Губици и падови напона - које су разлике

У обичном људском животу, речи "губитак" и "пад" се користе за означавање чињенице смањења одређених достигнућа, али оне значе другачију вредност.

У овом случају, „губици“ означавају губитак дела, оштећење, смањење величине претходно постигнутог нивоа. Губици су непожељни, али можете их толерисати.

Реч "пад" схвата се као озбиљнија штета повезана са потпуним лишавањем права. Дакле, чак и повремено настали губици (рецимо, портфељ) током времена могу довести до пада (на пример, нивоа материјалног живота).

С тим у вези, размотрићемо ово питање у вези са напоном електричне мреже.

Како настају губици и падови напона

Електрична енергија се преноси на велике удаљености надземним водовима од једне до друге трафостанице.

Надземни водови су пројектовани за пренос дозвољене снаге и направљени су од металних жица одређеног материјала и пресека. Они стварају отпорно оптерећење са вредношћу отпора Р и реактивним оптерећењем од Кс.

На пријемној страни стоји трансформаторконверзија електричне енергије.Његови намотаји имају активан и изражен индуктивни отпор КСЛ. Секундарна страна трансформатора снижава напон и даље га преноси потрошачима, чије је оптерећење изражено вредношћу З и активног је, капацитивног и индуктивног карактера. Ово такође утиче на електричне параметре мреже.

Напон који се примењује на жице носача надземног вода, најближе трафостаници за пренос електричне енергије, савладава реактивни и активни отпор кола у свакој фази и ствара струју у њему чији вектор одступа од вектора струје. примењен напон за угао φ.

Природа дистрибуције напона и тока струја дуж линије за симетричан режим оптерећења приказана је на фотографији.

Пошто свака фаза линије напаја различит број потрошача који су такође насумично искључени или прикључени на посао, технички је веома тешко савршено избалансирати фазно оптерећење. У њему увек постоји неравнотежа, која је одређена векторским сабирањем фазних струја и записана као 3И0. У већини прорачуна, једноставно се игнорише.

Енергија коју троши предајна подстаница делимично се троши на савладавање отпора линије и стиже на пријемну страну са мало промена. Ову фракцију карактерише губитак и пад напона, чији се вектор благо смањује у амплитуди и помера се за угао у свакој фази.

Како се израчунавају губици и пад напона

Да би се разумели процеси који се одвијају током преноса електричне енергије, векторски облик је погодан за представљање главних карактеристика. На овој методи се заснивају и различите методе математичког прорачуна.

Да бисте поједноставили прорачуне у трофазни систем представљен је са три једнофазна еквивалентна кола. Ова метода добро функционише са симетричним оптерећењем и омогућава вам да анализирате процесе када се поквари.

У горњим дијаграмима, активна Р и реактанса Кс сваког проводника линије су повезани у серију са комплексним отпором оптерећења Зн карактеризираним углом φ.

Поред тога, врши се прорачун губитка напона и пада напона у једној фази. Да бисте то урадили, потребно је да наведете податке. У ту сврху се бира подстаница која прима енергију, где се већ мора одредити дозвољено оптерећење.

Вредност напона било ког високонапонског система је већ назначена у референтним књигама, а отпори жица су одређени њиховом дужином, пресеком, материјалом и конфигурацијом мреже. Максимална струја у колу је подешена и ограничена својствима жица.

Дакле, да започнемо прорачуне, имамо: У2, Р, Кс, З, И, φ.

Узимамо једну фазу, на пример, «А» и одвајамо за њу у комплексној равни векторе У2 и И, померене за угао φ, као што је приказано на слици 1. Разлика потенцијала у активном отпору проводника се поклапа у правцу са струјом и по величини одређује се из израза И ∙ Р. Овај вектор одлажемо са краја У2 (сл. 2).

Разлика потенцијала у реактанси проводника разликује се од смера струје за угао φ1 и израчунава се из производа И ∙ Кс. Одлажемо је од вектора И ∙ Р (сл. 3).

Подсетници: за позитиван смер ротације вектора у комплексној равни узима се кретање у смеру супротном од казаљке на сату. Струја која тече кроз индуктивно оптерећење заостаје за примењеним напоном за угао.

На слици 4 приказан је приказ вектора разлике потенцијала на укупан отпор жице И ∙ З и напон на улазу кола У1.

Сада можете да упоредите улазне векторе са еквивалентним колом и преко оптерећења. Да бисте то урадили, поставите резултујући дијаграм хоризонтално (слика 5) и нацртајте лук од почетка са полупречником модула У1 док се не пресече са правцем вектора У2 (слика 6).

На слици 7 је приказано увећање троугла ради веће прегледности и цртање помоћних линија које означавају карактеристичне тачке пресека са словима.

На дну слике је приказано да се резултујући вектор ац назива пад напона, а аб се назива губитак. Разликују се по величини и правцу. Ако се вратимо на првобитну скалу, видећемо да се ац добија као резултат геометријског одузимања вектора (У2 од У1), а аб је аритметички. Овај процес је приказан на слици испод (слика 8).

Извођење формула за прорачун губитака напона

Вратимо се сада на слику 7 и приметимо да је бд сегмент веома мали. Из тог разлога се у прорачунима занемарује и губитак напона се рачуна из дужине сегмента ад. Састоји се од два линијска сегмента ае и ед.

Пошто је ае = И ∙ Р ∙ цосφ и ед = И ∙ к ∙ синφ, онда се губитак напона за једну фазу може израчунати по формули:

∆Упх = И ∙ Р ∙ цосφ + И ∙ к ∙ синφ

Ако претпоставимо да је оптерећење симетрично у свим фазама (условно занемарујући 3И0), можемо математичким методама израчунати губитак напона у линији.

∆Ул = √3И ∙ (Р ∙ цосφ + к ∙ синφ)

Ако десну страну ове формуле помножимо и поделимо са напоном мреже Ун, онда добијамо формулу која нам омогућава да извршимо пПрорачун губитака напона кроз напајање.

∆Ул = (П ∙ р + К ∙ к) / Ун

Вредности активне П и реактивне К снаге могу се узети из очитавања водомера.

Дакле, губитак напона у електричном колу зависи од:

• активна и реактанса кола;

• компоненте примењене снаге;

• величина примењеног напона.

Извођење формула за прорачун попречне компоненте пада напона

Вратимо се на слику 7. Вредност вектора ац се може представити хипотенузом правоуглог троугла ацд. Већ смо израчунали стопу огласа. Одредимо попречну компоненту цд.

Слика показује да је цд = цф-дф.

дф = це = И ∙ Р ∙ син φ.

цф = И ∙ к ∙ цос φ.

цд = И ∙ к ∙ цосφ-И ∙ Р ∙ синφ.

Користећи добијене моделе, вршимо мале математичке трансформације и добијамо попречну компоненту пада напона.

δУ = √3И ∙ (к ∙ цосφ-р ∙ синφ) = (П ∙ к-К ∙ р) / Ун.

Одређивање формуле за израчунавање напона У1 на почетку далековода

Познавајући вредност напона на крају линије У2, губитак ∆Ул и попречну компоненту пада δУ, можемо израчунати вредност вектора У1 по Питагориној теореми. У проширеном облику, има следећи облик.

У1 = √ [(У2 + (Пр + Кк) / Ун)2+ ((Пк-Кр) / Ун)2].

Практична употреба

Прорачун губитака напона врше инжењери у фази израде пројекта електричног кола за оптималан избор конфигурације мреже и њених саставних елемената.

У току рада електричних инсталација, по потреби, могу се периодично вршити истовремена мерења вектора напона на крајевима водова и упоређивати резултати добијени методом једноставних прорачуна.Овај метод је погодан за уређаје који имају повећану захтеви због потребе високе тачности рада.

Губици напона у секундарним колима

Пример су секундарна кола мерних напонских трансформатора, која понекад достижу и неколико стотина метара дужине и преносе се посебним каблом за напајање повећаног пресека.

Електричне карактеристике таквог кабла подлежу повећаним захтевима за квалитет преноса напона.

Савремена заштита електричне опреме захтева рад мерних система са високим метролошким показатељима и класом тачности од 0,5 или чак 0,2. Због тога се губици напона примењеног на њих морају пратити и узети у обзир. Иначе, грешка коју су унели у рад опреме може значајно утицати на све оперативне карактеристике.

Губици напона у дугим кабловским водовима

Карактеристика дизајна дугог кабла је да има капацитивни отпор због прилично блиског распореда проводних језгара и танког слоја изолације између њих. Он даље одбија вектор струје који пролази кроз кабл и мења његову величину.

Утицај пада напона на капацитивни отпор мора се узети у обзир у прорачуну да би се променила вредност И ∙ з. У супротном, горе описана технологија се не мења.

У чланку су дати примери губитака и падова напона на надземним далеководима и кабловима. Међутим, они се налазе у свим потрошачима електричне енергије, укључујући електромоторе, трансформаторе, индукторе, кондензаторске банке и друге уређаје.

Количина губитака напона за сваку врсту електричне опреме је законски регулисана у погледу услова рада, а принцип њиховог одређивања у свим електричним колима је исти.