Потеря напряжения от длины кабеля: Калькулятор расчёта потерь напряжения в кабеле

Содержание

Расчет потери напряжения в кабеле

В качестве примера расчёта потерь в кабеле рассмотрим схему трансляционной линии с ответвлением:

Рисунок 1. Пример трансляционной линии

Расстояние между громкоговорителями основной линии составляет 10 м, на ответвлении — 7 м. Расчет осуществляется для кабеля сечением 1 мм².

Прежде чем начать расчет мощности на громкоговорителях, ответвление линии необходимо заменить эквивалентной нагрузкой.

Рисунок 2. Расчет эквивалента ответвления

Как следует из расчетов, эквивалентом ответвления будет громкоговоритель, имеющий сопротивление 833,54 Ом или мощность 11,99 Вт (P = U2/R, U=100 В).

С учетом эквивалентной нагрузки рассчитаем напряжение на громкоговорителях главной ветви.

Рисунок 3. Потери в кабеле главной ветви линии

Мы получили значения напряжения на всех громкоговорителях главной ветви.

Вычисленные значения для эквивалентной нагрузки позволяют произвести дальнейшие расчёты для громкоговорителей, расположенных на ответвлении.

Рисунок 4. Расчет потерь в кабеле ответвления

Для расчёта любой трансляционной линии необходимо учитывать потери, связанные с протяженностью кабеля подключения громкоговорителей. Поскольку соединительный кабель имеет конечное, пусть и малое, сопротивление, то часть мощности, подводимой от усилителя, будет рассеиваться в виде тепла. В проектируемых системах оповещения для расчёта уровня звукового давления принципиально важно знать точную величину мощности, поступающей на громкоговорители.

Предлагаемая программа позволяет предельно точно построить 100-вольтную трансляционную линию, учитывая мощность громкоговорителей и характеристики кабеля. По результатам программы оценивается уровень потерь для разного типа применяемого кабеля, а также рассчитывается напряжение в точках подсоединения громкоговорителей и мощность их фактического использования.

Расчет потерь напряжения в кабеле

Для того чтобы обеспечить подачу напряжения от распределительного устройства к конечному потребителю используются линии электропередач. Они могут быть воздушными или кабельными и имеют значительную протяженность.

Как и все проводники, они имеют сопротивление, которое зависит от длины и чем они протяжение, тем больше потеря напряжения.

И чем длиннее линия, тем потери напряжения будут больше. Т.е. напряжение на входе и в конце линии будет разное.

Чтобы оборудование работало без сбоев, эти потери нормируются. Они суммарно должны иметь значение, не превышающее 9%.

Максимальное понижение напряжение на вводе составляет пять процентов, а до самого удаленного потребителя не более четырех процентов. В трехфазной сети при трех или четырех проводной сети этот показатель не должен превышать 10%.

Симптомы снижения напряжения у потребителя

Если эти показатели не соблюдаются, конечные потребители не смогут обеспечить номинальные параметры.

При снижении напряжения возникают следующие симптомы:

Осветительные приборы, в которых используются лампы накаливания, начинают работать (светиться) в половину накала;
При включении электродвигателей уменьшается пусковое усилие на валу. В результате чего двигатель не вращается, и как следствие происходит перегрев обмоток и выход из строя;
Некоторые электроприборы не включаются. Не хватает напряжения, а другие приборы после включения могу выходить из строя;
Установки, чувствительные к входному напряжению, работают нестабильно, так же могут не включаться источники света, у которых нет нити накаливания.

Передача электроэнергии производится по воздушным или кабельным сетям. Воздушные изготовлены из алюминия, а кабельные могут быть алюминиевыми или медными.

В кабелях кроме активного сопротивления имеется емкостное сопротивление. Поэтому потеря мощности зависит от длины кабеля.

Причины, приводящие к снижению напряжения

Потери напряжения в линии электропередач возникают по следующим причинам:

По проводу проходит ток, который нагревает его, в результате увеличивается активное и емкостное сопротивление;
Трехфазный кабель при симметричной нагрузке имеет одинаковые значения напряжения на жилах, а ток нулевого провода будет стремиться к нулю. Это справедливо если нагрузка постоянная и чисто активная, что в реальных условиях невозможно;
В сетях, кроме активной нагрузки, имеется реактивная нагрузка в виде обмоток трансформатора, реакторов и т.п. и как следствие в них появляется индуктивная мощность;
В результате сопротивление будет складываться из активного, емкостного и индуктивного. Оно влияет на потери напряжения в сети.

Потери тока зависят от длины кабеля. Чем он протяжение, тем больше сопротивление, а это значит, что и потери значительнее. Отсюда следует, что потери мощности в кабеле зависят от протяженности или длины линии.

Расчет значения потерь

Для обеспечения работоспособности оборудования необходимо произвести расчет. Он проводится в момент проектирования. Современный уровень развития вычислительной техники позволяет производить вычисления с помощью онлайн калькулятора, который позволяет быстро произвести расчет потерь мощности кабеля.

Для вычисления достаточно ввести необходимые данные. Задают параметры тока – постоянный или переменный. Материал линии электропередач – алюминий или медь. Указывают, по каким параметрам производится расчет потери мощности – по сечению или диаметру провода, току нагрузки или сопротивлению.

Дополнительно указывают напряжение сети и температуру кабеля (зависит от условий эксплуатации и способе прокладки). Эти значения подставляются в таблицу расчета и производят расчет с помощью электронного калькулятора.

Можно произвести расчет на основании математических формул. Чтобы правильно понять и оценить процессы, происходящие при передаче электрической энергии, применяют векторную форму представления характеристик.

А для минимизации расчетов трехфазную сеть представляют как три однофазные сети. Сопротивление сети представлено как последовательное подключение активного и реактивного сопротивления к сопротивлению нагрузки.

При этом формула расчета потери мощности в кабеле существенно упрощается. Для получения необходимых параметров используют формулу.

∆U= I*RL.

Эта формула показывает потерю мощности кабеля в зависимости от тока и сопротивления, распределенного по длине кабеля.

Однако, эта формула справедлива, если знать силу тока и сопротивление. Сопротивление можно вычислить по формуле. Для меди оно будет равно р=0,0175Ом*мм2/м, а для алюминия р=0,028Ом*мм2/м.

Зная значение удельного сопротивления вычисляют сопротивление, которое будет определяться по формуле

R=р*I/S, где р- удельное сопротивление, I-длина линии, S- площадь сечения провода.

Для того чтобы выполнить расчет потерь напряжения по длине кабеля, необходимо полученные значения подставить в формулу и произвести вычисления. Эти расчеты можно производить при монтаже электрических сетей или охранных систем и видеонаблюдения.

Если вычисления потери мощности не производить, то это может привести к снижению питающего напряжения потребителей. В результате произойдет перегрев кабеля, он может сильно нагревается, и как следствие происходит повреждение изоляции.

Что может привести к поражению людей электрическим током или короткому замыканию. Снижение напряжения в линии может привести к выходу их строя электронного оборудования.

Поэтому важно при проектировании электропроводки производить расчет потери напряжения в подводящих проводах и проложенном кабеле.

Методы сокращения потерь

Потери мощности можно сократить следующими методами:

Увеличить сечение проводников. В результате снизится сопротивление, и потери уменьшатся;
Снижение потребляемой мощности. Этот параметр не всегда можно изменить;
Изменение протяженности кабеля.

Уменьшение мощности и изменение длины линии осуществить практически не возможно. Поэтому если увеличивать сечение провода без расчета, то на длинной линии это приведет к неоправданным затратам.

А это значит, что очень важно произвести расчет, который позволит правильно рассчитать потери мощности в кабеле и выбрать оптимальное значение сечения жил.

Расчет падения напряжения в кабеле

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.

При равенстве сопротивлений

Zп=Zп=Zп и Zн=Zн=Zн ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп=Zп).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Блок: 1/2 | Кол-во символов: 779
Источник: https://www.ivTechno.ru/raschet_4

Результат понижения напряжения

Согласно нормативным документам, потери на линии от трансформатора до наиболее удаленного энергонагруженного участка для жилых и общественных объектов должны составлять не более девяти процентов.

Допускаются потери 5 % до главного ввода, а 4 % — от ввода до конечного потребителя. Для трехфазных сетей на три или четыре провода номинальное значение должно составлять 400 В ± 10 % при нормальных условиях эксплуатации.

Отклонение параметра от нормированного значения может иметь следующие последствия:

Некорректная работа энергозависимых установок, оборудования, осветительных приборов.
Отказ работы электроприборов при сниженном показателе напряжения на входе, выход оборудования из строя.
Снижение ускорения вращающего момента электродвигателей при пусковом токе, потери учитываемой энергии, отключение двигателей при перегреве.
Неравномерное распределение токовой нагрузки между потребителями на начале линии и на удаленном конце протяженного провода.
Работа осветительных приборов на половину накала, за счет чего происходят недоиспользование мощности тока в сети, потери электроэнергии.

В рабочем режиме наиболее приемлемым показателем потерь напряжения в кабеле считается 5 %. Это оптимальное расчетное значение, которое можно принимать допустимым для электросетей, поскольку в энергетической отрасли токи огромной мощности транспортируются на большие расстояния.

К характеристикам линий электропередач предъявляются повышенные требования. Важно уделять особое внимание потерям напряжения не только на магистральных сетях, но и на линиях вторичного назначения.

Блок: 2/8 | Кол-во символов: 1599
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Причины падения напряжения

Каждому электромеханику известно, что кабель состоит из проводников — на практике используются жилы с медными или алюминиевыми сердечниками, обмотанные изоляционным материалом. Провод помещен в герметичную полимерную оболочку — диэлектрический корпус.

Поскольку металлические проводники расположены в кабеле слишком плотно, дополнительно прижаты слоями изоляции, при большой протяженности электромагистрали металлические сердечники начинают работать по принципу конденсатора, создающего заряд с емкостным сопротивлением.

Падение напряжения происходит по следующей схеме:

Проводник, по которому пущен ток, перегревается и создает емкостное сопротивление как часть реактивного сопротивления.
Под воздействием преобразований, протекающих на обмотках трансформаторов, реакторах, прочих элементах цепи, мощность электроэнергии становится индуктивной.
В результате резистивное сопротивление металлических жил преобразуется в активное сопротивление каждой фазы электрической цепи.
Кабель подключают на токовую нагрузку с полным (комплексным) сопротивлением по каждой токоведущей жиле.
При эксплуатации кабеля по трехфазной схеме три линии тока в трех фазах будут симметричными, а нейтральная жила пропускает ток, приближенный к нулю.
Комплексное сопротивление проводников приводит к потерям напряжения в кабеле при прохождении тока с векторным отклонением за счет реактивной составляющей.

Графически схему падения напряжения можно представить следующим образом: из одной точки выходит прямая горизонтальная линия — вектор силы тока. Из этой же точки выходит под углом к силе тока вектор входного значения напряжения U1 и вектор выходного напряжения U2 под меньшим углом. Тогда падение напряжения по линии равно геометрической разнице векторов U1 и U2.

Рисунок 1. Графическое изображение падения напряжения

На представленном рисунке прямоугольный треугольник ABC отражает падение и потери напряжения на линии кабеля большой длины. Отрезок AB — гипотенуза прямоугольного треугольника и одновременно падение, катеты AC и BC показывают падение напряжения с учетом активного и реактивного сопротивления, а отрезок AD демонстрирует величину потерь.

Производить подобные расчеты вручную довольно сложно. График служит для наглядного представления процессов, протекающих в электрической цепи большой протяженности при прохождении тока заданной нагрузки.

Блок: 3/8 | Кол-во символов: 2369
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Скачать файл

В заключение – как и обещал, хорошая книжка по расчетом потери напряжения и потерям напряжения в кабеле. Будет очень интересна всем, кого заинтересовала эта статья. Сейчас таких книг уже не пишут.

• Карпов Ф. Ф. Как выбрать сечение проводов и кабелей, 1973 год / Брошюра из Библиотеки электромонтера. Приведены указания и расчеты, необходимые для выбора сечений проводов и кабелей до 1000 В. Полезно для тех, кто интересуется первоисточниками., zip, 1.57 MB, скачан: 796 раз./

Ещё много книг можно у меня скачать тут.

Понравилось? Поставьте оценку, и почитайте другие статьи блога!

Блок: 3/3 | Кол-во символов: 600
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

Расчёт потерь фазного (между фазой и нулевым проводом) напряжения в кабеле производится по формулам:

Для расчёта потерь линейного напряжения U=380 В; 3 фазы.

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

P — активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R — удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L — длина кабельной линии, м;
Uл — линейное напряжение сети, В;
Uф — фазное напряжение сети, В.

Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник.

ВСЕ РАСЧЁТЫ

Блок: 2/2 | Кол-во символов: 820
Источник: https://www.ivTechno.ru/raschet_4

Расчет с применением формулы

На практике при монтаже линий электропередач магистрального типа и отведения кабелей к конечному потребителю с дальнейшей разводкой на объекте используется медный или алюминиевый кабель.

Удельное сопротивление для проводников постоянное, составляет для меди р = 0,0175 Ом*мм2/м, для алюминиевых жил р = 0,028 Ом*мм2/м.

Зная сопротивление и силу тока, несложно вычислить напряжение по формуле U = RI и формуле R = р*l/S, где используются следующие величины:

Удельное сопротивление провода — p.
Длина токопроводящего кабеля — l.
Площадь сечения проводника — S.
Сила тока нагрузки в амперах — I.
Сопротивление проводника — R.
Напряжение в электрической цепи — U.

Использование простых формул на несложном примере: запланировано установить несколько розеток в отдельно стоящей пристройке частного дома. Для монтажа выбран медный проводник сечением 1,5 кв. мм, хотя для алюминиевого кабеля суть расчетов не изменяется.

Поскольку ток по проводам проходит туда и обратно, нужно учесть, что расстояние длины кабеля придется умножать вдвое. Если предположить, что розетки будут установлены в сорока метрах от дома, а максимальная мощность устройств составляет 4 кВт при силе тока в 16 А, то по формуле несложно сделать расчет потерь напряжения:

U = 0,0175*40*2/1,5*16

U = 14,93 В

Если сравнить полученное значение с номинальным для однофазной линии 220 В 50 Гц, получается, что потери напряжения составили: 220-14,93 = 205,07 В.

Такие потери в 14,93 В — это практически 6,8 % от входного (номинального) напряжения в сети. Значение, недопустимое для силовой группы розеток и осветительных приборов, потери будут заметны: розетки будут пропускать ток неполной мощности, а осветительные приборы — работать с меньшим накалом.

Мощность на нагрев проводника составит P = UI = 14,93*16 = 238,9 Вт. Это процент потерь в теории без учета падения напряжения на местах соединения проводов, контактах розеточной группы.

Блок: 4/8 | Кол-во символов: 1931
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле

Предыстория такова. Проектировщикам выдали техническое задание на проект электроснабжения, в котором была указана мощность холодильных систем. Пока выполнялся проект и выделялись деньги на его реализацию, было куплено холодильное оборудование с потребляемой мощностью, в 2 раза превышавшей исходную. Кроме того, выяснилось, что реальное расстояние до подстанции будет почти в 2 раза больше…

В общем, дорогущее немецкое холодильное оборудование отказывается работать, все знают, что делать, но никто не хочет за это платить. Прошедшим летом из-за пониженного напряжения (линейное 340-360 В) сгорел компрессор стоимостью более 10 тыс.евро. Терпеть дальше это было нельзя. Меня попросили провести расчеты, мониторинг и измерения на системе питания, и дать рекомендации по решению проблемы.

Поскольку писал я этот отчет от лица фирмы, имеющей лицензию на энергоаудит, то этот документ будет иметь силу в предстоящей судебной тяжбе.

По ходу документа в цитатах буду давать и уточнения.

Введение

Было проведено обследование качество электроэнергии, поступающей от трансформаторной подстанции (ТП) по первому участку (440 м) до ГРЩ 2.2 и далее по вторым участкам (50 и 40 м) на холодильные установки (Система 12 и Система 14).

Схема структурная данной системы:
Схема кабельных линий от ТП до нагрузки. ДЭС – дизельная электростанция есть, но в данном случае не рассматривается.

Цель обследования – выявить причины значительного падения напряжения на кабельной линии.

В Систему 12 входят следующие потребители:

Наименование	Установленная мощность, кВт	Макс.расчетный ток, А
Воздухоохладитель	124,6	50,5
Воздухоохладитель	78,3	27,1
Двигатели компрессоров	100	132,7
Двигатели вентиляторов	13,7	29,7
Итого	316,6	240

В Систему 14 входят следующие потребители:

Наименование	Установленная мощность, кВт	Макс.расчетный ток, А
Воздухоохладитель	234,4	81,2
Воздухоохладитель	193,9	55,7
Воздухоохладитель	15,2	31,3
Двигатели компрессоров	396	525,6
Двигатели вентиляторов	66	144,3
Итого	905,5	838,1

Напряжение питания – 380…415 В.

Значения токов, мощностей и напряжения взяты из паспортных данных потребителей.

Предварительный расчет потерь напряжения в кабеле

По предварительному расчету, при напряжении на выходе ТП 415 В на холостом ходу (при выключенной нагрузке), при максимальной нагрузке допустимо падение 35 В, или 8,43%. В таком случае при максимальной нагрузке напряжение упадет до 380 В, что, согласно паспортным данным потребителей, является допустимым.

ТП содержит 2 трансформатора по 600 кВт, которые планировалось использовать по одному. Но из-за увеличения нагрузки их пришлось включить в параллель.

Согласно Своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, а также ГОСТ Р 50571.15-97 с учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной нагрузки в жилых и общественных зданиях не должны превышать 9%. Причем, из них 5% – на участке от ТП до ВРУ, и 4% – на участке от ВРУ до потребителя.

Согласно ГОСТ 29322-2014, номинальное фазное напряжение в трехфазных сетях должно составлять 400 В, а при нормальных условиях оперирования напряжение питания не должно отличаться от номинального напряжения больше чем на +-10%.

Исходя из этого, падение на 8,43% является обоснованным и соответствует Правилам и ГОСТам, принятым в РФ.

Расчет падения напряжения для 1-го участка

В ходе обследования выяснилось следующее. От ТП, расположенной на расстоянии 440 м, электроэнергия поступает в ГРЩ2.2 по кабельной линии, состоящей из четырех параллельно соединенных кабелей АВБбШв 4х240, общим сечением 960 мм2.

Внутренности ГРЩ2.2. Сверху – ввод от ТП на вводной контактор-защитный автомат, справа – шины от АВР (резерв – дизель), ниже – выходной автомат, и выходы на Системы.

Максимальный расчетный ток нагрузки, согласно паспортным данным, составляет 240 А для Системы 12 и 838,1 А для Системы 14. Следовательно, максимальный ток кабельной линии составляет 240+838,1=1078,1 А.

Общая установленная мощность, согласно паспортным данным, составляет 316,6 кВт для Системы 12, и 905,5 кВт для Системы 14. Следовательно, общая установленная мощность всей нагрузки составляет 316,6+905,5=1222,1 кВт.

Рассчитаем падение напряжения на кабельной линии 1-го участка от ТП до ГРЩ2.2 по формуле:

ΔU=√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L)

Исходные данные для расчета:

Максимальный ток I = 1078,1 А,
Установленная мощность нагрузки 1222,1 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,125 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Принимаем Cosφ = 0,8, тогда sinφ = 0,6
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,44 км.

Подставив данные в формулы, получим, что для одного кабеля падение составит 239 В, или 57,75%. Тогда для имеющейся кабельной линии 1-го участка падение напряжения составит 59,8 В, или 14,43%.

Такое падение напряжения только на 1-м участке является недопустимым.

На всякий случай таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения:

Таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения

Результат обследования 2-го участка (Система 12)

После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 12, состоящей из одного кабеля АВВГ-нг-LS 5×185, длиной 50 м.

Данные для расчета:

Максимальный ток 240 А,
Установленная мощность нагрузки 316,6 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,05 км.

Для имеющейся кабельной линии падение напряжения составит 3,67 В, или 0,88%.

Результат обследования 2-го участка (Система 14)

После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 14, состоящей из трех параллельно соединенных кабелей АВВГ-нг-LS 5×185 длиной 40 м.

Данные для расчета:

Максимальный ток 838,1 А,
Установленная мощность нагрузки 905,5 кВт,
Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
Материал жилы кабеля – алюминий,
Длина линии L = 0,04 км.

Для одного кабеля потеря напряжения составит 10,2 В, или 2,47%. Для имеющейся кабельной линии 2-го участка Системы 14 падение напряжения составит 3,4 В, или 0,82%.

Рекомендации по модернизации кабельных линий

Для данного максимального тока и длины линии необходимо выбрать другую кабельную линию участка 1, поскольку расчетное падение напряжения для этого участка является недопустимым. Исходя из данных предварительного расчета и данных падения напряжения на 2-х участках, падение напряжения на 1-м участке должно быть не более 7,55%.

Такой уровень потерь обеспечит кабельная линия, состоящая из 8 кабелей АВБбШв 4х240, включенных в параллель. То есть, к имеющимся кабелям (4 шт.) добавить дополнительные (4 шт.).

В результате, потери на кабельной линии участка 1 составят 7,2%, или 29,8 В.

Кабельные линии 2-х участков в модернизации не нуждаются.

Выводы

Для стабильной работы холодильного оборудования, согласно его паспортным данным, требуется напряжение с допустимыми пределами от 380 до 415 В.

Если учесть приводимые рекомендации, то при выходном напряжении ТП 415 В при максимальной нагрузке потери напряжения для Системы 12 будут 7,2+0,88=8,08%, или 33,6 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 12 составит не менее 381,4 В.

Для Системы 14 потери будут 7,2+0,82=8,02%, или 33,2 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 14 составит не менее 381,7 В.

Результаты измерений качества напряжения

Измерения проводились при помощи анализатора качества напряжения HIOKI 3197, который позволяет снимать все параметры напряжения онлайн.

Прибор предназначен для построения графиков различных параметров электропитания в реальном времени. HIOKI 3197 я уже использовал в анализе качества напряжения при проблемах с холодильниками. Если кому нужен такой прибор – обращайтесь!

Измерения проводились в точке подключения 2-го участка Системы 14 в разных режимах работы оборудования. 2-й участок Системы 12 не исследовался, поскольку к нему невозможно было получить доступ, не отключая питания ТП. Но поскольку Система 12 является маломощной по сравнению с Системой 14, для получения общей картины достаточно измерений, результаты которых приведены ниже на графиках.

Результат мониторинга напряжения

Результат мониторинга тока

Пояснения к графикам.

Пик потребления тока (включение нагрузки на 100% мощности) приходится на время 16:56. При этом фазное напряжение (усредненное по фазам) составляет 212 В (линейное – 367 В), ток 836 А.

Холостой ход трансформатора (нагрузка полностью отключена) приходится на 17:07. При этом фазное напряжение составляет 238 В (линейное – 412 В), ток 0 А.

При проведении измерений Система 12 была отключена.

По результатам проведенных измерений можно сделать выводы, что максимальное суммарное падение напряжения для Системы 14 составляет 45 В, или 11%.

Данные измерения подтверждают правильность сделанных расчетов и рекомендаций.

Фото подключения прибора HIOKI 3197 к кабельной линии в процессе измерений:

Подключение HIOKI 3197 для измерения параметров напряжения в реальном времени

Резервное питание

Резервное питание в ГРЩ 2.2 поступает от ДЭС (дизельной электростанции). Переключение производится через систему АВР (автоматический ввод резерва).

Параметры источника резервного питания:

Максимальная мощность ДЭС – 600 кВт,
Кабельная линия – 3 кабеля АВБбШв 4х240, включенных в параллель,
Длина кабельной линии – 250 м.

Исходя из этих параметров, можно однозначно сделать вывод, что мощностей ДЭС и кабельной линии резервного питания с учетом падения напряжения хватит не более чем на половину максимальных потребностей нагрузки, что совершенно недопустимо.

Поэтому мониторинг качества питания по линии ДЭС проводить не имеет никакого смысла.

Для резервного питания в данном случае рекомендуется применить ДЭС мощностью не менее 1220 кВт. Кабельная линия должна содержать 5 кабелей АВБбШв 4х240, в таком случае падение напряжения до ГРЩ 2.2 будет составлять приемлемое значение 6,5%.

Блок: 2/3 | Кол-во символов: 10300
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html

Применение сервис-калькулятора

Расчеты, таблицы, графики, диаграммы — точные инструменты для вычисления падения напряжения по длине кабеля. Упростить работу можно, если выполнить расчеты с помощью онлайн-калькулятора. Преимущества очевидны, но стоит проверить данные на нескольких ресурсах и отталкиваться от среднего полученного значения.

Как это работает:

Онлайн-калькулятор разработан для быстрого выполнения расчетов на основе исходных данных.
В калькулятор нужно ввести следующие величины — ток (переменный, постоянный), проводник (медь, алюминий), длина линии, сечение кабеля.
Обязательно вводят параметры по количеству фаз, мощности, напряжению сети, коэффициенту мощности, температуре эксплуатации линии.
После введения исходных данных программа определяет падение напряжения по линии кабеля с максимальной точностью.
Недостоверный результат можно получить при ошибочном введении исходных величин.

Пользоваться такой системой можно для проведения предварительных расчетов, поскольку сервис-калькуляторы на различных ресурсах показывают не всегда одинаковый результат: итог зависит от грамотной реализации программы с учетом множества факторов.

Тем не менее, можно провести расчеты на трех калькуляторах, взять среднее значение и отталкиваться от него на стадии предварительного проектирования.

Блок: 7/8 | Кол-во символов: 1305
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Как сократить потери

Очевидно, что чем длиннее кабель на линии, тем больше сопротивление проводника при прохождении тока и, соответственно, выше потери напряжения.

Есть несколько способов сократить процент потерь, которые можно использовать как самостоятельно, так и комплексно:

Использовать кабель большего сечения, проводить расчеты применительно к другому проводнику. Увеличение площади сечения токоведущих жил можно получить при соединении двух проводов параллельно. Суммарная площадь сечения увеличится, нагрузка распределится равномерно, потери напряжения станут ниже.
Уменьшить рабочую длину проводника. Метод эффективный, но его не всегда можно использовать. Сократить длину кабеля можно при наличии резервной длины проводника. На высокотехнологичных предприятиях вполне реально рассмотреть вариант перекладки кабеля, если затраты на трудоемкий процесс гораздо ниже, чем расходы на монтаж новой линии с большим сечением жил.
Сократить мощность тока, передаваемую по кабелю большой протяженности. Для этого можно отключить от линии несколько потребителей и подключить их по обходной цепи. Данный метод применим на хорошо разветвленных сетях с наличием резервных магистралей. Чем ниже мощность, передаваемая по кабелю, тем меньше греется проводник, снижаются сопротивление и потери напряжения.

Внимание! При эксплуатации кабеля в условиях повышенной температуры проводник нагревается, падение напряжения растет. Сократить потери можно при использовании дополнительной теплоизоляции или прокладке кабеля по другой магистрали, где температурный показатель существенно ниже.

Расчет потерь напряжения — одна из главных задач энергетической отрасли. Если для конечного потребителя падение напряжения на линии и потери электроэнергии будут практически незаметными, то для крупных предприятий и организаций, занимающихся подачей электроэнергии на объекты, они впечатляющие. Снизить падение напряжения можно, если правильно выполнить все расчеты.

Блок: 8/8 | Кол-во символов: 1945
Источник: https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html

Кол-во блоков: 9 | Общее кол-во символов: 21648
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

https://220.guru/electroprovodka/provoda-kabeli/padenie-napryazheniya-po-dline-kabelya.html: использовано 5 блоков из 8, кол-во символов 9149 (42%)
https://www.ivTechno.ru/raschet_4: использовано 2 блоков из 2, кол-во символов 1599 (7%)
https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html: использовано 2 блоков из 3, кол-во символов 10900 (50%)

Влияние длины и сечения кабеля на потери по напряжению

Потери электроэнергии – неизбежная плата за ее транспортировку по проводам, вне зависимости от длины передающей линии. Существуют они и на воздушных линиях электропередач длиною в сотни километров и на отрезках электропроводки в несколько десятков метров домашней электрической сети. Происходят они, прежде всего потому, что любые провода имеют конечное сопротивление электрическому току. Закон Ома, с которым каждый из нас имел возможность познакомиться на школьных уроках физики, гласит, что напряжение (U) связано с током (I) и сопротивлением (R) следующим выражением:

U = I·R,

из него следует что чем выше сопротивление проводника, тем больше на нем падение (потери) напряжения при постоянных значениях тока. Это напряжение приводит к нагреву проводников, который может грозить плавлением изоляции, коротким замыканием и возгоранием электропроводки.

При передаче электроэнергии на большие расстояния потерь удается избегать за счет снижения силы передаваемого тока, достигается это многократным повышением напряжения до сотен киловольт. В случае низковольтных сетей, напряжением 220 (380) В, потери можно минимизировать только выбором правильного сечения кабеля.

Почему падает напряжение и как это зависит от длины и сечения проводников

Для начала остановимся на простом житейском примере частного сектора в черте города или большого поселка, в центре которого находится трансформаторная подстанция. Жильцы домов, расположенных в непосредственной близости к ней жалуются на постоянную замену быстро перегорающих лампочек, что вполне закономерно, ведь напряжение в их сети достигает 250 В и выше. В то время как на окраине села при максимальных нагрузках на сеть оно может опускаться до 150 вольт. Вывод в таком случае напрашивается один, падение напряжение зависит от длины проводников, представленных линейными проводами.

Конкретизируем, от чего зависит величина сопротивления проводника на примере медных проводов, которым сегодня отдается предпочтение. Для этого опять вернемся к школьному курсу физики, из которого известно, что сопротивление проводника зависит от трех величин:

удельного сопротивления материала – ρ;
длины отрезка проводника – l;
площади поперечного сечения (при условии, что по всей длине оно одинаковое) – S.

Все четыре параметра связывает следующее соотношение:

R = ρ·l/S,

очевидно, что сопротивление растет по мере увеличения длины проводника и падает по мере увеличения сечения жилы.

Для медных проводников удельное сопротивление составляет 0.0175 Ом·мм²/м, это значит, что километр медного провода сечением 1 мм² будет иметь сопротивление 17.5 Ом, в реальной ситуации оно может отличаться, например, из-за чистоты металла (наличия в сплаве примесей).

Для алюминиевых проводников величина сопротивления еще выше, поскольку удельное сопротивление алюминиевых проводов составляет 0.028 Ом·мм²/м.

Теперь вернемся к нашему примеру. Пусть от подстанции до самого крайнего дома расстояние составляет 1 км и электропитание напряжения 220 вольт до него проложено алюминиевым проводом марки А, с минимальным сечением 10 мм². Расстояние, которое необходимо пройти электрическому току складывается из длины нулевых и фазных проводов, то есть в нашем примере необходимо применить коэффициент 2, таким образом максимальная длина составит 2000 м. Подставляя наши значения в последнюю формулу, получим величину сопротивления равную 5.6 Ом.

Много это или мало, понятно из упомянутого выше закона Ома, так для потребителя с номинальным током всего 10 ампер, в приведенном примере падение напряжения составит 56 В, которые уйдут на обогрев улицы.

Конечно же, если нельзя уменьшить расстояние, следует выбрать сечение проводов большей площади, это касается и внутренних проводок, однако это ведет к увеличению затрат на кабельно-проводниковую продукцию. Оптимальным решением будет правильно рассчитать сечения проводов, учитывая максимальную допустимую нагрузку.

Смотрите также другие статьи :

Классификация помещений по степени опасности

К помещениям первой категории относятся сухие помещения с нормальными климатическими условиями, в которых отсутствуют любые из приведенных выше факторов. Такая характеристика может соответствовать, например складскому помещению.

Подробнее…

Что такое гармоники в электричестве

На практике синусоидальные напряжения электрических сетей подвержены искажениям и вместо идеальной синусоиды на экране осциллографа мы видим искаженный, испещренный провалами, зазубринами и всплесками сигнал. Эти искажения следствие влияния гармоник – паразитных колебаний кратных основной частоте сигнала, вызванных включением в сеть нелинейных нагрузок.

Подробнее…

Диапазон передачи мощности — Delta

В установках промышленного мониторинга часто необходимо проложить длинные кабели для питания электронного устройства, например, камеры. Здесь необходимо учитывать очень важный периметр — «падение напряжения» на кабеле. Многие установщики не знают о последствиях влияния текущего потока, протекающего через силовые кабели, а проблема электроснабжения является основой при проектировании любой системы видеонаблюдения.

Производители оборудования предоставляют фиксированное значение напряжения питания для данного устройства, например 12В постоянного тока, но не сообщают диапазон этого напряжения (минимальное и максимальное значение). При проведении практических испытаний, мы предположили, что для камеры 12В напряжение может упасть до 11 В. Ниже этого значения могут возникнуть помехи или потеря видеосигнала. Так что падение напряжения на кабеле между блоком питания и камерой может составлять максимум 1В. Многие пользуются готовыми счетчиками мощности, но не знают теоретических и практических вопросов. Поэтому мы постараемся представить их в этой статье.

Каждый провод имеет сопротивление (сопротивление) больше 0. Когда через провод с заданным сопротивлением течет ток, происходят два явления.

1. Происходит падение напряжения по закону Ома.

2. Электричество преобразуется в тепло по закону Ома.

или

Каждый провод представляет собой резистор (резистор). Ниже предоставлена схема замены двухжильного кабеля (включая только сопротивление).

Следует учитывать падение напряжения на каждом проводе, поэтому общее сопротивление (R) двухжильного кабеля будет: R = R1 + R2.

Ниже представлена принципиальная схема падения напряжения в двухпроводном кабеле:

где:
U_in – напряжение питания, например, от блока питания,
I – ток, протекающий в цепи,
R1 – резистанция (сопротивление) первой жилы кабеля,
R2 – резистанция (сопротивление) второй жилы кабеля,
U_R1 – падение напряжения на первой жиле кабеля,
U_R2 – падение напряжения на второй жиле кабеля,
L – длина кабеля,
R_L – нагрузка, наример, камеры,
U_RL – напряжение на нагрузке.

После подачи напряжения от источника питания (U_in) на кабель подключение нагрузки (R_L) в системе начинает течь ток (I), что вызывает падение напряжения на кабеле (U_R1 + U_R2). Соотношение выглядит следующим образом: выходное напряжение на нагрузке уменьшается из-за падения напряжения на кабеле.

Для расчета падения напряжения (Ud) была использована следующая формула для постоянного и переменного нпряжения (1-фазное):

где:
Ud – падение напряжения, измеренное в вольтах (В),
2 – постоянное число, полученное в результате того, что мы вычисляем падение напряжениядля двух кабелей,
L – длина кабеля, выраженная в метрах (м),
R – сопротивление (сопротивление) одиночного проводника, выраженное в омах на километр (Ом/км),
I – ток, потребляемый нагрузкой, выраженный в амперах (А).

Как видите, падение напряжения зависит не от величины входного напряжения, а от тока, длины и сопротивления провода.

Подавляющее большинство промышленных камер имеют переменное энергопотребление. Это связано с тем, что инфракрасный осветитель включается ночью, что увеличивает энергопотребление. Например, камера потребляет 150 мА днем и 600 мА ночью. Не рекомендуется подавать на камеру более высокое напряжение, чтобы компенсировать потери на шнуре питания, так как падение напряжения меняется. При длинной линии питания и включенной инфракрасной подсветке, напряжение питания камеры будет правильным. Выключение подсветки снизит потребление тока камеры и увеличит напряжение нагрузки, что может повредить камеру.

Для расчета падения напряжения потребуются значения сопротивления одиночного провода в Ом/км. Методика расчета этих значений будет описана далее в статье. В таблице есть гтовые данные для нескольких сечений кабелей.

Сечение проводника [mm²]	Сопротивление [Ω/km] (одиночный провод)
0,5	35,6
0,75	23,73
1	17,8
1,5	11,87
0,19625 (UTP K5 Ø0,5 mm)	90,7
0,246176 (UTP K6 Ø0,56 mm)	72,31

Пример

Источник питания 12В постоянного тока, двухжильный кабель сечением 0,5 мм² и длиной 50 м, камера (нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500 мА). Подставляем эти значения в формулу.

Приведенные выше расчеты показывают, что падение напряжения на этом двухпроводном кабеле составляет 1,78 V (2 x 0,89 V). то, конечно, сумма падений напряжений на отдельных проводах. Таким образом, напряжение на нагрузке снизится до значения:
12 V – 1,78 V = 10,22 V, как показано на рисунке ниже.

Мы можем легко рассчитать процент потери напряжения на кабле питания, используя формулу:

где:
Ud% – потери напряжения на проводе, выраженные в процентах (%),
Ud – падение напряжения,
Uin – входное напряжение.

После подстановки в формулу, вычислим снижение напряжения на нагрузке в %, т.е. потери на линии электропередачи.

Учтите, что проблема падения напряжения, особенно при низких напряжениях питания, очень серьезна. Если мы увеличим напряжение питания, падение напряжения на проводе будет таким же, но процентное падение напряжения на нагрузке будет меньше.

Пример

Как в предыдущем примере: двухжильный кабель с сечением 0,5 мм² и длиной 50 м, камера ( нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500мА), а также источник питания 24 В постоянного тока.

Потери в линии снабжения:

Как видите, падение напряжения на кабеле составит 1,78 V, что снизит напряжение на нагрузке с 24 В до 22,22 В или на 7,4%, что не повлияет на работу нагрузки.

Пример

Как в примерах выше: двухжильный кабель с сечением 0,5 мм² и длиной 50 м, камера (нагрузка) с потребляемым током 0,5А (500мА), но блок питания 230 В постояннного тока.

Потери в линии снабжения:

Как видите, падение напряжения на кабеле будет 1,78 V, что снизит напряжение на нагрузке с 230 В до 228,2 В, то-есть на 0,77%, что не повлияет на характеристики нагрузки.

Были проанализированы три корпуса блока питания для разных напряжений. Падение напряжения такое же и не зависит от уровня напряжения питания. В то время как в установках 230 В падение напя напряжения может быть серьезной, вызывая неисправность подключенного устройства.

Для приведенных выше расчетов нам потребовались значения в Ом/км. Чтобы самостоятельно рассчитать сопротивление одиночного проводника, нам необходимо знать,Это выражается формулой для расчета так называемый, второй закон Ома. В нем говорится, что сопротивление участка проводника с постоянным пересечным сечением пропорциально длине проводника и обратно пропорционально его площади поперечного сечения.

Это выражается формулой для расчета сопротивления проводника длиной L и сечением S:

где:
R – сопротивление одиночного проводника, выраженное в омах (Ом),
p – сопротивление (удельное сопротивление) проводника (Oм мм²/m) соответствующее материалу, из которого изготовлен проводник (для меди всегда подставляется значение 0,0178),
L – длина проводника, выраженная в метрах (м),
S – площадь сечения проводникав квадратных миллиметрах (мм²).

Для меди удельное сопротивление составляет 0,0178 (Ω мм²/м), что означает, что 1 м проводника с поперечным сечением 1 мм² имеет сопротивление 0,0178 Ом (для чистой меди). Это значение является ориентировочным и может варьироваться в зависимости от чистоты и обработки меди. Например, дешевые китайские кабели содержат медные сплавы с алюминием и другими примесями, что приводит к увеличению удельного сопротивления и, следовательно, их сопротивления, а также к большому падению напряжения. Удельное сопротивление алюминия составляет 0,0278 (Ω мм²/м).

Пример

Рассчитываем сопротивление (резистанцию) медного провода длиной 1000 м и сечением 0,75 мм².

Таким образом, одиночный кабель длиной 1000 м имеет сопротивление 23,73 Ома.

Зная приведеннную выше формулу и закон Ома, очень легко рассчитать максимальный ток для заданного расстояния проводника с определенным поперечным сечением (в мм²). Мы включаем цифру 2 в формулу, потому что мы будем рассчитывать реальную длину для 2 проводов.

Пример

У нас имеется кабель длиной 30 м с поперечным сечением 2 х 0,75 мм².

Для начала рассчитываем сопротивление провода.

Для системы 12В мы предполагаем падение напряжения на 1В. Это означает, что напряжение на нагрузке снижается до 11В. Максимальный ток рассчитывается по закону Ома.

Пример

У кабеля витая пара имеет 4 пары проводов. Рассчитываем падение напряжения, передаваемое 1 паре при токе, потребляемом нагрузкой 500 мА (0,5А) и длиной 40 м UTP K5, который имеет поперечное сечение 0,19625 мм², питание 1,2В.

Для начала рассчитываем сопротивление кабеля (витая пара UTP K5 имеет сечение 0,19625 мм²):

По закону Ома рассчитываем полное падение напряжения на 2 жилах для тока 500мА (0,5А).

Таким образом, падение напряжения на линии питания будет 3,62В, а напряжение на приемнике будет 8,38В (12 В – 3,62 В = 8,38 В).

Можем также рассчитать по закону Ома максимальный ток при падении напряжения на 1В для установки, питаемой от 12В, что означает, что напряжение на нагрузке снижается до 11 В.

В расчетах использовалась 1 пара витой пары. Очень часто, чтобы уменьшить падение напряжения, для передачи мощности используются 2, 3 или 4 пары компьютеров на витой паре. Они соединены параллельно, что увеличивает поперечное сечение и, таким образом, снижает сопротивление линии, что связано с меньшими потерями напряжения.

Готовые расчеты для тех же параметров: кабель UTP K5, ток 500мА (0,5А) и длина 30 м, питание 12В, это:

пара — напряжение на нагрузке = 8,38В,

2 пары — напряжение на нагрузке = 10,16В,

3 пары — напряжение на нагрузке + 10,8В,

4 pary – пары — напряжение на нагрузке +11,1В.

В таблице ниже указан максимальный ток, который можно передать по кабелю определенной длины и сечения, чтобы падение напряжения на нагрузке не превышало 1В. Расчеты производились для 2-х проводов.

Длина кабеля [м]	Максимальный ток — медный провод 2 x 0,5 mm² [A]	Максимальный ток — медный провод 2 x 0,75 mm² [A]	Максимальный ток — медный провод 2 x 1 mm² [A]	Максимальный ток — медный провод 2 x 1,5 mm² [A]	Максимальный ток — медный провод 2 x 2,5 mm² [A]
10	1,40	2,10	2,80	4,21	7,02
20	0,70	1,05	1,40	2,10	3,51
30	0,46	0,70	0,93	1,40	2,34
40	0,35	0,52	0,70	1,05	1,75
50	0,28	0,42	0,56	0,84	1,40
60	0,23	0,35	0,46	0,70	1,17
70	0,20	0,30	0,40	0,60	1,00
80	0,17	0,26	0,35	0,52	0,87
90	0,15	0,23	0,31	0,46	0,78
100	0,14	0,21	0,28	0,42	0,70
110	0,12	0,19	0,25	0,38	0,63
120	0,11	0,17	0,23	0,35	0,58
130	0,10	0,16	0,21	0,32	0,54
140	0,10	0,15	0,20	0,30	0,50
150	0,09	0,14	0,18	0,28	0,46

В следующей таблице показан максимальный ток, который может быть передан по витой паре определенной длины, чтобы падение напряжения на нагрузке не превышало 1В. Расчеты были выполнены для передачи энергии с помощью 1, 2, 3 и 4 пар кабелей витой пары для популярных категорий 5 и 6.

Длина кабеля [м]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K5 1 пара 2 x 0,19625 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K5 2 пара 4 x 0,19625 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K5 3 пара 6 x 0,19625 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K5 4 пара 8 x 0,19625 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K6 1 пара 2 x 0,246176 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K6 2 пара 4 x 0,246176 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K6 3 пара 6 x 0,246176 mm² [A]	Максимальный ток — компьютерная витая пара UTP K6 4 пара 8 x 0,246176 mm² [A]
10	0,55	1,10	1,65	2,20	0,69	1,38	2,07	2,76
20	0,27	0,55	0,82	1,10	0,34	0,69	1,03	1,38
30	0,18	0,36	0,55	0,73	0,23	0,46	0,69	0,92
40	0,13	0,27	0,41	0,55	0,17	0,34	0,51	0,69
50	0,11	0,22	0,33	0,44	0,13	0,27	0,41	0,55
60	0,09	0,18	0,27	0,36	0,11	0,23	0,34	0,46
70	0,07	0,15	0,23	0,31	0,09	0,19	0,29	0,39
80	0,06	0,13	0,20	0,27	0,08	0,17	0,25	0,34
90	0,06	0,12	0,18	0,24	0,07	0,15	0,23	0,30
100	0,05	0,11	0,16	0,22	0,06	0,13	0,20	0,27

Для всех вышеперечисленных расчетов необходимо знать сечение проводника, выраженное в квадратных миллиметрах. Этот параметр не следует путать с диаметром.

Для более толстых кабелей, например, силовых, производители и дистрибьюторы указывают поперечное сечение в квадратных миллиметрах (мм²). Однако для более тонких кабелей, например, телекоммуникационных или информационных, диаметр кабеля указывается в миллиметрах (мм) и в этих случаях мы должны преобразовать диаметр в поперечное сечение.

Ниже представлен чертеж, показывающий разницу между сечением и диаметром проводника:

где:
S – сечение проводника, выраженное в квадратных миллиметрах (мм²),
D – диаметр проволоки в миллиметрах (мм),
r – радиус проволоки — (половина диаметра) в миллиметрах (мм),
L – длина кабеля.

Формула для расчета сечения:

или

π – число пи, математическая константа= 3,14

Пример

Компьютерная витая пара UTP категории 5е. Производитель дает диаметр S=0,5 мм. Вычисляем поперечное сечение в мм².

или

Таким образом, провод диаметром 0,5 мм имеет поперечное сечение всего 0,19623 мм².

Основные факторы, влияющие на падения напряжения:

ток – соотношение закона Ома: чем выше ток, тем больше падение напряжения;

диаметр или поперечное сечение кабеля – чем тоньше кабель, тем больше падение напряжения;

длина кабеля – логически: чем длиннее кабель, тем больше сопротивление и падение напряжения;

материал, из которого сделан кабель. Сегодня большинство проводников изготовлено из меди, что делает их хорошими проводниками. На рынке доступны дешевые китайские кабели, которые выглядят как медь, но сделаны из сплава, содержащего, например, алюминий и магний. Также встречается стальная проволока с тонким медным покрытием. Все это приводит к увеличения сопротивления и увеличению падения напряжения.

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления 380В.

При проектировании сетей часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).
9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.
В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения
от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.
СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.
С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.
Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.
ГОСТ 13109.
5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения, длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2 Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 380В, 6кВ, 10кВ

Чтобы получить программу, зайдите на страницу МОИ ПРОГРАММЫ.

Жду ваших отзывов и предложений:)

Советую почитать:

Калькулятор расчета потерь напряжения

Длина линии (м) / Материал кабеля:		МедьАлюминий
Сечение кабеля (мм²):	0,5 мм²0,75 мм²1,0 мм²1,5 мм²2,5 мм²4,0 мм²6,0 мм²10,0 мм²16,0 мм²25,0 мм²35,0 мм²50,0 мм²70,0 мм²95,0 мм²120 мм²
Мощность нагрузки (Вт) или ток (А):
Напряжение сети (В):		Мощность	1 фаза
Коэффициент мощности (cosφ):		Ток	3 фазы
Температура кабеля (°C):

Результаты расчета
Потери напряжения (В / %)
Сопротивление провода (ом)
Реактивная мощность (ВАр)
Напряжение на нагрузке (В)

При проектировании сетей электроснабжения и слаботочных систем часто необходим расчет потерь в кабеле. При решении вопросов проектирования, данный расчет важен для выбора кабеля с оптимальной площадью сечения жилы. Неправильный выбор кабеля может привести к тому, что система быстро выйдет из строя или просто не запустится. Именно поэтому при проектировании необходимо производить расчет потерь в кабеле.

РАСЧЁТ ПОТЕРЬ НАПРЯЖЕНИЯ В КАБЕЛЕ.

Расчёт потерь напряжения в кабеле можно осуществить по следующей формуле:

ΔU=I*RL

Где ΔU – потери напряжения в линии,

I – ток потребления (определяется главным образом характеристиками потребителя),

RL — сопротивление кабеля (зависит от длины кабеля и площади сечения кабеля).

Потери мощности в кабеле в кабеле зависит так же главным образом от сопротивления кабеля. Излишнее рассеивание энергии в кабеле может привести к существенным потерям электроэнергии. Излишки тепла идут на нагрев кабеля, поэтому при больших нагрузках неправильный расчет потерь электроэнергии в кабеле может привести к сильному нагреву кабеля и повреждению изоляции, что небезопасно для жизни людей. Так же при существенной длине линии это может привести к повышенному расходу электроэнергии, что при длительной эксплуатации может сказаться на расходах на электроэнергию. Неправильный расчёт потерь напряжения в кабеле может вызвать некорректную работу оборудования при передаче сигнала (например, периметральная система сигнализации). Кроме того, расчёт потерь напряжения в кабеле очень важен, если питание оборудования осуществляется от источника с низким напряжением питания (12-48 В постоянного или переменного тока). В этом случае, если длина провода и мощность нагрузки слишком велика, напряжение может упасть до уровня ниже номинальной потребляемой мощности устройства. Это приведет к тому, что устройство не будет работать.

ПУТИ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ МОЩНОСТИ В КАБЕЛЕ.

Потери в кабеле можно снизить путем увеличения площади сечения кабеля, уменьшением длины кабеля или уменьшением нагрузки. Очень часто длину кабеля или нагрузку уменьшить невозможно, поэтому приходится увеличивать площадь сечения жилы кабеля, чтобы уменьшить его сопротивление.

С другой стороны использование кабеля у которого площадь сечения слишком большая приводит к увеличению затрат, т.к. кажущаяся небольшая разница между ценами на два кабеля с разной площадью сечения становится ощутимой при многокилометровых кабельных системах. Следовательно, при проектировании необходимо обязательно выбирать кабель нужного сечения, а для этого необходимо производить расчет потерь мощности в кабеле.

Если производить эти расчеты вручную, на подбор кабеля уйдет немало времени. Сегодня можно легко и быстро произвести расчет потерь в кабеле онлайн. С помощью различных специализированных калькуляторов можно произвести расчёт потерь напряжения в кабеле, расчет потери мощности в кабеле и расчет потерь электроэнергии в кабеле исходя из длины кабеля, площади сечения кабеля, параметров нагрузки (потребляемые напряжение и ток), а так же материала из которого изготовлены его жилы. Калькулятор для расчета потерь в кабеле онлайн – безусловно, хороший помощник любого проектировщика

Калькулятор падения напряжения постоянного и переменного тока

NEC | jCalc.NET

Калькулятор падения напряжения реализует код США NEC. Он включает формулы падения напряжения и примеры того, как рассчитать падение напряжения.

См. Также

Параметры калькулятора падения напряжения

Номинальное напряжение (В): Укажите напряжение в вольтах (В). И выберите расположение фаз: 1 фаза переменного тока , 3 фазы переменного тока или постоянного тока .
Нагрузка (кВт, кВА, А, л.с.): Укажите нагрузку в А, л.с., кВт или кВА.Укажите cosΦ (коэффициент мощности), если электрическая нагрузка указана в кВт или л.с.
Размер кабеля (AWG): Выберите стандартный размер электрического провода в AWG (американский калибр проводов), как определено в NPFA 70 NEC (Национальный электрический кодекс) в США.
Расстояние (м, футы): Укажите предполагаемую длину кабеля в метрах или футах.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это потеря напряжения в проводе из-за электрического сопротивления и реактивного сопротивления провода.Проблема с падением напряжения:

Это может привести к неисправности оборудования.
Снижает потенциальную энергию.
Это приводит к потере энергии.

Например, если вы питаете нагреватель 10 Ом от источника питания 120 В. А сопротивление провода 1 Ом. Тогда ток будет I = 120 В / (10 Ом + 2 × 1 Ом) = 10 А.

Падение напряжения составит В _{Падение} = 10 А × 2 × 2 Ом = 20 В. Следовательно, для вашего устройства будет доступно только 100 В.

А P = 20 В × 10 А = 200 Вт будет потрачено на тепло в проводе.

Как рассчитать падение напряжения?

Формулы падения напряжения для переменного и постоянного тока показаны в таблице ниже.

Однофазный переменный ток	\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {IL 2 Z_c} {1000} \)
Трехфазный переменный ток	\ (\ Delta V_ { 3 \ phi-ac} = \ dfrac {IL \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)
DC	\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {IL 2 R_c} {1000} \ )

Где,

I — ток нагрузки в амперах (А).2} \)

Где,

R _c — сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.
X _c — реактивное сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.

Формула выше для Z _c для худшего случая. Это когда коэффициент мощности кабеля и нагрузки совпадает.

Вместо полного сопротивления худшего случая можно вычислить комбинированный коэффициент мощности кабеля и нагрузки. Однако разница незначительна.И это слишком усложняет расчет.

Например, рассчитанный импеданс худшего случая для проводника номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. А полное сопротивление для нагрузки с коэффициентом мощности 0,85 составляет 1,1 Ом / 1000 футов.

Калькулятор падения напряжения использует значения сопротивления R _c и реактивного сопротивления X _c из таблицы 9 в главе 9 NEC для расчетов как переменного, так и постоянного тока.

Теоретически для расчета падения напряжения постоянного тока следует использовать значения из таблицы 8.Однако разница незначительна.

Вот два примера:

Пример 1: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. Сопротивление постоянному току в таблице 8 составляет 1,24 Ом / 1000 футов. Разница в сопротивлении составляет всего 3%. Фактическое падение напряжения составит 3,09% вместо 3%. То есть чуть хуже.

Пример 2: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 12 составляет 2,0 Ом / 1000 футов. Таблица 8 сопротивления постоянному току составляет 1,98 Ом / 1000 футов.Разница в сопротивлении составляет всего 1%. Фактическое падение напряжения составит 2,97% вместо 3%. То есть чуть лучше.

Что такое допустимое падение напряжения?

NFPA NEC 70 2020 в США рекомендует следующее допустимое падение напряжения, указанное мелким шрифтом в статьях 210.19 (A) и 215.2 (A).

Только параллельная цепь	3%
Объединенная параллельная цепь и фидер	5%

Проще говоря, максимально допустимое падение напряжения в розетке составляет 5% .

Примеры расчета падения напряжения

Пример 1: Пример расчета падения напряжения для жилого помещения 120 В переменного тока, однофазная нагрузка

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	120 В переменного тока, 1-фазное
Нагрузка	15 A
Расстояние	100 футов
Размер проводника	10 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления от NEC для проводника 10 AWG:

R _c = 3.2} \)

\ (Z_c = 1,2 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {15 \ cdot 100 \ cdot 2 \ cdot 1.2} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 3.6 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {3.6} {120} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 3 \, \% \)

Пример 2: Пример расчета падения напряжения для промышленного трехфазного двигателя 480 В переменного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	380 В переменного тока, 3 фазы
Нагрузка	Двигатель мощностью 25 л.с., pf 0.86. Ток полной нагрузки: 26 A КПД игнорируется
Расстояние	300 футов
Размер проводника	8 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления для проводника 8 AWG, полученные от NEC, составляют:

R _c = 2,56 Ом / км или 0,78 Ом / 1000 футов
X _c = 0,171 Ом / км или 0,052 Ом / 1000 футов

Импеданс рассчитывается как:

\ (Z_c = \ sqrt {0.2} \)

\ (Z_c = 0,78 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {I L \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {26 \ cdot 300 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot 0.78} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = 10,6 В \, В \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {10.6} {480} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = 2.2 \, \% \)

Пример 3: Пример расчета падения напряжения для нагрузки 12 В постоянного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение	12 В постоянного тока
Нагрузка	1 A
Расстояние	80 футов
Размер проводника	12 AWG

Значения сопротивления для 12 AWG, полученные от NEC проводник:

R _c = 6.6 Ом / км или 2,0 Ом / 1000 футов

Обратите внимание, что реактивное сопротивление не применяется в цепях постоянного тока.

Значения сопротивления из таблицы 9 (переменный ток) в NEC используются вместо значений сопротивления из таблицы 8 (постоянный ток). Разница незначительна.

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {I L 2 R_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {1 \ cdot 80 \ cdot 2 \ cdot 2.0} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = 0,32 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {dc} = \ dfrac {0.32} {12} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {dc} = 2.7 \, \% \)

Ток 12 В и максимальная длина провода

Калькулятор максимальной длины провода

Калькулятор можно использовать для расчета максимальной длины медных проводов. Обратите внимание, что

для типичной электрической цепи с двумя проводами — один назад и один вперед — это длина двух проводов вместе. Максимальное расстояние между источником и оборудованием составляет половина расчетного расстояния
в автомобиле, где оборудование может быть заземлено на шасси — корпус автомобиля действует как отрицательный провод.Электрическим сопротивлением в шасси обычно можно пренебречь, и максимальное расстояние равно расчетному расстоянию

Напряжение (вольт)

Ток (амперы)

Площадь поперечного сечения (мм ²) — Калибр провода AWG по сравнению с мм ²

Падение напряжения (%)

Максимальные длины медных проводов от источника питания до нагрузки в 12-вольтовых системах с 2% падением напряжения указаны ниже:

Длина провода — футы

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

Длина провода — метр

Загрузите и распечатайте схему электрических цепей 12 В

удвойте расстояние, если потеря 4% допустима
умножьте расстояние на 2 для 24 вольт
умножьте расстояние на 4 для 48 вольт

Пример — максимальная длина h провода

Ток в лампочке мощностью 50 Вт можно рассчитать по закону Ома

I = P / U (1)

где

I = ток (амперы)

P = мощность (Вт)

U = напряжение (вольт)

(1) со значениями

I = (50 Вт) / (12 В)

= 4.2 A

Из приведенного выше графика максимальная длина всего провода взад и вперед не должна превышать примерно 8 м для калибра # 10 (5,26 мм ²) . При увеличении диаметра провода до калибра # 2 (33,6 мм ²) максимальная длина ограничивается примерно 32 м .

Пример — расчет максимальной длины провода

Электрическое сопротивление в медном проводнике с площадью поперечного сечения 6 мм ² равно 2.9 10 ^-3 Ом / м . Это близко к калибру провода 9.

В системе 12 В с максимальным падением напряжения 2% — и током 10 ампер — максимальная общая длина провода вперед и назад может быть рассчитана по закону Ома

U = RLI (2)

где

R = электрическое сопротивление (Ом / м)

L = длина провода (м)

(2) переставлено для L

L = U / (RI) (2b)

(2b) со значениями

L = (12 В) 0.02 / [( 2,9 10 ^-3 Ом / м ) (10 ампер)]

= 8,3 м

Калькулятор падения напряжения | Размеры проводов и сила тока

Инструмент калькулятора падения напряжения используется установщиками низкого напряжения для расчета падения напряжения переменного или постоянного тока в амперах на различных длинах кабелей. В этом инструменте используется стандартная для отрасли формула расчета падения напряжения. Падение напряжения рассчитывается путем ввода значений в следующие поля в форме ниже и нажатия на кнопку «Рассчитать»: начальное напряжение, длина кабеля, сечение кабеля / сечения проводов и сила тока (ток).Промышленный стандарт допустимого падения напряжения составляет 10%.

Это отличный инструмент для установщиков систем безопасности, который можно использовать при планировании оптимальных размеров силовых кабелей для использования при установке камер видеонаблюдения и другого низковольтного оборудования. Предоставляя установщикам ожидаемый процент падения напряжения, они могут приспособиться к калибровочному кабелю питания или запланировать использование источника питания ближе к камере, которую они устанавливают.

У нас также есть таблица низкого падения напряжения / максимальной длины кабеля, доступная здесь.

Щелкните здесь, если вам также потребуется руководство по максимальной длине видеокабеля CCTV для RG-59, RG-6, CAT-5.

Посетите нашу страницу «Калькуляторы, конвертеры и инструменты», чтобы найти дополнительные онлайн-приложения.

Пример расчета

Установщик хочет проложить сиамский кабель RG59 на 300 футов к купольной камере с питанием от 12 В постоянного тока, которая требует мощности 250 миллиампер. В кабеле RG59 используется двухжильный провод 18 калибра для силового кабеля.

Введите следующие значения:
Начальное напряжение: 12
Ток (амперы): 0,250
Длина кабеля: 300
Размер кабеля: 18
Нажмите «Рассчитать».

Промышленный стандарт допустимого падения напряжения составляет 10% или меньше.

Об этом инструменте

Это онлайн-приложение было создано Майком Халдасом для профессионалов камер видеонаблюдения. CCTV Camera Pros — прямой поставщик оборудования для видеонаблюдения для дома, бизнеса и правительства. Майк Халдас — соучредитель CCTV Camera Pros и ветеран USMC. Если у вас есть какие-либо вопросы о планировании системы видеонаблюдения, свяжитесь с Майком по адресу mike @ cctvcamerapros.нетто

Калькулятор падения напряжения

Калькулятор падения напряжения рассчитает падение напряжения в цепи для длинных проводов на основе напряжения, тока, фаз, проводника, размера провода и расстояния в цепи. Он также рассчитает напряжение на нагрузке и падение напряжения в процентах.

Калькулятор падения напряжения

Введите информацию ниже, чтобы рассчитать падение напряжения в цепи.

Падение напряжения	–
Напряжение при нагрузке	–
Падение в процентах	–

Напряжение — Введите напряжение на источнике цепи.Однофазные напряжения обычно 115 В или 120 В, в то время как трехфазное напряжение обычно составляет 208 В, 230 В или 480 В.

Ампер — Введите максимальный ток в амперах, который будет протекать через цепь. Для моторов рекомендуется умножить значение FLA на паспортной табличке на 1,25 для определения диаметра провода.

Проводник — Выберите материал, используемый в качестве проводника в проводе. Общие жилы — медь и алюминий.

Фазы — Выберите количество фаз в цепи.Обычно это однофазный или трехфазный. Для однофазные цепи, требуется три провода. Для трехфазных цепей потребуется четыре провода. Один из этих проводов — провод заземления. которые можно уменьшить. Чтобы рассчитать сечение заземляющего провода, используйте калькулятор сечения заземляющего провода.

Размер провода — Выберите размер провода в цепи. Единицы измерения диаметра провода — AWG или kcmil.

Расстояние — Введите одностороннюю длину проводов в цепи в футах.

Примечание. Результаты этого калькулятора основаны на температуре проводника 75 ° C .

Источник: NFPA 70, Национальный электротехнический кодекс, глава 9, таблица 8

Как рассчитать падение напряжения

Падение напряжения рассчитывается с использованием самого универсального из всех электрических законов: закона Ома. Это означает, что потенциал напряжения на проводнике равен ток, протекающий по проводнику, умноженный на общее сопротивление проводника.Другими словами, Vd = I x R.Простая формула была получена из закона Ома. для расчета падения напряжения на проводнике. Эта формула может помочь вам определить падение напряжения в цепи, а также сечение провода, который вам понадобится для вашей цепи. исходя из максимального желаемого падения напряжения. Национальный электротехнический кодекс гласит, что падение напряжения в фидерной цепи не должно превышать 5%, а падение напряжения в ответвленной цепи. не должно превышать 3%.

Однофазные схемы

Падение напряжения рассчитывается для однофазных цепей следующим образом:

Vd = Падение напряжения

I = Ток в проводнике (А)

L = длина цепи в одну сторону (футы)

см = площадь поперечного сечения кондуктора (круговые милы)

K = Сопротивление в омах 1 круглого милфута проводника.
Примечание: K = 12,9 для медных проводников при 75 ° C (167 ° F) и K = 21,2 для алюминиевых проводов при 75 ° C (167 ° F).

Трехфазные цепи

Падение напряжения рассчитывается для трехфазных цепей следующим образом:

Vd =	1,73 x K x L x I
	См

Vd = падение напряжения

I = Ток в проводнике (А)

L = длина цепи в одну сторону (футы)

см = площадь поперечного сечения кондуктора (круговые милы)

Чтобы рассчитать максимальное расстояние цепи на основе падения напряжения в процентах, используйте Калькулятор расстояния цепи.

Чтобы рассчитать размер провода для цепи, используйте калькулятор размера провода или расширенный калькулятор размера провода. Чтобы рассчитать допустимую нагрузку на провод для цепи, используйте Калькулятор допустимой нагрузки на провод или Расширенный калькулятор допустимой нагрузки на провод.

Посетите Условия использования и Политику конфиденциальности этого сайта.Ваше мнение очень ценится. Сообщите нам, как мы можем улучшить.

Определение размеров электрического провода для подземного кабеля

Подземный провод для жилого контура обычно прокладывается с помощью кабеля подземного фидера (UF), который рассчитан на использование вне помещений и прямое захоронение. Такая установка типична при прокладке контура на открытом воздухе, таком как гараж, сарай или другая пристройка, или к уличному фонарю или водопроводу. Размер проводов или проводов для подземного кабеля ничем не отличается от размера других бытовых цепей и обычно основывается на общей нагрузке или потребляемой электроэнергии устройств в цепи.Однако, если участок кабеля длинный, как это часто бывает под землей, вам может потребоваться увеличить размер провода, чтобы учесть падение напряжения — потерю напряжения в цепи, вызванную естественным сопротивлением проводов. Падение напряжения происходит на любом участке проводки, но это редко является проблемой для внутренней проводки, где расстояние от панели автоматического выключателя до конца цепи обычно относительно мало. Однако внешние цепи часто бывают довольно длинными, и падение напряжения может быть значительным.

Общие сведения о падении напряжения

Все проводники электричества, включая провода, оказывают некоторое сопротивление потоку электричества. Одним из эффектов этого сопротивления, также называемого импедансом , является потеря напряжения. Это известно как падение напряжения и представлено как процент от общего напряжения, подаваемого на источник питания схемы. Если вы измеряете напряжение цепи на сервисной панели (коробке выключателя), вы должны получить показание около 120 вольт (для стандартной цепи).Если вы сделаете еще одно измерение цепи на самом дальнем от панели устройстве и получите показание 114 вольт — разница в 6 вольт — в этой цепи будет падение напряжения на 5 процентов (5 процентов от 120 = 6).

Чрезмерное падение напряжения означает, что двигатели, приборы и другие устройства не работают так быстро и эффективно, как они предназначены. Это может привести к снижению производительности, ненужному износу и даже преждевременному выходу из строя электрического оборудования. Падение напряжения также является пустой тратой электроэнергии, потому что энергия теряется в виде тепла, а не становится доступной для использования схемными устройствами.

Причины падения напряжения

Поскольку падение напряжения вызвано сопротивлением проводников, чем больше у вас проводов, тем больше падение напряжения. Что касается подземного провода, то чем длиннее провод, тем больше падение напряжения. Другой фактор — размер проволоки: проволока меньшего диаметра имеет большее сопротивление, чем проволока большего диаметра. Медный провод имеет меньшее сопротивление, чем алюминиевый, но есть вероятность, что вы в любом случае будете использовать медь. В наши дни единственный алюминий, используемый в большинстве новых жилых проектов, — это служебные входные кабели от электросети, хотя вы можете увидеть алюминий в таблицах падения напряжения.

Как нагрузка влияет на падение напряжения

Падение напряжения увеличивается по мере увеличения нагрузки на цепь, а перегрузка цепи способствует чрезмерному падению напряжения. Другими словами, если вы поместите слишком много нагрузок на одну цепь и превысите стандартную 80-процентную безопасную мощность (1440 Вт для 15-амперных цепей; 1920 Вт для 20-амперных цепей), вы добавите ненужное падение напряжения. Решение простое: поддерживайте общую нагрузку в цепи на уровне 80 процентов или меньше от общей мощности.Это условие предполагается во многих расчетах и таблицах падения напряжения.

Определение размеров проводников

Национальный электротехнический кодекс (NEC) рекомендует максимальное падение напряжения в 3 процента для отдельных бытовых цепей (известных как ответвление цепей) . Это хорошая цель, к которой следует стремиться при выборе размеров проводников для подземного кабеля. Ниже приведены максимальные длины кабеля, которые вы можете использовать, сохраняя при этом падение напряжения 3% для данного размера провода (AWG) и напряжения цепи.Например, для 120-вольтовой цепи вы можете проложить до 50 футов кабеля 14 AWG без падения напряжения более 3 процентов.

Для цепей на 120 В:

14 AWG	50 футов
12 AWG	60 футов
10 AWG	64 фута
8 AWG	76 футов
6 AWG	94 фута

Для цепей на 240 В:

14 AWG	100 футов
12 AWG	120 футов
10 AWG	128 футов
8 AWG	152 футов
6 AWG	188 футов

Калькулятор потерь кабеля распределенной акустической системы

Этот калькулятор поможет вам определить потери в кабеле в распределенных акустических системах (также известных как 100- или 70-вольтовые акустические системы).Введя размер и длину кабеля, а также количество и подробную информацию о динамиках, он рассчитает потери в SPL (дБ), напряжении и ваттах. Он даже вычисляет результирующий уровень звукового давления в дБ для целевой аудитории. Все, что вам нужно сделать, это заполнить белые ячейки в калькуляторе.

Сначала выберите единицы измерения : «Метры и мм²» или «Футы и AWG». В большинстве стран используется метрическая система, то есть длина кабеля измеряется в метрах, а размер кабеля — в мм². В США метрика не используется, поэтому выберите «Feet & AWG» — длина кабеля будет в футах, и появится дополнительное поле, позволяющее выбрать толщину кабеля в AWG.

Затем двигайтесь вниз по верхней таблице:

Общее количество динамиков, подключенных в кабельной трассе.

Настройки ответвлений на динамиках : Большинство динамиков для распределенных акустических систем имеют возможность каким-либо образом выбирать разные ответвления или мощность для динамика. Обычно это выражается в ваттах.

Чувствительность динамика : это необязательно, но используется для расчета уровня звукового давления в целевой аудитории. Обычно это можно найти в технических характеристиках динамиков.Например, в характеристиках потолочного динамика может быть указано «Чувствительность: 90 дБ (1 Вт / 1 м)»

Расстояние от говорящего до целевой аудитории : это также необязательно и используется для расчета потерь SPL в воздухе от говорящего до целевой аудитории. Для потолочного динамика расстояние от потолка до стоящего человека может составлять всего 1 метр или около того. Для динамика на открытом воздухе это может быть 10-20 метров и более.

Общая длина кабеля : общая длина кабеля от усилителя до последнего динамика.

Длина подводящего кабеля к первому динамику не требует пояснений. Это длина кабеля от усилителя до первого динамика. Калькулятор предполагает, что количество динамиков равномерно распределено по оставшейся длине кабеля.

Распределенная система максимального напряжения около усилителя. Его выход будет рассчитан на 100 вольт, или 70 вольт, или, возможно, 50 или 25 вольт.

Кабель c.s.a : Это важный показатель, поскольку все расчеты сопротивления кабеля основаны на площади поперечного сечения (ок.s.a.) кабеля. Это удобно для пользователей с метрической системой измерения, поскольку кабели классифицируются в соответствии с их c.s.a. Для других пользователей, которые привыкли сортировать свои кабели в соответствии с их номером AWG, калькулятор вставляет c.s.a за вас (на основе выбранного номера AWG).

После ввода всех этих входных данных сразу же вычисляются результаты (фактически, они рассчитываются после каждого ввода или изменения). См. Примечания ниже, если вам нужна помощь в интерпретации результатов. Для тех, кому нужно знать математику, лежащую в основе этого калькулятора, это объяснено в конце этой статьи.

Скачать калькулятор
как файл Excel

Цены в долларах США

Что означают результаты

Результаты этого калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы в основном говорят вам о том, что если вы не используете слишком много динамиков и они не потребляют много энергии, вам не нужно слишком беспокоиться о размере кабеля. Однако, если у вас длинные кабели, много динамиков или мощные динамики, вам нужно обратить внимание на эти результаты.

Общая нагрузка динамиков и кабеля показывает общую нагрузку на усилитель в омах. Затем рассчитывается соответствующая мощность усилителя. Это число будет меньше, чем при простом вычислении количества динамиков, умноженного на мощность каждого динамика. Это связано с тем, что сопротивление кабеля добавляет к импедансу динамика, что снижает ток от усилителя, что снижает общую выходную мощность усилителя. Усилитель должен выдерживать эту общую нагрузку.Хорошая практика подсказывает, что вы используете усилитель, который на 20-25% больше, чем общая нагрузка.

Общее сопротивление кабеля только для информации.

Максимальный ток в питающем кабеле полезен, чтобы определить, способен ли выбранный кабель пропускать этот ток.

Разница в уровне звукового давления между первым и последним динамиком поможет определить, нужно ли вам использовать кабель большего размера. Многие системы справятся с разницей до 6 дБ (+/- 3 дБ).Любая разница, превышающая 6 дБ, станет заметна для многих пользователей.

Затем результаты для различных выступающих заносятся в таблицу. Спикер №1 — первый спикер. Результаты также показаны для последнего динамика и среднего динамика. Хотя номер среднего динамика можно изменить, чтобы увидеть результаты любого выступающего между первым и последним выступающим.

Максимальный уровень звукового давления Результат определяется чувствительностью говорящего, потерей звукового давления в воздухе между говорящим и целевой аудиторией плюс усиление говорящего более 1 ватта.

Наконец, показан график, показывающий рассчитанные потери в кабелях распределенной акустической системы.

Предположения для данного калькулятора потерь в кабеле распределенной акустической системы

Этот калькулятор делает несколько предположений:

В калькуляторе предполагается, что удельное сопротивление медного кабеля составляет 1,724 x 10 ^-8 Ом · м. Это может немного измениться между одножильным или многожильным кабелем. Также не весь медный кабель — это чистая медь, которая немного изменяет удельное сопротивление, как и температуру.Хотя на практике эти различия мало повлияют на результаты.
Калькулятор предполагает, что динамики распределены равномерно по длине кабеля (после кабеля питания). Если динамики распределены неравномерно, в большинстве случаев опять же будет небольшая разница в результатах.
Расчет потерь звукового давления в воздухе между говорящим и целевой аудиторией предполагает наличие неотражающего пространства (например, на улице). Для помещений с отражающими стенами потери могут быть на 6 дБ меньше.Тем не менее, потери по динамикам будут относительно одинаковыми.
В этом калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы предполагается, что все динамики настроены на одно и то же ответвление (ватт), и на всем протяжении кабеля используется кабель одного размера. Изменение этих предположений выходит за рамки этого калькулятора.

Дополнительная информация

Для получения дополнительной информации о распределенных акустических системах, также известных как 100-вольтовые акустические системы или 70-вольтовые акустические системы, прочтите статью Общие сведения о распределенных акустических системах

Расчеты, используемые в калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы

Вам нужно прочитать это только в том случае, если вам нравится разбираться в математике или вам интересны принципы используемых вычислений.Расчет потерь в кабеле любой цепи выполняется в несколько этапов.

Расчет сопротивления кабеля

Первый шаг включает расчет сопротивления каждой секции кабеля. Сопротивление любого кабеля определяется длиной кабеля, толщиной кабеля и удельным сопротивлением кабеля.

Площадь поперечного сечения (c.s.a) кабеля является мерой толщины кабеля. В метрической системе кабели классифицируются по их c.s.a. Например: 0,75 мм ² или 2,5 мм ².

Компания c.s.a. Длина неметрического кабеля преобразуется из его номера AWG (№ калибра) в мм ² по следующей формуле:

c.s.a в мм ² = 0,012668 × 92 ^{(размер 36) / 19,5}

Удельное сопротивление — это название сопротивления, присущего любому материалу. Для меди удельное сопротивление составляет 1,724 x 10 ^-8 Ом · м. Для практических расчетов потерь в кабеле просто умножьте удельное сопротивление на 10, а затем разделите его на c.s.a. (в мм ²), чтобы получить сопротивление на тысячу метров. Например: допустим, сечение медного кабеля составляет 2 мм ²:

1,724 x 10 = 17,24 деленное 2 = 8,62 Ом на тысячу метров.

Если длина кабеля составляет 100 метров, то сопротивление кабеля 2 мм ² будет 8,62 Ом, разделенное на 10 (100 метров — это 1/10 от 1000 метров). То есть: сопротивление 100 метров кабеля 2 мм ² равно 8,62, деленное на 10 = 0,862 Ом

Важно отметить, что это сопротивление кабеля относится к одиночному медному проводнику.Акустические кабели имеют два провода, поэтому для правильных расчетов это сопротивление необходимо удвоить. Получив сопротивление кабеля любой длины, вы можете рассчитать потери в нем.

Расчет потерь в кабеле

Есть два способа рассчитать потери в кабеле. Оба способа требуют, чтобы вы знали полное сопротивление цепи. Давайте для начала рассмотрим простую эквивалентную схему: усилитель с выходным напряжением 10 В, динамик с сопротивлением 8 Ом и кабель с общим сопротивлением 2 Ом

Из приведенной выше диаграммы видно, что общая нагрузка на усилитель составляет 10 Ом (8 + 2).Закон Ома позволяет нам рассчитать ток в этой цепи, разделив напряжение на сопротивление. То есть, если разделить 10 вольт на 10 Ом, через цепь будет протекать 1 ампер.

Теперь, когда известен ток, вы можете использовать закон Ома для расчета потерь напряжения в кабеле и результирующего напряжения на динамике.

Для этого просто умножьте ток (1 ампер) на сопротивление. Таким образом, потери в кабеле будут 1 x 2 = 2 вольта, а напряжение на динамике будет 8 вольт.Это напряжение указано в таблице как «Максимальное напряжение на динамике».

Другой способ легко вычислить потери напряжения в кабеле и / или напряжение динамика — это просто использовать коэффициенты. Напряжение на динамике можно получить, используя отношение импеданса динамика к общему сопротивлению цепи. Для нашего примера, приведенного выше, соотношение составляет 8:10, или 4: 5, или 4/5, или 0,8. Следовательно, напряжение на динамике будет 10 вольт x 0,8, что равно 8 вольт. Этот метод используется в калькуляторе потерь в кабелях распределенной акустической системы.Как видите, оба метода дают одинаковый результат, однако второй метод не требует расчета тока в каждой цепи.

Расчет максимальной мощности на динамике

Максимальную мощность на каждом динамике можно легко рассчитать, поскольку теперь известно напряжение на динамике и импеданс динамика.

Динамик Мощность = квадрат напряжения, деленный на импеданс

В нашем простом примере напряжение на динамике составляет 8 вольт.Импеданс — 8 Ом. Таким образом, максимальная мощность, доступная на динамике, равна 8 умноженным на 8 (64), разделенным на 8 = 8 Вт. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это значение, указанное для каждого динамика в качестве «максимальной мощности на динамике».

Расчет потерь в дБ

Потери в децибелах (дБ) в громкоговорителе из-за потерь в кабеле являются расчетом соотношений. Можно использовать либо отношение сопротивлений, либо отношение напряжений, поскольку оба отношения одинаковы.

Формула для вычисления децибел может показаться сложной, но для современных калькуляторов она не слишком сложна — для этого нужна только функция «log».Калькуляторы на большинстве смартфонов и компьютеров имеют доступную функцию журнала, хотя вам может потребоваться вызвать опцию научного калькулятора.

Потери в децибелах в динамике = 20 логарифм (коэффициент)

В нашем простом примере отношение напряжения динамика к общему напряжению (или импеданса динамика к общему сопротивлению) составляет 0,8. Используя калькулятор, логарифм 0,8 = -0,0969 умножить на 20 = -1,9 дБ. В калькуляторе потерь в кабеле распределенной акустической системы это значение, указанное для каждого динамика как «потери звукового давления из-за кабеля».Это потери звукового давления динамика по сравнению со схемой без потерь в кабеле.

Расчеты для нескольких динамиков

Хотя приведенный выше пример прост, он демонстрирует принципы определения потерь в кабеле с одним или несколькими динамиками. Для каждого дополнительного динамика требуются те же вычисления, что и выше. Есть два основных отличия. Во-первых, начальное напряжение для следующего динамика будет рассчитанным напряжением для предыдущего динамика.

Второе отличие заключается в том, как определить полное сопротивление для каждого расчета.Как видно на приведенной выше диаграмме, определить полное сопротивление непросто. По этой причине общее сопротивление в цепи принято определять исходя из общей нагрузки динамиков. То есть, если есть 20 динамиков, каждый по 30 Вт, общая нагрузка составит 600 Вт. Используя закон Ома, общий импеданс 100-вольтного усилителя можно рассчитать как 16,67 Ом (квадрат напряжения, деленный на мощность).

В качестве альтернативы можно рассчитать полное сопротивление одного динамика, равное 333.33 Ом (снова напряжение (100 вольт) в квадрате, разделенное на мощность (30 Вт)). Общий импеданс динамиков 16 x 333,33 Ом, подключенных параллельно, можно рассчитать как 16,67 Ом.

Это число можно использовать для расчета тока в кабеле, идущего к первому динамику, и, следовательно, потерь напряжения в кабеле и напряжения на динамике. Однако ток (и потери напряжения) будут уменьшаться для каждого динамика по мере уменьшения количества динамиков. Таким образом, ток в кабеле, идущем ко второму динамику, будет определяться сопротивлением остальных 19 динамиков, включенных параллельно.Ток третьего кабеля будет определяться сопротивлением остальных 18 динамиков, включенных параллельно. И так далее. Это метод, используемый в первой версии Калькулятора потерь кабеля распределенной акустической системы.

Версия 1.2 Изменения

Основным изменением в версии 1.2 калькулятора является включение сопротивления кабеля при определении общей нагрузки на усилитель и при определении общего сопротивления для расчетов каждого динамика. В первой версии просто использовалась расчетная нагрузка, определяемая импедансом динамика (как описано выше).Однако, как видно на диаграмме выше, если сопротивление кабеля велико, оно будет иметь некоторое влияние на общее сопротивление и, следовательно, на общую нагрузку, ток и потери.

В версии 1.2 разница в уровнях между динамиками обычно меньше 0,5 дБ по сравнению с первой версией. Однако сопротивление / импеданс усилителя увеличивается, поэтому требования к мощности и току усилителя немного снижаются. Следовательно, потери SPL в целом немного меньше.

Падение напряжения | AE 868: Коммерческие солнечные электрические системы

Определения

Падение напряжения определяется как величина потери напряжения, которая происходит во всей или части цепи из-за сопротивления проводника.

Сопротивление проводника зависит от материала проводника, его размера и температуры окружающей среды.

Падение напряжения сильно зависит от общей длины проводников, по которым проходит электрический ток. В системах постоянного тока длина падения напряжения — это полное (в оба конца) расстояние, которое ток проходит в цепи.Таким образом, общая длина, используемая в расчетах, обычно в два раза превышает длину жилы проводника. В некоторых системах переменного тока расстояние равно длине проводника.

Отражение

Почему длина проводника различается для цепей переменного и постоянного тока?

Нажмите, чтобы ответить …

ОТВЕТ: Поскольку ток постоянно течет в цепях постоянного тока, ток будет перемещаться вперед и назад. В этом случае расстояние вдвое больше длины проводника. То же самое относится к двухпроводной однофазной сети (120 В в США или 220 В в Европе). Падение напряжения переменного тока рассчитывается таким же образом, как и расстояние в два раза больше длины провода.(чтобы учесть длины фазных и нейтральных проводов при прохождении через них тока вперед и назад).
— В трехпроводной однофазной схеме (также известна как расщепленная фаза в США) напряжение между фазой и нейтралью по-прежнему составляет 120 В, но ток не проходит обратно через нейтральный провод. Это результат разделения фаз (фазовый сдвиг на 280 градусов), поэтому нейтральный провод возвращает только несимметричный ток. В условиях сбалансированной нагрузки обратный ток (через нейтральный провод) равен нулю.
— В четырехпроводных трехфазных системах возникает такая же ситуация, поскольку нейтраль не должна возвращать ток в условиях сбалансированной нагрузки.

Поскольку большинство однофазных фотоэлектрических инверторов рассчитаны на 240 В, падение напряжения для расщепленной фазы рассчитывается следующим образом:
Падение напряжения можно рассчитать, используя расстояние двустороннего срабатывания при 120 В (то же уравнение, используемое для цепи постоянного тока) но ваше напряжение будет составлять 120 В между фазой и нейтралью вместо 240 В между фазами.Или мы можем использовать односторонний провод при 240 В. Оба метода должны дать одинаковые результаты.

Падение напряжения от фотоэлектрической батареи к инвертору

NEC не требует расчета падения напряжения, потому что это не является проблемой безопасности. Однако он рекомендует максимальное падение напряжения 3%. Рекомендуется иметь падение напряжения до 2% на стороне постоянного тока, в то время как только 1% допускается на стороне переменного тока системы, что в сумме составляет 3% падения напряжения для всей системы.

Провода должны иметь такой размер, чтобы уменьшить резистивные потери (нагрев) до менее 3%.Эти потери являются функцией КВАДРАТА тока, умноженного на сопротивление, что является еще одним проявлением закона Ома:

V = I × R, или, I = V / R.

И резистивные потери I × I × R в ваттах.

Примечание:

Используйте таблицу размеров проводов, чтобы выбрать правильный размер провода в соответствии с током и напряжением, с которыми вы работаете. Посетите Encorewire.com для примера.

Пример

Вычисление формулы падения напряжения:

Vdrop = Iop × Rc × L

Где:
Iop — рабочий ток цепи, который для цепей источника обычно принимается за максимальный ток мощности, Imp,
L — общая длина проводника.
Vdrop — это напряжение, при котором вы хотите найти VD, а
Rc — это удельное сопротивление провода в Ом на 1000 футов, которое находится в NEC, глава 9, таблица 8 свойств проводника.

Пример

Если у нас есть фотоэлектрическая матрица, которая расположена на расстоянии 150 футов от инвертора (L = 150 футов), и мы используем провод № 14 AWG, так как он выдерживает ток 8,23 А и имеет удельное сопротивление 3,14 (Ом / kft).
Vdrop = 8,23 (A) × 3,14 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 5,168V Рабочее напряжение

Vmmp = 12 × 37.2 = 357,6 В

Падение напряжения затем рассчитывается следующим образом:
Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 7,75 / 357,6 = 2,16%, что выходит за пределы 2%, но этот провод идет к блоку сумматора и к инвертору. . В этом случае падение напряжения должно быть меньше, а сечение проводника должно увеличиваться.

Обновление до большего размера проводника для той же длины и типа проводника:
L = 150 футов и # 12 AWG, Rc = 1,98 (Ом / kft)
Vdrop = 8,23 (A) × 1,98 (Ω / kft) × 0,3 (kft) = 3,386 В
Падение напряжения в этом случае рассчитывается как:

Vdrop% = Vdrop / Vmmp = 4.98 / 357,6 = 1,37%, что находится в пределах 2%.
Как можно видеть, оба провода сечением №12 и №14 работают на допустимую нагрузку, но расчет падения напряжения показывает, что оба они все еще не лучший вариант в долгосрочной перспективе. В результате кабель № 10 AWG имеет более консервативный дизайн, но будет стоить дороже.

Примечание:

Есть несколько бесплатных инструментов, которые можно использовать для расчета падения напряжения. Это пример онлайн-калькулятора. Если для калькулятора нет опции постоянного тока, вы можете использовать одну фазу и выбрать правильную длину.

Журнал "Дизайнер"