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