Расчет кабеля по потере напряжения: Потери напряжения в кабеле, как их рассчитать

Содержание

рассчитываем потери и уменьшаем затраты

Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.

Изменение напряжения вдоль линии

Что такое падение напряжения

При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.

Закон Ома

Как замеряется падение напряжения

Измерить падение можно тремя способами:

  • Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
  • Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
  • Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.

Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.

Принцип замера потерь напряжения в кабеле

Сопротивление металлов

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.

В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой «p» и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².

Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:

R=(p*l)/S, где:

  • l – длина,
  • S – сечение кабеля.

Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.

Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:

S=(π*d²)/4, где:

  • π – число «пи» (3,14),
  • d – диаметр.

Как рассчитать потери напряжения

По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.

Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.

При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.

Выбор по допустимым потерям

При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:

U=I*R=(p*2l)/S.

В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.

Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.

В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.

Принцип образования потерь напряжения

Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².

Выбор сечения кабелей по нагреву

Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:

Р=I²*R.

В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.

При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

  • Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
  • Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
  • При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

  • Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;
  • Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;
  • Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;
  • Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;
  • Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Видео

Калькулятор расчета потерь напряжения


С помощью данного калькулятора можно вычислить потери напряжения (мощности) и подобрать необходимое поперечное сечения кабеля.


Для этого необходимо знать рабочее напряжение, протекающий ток и длину кабеля. Ниже приведен пример расчета.


Расcчитать







Мощность, Вт:


 


Напряжение с учетом потерь, В:


 


Потери напряжения, В:


 


или


 


Потери мощности, Вт:


 


Мощность с учетом потерь, Вт:


 



Сброс


* Общая длина кабелей плюса и минуса

Удельное сопротивление меди в формулах 0,0175 Ом*мм2/м (при 20 Со)


 


Для примера подберем сечение кабеля от солнечных батарей до контроллера на примере солнечной электростанции для дома, состоящую из следующих компонентов:


  1. Монокристаллическая солнечная батарея Suoyang SY-200WM — 4 шт. ;

  2. Контроллер заряда ITracer IT6415ND — 1 шт.;

  3. Инвертор PI 2000Вт/12В (чистый синус) — 1 шт.;

  4. Гелевый аккумулятор 200Ач — 2 шт.


Итак, напряжение в точке максимальной мощности у монокристаллической солнечной батареи Suoyang SY-200WM составляет 37,2В, а ток в максимальной мощности 5,38А, именно эти значения мы будем использовать в расчетах. Но для начала нам нужно определиться, как соединить между собой солнечные батареи.


В состав нашего комплекта входит контроллер заряда Epsolar на 60А, с функцией поиска максимальной мощности (MPPT). Максимальное входное напряжение от солнечных батарей в данный контроллер составляет 150В, а выходное напряжение на аккумулятор будет составлять 12/24/36 или 48В, автоматически в зависимости от напряжения аккумулятора, который мы подключили. В нашем случае это два 12 вольтовых гелевых аккумулятора Delta 12-200, соединенных параллельно.  


Имея четыре солнечные батареи SY-200 и выше описанный контроллер мы можем подключить солнечные батареи двумя способами:


1. Параллельное соединение (все четыре штуки параллельно между собой). При этом напряжение у нас останется 37,2В, а максимальный ток от солнечных батарей составит 5,38А * 4 = 21,52А


.


2. Последовательно – параллельное соединение (две последовательных цепочки по две штуки). При этом напряжение будет составлять 37,2В * 2=74,4В, а ток 5,38 * 2 = 10,76А.


Нужно понимать, что мощность в двух случаях будет ОДИНАКОВАЯ. Разность только в токе и напряжении — в первом случае у нас больше ток, но меньше напряжение, а во втором – наоборот. Если мы подключим все четыре солнечные батареи последовательно, то напряжение будет выше, чем допустимое максимальное входное напряжение контроллера заряда, которое составляет 150В, более того нужно учитывать температурный коэффициент и напряжение холостого хода, но сейчас не об этом.


Сечение кабеля подбирается по току, чем больше ток – тем больше сечение!


Подставим в калькулятор расчета потерь напряжения данные первого способа подключения (параллельно все четыре штуки), расстояние от солнечных батарей до контроллера примем равным 15 метров (15 плюс и 15 минус), соответственно общая длина кабеля составит 30 метров, сечение кабеля возьмем равным 6мм²:


  • Напряжение: 37,2В

  • Сечение кабеля: 6мм²

  • Длина: 30м

  • Максимальный ток: 21,52А


Получаем потери напряжения и мощности более 5% (потери напряжения: 1,88В, потери мощности: 40,45Вт).


Подставим второй способ подключения (Две последовательных цепочки по две штуки):


  • Напряжение: 74,4В

  • Сечение кабеля: 6мм²

  • Длина: 30м

  • Максимальный ток: 10,76А


Получаем куда лучший результат, благодаря увеличенному напряжению и меньшему току: потери напряжения и мощности 1,26% (потери напряжения: 0,94В, потери мощности: 10,11Вт)


Выводы: Как видно, благодаря возможности увеличения напряжения, путем последовательно – параллельного соединения солнечных батарей, нам удалось уменьшить ток и при использовании кабеля одного и того же сечения уменьшить потери в нем в 4 раза!


Читайте также:


Расчет сечения кабеля (провода)


 


 

Правила расчёта потерь в кабеле при помощи таблиц Кнорринга | Полезные статьи

Кабельные жилы при пропускании тока будут выделять тепло. Величина тока в совокупности с сопротивлением жил определяют уровень потерь кабеля. Если иметь информацию о сопротивлении жил и о том, насколько велик пропускаемый через них ток, удастся узнать объём потерь в цепи.

 

Расчёт потерь выполняется при помощи формулы: ΔU,%=(Uном-U)∙100/ Uном. Где, Uном – номинальное входное напряжение, U – напряжение нагрузки. Выражаются потери в процентах от номинала, характерного для возникшего напряжения.

Практически намного проще использовать таблицы Кнорринга, востребованные при организации электропроводки. Информация в таблицах синхронизирует «момент нагрузки» и потери. Вычислить момент предлагается в виде произведения нагрузочной мощности (Р), измеряемой в киловаттах, и линейной длины (L), обозначаемой в метрах. Данные в таблицах Кнорринга отображают зависимость понесённых кабелем потерь от «момента нагрузки», применительно к двухпроводным медным линиям. Обязательным условием является наличие напряжения 220В.

Также разработана таблица, определяющая идентичную зависимость, но применительно к трёхфазным четырёхпроводным нулевым линиям при напряжении на уровне 380/220В. Есть схожие сведения и для трёхпроводных линий без нуля при 380В. Однако информация является достоверной исключительно при равенстве нагрузки в фазах, что позволяет определить ток в четырёхпроводных нулевых линиях, а именно в их нулевых жилах, также как нулевой.

Если нагрузка несимметричная применительно к трёхфазным линиям, то неизбежно увеличение потерь. Избежать ошибок в случае существенной нагрузочной асимметрии в нулевых линиях можно, используя таблицы, с данными для двухпроводных медных линий, однако это утверждение верно применительно к самой нагруженной фазе.

Разработана таблица Кнорринга, содержащая информацию, касающуюся зависимости от момента нагрузки кабельных потерь, верная для медных проводников при напряжении на уровне 12В. Рассчитать с помощью этой таблицы можно линейные потери посредством понижающих трансформаторов, питающих светильники с низким вольтажом.

Важно! Таблицы не учитывают линейное индуктивное сопротивление, из-за того, что при задействовании кабелей, оно является крайне малым и не может сравниваться с активным сопротивлением.

Таблицы Кнорринга верны при подключённой в конце линии нагрузке, что позволяет вычислять момент нагрузки по формуле: М=L∙РН. Когда есть несколько схожих по мощности нагрузок, составляющих целостную нагрузку, и распределены они на протяжении всей линии, используется формула: М=L∙ РН ∙n/2.

Если отмечается наличие двух соединённых линий с равномерным распределением нагрузки, можно вычислить потери напряжения, выявив сумму длин линий, при этом сечение кабелей в них допускается различное.

 

 

 

 

Расчет падения напряжения в кабеле: калькулятор онлайн, формула расчета

Производя расчет потерь электроэнергии в кабеле, важно учитывать его длину, сечения жил, удельное индуктивное сопротивление, подключение проводов. Благодаря этой справочной информации вы сможете самостоятельно произвести расчет падения напряжения.

Виды и структура потерь

Даже самые эффективные системы электроснабжения имеют те или иные фактические потери электроэнергии. Под потерями понимается разница между данной пользователям электрической энергией и по факту пришедшей к ним. Это связано с несовершенством систем и с физическими свойствами материалов, из которых они изготовлены.

Самый распространенный вид потерь электроэнергии в электрических сетях связан с потерями напряжения от длины кабеля. Для нормирования финансовых трат и подсчета их действительной величины была разработана такая классификация:

  1. Технический фактор. Он связан с особенностями физических процессов и может изменяться под влиянием нагрузок, условных постоянных затрат и климатических обстоятельств.
  2. Затраты на использование дополнительного снабжения и обеспечение нужных условий для деятельности технического персонала.
  3. Коммерческий фактор. В эту группу входят отклонения из-за несовершенства контрольно-измерительных приборов и прочие моменты, провоцирующие недоучет электрической энергии.

Основные причины появления потери напряжения

Основная причина потери мощности в кабеле — это потери в линиях электропередач. На расстоянии от электростанции до потребителей не только рассеивается мощность электроэнергии, но и падает напряжение (что при достижении значения меньше минимально допустимого может спровоцировать не только неэффективную работу приборов, но и полную их неработоспособность.

Также потери в электрических сетях могут быть вызваны реактивной составляющей участка электрической цепи, то есть наличием на этих участках любых индуктивных элементов (это могут быть катушки связи и контуров, трансформаторы, дроссели низкой и высокой частот, электродвигатели).

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

Пользователь сети не может повлиять на потери в ЛЭП, но может снизить падение напряжения на участке цепи, грамотно подключив ее элементы.

Медный кабель лучше соединять с медным, а алюминиевый — с алюминиевым. Количество соединений проводов, где материал жилы изменяется, лучше свести к минимуму, так как в таких местах не только рассеивается энергия, но и увеличивается тепловыделение, что при недостаточном уровне теплозоляции может быть пожароопасным. Учитывая показатели удельной проводимости и удельного сопротивления меди и алюминия, более эффективно в плане энергозатрат использовать медь.

Если это возможно, при планировании электрической цепи любые индуктивные элементы, такие как катушки (L), трансформаторы и электродвигатели, лучше подключать параллельно, так как согласно законам физики, общая индуктивность такой схемы снижается, а при последовательном подключении, наоборот, увеличивается.

Еще для сглаживания реактивной составляющей используют конденсаторные установки (или RC-фильтры в совокупности с резисторами).

В зависимости от принципа подключения конденсаторов и потребителя имеется несколько типов компенсации: личная, групповая и общая.

  1. При личной компенсации емкости присоединяют непосредственно к месту появления реактивной мощности, то есть собственный конденсатор — к асинхронному мотору, еще один — к газоразрядной лампе, еще один — к сварочному, еще один — для трансформатора и т.д. В этой точке приходящие кабели разгружаются от реактивных токов к отдельному пользователю.
  2. Групповая компенсация включает в себя присоединение одного или нескольких конденсаторов к нескольким элементам с большими индуктивными характеристиками. В данной ситуации регулярная одновременная деятельность нескольких потребителей связана с передачей суммарной реактивной энергии между нагрузками и конденсаторами. Линия, которая подводит электрическую энергию к группе нагрузок, разгрузится.
  3. Общая компенсация предусматривает вставку конденсаторов с регулятором в основном щите, или ГРЩ. Он производит оценку по факту текущего потребления реактивной мощности и быстро подсоединяет и отсоединяет нужное число конденсаторов. В результате берущаяся от сети общая мощность приводится к минимуму в согласии с моментальной величиной необходимой реактивной мощности.
  4. Все установки компенсации реактивной мощности включают в себя пару ветвей конденсаторов, пару ступеней, которые образуются специально для электрической сети в зависимости от потенциальных нагрузок. Типичные габариты ступеней: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 квар.

Для приобретения больших ступеней (100 и больше квар) соединяют параллельно небольшие. Нагрузки на сети уменьшаются, токи включения и их помехи снижаются. В сетях с множеством высоких гармоник сетевого напряжения конденсаторы защищают дросселями.

Автоматические компенсаторы обеспечивают сети, снабженной ими, такие преимущества:

  • уменьшают загрузку трансформаторов;
  • делают более простыми требования к сечению кабелей;
  • дают возможность загрузить электросети больше, чем можно без компенсации;
  • ликвидируют причины уменьшения напряжения сети, даже когда нагрузка подсоединена протяженными кабелями;
  • увеличивают КПД мобильных генераторов на топливе;
  • упрощают запуск электрических двигателей;
  • увеличивают косинус фи;
  • ликвидируют реактивную мощность из контуров;
  • защищают от перенапряжений;
  • совершенствуют регулировку характеристик сетей.

Калькулятор расчета потерь напряжения в кабеле

Для любого кабеля расчет потерь напряжения можно произвести онлайн. Ниже приведен онлайн-калькулятор потерь в кабеле напряжения.

Калькулятор находится в разработке, в ближайшее время он станет доступным.

Расчет с применением формулы

Если вы желаете самостоятельно посчитать, каково падение напряжение в проводе, учитывая его длину и прочие факторы, влияющие на потери, можно использовать формулу расчета падения напряжения в кабеле:

ΔU, % = (Uн — U) * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Из этого можно вывести формулу расчета потерь электроэнергии:

ΔP, % = (Uн — U) * I * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

I — фактический ток сети;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Таблица потерь напряжения по длине кабеля

Ниже приведены приблизительные падения напряжения по длине кабеля (таблица Кнорринга). Определяем необходимое сечение и смотрим значение в соответствующем столбце.

Жилы проводов при течении тока излучают тепло. Размер тока вместе с сопротивлением жил определяет степень потерь. Если иметь данные о сопротивлении кабеля и величине проходящего через них тока, получится узнать сумму потерь в контуре.

Таблицы не принимают во внимание индуктивное сопротивление, т.к. при использовании проводов оно чрезмерно мало и не может равняться активному.

Кто платит за потери электричества

Потери электроэнергии при передаче (если передавать ее на большие расстояния) могут быть существенными. Это влияет на финансовую сторону вопроса. Реактивную составляющую учитывают при определении общего тарифа использования номинального тока для населения.

Для однофазных линий она уже включена в стоимость, учитывая параметры сети. Для юридических лиц эта составляющая рассчитывается независимо от активных нагрузок и в предоставляемом счете указывается отдельно, по особому тарифу (дешевле, чем активная). Делается это ввиду наличия на предприятиях большого количество индукционных механизмов (например, электродвигателей).

Органы энергонадзора устанавливают допустимое падение напряжения, или норматив потерь в электрических сетях. За потери при передаче электроэнергии платит пользователь. Поэтому, с точки зрения потребителя, экономически выгодно подумать о том, чтобы снизить их, изменив характеристики электрической цепи.

Падение напряжения: расчет, формула, как найти

Чтобы понять, что такое падение напряжения, следует вспомнить, какие виды напряженности в цепи бывают. Их всего два: напряженность источника питания (при этом источник питания должен быть подключен к контуру) и, собственно, снижение напряжения, которое рассматривается отдельно или в отношении контура. В этом материале будет рассмотрено, как найти падение напряжения, и дана формула расчета падения напряжения в кабеле.

Что означает падение напряжения

Падение происходит, когда происходит перенос нагрузки на всем участке электрической цепи. Действие этой нагрузки напрямую зависит от параметра напряженности в ее узловых элементах. Когда определяется сечение проводника, важно участь, что его значение должно быть таким, чтобы в процессе нагрузки сохранялось в определенных границах, которые должны поддерживаться для нормального выполнения работы сети.

Мнемоническая диаграмма для закона Ома

Более того, нельзя пренебрегать и характеристикой сопротивляемости проводников, из которых состоит цепь. Оно, конечно, незначительное, но его влияние весьма существенно. Падение  происходит при передаче тока. Именно поэтому, чтобы, например, двигатель или цель освещения работали стабильно, необходимо поддерживать оптимальный уровень, для этого тщательно рассчитывают провода электроцепи.

Важно! Предел допустимого значения рассматриваемой характеристики отличается от страны к стране. Забывать это нельзя. Если она снижается ниже значений, которые определены в определенной стране, следует использовать провода с большим сечением.

Любой электроприбор будет работать полноценно, если к нему подается то значение, на которое он рассчитан. Если провод взят неверно, то из-за него происходят большие потери электронапряжения, и оборудование будет работать с заниженными параметрами. Особенно актуально это для постоянного тока и низкой напряженности. Например, если оно равно 12 В, то потеря одного-двух вольт уже будет критической.

Закон Ома для участка цепи

Допустимое падение напряжение в кабеле

Значение потери электронапряжения регламентируется и нормируется сразу несколькими правилами и инструкциями устройства электроустановок. Так, согласно правилу СП 31-110-2003, суммарная потеря напряжения от входной точки в помещении до максимально удаленного от нее потребителя электроэнергии не должно быть больше 7.5 %. Это правило работает на всех электроцепях с напряжением не более 400 вольт. Данное правило используется при монтаже и проектировке сетей, а также при их проверке службами Ростехнадзора.

Важно! Этот документ обобщает и отклонение электронапряжения в сетях однофазного тока бытового назначения. Оно должно быть не более 5 % при нормальной работе и 10 % после аварийной ситуации. Если сеть низковольтная, то есть до 50 вольт, то нормальным падением считается +-10 %.

Для кабелей питающей сети используют правило РД 34.20.185-94. Оно допускает параметр потерь не более 6 %, если напряжение составляет 10 кВ и не более 4–6 % при электронапряжении 380 вольт. Чтобы одновременно соблюсти эти правила и инструкции, добиваются потерь 1.5 % для малоэтажных знаний и 2.5 % для многоэтажных.

Падение напряжения на резисторе

Проверка кабеля по потере напряжения

Всем известно, что протекание электрического тока по проводу или кабелю с определенным сопротивлением всегда связано с потерей напряжения в этом проводнике.

Согласно правилам Речного регистра, общая потеря электронапряжения в главном распределительном щите до всех потребителей не должна превышать следующие значения:

  • при освещении и сигнализации при напряжении более 50 вольт – 5 %;
  • при освещении и сигнализации при напряжении 50 вольт – 10 %;
  • при силовых потреблениях, нагревательных и отопительных систем вне зависимости от электронапряжения – 7 %;
  • при силовых потреблениях с кратковременным и повторно-кратковременным режимами работы вне зависимости от электронапряжения – 10 %;
  • при пуске двигателей – 25 %;
  • при питании щита радиостанции или другого радиооборудования или при зарядке аккумуляторов – 5 %;
  • при подаче электричества в генераторы и распределительный щит – 1 %.

Исходя из этого и выбирают различные типы кабелей, способных поддерживать такую потерю напряжения.

Пример калькулятора для автоматизации вычислений

Как найти падение напряжения и правильно рассчитать его потерю в кабеле

Одним из основных параметров, благодаря которому считается напряженность, является удельное сопротивление проводника. Для проводки от станции или щитка к помещению используются медные или алюминиевые провода. Их удельные сопротивления равны 0,0175 Ом*мм2/м для меди и 0,0280 Ом*мм2/м для алюминия.

Рассчитать падение электронапряжения для цепи постоянного тока в 12 вольт можно следующими формулами:

  • определение номинального тока, проходящего через проводник. I = P/U, где P – мощность, а U – номинальное электронапряжение;
  • определение сопротивления R=(2*ρ*L)/s, где ρ – удельное сопротивление проводника, s – сечение провода в миллиметрах квадратных, а L – длина линии в миллиметрах;
  • определение потери напряженности ΔU=(2*I*L)/(γ*s), где γ – это величина, которая равна обратному удельному сопротивлению;
  • определение требуемой площади сечения провода: s=(2*I*L)/(γ*ΔU).

Важно! Благодаря последней формуле можно рассчитать необходимую площадь сечения провода по нагрузке и произвести проверочный расчет потерь.

Таблица значений индуктивных сопротивлений

В трехфазной сети

Для обеспечения оптимальной нагрузки в трехфазной сети каждая фаза должна быть нагружена равномерно. Для решения поставленной задачи подключение электромоторов следует выполнять к линейным проводникам, а светильников – между нейтральной линией и фазами.

Потеря электронапряжения в каждом проводе трехфазной линии с учетом индуктивного сопротивления проводов подсчитывается по формуле

Формула расчета

Первый член суммы – это активная, а второй – пассивная составляющие потери напряженности. Для удобства расчетов можно пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькуляторами. Ниже приведен пример такой таблицы, где учтены потери напряжения в трехфазной ВЛ с алюминиевыми проводами электронапряжением 0,4 кВ.

Пример таблицы

Потери напряжения определены следующей формулой:

ΔU = ΔUтабл * Ма;

Здесь ΔU—потеря напряжения, ΔUтабл — значение относительных потерь, % на 1 кВт·км, Ма — произведение передаваемой мощности Р (кВт) на длину линии, кВт·км.

Однолинейная схема линии трехфазного тока

На участке цепи

Для того, чтобы провести замер потери напряжения на участке цепи, следует:

  • Произвести замер в начале цепи.
  • Выполнить замер напряжения на самом удаленном участке.
  • Высчитать разницу и сравнить с нормативным значением. При большом падении рекомендуется провести проверку состояния проводки и заменить провода на изделия с меньшим сечением и сопротивлением.

Важно! В сетях с напряжением до 220 в потери можно определить при помощи обычного вольтметра или мультиметра.

Базовым способом расчета потери мощности может служить онлайн-калькулятор, который проводит расчеты по исходным данным (длина, сечение, нагрузка, напряжение и число фаз).

Образец калькулятора для вычисления потерь

Таким образом, вычислить и посчитать потери напряжения можно с помощью простых формул, которые для удобства уже собраны в таблицы и онлайн-калькуляторы, позволяющие автоматически вычислять величину по заданным параметрам.

Отклонения и потери напряжения в сетях












из «Проектирование кабельных сетей и проводок»





Для качественной работы электроприемников напряжение на его зажимах должно быть как можно ближе к номинальному напряжению сети. В табл. 2-17 приведены нормы допустимых отклонений напряжения, разрешаемые ПУЭ. [c.75]





При расчете на отклонение напряжения должны учитываться выходное напряжение центра питаний (ЦП) и все потери и добавки напряжения на участке от ЦП до рассматриваемого электроприемника определяются отклонения напряжения у электроприемников, подключенных к линии для всех характерных режимов работы сети (нормальный и аварийный режимы работы схемы электроснабжения, режимы максимальных и минимальных нагрузок потребителя и т. д.). [c.75]





Последним этапом расчета сети на отклонение напряжения является распределение потерь напряжения между линиями, связывающими ЦП с электроприемником. Эти потери не должны быть превышены при расчете соответствующих линий на потерю напряжения. [c.76]





В заключение следует упомянуть, что выбор устройств регулирования напряжения для конкретной установки обязательно связан с расчетом сети на отклонение напряжения в свою очередь расчет сети на отклонение напряжения невозможен без учета устройств по регулированию напряжения. [c.76]





Общие положения. Потери напряжения в линиях ПУЭ не нормируются, так как имеются рациональные средства регулирования напряжения, в их числе ручное или автоматическое переключение ответвлений на обмотках высшего напряжения трансформаторов, включение на параллельную работу линий и трансформаторов и т. д. Определим максимально допустимую потерю напряжения в звене сети любого напряжения, включающую элементы трансформатор—линия — электроприемник, или генератор — линия — электроприемник. Учитывая, что выходное напряжение генератора или вторичной обмотки трансформатора превышает номинальное напряжение сети на 5% пределы регулирования сети составляют 5% потери напряжения в трансформаторах не превосходят 5% допускаемое отклонение у электроприем-ников составляет 5%, нетрудно определить, что допустимые потери напряжения в линии составят без регулирования 5%, а при регулировании 10%. При этом (сеть без регулирования напряжения) напряжение первичной обмотки приемного трансформатора будет равно номинальному, что в свою очередь гарантирует напряжение вторичной его обмотки на 5% выше номинального. [c.76]





Ниже приведен расчет на потерю напряжения линии до 35 кВ (с рассмотрением особенностей расчета линий до 1000 В) и линий 110—220 кВ. [c.76]





Следует заметить, что расчеты на потерю напряжения не являются решающими для линий 6 кВ и выше. Здесь определяющими являются для линий 6—35 кВ — выбор кабелей по экономической плотности тока для линий ПО—220 кВ — выбор кабелей по пропускной способности. [c.77]





Поверочные расчеты на потерю напряжения для этих линий дают, как правило, удовлетворительные результаты. [c.77]





Только для линий до 1000 В расчеты на потерю напряжения являются решающими. [c.77]





В расчетах линий рассматриваемых напряжений вместо действительной потери напряжения (отрезок ае на векторной диаграмме) принимают величину продольной составляющей падения напряжения (отрезок ad) при этом ошибка составляет не более 0,2—0,3% номинального напряжения сети. [c.78]





Расчет с несколькими нагрузками. Обшая потеря напряжения равна сумме потерь напряжения на отдельных участках. [c.79]





Линии до 1000 В. Определение потери напряжения в трехфазных силовых линиях до 1000 В производится по тем же формулам, что и для линий до 35 кВ. [c.79]





Ниже дополнительно рассмотрены некоторые особенности расчетов линий до 1000 В. [c.79]





Линии с чисто активной нагрузкой (осветительные линии). В целях уменьшения сечений проводов и потери напряжения линии, питающие осветительные нагрузки, рекомендуется выполнять по трехфазной системе (три фазы+нуль). При небольшой мощности и протяженности линий для сокращения числа проводов целесообразно переходить к двухфазной (две фазы-Ь нуль) и однофазной (одна фаза+ нуль) системам. [c.79]





Здесь М — момент нагрузок, кВт-м с, — вспомогатель ный коэффициент. [c.80]





Ниже приведены вспомогательные формулы для определения моментов нагрузок для характерных конфигураций сети. [c.80]





Здесь на участке ВС равномерно распределены п потребителей мощностью Р каждый. В этом случае их суммарная мощность Р=Рп приложена в середине участка. [c.81]





В формулы (2-66), (2-69) и (2-72), кроме моментов, входят также вспомогательные коэффициенты С1 — Сз, которые зависят от материала проводника и номинального напряжения сети (табл. 2-18). [c.82]





Первый член этой формулы представляет собой суммарную потерю напряжения в активных сопротивлениях, соответственно второй член — в реактивных сопротивлениях. [c.82]





Полученное сечение кабеля округляется до стандартного. Выбранное сечение проверяется по нагрузке рабочим током и при необходимости увеличивается. [c.83]

Вернуться к основной статье




5. Расчет электрических сетей по потере напряжения

Краткие теоретические сведения. Электрические сети, рассчитанные по допустимому нагреву, проверяют по потере напряжения. При передаче электроэнергии по проводам часть напряжения теряется на сопротивлении проводов и в результате в конце линии, т. е. у электроприемников, напряжение становится меньшим, чем в начале линии.

Согласно ГОСТ 13109-97 [7] в электрических сетях до 1 кВ в нормальном режиме допускаются отклонения напряжения от номинального в пределах от -5 до +5%, т. е. для того чтобы электроприемники могли нормально работать и выполнять заложенные в них функции, напряжение на их выводах должно быть не менее 95% Uн и не более 105% Uн.

Таким образом, выбранное сечение проводников должно соответствовать также условиям обеспечения электроприемников качественной электрической энергией.

Потери напряжения в элементах системы электроснабжения не нормируются. Однако допускается считать, что потери напряжения не должны превышать 1,5…1,8% в магистральном шинопроводе; 2…2,5 % в распределительном шинопроводе с равномерной нагрузкой; 4…6% в сетях 0,38 кВ (от ТП до ввода в здания).

В общем случае допустимая потеря напряжения в электрических сетях до 1 кВ от источника питания (ТП) до электроприемника определяется по формуле:

Uдоп% =Uхх % − UТ % −Umin % ,

(1.31)

где Uхх — напряжение холостого хода трансформатора, Uхх = 105%;

UТ —потеря напряжения в

питающем трансформаторе; Umin — минимально допустимое напряжение на зажимах электроприемника, Umin = 95%.

 

 

 

 

 

Uдоп% =10 − UТ % ;

(1.32)

 

 

 

 

 

UТ % =βТ (

Uа% cos ϕT − U p %sin ϕT ,

(1.33)

где β

=

Sp

— коэффициент загрузки трансформатора;

 

 

 

T

 

 

SH .T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ua % =

100

Pk

— активная составляющая напряжения КЗ трансформатора;

Рк — номинальные

 

 

SH . T

 

 

 

 

 

 

 

 

потери мощности КЗ трансформатора;

U р% = Uк2 % −Uа2 % — реактивная составляющая

напряжения КЗ трансформатора; UK% — напряжение КЗ трансформатора Sнт; cos ϕТ

коэффициент мощности нагрузки трансформатора. Фактические потери напряжения в

трехфазной линии переменного тока можно определить по формуле:

 

Uф = 3 I p L(r0 cos ϕ+ x0 sin ϕ)

(1.34)

где Iр — расчетный ток линии, A; L — длина линии, км; r0, х0 — соответственно активное и реактивное сопротивление 1 км проводника линии, Ом/км (табл. 1.10).

Таблица 1.10 — Активное и индуктивное сопротивление проводов с медными и алюминиевыми жилами

 

Активное сопротивление,

Индуктивное сопротивление

Сечение

Ом/км t=20оС

(меди и алюминия), Ом/км

проводника,

 

 

для воздушных линий

для проводов,

 

 

при

мм2

меди

алюминия

проложенных в трубах,

 

 

 

расстоянии между

и кабелей

 

 

 

проводами 15 см

 

 

 

 

2,5

8,00

13,39

0,335

0,098

 

 

 

 

 

4

5,00

8,35

0,332

0,095

 

 

 

 

 

6

3,00

5,56

0,323

0,09

 

 

 

 

 

10

2,00

3,33

0,308

0,073

 

 

 

 

 

16

1,25

2,08

0,286

0,067

 

 

 

 

 

25

0,8

1,335

0,272

0,066

 

 

 

 

 

35

0,572

0,952

0,262

0,064

50

0,4

0,668

0,25

0,062

 

 

 

 

 

70

0,287

0,477

0,24

0,061

 

 

 

 

 

95

0,211

0,352

0,228

0,06

120

0,167

0,278

0,223

0,06

 

 

 

 

 

150

0,133

0,222

0,214

0,059

 

 

 

 

 

Фактическая потеря напряжения должна быть меньше допустимой потери напряжения. Если окажется, что фактическая потеря напряжения больше допустимой величины, то выбирают проводник (проводники) большего на одну ступень сечения и повторяют поверочный расчет.

Пример. В упрощенной форме (без учета способа прокладки, условий окружающей среды) по допустимому нагреву выбрать кабель, питающий распределительный шкаф (ШР) и проверить его по потере напряжения. Длина кабельной линии (L) 42 м. Данные нагрузки распределительного шкафа: установленная мощность 28,6 кВт; cos ϕ = 0,85; Кс = 0,8.

Допустимая потеря напряжения для рассчитываемого участка сети 4%.

Решение.

Определяем расчетную мощность ШР:

Рр =Кс ·Руст = 0,8-28,6 = 22,9 кВт.

Расчетный ток распределительного шкафа:

I p =

Pp

=

 

22.9

= 40.9A

3U cos ϕ

1. 73 0.38 0.85

 

 

 

Выбираем по нагреву кабель АВВГ 3×10+1×6 мм2 с длительно допустимым током 42 А. Фактическая потеря напряжения в кабеле, питающем ШР, определяется по формуле (1.34):

Uф =1.73 40.9(3.33 0.85 +0.073 0.52)0.042 =8.53B

Uф% =

100 =

8.53

100

= 2.2%

380

 

 

 

 

Uф = 2.2%

Uдоп = 4%

 

Выбранный по допустимому нагреву кабель удовлетворяет допустимой потере напряжения.

Литература

1. Правила устройств электроустановок (ПУЭ). С. Пб.: Энергоатомиздат, 2002 г.

2.Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок и потребителей. М.: НЦ ЭНАС, 2004.

3.Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. М.: ВНИИПИ Тяжпромэлектропроект, 1991.

4.Ермилов А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергия, 1983.

5.Кудрин Б.И. Электроснабжение промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 2005.

6.Вахнина В.В. и др. Проектирование систем электроснабжения машиностроительных предприятий: Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования. – Тольятти: ТГУ, 2004.

7.ГОСТ 13109—97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения / Межгосударственный Совет по стандартизации, метрологии и сертификации. Минск, 1998.

8. Инструкция по проектированию городских электрических сетей. РД 34.20.185—94. М.: Энергоатомиздат, 1995.

Расчет падения напряжения

— CSE Industrial Electrical Distributors Ltd

Падение напряжения на любом изолированном кабеле зависит от рассматриваемой длины трассы (в метрах), требуемого номинального тока (в амперах) и соответствующего полного сопротивления на единицу длины кабеля. Максимальный импеданс и падение напряжения, применимые к каждому кабелю при максимальной температуре проводника и ниже переменного тока. условия приведены в таблицах. Для кабелей, работающих в условиях постоянного тока, соответствующие падения напряжения можно рассчитать по формуле.

2 x длина маршрута x ток x сопротивление x 10¯³ .

Значения, приведенные в таблицах, даны в м / В / Ам (вольт / 100 на ампер на метр), а номинальное значение
Максимально допустимое падение напряжения, указанное в правилах IEE, составляет 2,5% от напряжения системы, т. е. 0,025 x 415
= 10,5 В для 3-фазной работы или 0,025 x 240 = 6,0 В для однофазной работы.

Рассмотрим трехфазную систему
Требование может заключаться в том, чтобы нагрузка 1000 А передавалась по маршруту длиной 150 м, кабель должен быть
прикреплен к стене и обеспечен личной защитой.Таблицы рейтингов в правилах IEE показывают, что
35-миллиметровый медный провод PVC SWA PVC-кабель подходит для требуемой нагрузки, но падение напряжения
необходимо проверить.

Падение напряжения = Y x ток x длина
= 1,1 x 100 x 150 милливольт
= 1,1 x 100 x 150 вольт / 1000
= 16,5 вольт
где Y = значение из таблиц в мВ / А / м Если конкретное значение падения напряжения, приемлемое для пользователя, не равно
Указано, что согласно правилам IEE цифра 10.Необходимо соблюдать 5 вольт.

Таким образом: общее падение напряжения = 10,5 вольт
10,5 = Y x 100 x 150
Следовательно, Y = 10,5 / 100 x 150
= 0,7 / 1000 вольт / ампер / метр

Ссылка на таблицы падения напряжения указывает, что сечение кабеля с падением напряжения 0,7 / 1000 В / А / м
(0,7 мВ / А / м) ИЛИ МЕНЬШЕ — это медный проводник диаметром 70 мм.

Следовательно, для передачи трехфазного тока 100 А на фазу по длине маршрута 150 м, всего
падение напряжения, равное или меньшее установленного законом максимума 10.5 вольт, для использования потребуется
70мм (куб.) Многожильный ПВХ.

Наоборот
У пользователя может быть 150 м многожильного кабеля из ПВХ 35 мм (Cu.), И ему необходимо знать, какой максимальный ток
номинал может применяться без превышения допустимого падения напряжения. Метод точно такой же, как указано выше,
а именно: общее падение = 16,6

= YxAxM
= 1,1 х А х 150/1000
из таблиц Y = 1,1 мВ / А / м
= 1,1 / 1000 В / А / м
поэтому A = 10.5 х 1000 / 1.1.х 150
= 64 ампера

Из вышеизложенного очевидно, что, зная любые два значения Y, A или m, оставшееся неизвестное значение может
легко вычислить.

Совет всегда доступен, чтобы проверить, уточнить или предложить наиболее подходящий размер и тип кабеля для любых конкретных требований.

Падение напряжения для одножильных низковольтных кабелей (мВ / ампер / метр)

Медный провод Плоское расположение Трилистник Алюминиевый проводник Плоское расположение Трилистник
4 7.83 7,770 16 3,343 3,283
6 5,287 5.226 25 2,161 2,100
10 3,184 3,124 35 1,602 1,542
16 2,086 2,008 50 1.222 1,162
25 1,357 1,297 70 0,890 0,830
35 1.034 0,971 95 0,686 0,623
50 0,793 0,732 120 0,569 0,509
70 0.595 0,534 150 0,490 0,430
95 0,469 0,408 185 0,420 0,360
120 0,410 0,349 240 0,353 0,293
150 0,354 0.294 300 0,312 0,252
185 0,312 0,252 400 0,274 0,214
240 0,272 0,211 400 0,245 0,185
300 0,247 0,187 630 0.222 0,162
400 0,224 0,164
500 0,208 0,148
630 0,194 0,134

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АМПЕР НА МЕТР (мВ).Рабочая температура проводника: 70ºC

Площадь поперечного сечения проводника Двухжильный кабель D.C. Двухжильный одножильный кабель переменного тока Трех- или четырехжильный кабель Трехфазный переменный ток
мм мВ мВ мВ
1,5 29 29 25
2,5 18 18 15
4 11 11 9.05
6 7,3 7,3 6,04
10 4,4 4,4 3,08
16 2,8 2,8 2,04
р х z р х z
25 1.75 1,75 0,170 1,75 1,50 0,145 1,50
35 1,25 1,25 0,165 1,25 1,10 0,145 1,10
50 0,93 0,93 0,165 0,94 0.80 0,140 0,81
70 0,63 0,63 0,160 0,65 0,55 0,140 0,57
95 0,46 0,47 0,155 0,50 0,41 0,135 0,43
120 0.36 0,38 0,155 0,41 0,33 0,135 0,35
150 0,29 0,30 0,155 0,34 0,26 0,130 0,29
185 0,23 0,28 0,150 0,29 0.21 0,130 0,25
240 0,180 0,190 0,150 0,24 0,165 0,130 0,21
300 0,145 0,155 0,145 0,21 0,136 0,130 0,185
400 0.105 0,115 0,145 0,185 0,100 0,125 0,160

ПАДЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА АМПЕР НА МЕТР (мВ). Рабочая температура проводника: 70 ° C

Площадь поперечного сечения проводника Двухжильный кабель постоянного тока Двухжильный однофазный кабель переменного тока Трех- или четырехжильный кабель Трехфазный A.С.
1 2 3 4
мм Mv МВ МВ
16 4,5 45 3,9
25 2,9 29 0,175 2,9 2,5 0,150 2.5
35 2,1 2,1 0,170 2,1 1,80 0,150 1,80
50 1,55 1,55 0,170 1,55 1,35 0,145 1,35
70 1,05 1,05 0.165 1,05 0,90 0,140 0,92
95 0,77 0,77 0,160 0,79 0,67 0,140 0,68
120 0,53 0,135 0.55
150 0,42 0,135 0,44
185 0,34 0,135 0,37
240 0.26 0,130 0,30
300 0,21 0,130 0,25

Таблицы взяты из информации об авторских правах IEE

КАБЕЛИ НА 600/1000 В С ИЗОЛЯЦИЕЙ ПВХ С МЕДНЫМИ ПРОВОДНИКАМИ ПАРАМЕТРЫ УСТОЙЧИВОГО ТОКА (АМП) (50 Гц)

Нормальная площадь проводника 600/100 ВОЛЬТ
ТРЕХФАЗНЫЕ ОДНОЖИЛЬНЫЕ КАБЕЛИ В СОЕДИНЕНИИ TREFOIL
мм Прямое бронирование Канальный бронированный Воздух небронированный Пневматическая бронированная
50 203 199 184 193
70 248 241 233 249
95 297 282 290 298
120 337 311 338 347
150 376 342 338 395
185 423 375 450 452
240 485 419 537 532
300 542 459 620 607
700 600 489 722 690
500 660 523 832 776
630 721 563 957 869
800 758 587 1083 937
1000 797 621 1260 1010

ПРИБЛИЗИТЕЛЬНЫЙ ТОК НА ЛИНИЮ ИЛИ ФАЗУ, ЗАНИМАЕМЫЙ НА ПОЛНОЙ НОМИНАЛЬНОЙ ВЕРСИИ ДВИГАТЕЛЯМИ СРЕДНЕЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

Мощность двигателя Постоянный ток Переменный ток
110 В 220 В 550 В 240 В 380 В 415V 550 В
л.с. А А А А А А А
0.5 5,7 2,8 1,1 3
1 10 5 2 6 1,9 1,7 1,3
2 18 9 3,6 10 3.6 3,3 2,5
3 26 13 5,2 15 5,1 4,6 3,5
5 42 21 8,4 24 8 7,3 5,5
7,5 60 30 12 35 11.6 10,6 8
10 80 40 16 46 15,1 13,8 10,4
15 117 59 23 67 22 20 16
20 154 77 31 88 29 27 21
25 190 95 38 110 37 34 26
30 227 114 46 130 43 40 30
40 300 150 60 180 59 54 41
50 375 187 75 210 73 67 50
50 445 223 89 253 87 80 60
60 520 260 104 291 102 94 70
80 600 300 120 332 117 107 81
100 740 370 148 412 145 133 100
125 460 184 515 181 166 125
150 220 217 199 150
175 256 253 232 175
200 292 288 264 199
250 353 323 244
300 421 385 291

Полезные трехфазные формулы:

1.кВт = кВА x коэффициент мощности

2. кВт =

Линейный ток x Линейное напряжение x 1,73 x п.ф.

1000

4. Линейный ток = кВт x 1000
Линейное напряжение x 1,73 x п.ф.
5. Линейный ток = кВА x 1000
Линейное напряжение x 1.73
6. Линейный ток = л.с. х 746
Линейное напряжение x 1,73 x КПД x п.ф.
7. кВА = Линейный ток x Линейное Вольт x 1,73
1000
8. кВт = л.с. х 746
1000 x КПД
9.кВА = Линейный ток x Линейное напряжение x 1,73 x КПД x п.ф.
746
10. л.с. = кВт x 1000 x КПД
746
11. л.с. = кВА x 1000 x КПД
746

ТОК КАБЕЛЕЙ, ОБРЕЗАННЫХ ПРЯМО К ПОВЕРХНОСТИ ИЛИ ЛОТОК, СЛОЖЕННЫХ И НЕЗАКРЫТЫХ

Размер проводника 2 Одноядерный D.С. 3 Одноядерный
4 Одноядерный
1 двухъядерный DV 1 трехъядерный
1 четыре ядра
Однофазный переменный ток Трехфазный переменный ток Однофазный переменного тока Трехфазный переменный ток
р п р п р п р п
мм 2 А А А А А А А А
1 16 13 15 12 14 12 12 10
1.5 21 16 19 15 18 15 15 13
2,5 29 23 26 20 24 21 21 18
4 38 30 34 27 31 27 27 24
6 49 38 45 34 40 35 35 30
10 67 51 60 46 56 48 48 41
16 90 38 81 61 72 64 64 54
25 115 89 105 80 96 71 84 62
35 145 109 130 98 115 87 100 72
50 205 175 185 160 170 140 150 125
70 260 220 235 200 210 175 185 155
95 320 270 285 240 255 215 225 190
120 370 310 335 280 300 250 260 215
150 420 355 380 320 335 285 300 250
185 480 405 435 365 385 325 345 280
240 570 480 520 430 450 385 400 335
300 660 560 600 500 520 445 460 390
400 770 680 700 610
500 890 800 800 710
630 1050 910 950 820

НОМИНАЛЬНЫЕ ТОКИ КАБЕЛЕЙ В ПРОВОДАХ ИЛИ ШИНАХ, СОСТАВЛЯЕМЫХ И ЗАКРЫТЫМИ

Размер проводника 2 Одно ядро ​​D.С. 4 Одно ядро ​​ округ Колумбия Трехфазный переменный ток
Однофазный переменный ток Трехфазный переменный ток Однофазный переменный ток
R P R P R P R P
мм 2 А А А А А А А А
1 14 11 11 9 12 11 10 9
1.5 17 13 14 11 15 13 13 12
2,5 24 18 20 16 20 18 17 16
4 31 24 27 22 27 24 23 22
6 40 31 35 28 34 30 30 27
10 55 42 49 39 47 40 41 37
16 73 56 66 53 61 53 54 47
25 94 73 89 71 80 60 70 53
35 115 90 110 88 97 74 86 65
50 170 145 145 125
70 215 185 185 160
95 265 230 225 195
120 310 260 260 220
150 350 300

R = изоляция из жаропрочной резины
P = ПВХ изоляция

МИНИМАЛЬНЫЙ РАЗМЕР ЗАЗЕМЛЕНИЯ (ЕСЛИ НЕ СОДЕРЖИТСЯ В КАБЕЛЕ)

Размер наибольшего присоединенного медного проводника цепи Размер заземляющего проводника Размер непрерывного проводника заземления Размер связующего провода
1 6 1 * 1 # *
1.5 6 1 * 1 # *
2,5 6 1 * 1 # *
4 6 2,5 1 # *
6 6 2,5 1 # *
10 6 6 2,5
16 6 6 2.5
25 16 16 6
35 16 16 6
50 16 16 6
70 50 50 16
95 50 50 16
120 50 50 16
150 50 50 16
185 70 70 50
240 70 70 50
300 70 70 50
400 70 70 50
500 70 70 50
630 70 70 50

* 1.5 кв. Мм, где заземляющий провод в открытом исполнении
№2,5 кв. Мм для приклеивания других услуг при входе в помещения.

ДИАМЕТРЫ И РАЗМЕРЫ ВВОДОВ АРМИРОВАННЫХ КАБЕЛЕЙ ИЗ ПВХ

Размер проводника Макс. Диаметр сердечника Кол-во ядер Приблизительные диаметры Проволока Рекомендуемый размер сальника #
Оболочка постельного белья Броня Оболочка
кв.мм мм Кол-во ядер мм мм мм мм BS4121
14/8 26/8 2 7 9 11 6/8 7/8 5/8
3 73/8 9 3/8 12 2/8 7/8 5/8
4 8.1 10,1 13 0,9 3/4 S *
5 8,9 10,9 13,8 0,9 3/4 ю.ш.
7 9,7 11,7 14,5 0,9 3/4 ю.ш.
10 12 2/4 15 18 1 1/4 3/4
12 12 3/4 15 2/4 18 2/4 1 1/4 3/4
19 15.1 17,8 21,1 1,25 1
27 18,5 22 25,4 1,6 1
37 21 24 2/4 17 3/4 1 2/4 1 3/4
48 23 3/4 27 1/4 30 3/4 1 2/4 1 3/4
2.5 3,3 2 8,2 10,2 13,1 0,9 3 3/4 S *
3 8,7 10,7 13,6 0,9 3 3/4 ю.ш.
4 9,6 11.6 14,5 0,9 3 3/4 ю.ш.
5 10,5 12,5 15,4 0,9 3 3/4
7 11 2/4 12 2/4 16 2/4 1 3/4
10 14.8 17,5 20,9 1,25 1
12 15,3 18 21,4 1,25 1
19 18,5 22 25,4 1,6 1
27 22 25 2/4 29 1/4 1 2/4 1 3/4
37 25 28 2/4 32 2/4 1 2/4 1 3/4
48 29 33 1/2 37 1/2 2 1 1/2
4 4.3 2 10,2 12,2 15,1 0,9 3 3/4 ю.ш.
3 11 13 16 1 3/4
4 12 14 3/4 17 3/4 1 1/4 3/4
5 12 1/4 16 19 1 1/4 3/4
7 14 2/4 17 1/4 20 2/4 1 1/4 1
10 19 1/4 22 3/4 26 1 2/4 1
12 19.8 23,3 26,8 1,6 1 3/4
19 12 2/4 27 30 2/4 1 2/4 1 1/4
27 28 1/2 33 37 2 1 1/2
6 5 2 11 2/4 13 2/4 16 2/4 1 3/4
3 12 1/4 12 1/4 18 1 1/4 3/4
4 13 2/4 13 2/4 19 1/4 1 1/4 3/4
10 61/4 2 14 16 3/4 20 1 1/4 3/4
3 15 17 3/4 21 1/4 1 1/4 1
4 16 2/4 19 1/4 22 3/4 1 1/4 1
16 Фасонные проводники 2 13 15 2/4 19 1 1/4 3/4
3 14 2/4 14 2/4 20 2/4 1 1/4 1
4 19 3/4 16 3/4 24 1 1/4 1

# Сальники типа BW, CW, D1W, D2W, E1W, E2W.
• Кабель, изготовленный с минимальным допуском, может быть помещен в сальник на один размер меньше.

ТАБЛИЦА РАЗМЕРОВ ВВОДОВ PVC / SWA / PVC КАБЕЛИ

Размер Мм кв. Ядра
1
2 3 4 5 7 10 12 19 27 37 48
1.5 16/20 16/20 20S 20S 20S 20 л 20 л 25S 25 л 32 32
2,5 20S 20S 20S 20S 20 л 25S 25S 25 л 32 32 40S
4.0 20S 20 л 20 л 20 л 20 л 25 л 32 32 40S
6,0 20 л 20 л 20 л
10.0 25S 25S 25S
16,0 25S 25 л 25 л
25.0 25S 32 32
35,0 25 л 32 32
50.0 32 32 40S
70,0 32 40S 40 л
95.0 25S 40S 40S 50S
120,0 25 л 40S 40 л 50S
150.0 32 40 л 50S 63S
185,0 32 50S 50 л 63S
240.0 40S 50 л 63S 63S
300,0 40 л 63S 63L 75L
400.0

— Times Microwave

Параметры производительности продукта
Номинальное затухание 0 дБ / 100 футов, 0 дБ / 100 м
Средняя мощность 0 кВт
Кабель Vg 0%
Номинальный Td 0 нс / фут, 0 нс / м
Емкость 0 пФ / фут, 0 пФ / м
Типичная потеря соединителя 0 дБ / пара
Характеристики кабельной сборки
Максимальные вносимые потери кабельной сборки 0 дБ
Эффективность кабельной трассы 0%
Задержка времени прохождения кабеля 0 нс

Значения являются расчетами номинальной производительности при 25 ° C.Фактические измеренные значения могут отличаться от расчетных значений, основанных на производственных допусках,
длина кабельной сборки, характеристики разъема, фактическая рабочая частота и точность измерения.

Калькулятор возвращает данные только для частот ниже частоты среза или fco кабеля. Предупреждение отображается при представлении данных
выше максимальной частоты, проверенной во время производственных испытаний кабеля.

Расчет допустимой мощности основан на работе в контролируемых условиях: 25 ° C, уровень моря, неподвижный воздух (естественная конвекция).Обработка мощности может быть ограничена выбором разъема. Если ваше приложение будет работать на высоких уровнях мощности, обратитесь в Times Application Engineering.
Представитель для дополнительной информации.

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 звукового давления 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.

Максимальное напряжение распределенной системы 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
в виде файла 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. используется для определения того, 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 кабелях 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 (с.п.а) 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. неметрического кабеля преобразуется из его номера AWG (номер 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 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. Когда у вас есть сопротивление кабеля любой длины, вы можете рассчитать потери этого кабеля.

Расчет потерь в кабеле

Есть два способа рассчитать потери кабеля. 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».

Еще один 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), деленным 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 расчета каждого динамика.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, использованный 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, это 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.

Анализ правила падения напряжения постоянного тока на 2% — Mayfield Renewables

По мере того, как были приняты более высокие системные напряжения (в 2015 году это означало до 1000 В) и отношения нагрузки инвертора (ILR, также называемые отношениями постоянного тока к переменному току). и, более того, со временем пропасть между предполагаемым падением напряжения в 2% и реальным эффективным падением напряжения еще больше увеличилась. Если все остальное останется неизменным, увеличение напряжения в знаменателе нашего уравнения падения напряжения снизит падение напряжения в процентах. А с более высокими значениями ILR у системы больше возможностей для перепроизводства на стороне постоянного тока, иначе известного как случай «ограничения мощности» (или «ограничения мощности»).В этих случаях у нас может быть потеря напряжения, но если система уже отбрасывает избыточную мощность постоянного тока, эти потери не имеют значения. Сравнение этих потерь с потерями в те часы, когда система производит, но не ограничивает мощность, может дать реальное представление о влиянии падения напряжения.

Моделирование и анализ падения напряжения в 2020 году

Напомним, наш анализ 2015 года подтвердил нашу гипотезу о том, что правило 2% падения напряжения постоянного тока было неточным для большинства реальных фотоэлектрических приложений.В действительности, эффективные потери в проводах постоянного тока или потери, связанные с часами производства без учета часов ограничения мощности, как правило, были ближе к 1%, с некоторыми отклонениями, основанными на местной освещенности, системном напряжении и ILR.

Теперь, когда прошло полных пять лет PV кодов, стандартов и технологических достижений, мы хотели обновить наши вводные данные и проверить их влияние на наши предыдущие выводы. С обновленными предположениями мы решили еще раз доказать, что расчеты статического падения напряжения постоянного тока на основе STC не указывают на падение напряжения в реальных условиях эксплуатации, и последствия этой разницы следует учитывать при проектировании фотоэлектрической системы.

Мы достигли этого путем создания новых современных фотоэлектрических систем в Helioscope и моделирования их в тех же трех местах: Атланта, Феникс и Сиэтл. Наши новые входные данные были следующими:

Размер модуля и инвертора был основан на типичных коммерческих и небольших фотоэлектрических системах для коммунальных предприятий. Системные ILR также основывались на общепринятых сегодня значениях, которые, как правило, находятся в диапазоне от 1,3 до 1,5. Мы контролировали различные компоновки массивов, создавая «кластерный» дизайн, в котором все инверторы цепочек расположены вместе, и «центрированный» дизайн с инверторами, равномерно распределенными по всему массиву.Во всех конструкциях использовалась проводка , код минимум : 12AWG. Наше эффективное падение напряжения постоянного тока было рассчитано с использованием того же метода, что и в 2015 году, с выходными данными Helioscope 8760, обеспечивающими ежечасные оценки реального напряжения постоянного тока.

После второго раунда анализа становится ясно, что наши первоначальные выводы 2015 года не только остаются верными, но могут оказаться еще более актуальными сегодня: мы обнаружили, что общие потери в проводах (включая потери от «ограниченного» питания) равны ниже 0,642% в Сиэтле и выше 1.57% в Фениксе. Потери в проводах в часы без ограничения мощности (далее именуемые «эффективные потери») составляли от 0,223% до 0,592%. Как упоминалось ранее, в сценариях ограничения мощности возможны потери напряжения, но если система уже сбрасывает избыточную мощность постоянного тока, эти потери не имеют значения. Сравнение этих потерь с потерями в те часы, когда система производит, но не ограничивает мощность, показывает, насколько низки наиболее эффективные потери в проводах в реальных условиях.

Что такое падение напряжения и как его рассчитать

Клинт Демеритт


21 июля 2021 г.

Планируете ли вы электрическую систему на 120 В для своего дома или систему на 12 В для дома на колесах, очень важно понимать, что такое падение напряжения и как его рассчитать.Правильный расчет падения напряжения в вашей системе поможет вам обезопасить себя и убедиться, что вся ваша электроника работает правильно. Давайте посмотрим поближе!

Что такое падение напряжения?

Несмотря на то, что медные провода являются фантастическими проводниками, они все же обладают небольшим сопротивлением. Закон Ома гласит, что напряжение равно току, умноженному на сопротивление (V = I * R). Поэтому небольшое количество напряжения теряется в проводах, когда ток течет через вашу электрическую систему.Это называется падением напряжения.

Более протекающий ток или провод с более высоким сопротивлением приведет к более высокому падению напряжения.

Как рассчитать падение напряжения

Вычислить точное падение напряжения в электрической системе очень сложно. Это зависит от сопротивления провода, которое изменяется в зависимости от температуры, длины провода и типа тока (переменного или постоянного), протекающего через систему, и типа нагрузки (индуктивная или резистивная). Однако получить точную оценку довольно просто, и этого достаточно практически для всех приложений.

Один из самых простых способов рассчитать падение напряжения — использовать онлайн-калькулятор падения напряжения. Эти калькуляторы позволяют вводить тип материала провода, размер провода, тип тока, длину провода и ток нагрузки. После того, как вы введете всю свою информацию, они сообщат вам, сколько напряжения вы потеряете.

Закон Ома

Однако, если вам нравится делать что-то сложное или у вас нет компьютера под рукой, вы можете самостоятельно вычислить падение напряжения и вычислить его точное приближение.Для этого воспользуемся законом Ома.

Напряжение = ток x сопротивление

Ток в системе будет зависеть от того, какую нагрузку (или нагрузки) вы подключили. Вам нужно будет сложить все токи нагрузки, чтобы получить общий ток системы в амперах.

Сопротивление — это сопротивление провода. Сопротивление проволоки зависит в основном от диаметра и длины проволоки. Опять же, это также немного зависит от температуры провода, но для большинства приложений это не обязательно.Большинство таблиц Американского калибра проводов (AWG) показывают сопротивление в Ом на фут или Ом на метр.

Зная ток, тип и длину провода, вы можете рассчитать падение напряжения. Давайте посмотрим на быстрый пример:

Предположим, у нас есть 24-вольтовая аккумуляторная система с подключенной нагрузкой на два ампера, и мы используем провод 14-го калибра и длиной 50 футов. Из приведенной выше диаграммы AWG сопротивление медного провода 14-го калибра составляет 2,5 Ом на 1000 футов или 0,0025 Ом на фут. Следовательно, 50 футов провода 14-го калибра имеют сопротивление.125 Ом (50 x 0,0025 = 0,125). Теперь умножьте два ампера на 0,125 Ом, чтобы получить падение напряжения около 0,25 В. Это означает, что напряжение на нагрузке будет примерно на 0,25 В ниже, чем напряжение на источнике.

Что происходит при падении напряжения?

Когда в вашей электрической системе падает напряжение, вы теряете энергию в виде тепла в проводке. В результате ваши провода нагреваются, и напряжение на ваших устройствах ниже, чем напряжение на источнике. Ни то, ни другое не вызывает серьезных опасений, если вы можете минимизировать падение.

Большинство электронных устройств могут работать в небольшом диапазоне от номинального напряжения. Например, инвертору на 24 В не обязательно нужно ровно 24 В. Однако чрезмерное падение напряжения приведет к тому, что ваши устройства перестанут работать или выйдут из строя и даже могут вызвать повреждение. Инвертор, скорее всего, преждевременно отключится под нагрузкой, если это произойдет, даже если батареи не разряжены.

Поскольку напряжение, потерянное в проводах, рассеивается в виде тепла, чрезмерное падение напряжения также является проблемой безопасности.Если ваши провода станут слишком горячими, изоляция может расплавиться и вызвать пожар. Чтобы обеспечить безопасность вашей системы, очень важно свести к минимуму падение напряжения до приемлемого уровня.

Что такое допустимое падение напряжения?

Допустимое падение напряжения в системе зависит от устройств в этой системе. Некоторая электроника имеет широкий диапазон рабочих напряжений и очень щадящая. Другие нет. Обратитесь к руководству по эксплуатации вашей электроники, чтобы определить ваши конкретные требования к напряжению.

Самая большая проблема заключается не в том, что ваши устройства могут не работать, а в безопасности вашей системы и предотвращении пожара. Небольшое падение напряжения не должно приводить к возгоранию. Фактически, Национальный электрический кодекс (NEC) рекомендует, чтобы падение напряжения на самом дальнем устройстве составляло менее 5% от источника. Это отличное руководство для работы с ним, которое поможет обеспечить безопасность вашей цепи и надлежащую функциональность вашей системы.

Как исправить падение напряжения?

Если мы вернемся к тому, как мы рассчитываем падение напряжения, мы можем увидеть несколько способов его уменьшения.Первый — снизить ток нагрузки в системе. Скорее всего, это не очень хорошее долгосрочное решение, но это может быть быстрое решение, если у вас нет места, чтобы перенастроить свою систему. Например, если все работает, и вы подключаете новое устройство, и что-то перестает работать или начинает работать неправильно, возможно, это проблема падения напряжения. Отключение чего-либо уменьшит падение.

Если описанный выше сценарий случается часто, возможно, пришло время искать более постоянное решение. Другой вариант уменьшения падения напряжения — уменьшение сопротивления проводки.Это можно сделать двумя способами: уменьшить длину проволоки или использовать проволоку большего сечения. Скорее всего, уменьшение длины не будет вариантом, поэтому выбор размера вашей проводки, вероятно, будет лучшим вариантом.

Как выбрать размер провода для предотвращения падения напряжения

Выбор правильного сечения провода имеет решающее значение для борьбы с падением напряжения в вашей системе. Использование таких ресурсов, как калькулятор падения напряжения и схемы проводов AWG, позволит вам принимать разумные решения о том, какой размер провода выбрать.Мы предлагаем подобрать размер проводки на один или два размера, если вы не уверены в своей нагрузке или длине. Всегда лучше иметь немного большую проводку, чем меньшую.

Хороший калькулятор падения напряжения поможет вам определить, какой размер вам нужен, чтобы минимизировать падение напряжения.

Почему в вашей системе важны правильные сечения проводов

Падение напряжения — это не то, о чем вы думаете каждый день, но это важно понимать, если вы проектируете электрическую систему.Выбор правильного размера и длины провода для вашего приложения имеет важное значение для его оптимальной функциональности и безопасности.

→ Рекомендуемая литература: какой размер кабеля батареи мне следует использовать?

Обязательно проведите свое исследование, и если у вас есть какие-либо вопросы или проблемы, обратитесь к экспертам в Battle Born. Мы всегда рады помочь!

Хотите узнать больше об электрических системах и литиевых батареях?

Мы знаем, что строительство или модернизация электрической системы может быть сложной задачей, поэтому мы здесь, чтобы помочь.Наши специалисты по продажам и обслуживанию клиентов из Рино, штат Невада, готовы ответить на ваши вопросы по телефону (855) 292-2831!

Также присоединяйтесь к нам в Facebook, Instagram и YouTube, чтобы узнать больше о том, как системы с литиевыми батареями могут способствовать вашему образу жизни, узнать, как другие построили свои системы, и обрести уверенность, чтобы выйти и остаться в стороне.

Присоединяйтесь к нашему списку контактов

Подпишитесь сейчас на новости и обновления в свой почтовый ящик.

Расчет падений напряжения — камера видеонаблюдения King

Этот калькулятор был создан для оценки падения напряжения в электрической цепи на основе размера провода, расстояния и ожидаемого тока нагрузки. Обратите внимание, что этот калькулятор не адаптируется к факторам различных сред. В основе вычислителя лежит схема, работающая в нормальных условиях при комнатной температуре с нормальной частотой. Фактическое падение напряжения может варьироваться в зависимости от состояния провода, используемого кабелепровода (если таковой имеется), изменяющейся температуры окружающей среды, разъема, частоты окружающего воздуха и т. Д.Рекомендуется, чтобы падение напряжения было менее 5% при полной нагрузке.

Пример

«Падение напряжения» определяет, как подаваемая энергия источника напряжения (нагрузки) уменьшается при прохождении электрического тока через электрическую цепь. Наш калькулятор падения напряжения поможет определить правильный размер провода для кабельной трассы на основе падения напряжения и допустимой нагрузки по току. Прежде чем мы начнем, убедитесь, что вы нашли следующее:

1.Определите свою начальную нагрузку напряжения, необходимую для вашего устройства

2. Определите, распределяет ли источник питания, с которым вы работаете, переменный или постоянный ток

3. Найдите «Сила тока» вашего устройства (камера, микрофон, ИК-порт и т. Д.) )

4. Длина кабеля (футы)

5. Калибр кабеля (AWG)

{Примечание: Промышленный стандарт NEC — падение напряжения не более 10%. Мы предлагаем не более 5% при полной нагрузке из-за чувствительности электронного оборудования.}

Теперь, когда мы собрали всю необходимую информацию, давайте приступим.Я введу начальное напряжение нашей нагрузки (эти характеристики можно найти на вашем блоке питания). Выберите, будет ли ваш источник питания распределять вольт в нагрузке постоянного или переменного тока. Затем я выберу, с каким типом напряжения работают камеры. (Обычно для наших продуктов общий выбор будет 12 В постоянного тока и 24 В переменного тока.)

Я введу ток нашей камеры в амперах. (Примечание: 1 ампер = 1000 мА. Таким образом, если ваша камера потребляет 300 мА, введите 0,3 в это поле.)
Затем я введу расстояние нашего кабеля в футах.
Затем введите размер кабеля. (Стандарт CCTV — 18AWG)
Нажмите «Рассчитать», чтобы получить результаты.

Пример 1:
При 12 В постоянного тока камера 350 мА на расстоянии 100 футов от стандартного 18AWG будет иметь падение напряжения 0,45 В. Промышленный стандарт составляет +/- 10%, что составляет 1,2 В. В этом примере я нахожусь в рамках.

Пример 2:
Камера 12 В постоянного тока, требующая 0,8 А или 800 мА (что вполне разумно для ИК-камеры) на расстоянии 175 футов на 18AWG даст вам падение на 1.79 вольт, что превышает допустимые 10% пределы потерь. Способ обойти это — включить камеру с более близкого расстояния, что даст вам более короткий кабель, увеличив размер провода питания или используя источник питания переменного тока (вам понадобится гиперссылка преобразователя для защиты камеры). В этом примере увеличение кабеля питания до 16AWG уменьшит падение напряжения до 1,12 вольт, что находится в допустимых пределах.

ПРИМЕЧАНИЕ: Эти калькуляторы предназначены только для общей информации и не предназначены для замены профессиональной консультации.Мы советуем вам позвонить нам, если у вас есть какие-либо вопросы относительно точности этой информации или если вам нужна помощь в интерпретации этой информации. Security не несет ответственности за ущерб, возникший в результате использования, неправильного или незаконного использования информации, содержащейся в данном документе.

Калькуляторы электрических проводов постоянного тока

Калькуляторы электрических проводов постоянного тока

Калькуляторы электрических проводов

Copywrite 2017 Автор: RV-Project.Com



Всякий раз, когда вы прокладываете силовые кабели для устройства постоянного тока в доме на колесах, будь то переналадка тормозов или добавление новой стереосистемы, вы должны понимать, что характеристика проводки постоянного тока заключается в том, что вы столкнетесь с падением напряжения. по проволоке.Это может быть значительным, особенно если ток и длина провода увеличиваются … даже до нескольких футов. Чем длиннее кабель, тем больше падение напряжения. Это может быть реальной проблемой, приводящей к снижению или потере рабочих характеристик устройства, на которое подается питание.

Заявление об ограничении ответственности:

Эти калькуляторы предназначены только для развлекательных целей.

Несмотря на то, что были предприняты все усилия для обеспечения точности калькуляторов, сторонняя информация, такая как сечения проводов в миллиметрах (CM) от разных производителей, может отличаться в зависимости от схемы одножильных / многожильных проводов.Поскольку в спецификациях производителей могут быть небольшие различия, считайте результаты этих расчетов общими.

Для получения наиболее точных результатов проверьте спецификацию CM производителя для фактически рассчитываемого провода.

Это серьезная проблема для владельца автофургона, так как нужно всегда помнить о том, каковы будут последствия при добавлении нагрузки к существующей цепи или при выборе размеров проводки для новой цепи.См. Мой учебник High Power DC Wiring для более подробного обсуждения этого явления. Обычно проблемы возникают из-за падения напряжения задолго до того, как вы превысите допустимую нагрузку на провод по току.

Вычислители напряжения для цепей 12 В постоянного тока.

При определении размера провода необходимо рассчитать общее расстояние между проводами.Например, если для отрицательной стороны используется провод (обычно называемый заземляющим проводом), расстояние должно быть полным круговым обходом от источника питания до нагрузки и обратно, так как оба провода + и — уменьшают Напряжение. Это также иногда называют «плавающей землей».

Однако, если используется металлическое заземление шасси, необходимо рассчитывать только одностороннее отключение, поскольку шасси настолько массивное, что любое падение напряжения будет нулевым.

Эти калькуляторы могут корректировать результат для любого типа грунта.Просто введите расстояние от точки A до точки B (в одну сторону) между источником и нагрузкой, затем выберите правильный «ТИП ЗАЗЕМЛЕНИЯ». Калькулятор будет автоматически использовать правильную длину провода в зависимости от настройки ТИП ЗАЗЕМЛЕНИЯ.

    Примечания:

  • При использовании заземления шасси падение напряжения на шасси (со стороны заземления) равно нулю, поэтому расстояние туда и обратно не требуется.
  • Макс. Ток (амперы) — это ограничение тока при падении напряжения на 3% или 10% (в зависимости от выбора).
  • Используйте 3% падения напряжения для чувствительных электронных компонентов или навигационного освещения (лодки).
  • Используйте 10% падение напряжения для нечувствительных / некритичных компонентов, таких как освещение или цепи двигателя.
  • Для лодки из стекловолокна вы обычно используете опцию заземления (туда и обратно) для типа заземления.
  • для автомобиля со стальным шасси, вы часто будете использовать опцию заземления шасси.
  • Для жилых автофургонов обычно используются как заземляющие провода, так и шасси — выберите то, что подходит для вашей ситуации.
  • Свинцово-кислотные батареи

  • варьируются от 11,9 В для полностью разряженных до 12,6 В для полностью заряженных.
  • Морские / автофургоны / автомобильные зарядные устройства варьируются от 13,2 В до 14,4 В в зависимости от марки и состояния заряда (например, объемная, абсорбционная, струйная).
  • Размер большинства проводов соответствует американскому калибру проводов (AWG).
  • Размеры автомобильной и морской проводки могут соответствовать требованиям Общества инженеров автомобильной промышленности (SAE).
  • Диаметр проводки SAE на 10–12% меньше, поэтому результаты будут другими.
  • Разработан в соответствии с методологией, изложенной в 33.CFR183 — Лодки и связанное с ними оборудование (Постановление USCG).
  • Только многожильный провод. Сплошной провод имеет другую спецификацию Circular Mil и не подходит для использования на лодке или мобильном устройстве.

В дополнение к приведенному выше разделу цепей постоянного тока аналогичный калькулятор существует для цепей переменного тока. При расчете для цепей переменного тока обратите внимание, что можно ввести только одностороннее расстояние (калькулятор фактически выполняет расчет кругового пути, но ему нужно знать только одностороннее расстояние).Даже с заземленной нейтралью по ней по-прежнему идет ток, а не по земле, поэтому нам нужно рассчитать расстояние туда и обратно.

Калькулятор проводов для цепей переменного тока.


Руководство по использованию калькулятора

Дом


Последний раз проверено и / или обновлено 19 января 2018 г.