מסמכים נורמטיביים על סטיית מתח מהערך הנקוב

בהתאם לאום שלהם, השתמש באחד מהבאים.

TKP 45-4.04—149—2009 (RB)

המסמך תקף בשטח הרפובליקה של בלארוס. בעת קבלת התוצאה, שימו לב לסעיף 9.23.

SP 31-110-2003 (RF)

התקנים הנוכחיים ניתנים לשימוש במתקני אספקת החשמל של הפדרציה הרוסית. שקול את סעיף 7.23.

GOST 13109

הוחלף ב- 1 בינואר 1999 התקן הבין-לאומי, GOST 13109 משנת 1987. נתח לפי סעיף 5.3.2.

דרכים להפחתת אובדן הכבלים

כאשר נעשה חישוב הפסדי מתח בכבל והתוצאה מושווה לדרישות מסמכי רגולציה, אנו יכולים להסיק כי הכבל מתאים לעבודה.

אם התוצאה הראתה שהערכת השגיאות מוגזמת, עליכם לבחור כבל אחר או לציין את התנאים להפעלתו. בפועל, לעתים קרובות נתקל במקרה טיפוסי כאשר כבל עובד כבר מתגלה בשיטות מדידה כי הפסדי המתח בו חורגים מהנורמות המותרות. כתוצאה מכך, איכות מתקני אספקת החשמל מופחתת.

במצב כזה, יש לנקוט בצעדים טכניים נוספים כדי להפחית את עלויות החומר הדרושות להחלפת כבלים מלאה בשל:

1. הגבלות על עומס דולף;

2. הגדלת שטח החתך של המוליכים המוליכים;

3. להפחית את אורך כבל העבודה;

4. טמפרטורת הפעלה נמוכה יותר.

השפעת כוח הכבלים על אובדן מתח

זרימת הזרם דרך מוליך מלווה תמיד בשחרור החום בו, והחימום משפיע על המוליכות שלו.כאשר מועברים כוח מוגבר דרך הכבל, הם, היוצרים טמפרטורה גבוהה, מגדילים את הפסדי המתח.

בכדי לצמצם אותם, די די בכמה מהצרכנים שמקבלים חשמל באמצעות כבלים פשוט לכבות ולהפעיל מחדש את רשת העוקפים האחרת.

שיטה זו מקובלת על מעגלים מסועפים עם מספר רב של צרכנים וקווים מיותרים לחיבורם.

שטח חתך מוגדל של ליבת הכבלים

שיטה זו משמשת לרוב להפחתת הפסדים במעגלים של שנאי מדידת מתח. אם אתה מחבר כבל אחר לכבל עבודה ומחבר את ליבותיהם במקביל, הזרמים יתפצלו ויצמצמו את העומס בכל חוט. הפסדי מתח מופחתים גם כן, והדיוק של מערכת המדידה משוחזר.

בשיטה זו, חשוב לא לשכוח לבצע שינויים בתיעוד המנהלי ובמיוחד בתרשימי ההתקנה המשמשים את אנשי התיקונים והתחזוקה לביצוע תחזוקה תקופתית. זה ימנע מהעובדים לטעות.

אורך הכבל מופחת

השיטה אינה אופיינית, אך במקרים מסוימים ניתן להשתמש בה. העובדה היא שתוכניות ניתוב כבלים בחברות אנרגיה מפותחות רבות מפותחות ומשתפרות כל העת ביחס לציוד שהועבר.

בשל כך, נוצרות הזדמנויות להעביר את הכבל עם צמצום באורכו, מה שיפחית את אובדן המתח שנוצר.

השפעת טמפרטורת הסביבה

עבודת הכבל בחדרים עם חימום מוגבר מובילה לפגיעה באיזון התרמי, לעלייה בשגיאות המאפיינים הטכניים שלו. שכיבה לאורך כבישים מהירים אחרים או שימוש בשכבת בידוד תרמי יכולה להפחית את הפסדי המתח.

ככלל, ניתן לשפר ביעילות את מאפייני הכבלים באחת או יותר דרכים בעזרת היישום המורכב שלהם. לכן כאשר מתעורר צורך כזה חשוב לקחת בחשבון את כל הפתרונות האפשריים לבעיה ולבחור באפשרות המתאימה ביותר לתנאים מקומיים.

יש לזכור כי הניהול המוסמך של כלכלת החשמל דורש ניתוח מתמיד של המצב התפעולי, ציפייה להתפתחות אירועים והיכולת לחשב מצבים שונים. תכונות אלה מבדילות חשמלאי טוב מהמסה הכללית של עובדים רגילים.

Comments

[#1]

למרבה הצער, באיור העליון, הווקטור I * R אינו מקביל לווקטור I.

הקיבול ההדדי של ליבות הכבלים יוצר מוליכות קיבולית, לא התנגדות.

ולעניין זה, עליכם לסמוך על הנוסחאות בתור הארוך.