Выбор и расчет электрических сетей на потерю напряжения

Урок №13

Тема: «Выбор и расчет электрических сетей на потерю напряжения».

1. Требования ПУЭ относительно потерь и отклонений напряжения в электрической сети.

Напряжение в любой точке сети промышленного предприятия с течением времени изменяется.

Повышенное напряжение на зажимах электрических машин и аппаратов ускоряет износ их изоляции. Пониженное напряжение вызывает:

1. для электродвигателей – уменьшение вращающего момента;

2. для ламп – уменьшение светового потока;

3. для электротехнологических установок – ухудшение режима работы, например, у сварочных установок ухудшается качество сварки.

Поэтому проводники электрических сетей должны быть проверены на потерю напряжения.

Отклонение напряжения - это отношение разности между фактическим напряжением сети и номинальным напряжением к номинальному напряжению:

Согласно ПУЭ допускаются следующие отклонения напряжения:

1. на зажимах осветительных приборов рабочего освещения от –2,5 до +5%;

2. на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления от –5 до +10%;

3. на зажимах остальных ЭП от –5 до +5%;

4. в послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.

1. Активное и индуктивное сопротивление проводников.

Провода и кабели обладают активным сопротивлением. Оно определяется по формуле:

R=r₀*l,

где l - длина линии, км;

r₀ - удельное активное сопротивление, Ом/км; r₀ определяют по справочным таблицам или по формуле:

,

где F – сечение проводника, мм²;

 - удельная проводимость, м/(Ом*мм²).

Для медных проводников =54 м/(Ом*мм²).

Для алюминиевых проводников =32 м/(Ом*мм²).

Активное сопротивление проводников зависит от нагрузки: с увеличением тока увеличивается количество теплоты, выделяемой в проводнике; это вызывает увеличение температуры

проводника и, следовательно, его сопротивления.

Проводники, по которым передается энергия переменного тока, помимо активного обладают индуктивным сопротивлением. Оно определяется по формуле:

X=x₀*l,

где x₀ - удельное индуктивное сопротивление, Ом/км; x₀ определяют по справочным таблицам. Индуктивное сопротивление проводников не зависит от нагрузки. Оно зависит от радиуса токоведущей жилы проводника и от расстояния между фазами.

,

где r – радиус провода, м;

D_СР – среднее геометрическое расстояние между проводами, м.

,

где D_AB , D_BC , D_CA – расстояния между фазами, м (см. рисунок 9).

Рисунок 9 – Размеры, влияющие на х₀.

Определение потери напряжения в трехфазной линии переменного тока.

Рисунок 10 – Схема (а) и векторная диаграмма (б) линии с нагрузкой на конце.

Порядок построения векторной диаграммы:

1. строим вектор фазного напряжения в конце линии U_Ф2;

2. строим вектор тока I под углом ₂ к вектору напряжения U_Ф2 в сторону отставания, т.к. нагрузка имеет активно-индуктивный характер;

3) из конца вектора U_Ф2 параллельно вектору тока I откладываем вектор падения напряжения в активном сопротивлении линии I*R;

4) из конца вектора I*R под углом 90 к вектору тока I в сторону опережения откладываем вектор падения напряжения в реактивном сопротивлении линии I*X;

1. соединив полученную точку ‘с’ с началом вектора U_Ф2 получим вектор фазного напряжения в начале линии U_Ф1.

Вектор ас называется падением напряжения в линии. Оно представляет собой геометрическую разность напряжений в начале и в конце линии. Величина U_Ф называется продольной составляющей линией напряжения. Величина  U_Ф называется поперечной составляющей падения напряжения.

Потеря напряжения – это алгебраическая разность между напряжениями в начале и конце линии.

В сетях до 1 кВ угол  очень мал, поэтому потеря напряжения приближенно принимается равной продольной составляющей падения напряжения.

Для трехфазной фазной линии переменного тока потеря напряжения, выраженная в процентах, равна:

Очень часто вторым слагаемым пренебрегают, тогда: