Расчет проводов по допустимой потере напряжения

1.Потеря напряжения в соединительных проводах. При рас­чете проводов по допустимой потере напряжения обычно зада­ны: напряжение источника энергии U, расстояние I от этого ис­точника до места потребления энергии, сила тока / (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 r. Определим сопротивление обоих проводов линии:

 

или

 

где — удельная  проводимость

материала проводов.

Напряжение источника U₁ равно напряжению приемника энергии U плюс потеря напряжения в проводах . Отсюда напряжение на приемнике энергии

. (5.2)

Потерю напряжения в проводах определим по закону Ома:

      (5.3)

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(%)

Подставим  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 / и обратно пропорцио­нально квадрату напряжения приемника U2, потере напряжения е и удельной проводимости у. 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 . Отношение полезной мощ­ности приемника  к затраченной мощности  на­зывается коэффициентом полезного действия (КПД,) линии

 

Обычно

 

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:  Потеря напряжения на первом участке линии

По второму участку линии длиной  проходят токи и . Значит,

 

Потеря напряжения на третьем участке линии

Если вся цепь выполнена проводом одинакового сечения , то потеря

напряжения по всей линии

]

 

Записи в простых скобках выражают расстояние от источника энергии до соответствующго приемника:

Отсюда потеря напряжения

Сечение проводов магистрали

 

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

 

В общем виде