Formel zur Berechnung des Spannungsabfalls basierend auf der Kabellänge. Online-Berechnung von Spannungsverlusten in einem Kabel. Berechnung des Spannungsverlusts basierend auf der maximalen Last im Halbstundenintervall

Spannungsverluste im Kabel sind großes Problem bei einem langen Weg von der Stromquelle zum Verbraucher sowie der hohen Leistungsaufnahme des letzteren. Falsch ausgewählte Materialien für die elektrische Leitung (Verkabelung), zum Beispiel Drähte mit sehr dünnen Kernen, beginnen sich aufgrund der geringen Leitfähigkeit zu erwärmen elektrischer Strom. Mit dem von uns bereitgestellten Rechner können Sie Spannungsverluste in einem Kabel online berechnen:

Lassen Sie uns auch herausfinden, woher Verluste kommen und warum. Stromführende Leiter bestehen aus Kupfer und Aluminium; obwohl sie hervorragende Leiter sind, weisen sie dennoch einen gewissen spezifischen Widerstand auf, der aktiv ist. An jedem Widerstandselement fällt eine bestimmte Voltmenge ab, gemäß:

U=I*Rprov

IN Gleichstrom Bei der Berechnung von Spannungsverlusten in einem Kabel erscheint gleichzeitig nur der aktive Widerstand R Wechselstrom Beispielsweise wird in 0,4-kV-Netzen der Blindanteil zum Wirkwert addiert – sie bilden den Gesamtwiderstand Z (Xl und Xc). Die Rolle der Blindleistung ist bei Berechnungen sehr wichtig, da sie 20 oder mehr Prozent des Stromverbrauchs ausmacht.

Warum ist eine solche Berechnung notwendig? Es ist ganz einfach: Je mehr R die Verkabelung hat, desto mehr Verluste gibt es und desto stärker erhitzen sich die Leitungen. Lassen Sie uns herausfinden, wie Sie sie manuell berechnen können, aber es ist einfacher, dies mit zu tun Online-Rechner A. Die Formel zur Bestimmung des Leiterwiderstands sieht folgendermaßen aus:

• p – spezifischer Widerstand;
• L – Länge;
• S ist die Querschnittsfläche.

Daraus folgt, dass es auf die Länge und die Querschnittsfläche ankommt. Je länger und dünner der Leiter, desto größer R, und um es zu reduzieren, sind Leiter mit großem Querschnitt erforderlich.

Dann sind im einfachsten Fall die Verluste gleich dem Spannungsabfall auf der Leitung:

dU=I*Rwire

Und unter Berücksichtigung der Gesamtleistung bei Wechselstrom:

Die erste Formel gilt jedoch nur für einen der stromführenden Drähte, und Strom kann bekanntlich nicht über einen Draht übertragen werden. Die Übertragung erfolgt über mindestens zwei, im Dreiphasennetz über vier Adern.

• Länge;
• Querschnittsfläche stromführender Leiter;
• die Menge an Strom oder Leistung, die verbraucht wird;
• Anzahl der Phasen;
• Leitertemperatur;
• COS F.

Dadurch liefert Ihnen der Online-Rechner mit wenigen Klicks folgende Daten:

• Verluste;
• Kabelwiderstand;
• Blindleistung;
• Lastspannung.

Materialien

Kurze theoretische Informationen. Auf Grundlage der zulässigen Erwärmung berechnete elektrische Netze werden auf Spannungsverlust überprüft. Bei der Übertragung von Elektrizität durch Drähte geht ein Teil der Spannung durch den Widerstand der Drähte verloren und dadurch wird am Ende der Leitung, also an den Stromempfängern, die Spannung geringer als am Anfang der Leitung.

Gemäß GOST 13109-97 sind in Stromnetzen bis 1 kV im Normalbetrieb Spannungsabweichungen vom Nennwert im Bereich von -5 bis +5 % zulässig, d. h. damit elektrische Empfänger normal funktionieren und ihre Funktionen erfüllen können , die Spannung an ihren Schlussfolgerungen sollte mindestens 95 % U n und nicht mehr als 105 % U n betragen.

Daher muss der gewählte Leiterquerschnitt auch den Bedingungen für die Versorgung elektrischer Empfänger mit hochwertiger elektrischer Energie entsprechen.

Spannungsverluste in den Elementen des Stromversorgungssystems sind nicht genormt. Es ist jedoch davon auszugehen, dass die Spannungsverluste in der Hauptsammelschiene 1,5...1,8 % nicht überschreiten sollten; 2...2,5 % in einem Verteilungsschienenverteiler mit gleichmäßiger Belastung; 4…6 % in 0,38-kV-Netzen (von Umspannwerken bis zum Gebäudeeintritt).

Im Allgemeinen wird der zulässige Spannungsverlust in elektrischen Netzen bis 1 kV von der Stromquelle (PS) zum Stromempfänger durch die Formel bestimmt:

Versorgungstransformator; U min - minimal zulässige Spannung an den Anschlüssen des elektrischen Empfängers, U min = 95 %.

					U add % = 10 − U T % ;
					U T % =β T (	U a % cos ϕ T − U p % sin ϕ T ,
wo β				Transformatorlastfaktor;
			S.H. T
U a % =					Aktiver Anteil der Transformator-Kurzschlussspannung;		R k - nominal
			S.H. T
Transformator-Kurzschluss-Leistungsverlust;						U r % = U zu 2 % − U eine 2 % - reaktive Komponente

wo ich r - berechneter Leitungsstrom, A; L - Linienlänge, km; r 0 , x 0 – jeweils die Wirk- und Reaktanz von 1 km Leitungsleiter, Ohm/km (Tabelle 1.10).

Tabelle 1.10 – Aktiver und induktiver Widerstand von Drähten mit Kupfer- und Aluminiumleitern

	Aktiver Widerstand		Induktive Reaktanz
	Ohm/km t =20o C		(Kupfer und Aluminium), Ohm/km
Leiter,			für Freileitungen	für Drähte,
mm2		Aluminium		in Rohren verlegt,
			Abstand dazwischen	und Kabel
			Drähte 15 cm

Der tatsächliche Spannungsverlust muss kleiner sein als der zulässige Spannungsverlust. Wenn sich herausstellt, dass der tatsächliche Spannungsverlust größer als der zulässige Wert ist, wählen Sie einen Leiter (Leiter) mit einem um eine Stufe größeren Querschnitt und wiederholen Sie die Nachweisrechnung.

Beispiel. In vereinfachter Form (ohne Berücksichtigung der Installationsmethode und der Bedingungen Umfeld) Wählen Sie anhand der zulässigen Erwärmung das Kabel zur Versorgung des Verteilerschranks (SR) aus und prüfen Sie es auf Spannungsverlust. Kabelleitungslänge (L) 42 m. Lastdaten Verteilerschrank: installierte Leistung 28,6 kW; cos ϕ = 0,85; Kc = 0,8.

Der zulässige Spannungsverlust für den berechneten Netzabschnitt beträgt 4 %.

Wir ermitteln die geschätzte Leistung des SR:

PP = Ks · Rost = 0,8-28,6 = 22,9 kW.

Bemessungsstrom des Verteilerschranks:

	Ich p =					40,9A
		3U cosϕ

Für Heizzwecke wählen wir das Kabel AVVG 3x10+1x6 mm2 mit einem dauerhaft zulässigen Strom von 42 A. Der tatsächliche Spannungsverlust im Kabel, das den ShR versorgt, wird durch die Formel (1.34) bestimmt.

U f = 1,73 40,9(3,33 0,85 + 0,073 0,52)0,042 = 8,53B

U Regeln technischer Betrieb elektrische Anlagen von Verbrauchern und Sicherheitsregeln für den Betrieb elektrischer Anlagen und Verbraucher. M.: NC ENAS, 2004. 3. Richtlinien zur Ermittlung elektrischer Lasten in Industrieanlagen. M.: VNIIPI Tyazhpromelektroproekt, 1991. 4. Ermilov A.A. Grundlagen der Energieversorgung für Industrieunternehmen. M.: Energie, 1983. 5. Kudrin B.I. Stromversorgung für Industrieunternehmen. M.: Energoatomizdat, 2005. 6. Vakhnina V.V. usw. Entwurf von Stromversorgungssystemen für Maschinenbauunternehmen: Anleitung für Kurs- und Diplomgestaltung. – Toljatti: TSU, 2004. 7. GOST 13109-97. Elektrische Energie. Kompatibilität technische Mittel elektromagnetisch. Standards für die Qualität elektrischer Energie in Allzweck-Stromversorgungssystemen / Interstate Council for Standardization, Metrology and Certification. Minsk, 1998.

Ich interessiere mich für die Normalisierung von Spannungsverlusten in Leitungen in verschiedenen Abschnitten des Stromnetzes:

CPU – TP (RTP) – ASU (Hauptschalttafel) – ShchO (ShchR oder ShchS) – Nr. EO-Lampe (die leistungsstärkste k.A. EP).

Akzeptierte Abkürzungen (Definitionen siehe Kapitel 7.1 der PUE und am Ende dieses Artikels):

• Machbarkeitsstudie – Machbarkeitsstudie,
• CPU – Kraftzentrum,
• TP – Umspannwerk,
• RTP – Verteiltransformator-Unterstation,
• ASU – Eingangsverteilungsgerät,
• Hauptschalttafel - Hauptverteiler,
• ШО – funktionierendes Beleuchtungspanel,
• ShchAO - Notbeleuchtungspanel,
• ShchR – Verteiler,
• ShchS – Kraftschild,
• EO – elektrische Beleuchtung,
• EP – elektrischer Empfänger,
• EU – Elektroinstallation,
• Also. – der am weitesten entfernte,
• r.l. – Verteilerleitung,
• gr.l. – Gruppenlinie,
• d.z.u.o.n. – zulässige Werte der stationären Spannungsabweichung.

Der Spannungsverlust im Stromversorgungssystem ist ein Wert, der der Differenz zwischen den stationären Werten der effektiven Spannung entspricht, die an zwei Punkten des Stromversorgungssystems gemessen werden (GOST 23875-88 „Qualität der elektrischen Energie. Begriffe und Definitionen“ ), zum Beispiel die algebraische Differenz zwischen der Spannung am Anfang (zum Beispiel an der Quelle) und am Ende (an den Anschlüssen des elektrischen Empfängers) der Leitung.

An den Sekundärwicklungen von TP-Transformatoren beträgt die Spannung 0,4 kV (Absatz 1.2.23 der PUE, 7. Auflage), d.h. 105 % der Nennspannung des Stromnetzes 0,38 kV (GOST 721 und GOST 21128). Wir haben einen „verfügbaren“ Spannungsverlust von den Transformatorsammelschienen zur ASU im Normalmodus von 5 % – der Durchschnittswert liegt innerhalb von 4–6 % (Abschnitt 5.2.4 RD 34.20.185-94). Normalerweise betragen die zulässigen Werte der stationären Spannungsabweichung an den ED-Klemmen ±5 % der Nennnetzspannung (Absatz 5.2 von GOST 13109-97).

Wir haben einen „verfügbaren“ Spannungsverlust von ≈10 % von den Sammelschienen der Schaltanlage 0,4 kV TP bis Nr. ED, es wird jedoch empfohlen, dass die Gesamtspannungsverluste von den Transformatorsammelschienen bis Nr. EO-Lampen überstiegen nicht 7,5 % (SP 31-110-2003). Das heißt, wenn von den 0,4-kV-Sammelschienen des Umspannwerks zur ASU - 5 %, dann im Abschnitt von der ASU zur Nr. EO-Lampen nicht mehr als 2,5 %, und bei anderen EOs sollten die Verluste in EO-Gebäuden 4 % nicht überschreiten (GOST R 50571.15-97):

• von TP-Sammelschienen zu ASU - 5 % (380 V);
• von TP-Reifen bis n.u. EO-Lampen – 7,5 % (370 V);
• von TP-Reifen bis n.u. EP – 9 % (364,8 V).

Und Spannungsverluste in der Gebäudestromversorgung in verschiedenen Abschnitten des Stromnetzes, d. h. r.l. und gr.l. (siehe Spalten „b“ und „c“ von Tabelle 1), sind nicht standardisiert und werden auf der Grundlage spezifischer Bedingungen, Machbarkeitsstudien usw. ausgewählt. Unter dem Gesichtspunkt der Reduzierung der Konstruktionskomplexität können Spannungsverluste in verschiedenen Abschnitten des Stromnetzes meiner Meinung nach wie folgt angesetzt werden, von ASU bis:

• Also. EO-Lampen nicht mehr als 2,5 %, davon
• r.l. bis ShchO – 0,5 %,
• gr.l. Chr EO-Lampen – 2 %.
• Also. ES sollte 4 % davon nicht überschreiten
• r.l. bis zu ShchR – 2 %,
• Leitungen zu Nr. EP – 2 %.
• Elektromotor, elektronische Geräte und Sonderausstattung - laut Reisepass, jedoch nicht mehr als 15 %.
• Für Spannungskreise von Stromzählern - 0,5 % (RM-2559).

Der Spannungsverlust in jeder Gruppenleitung (bei gleichen Leiterquerschnitten) in den Netzen interner elektrischer Geräte und Steckdosen muss nicht berechnet werden, weil Es gibt keine aktuellen Richtlinien, die eine solche Berechnung erfordern, sondern nur zur Ermittlung von Werten unter Worst-Case-Bedingungen erforderlich sind, d. h. für n.o. EO-Lampen und die am stärksten belastete Linie Nr. EP.

Gemäß der Planungserfahrung können Spannungsverluste in wohnungsinternen Gruppenleitungen der Allgemeinbeleuchtung mit 1–0,8 % angenommen werden (Tulchin I.K., Nudler G.I., Elektrische Netzwerke und elektrische Ausrüstung von Wohn- und öffentlichen Gebäuden – 2. Aufl., M.: Energoatomizdat, 1990; siehe Tabelle 16.1 „Grenzwerte zulässiger Spannungsverluste, bei denen die Parameter des Stromnetzes nahezu optimale Werte haben“ auf Seite 253).

Auf den Bussen von Nichtstrom-Umspannwerken beträgt die Spannung in der Zeit der geringsten Belastung der Netze nicht mehr als 100 % der Nennspannung (Absatz 1.2.23 der PUE, 7. Auflage) und es kommt zu Spannungsverlusten, je nachdem B. die Lastleistung in den Netzen, werden proportional reduziert.

Aber das ist noch nicht alles! Es ist notwendig, die Spannungsverluste im Nach-Notfall-Modus zu berechnen, um die maximal zulässigen Werte der stationären Spannungsabweichung (GOST 13109-97) nicht zu überschreiten: ±10 % der Nennspannung des Stromnetzes gemäß GOST 721 und GOST 21128 (Nennspannung). Berechnung der Spannungsverluste im Nach-Notfall-Modus m.b. Dies ist beispielsweise bei untereinander redundanten Kabeltrassen relevant.

Position von Rostechnadzor:
Informations- und Referenzpublikation „Electrical Engineering News“,
Jahresbeilage „Frage und Antwort“, Beilage zur Zeitschrift Nr. 6(48) 2007.

Designer haben viele Meinungsverschiedenheiten hinsichtlich des Verständnisses von SP 31-110-2003, Abschnitt 7.23. Abweichung der Spannung von der Nennspannung an den Klemmen elektrischer Leistungsempfänger und Nr. EO-Lampen sollten 5 % der Norm nicht überschreiten. Modus und von TP-Reifen bis n.u. EO-Lampen – 7,5 %. Das bedeutet, dass VRU nein ist. EO-Lampen – 5 % von 380/220 V, dann muss jedoch eine erhöhte Spannung von der Umspannstation an die ASU geliefert werden, um den Nennspannungswert in der ASU zu erhalten, unter Berücksichtigung der Verluste auf dieser Leitung (2,5 %).

Zunächst sind die Begriffe „Spannungsabweichung“ und „Spannungsverlust“ zu unterscheiden. Im ersten Absatz von Abschnitt 7.23 von SP 31-110-2003 wird die Spannungsabweichung von der Nennspannung an den Anschlüssen elektrischer Empfänger von Glühlampen normalisiert. Der dritte Absatz von Abschnitt 7.23 von SP 31-110-2003 befasst sich mit dem Spannungsverlust in den Leitungen im Bereich von den 0,4-kV-Bussen der 6-10/0,4-kV-Umspannstation bis zum am weitesten entfernten Stromempfänger.
Die Einhaltung der Bedingungen des ersten Absatzes ist zwingend erforderlich, der dritte Absatz wird empfohlen.
Gemäß den Anweisungen in Abschnitt 1.2.23 der 7. PUE-Ausgabe muss die Spannung an Sammelschienen mit einer Spannung von 3–20 kV von Kraftwerken und Umspannwerken während der Zeit höchster Belastungen auf mindestens 105 % des Nennwerts gehalten werden und mindestens 100 % des Nennwertes während der Zeit der geringsten Belastung in diesen Netzen.
Unter Berücksichtigung dieser Ausgangsbestimmungen ist es erforderlich, die gemäß anderen Bedingungen ausgewählten Leiterabschnitte zu überprüfen. Der Spannungsverlust in den Leitungen im Normalbetrieb sollte so groß sein, dass an den Anschlüssen des am weitesten entfernten elektrischen Empfängers die Spannung sowohl bei der höchsten als auch bei der niedrigsten Last innerhalb von ±5 % des Nennwerts liegt. Bei der Prüfung der Querschnitte ausgewählter Leiter auf Spannungsverlust ist bei Umspannwerken mit einer Spannung von 6–10/0,4 kV die Stellung des Stufenschalters zu berücksichtigen.

Viktor Schatrow, Assistent bei Rostechnadzor.

Normative Verweise:

PUE 7. Auflage.
Spannungsniveaus und -regelung, Blindleistungskompensation.

1.2.22. Für elektrische Netze sollten technische Maßnahmen zur Sicherstellung vorgesehen werden Qualität der elektrischen Energie gemäß den Anforderungen von GOST 13109.

1.2.23. Spannungsregulierungsgeräte müssen sicherstellen, dass die Spannung an Bussen mit einer Spannung von 3-20 kV von Kraftwerken und Umspannwerken, an die Verteilungsnetze angeschlossen sind, während der Zeit höchster Belastungen in einem Bereich von mindestens 105 % des Nennwerts gehalten wird und nicht höher als 100 % des Nennwerts während der Zeit der geringsten Belastung dieser Netze. Abweichungen von den angegebenen Spannungswerten müssen begründet werden.

1.2.24. Die Auswahl und Platzierung von Blindleistungskompensationsgeräten in elektrischen Netzen erfolgt auf der Grundlage der Notwendigkeit, die erforderliche Netzkapazität im Normal- und Post-Notfall-Modus sicherzustellen und gleichzeitig die erforderlichen Spannungsniveaus und Stabilitätsmargen aufrechtzuerhalten.

GOST 13109-97. Standards für die Qualität elektrischer Energie in allgemeinen Stromversorgungssystemen.5.2. Spannungsabweichung.

Spannungsabweichung wird durch einen Indikator für stationäre Spannungsabweichung gekennzeichnet, z die folgende Standards festlegt:

• Normalerweise zulässige und maximal zulässige Werte der stationären Spannungsabweichung δUу an den Anschlüssen von Stromempfängern betragen ± 5 bzw. ± 10 % der Nennspannung des Stromnetzes gemäß GOST 721 und GOST 21128 (Nennspannung);
• Normalerweise zulässige und maximal zulässige Werte der stationären Spannungsabweichung an Punkten des gemeinsamen Anschlusses elektrischer Energieverbraucher an elektrische Netze mit einer Spannung von 0,38 kV oder mehr müssen in Verträgen über die Nutzung elektrischer Energie zwischen den Energieversorgungsunternehmen festgelegt werden und der Verbraucher unter Berücksichtigung der Notwendigkeit, die Normen dieser Norm an den Anschlüssen der Empfänger elektrischer Energie einzuhalten.

RD 34.20.185-94
Anleitung zum Entwurf städtischer Stromnetze.
Kap. 5.2 Spannungsniveaus und -regelung, Blindleistungskompensation

5.2.4. Die vorläufige Auswahl der Draht- und Kabelabschnitte kann auf der Grundlage der Durchschnittswerte der maximalen Spannungsverluste im Normalbetrieb erfolgen: in 10(6)-kV-Netzen nicht mehr als 6 %, in 0,38-kV-Netzen (von Umspannwerken bis zu Gebäudeeingängen). ) nicht mehr als 4-6 %.

Größere Werte beziehen sich auf Leitungen, die Gebäude mit geringerem Spannungsverlust in hausinternen Netzen versorgen (Flachbauten und einteilige Gebäude), kleinere Werte – auf Leitungen, die Gebäude mit größerem Spannungsverlust in hausinternen Netzen versorgen (Mehrfamilienhäuser). mehrstöckige Wohngebäude, große öffentliche Gebäude und Institutionen).

SP 31-110-2003
Planung und Installation von Elektroinstallationen für Wohn- und öffentliche Gebäude.
7. Stromnetzdiagramme.

7.23 Spannungsabweichungen von der Nennspannung an den Anschlüssen elektrischer Leistungsempfänger und der am weitesten entfernten elektrischen Beleuchtungslampen sollten im Normalmodus ± 5 % nicht überschreiten, und der maximal zulässige Wert im Nach-Notfall-Modus bei den höchsten Auslegungslasten beträgt ± 10 %. In Netzen mit einer Spannung von 12-50 V (gerechnet von einer Stromquelle, zum Beispiel einem Abwärtstransformator) dürfen Spannungsabweichungen bis zu 10 % akzeptiert werden.

Bei einer Reihe elektrischer Empfänger (Steuergeräte, Elektromotoren) ist eine Spannungsreduzierung im Startbetrieb im Rahmen der für diese elektrischen Empfänger geregelten Werte zulässig, jedoch nicht mehr als 15 %.

Unter Berücksichtigung der geregelten Abweichungen vom Nennwert betragen die Gesamtspannungsverluste von den Sammelschienen von 0,4 kV TP bis zur am weitesten entfernten Allgemeinbeleuchtungslampe in Wohn- und öffentlichen Gebäuden nicht sollte in der Regel 7,5 % überschreiten. Der Bereich der Spannungsänderungen an den Anschlüssen elektrischer Empfänger beim Starten eines Elektromotors sollte die in GOST 13109 festgelegten Werte nicht überschreiten.

GOST R 50571.15-97 (IEC 364-5-52-93). Elektroinstallationen von Gebäuden.
Teil 5. Auswahl und Installation elektrischer Geräte. Kapitel 52. Elektrische Verkabelung.
525. Spannungsverluste in elektrischen Anlagen von Gebäuden.

Spannungsverluste in Elektroinstallationen von Gebäuden sollten 4 % der Nennspannung der Anlage nicht überschreiten. Temporäre Zustände wie Transienten und Spannungsschwankungen [verursacht durch fehlerhaftes Schalten] werden nicht berücksichtigt.

IEC 60364-7-714-1996, IEC 60364-7-714 (1996). Elektroinstallationen von Gebäuden.
Teil 7. Anforderungen an besondere Anlagen oder Räumlichkeiten.
Abschnitt 714. Außenbeleuchtungsanlagen.

714.512. Der Spannungsabfall unter normalen Betriebsbedingungen muss mit den Bedingungen kompatibel sein, die sich aus dem Einschaltstrom der Lampen ergeben.

RD 34.20.501-95
Regeln für den technischen Betrieb von Kraftwerken und Netzen der Russischen Föderation.
5. Elektrische Ausrüstung von Kraftwerken und Netzen.

5.12.7. Das Beleuchtungsnetz von Kraftwerken muss über Stabilisatoren oder separate Transformatoren mit Strom versorgt werden, um sicherzustellen, dass die Beleuchtungsspannung innerhalb der erforderlichen Grenzen gehalten wird. Die Spannung an den Lampen sollte nicht höher als die Nennspannung sein. Der Spannungsabfall an den am weitesten entfernten Lampen des internen Arbeitsbeleuchtungsnetzes sowie Flutlichtanlagen sollte nicht mehr als 5 % der Nennspannung betragen; für die am weitesten entfernten Lampen des Außen- und Notbeleuchtungsnetzes und im 12-42-V-Netz nicht mehr als 10 % (z Leuchtstofflampen nicht mehr als 7,5 %).

GOST R IEC 60204-1-99 (IEC 60204-1). Maschinensicherheit.
Elektrische Ausrüstung von Maschinen und Mechanismen. Allgemeine Anforderungen.
13 Kabel und Leitungen. 13.5 Spannungsabfall an Leitungen

Unter normalen Betriebsbedingungen sollte der Spannungsabfall zwischen der Stromquelle und dem Lastangriffspunkt 5 % des Nennwerts nicht überschreiten.

RM 2559
Anleitung zur Gestaltung der Stromverbrauchsmessung in Wohngebäuden und öffentlichen Gebäuden.

5.15. Der Querschnitt und die Länge von Leitungen und Kabeln für Zählerspannungskreise müssen so gewählt werden, dass der Spannungsverlust nicht mehr als 0,5 % der Nennspannung beträgt.

Die Frage der Qualität der Übertragung und des Empfangs elektrischer Energie hängt weitgehend vom Zustand der an diesem Komplex beteiligten Geräte ab technologischer Prozess. Da in der Energiewirtschaft enorme Energiemengen über große Entfernungen transportiert werden, werden erhöhte Anforderungen an die Eigenschaften von Stromleitungen gestellt.

Darüber hinaus wird ständig darauf geachtet, Spannungsverluste nicht nur in langen Hochspannungsnetzen, sondern auch in Sekundärkreisen, beispielsweise Spannungsmesstransformatoren, zu reduzieren, wie im Foto gezeigt.

Die Kabel der VT-Sekundärkreise jeder Phase werden an einem Ort gesammelt – dem Klemmenmontageschrank. Von dieser Schaltanlage, die sich am mittleren Gerätemontagemast befindet, werden die Spannungskreise über ein separates Kabel an die Klemmenleiste des Schaltschranks im Relaisraum geliefert.

Die Primärenergieausrüstung befindet sich in beträchtlicher Entfernung von den auf den Schalttafeln montierten Schutz- und Messgeräten. Die Länge eines solchen Kabels beträgt 300–400 Meter. Solche Abstände führen zu spürbaren Spannungsverlusten im internen Stromkreis, was die messtechnischen Eigenschaften der Messgeräte und des Gesamtsystems erheblich unterschätzen kann.

Aus diesem Grund darf die Qualität der Umwandlung eines Primärspannungswertes von beispielsweise 330 kV in einen Sekundärwert von 100 Volt mit der erforderlichen Genauigkeitsklasse von 0,2 oder 0,5 nicht innerhalb der zulässigen Grenzen liegen, die für einen zuverlässigen Messbetrieb erforderlich sind Systeme und Schutzmaßnahmen.

Um solche Fehler im Betriebsstadium auszuschließen, werden alle Messkabel bereits bei der Auslegung des Stromkreises der elektrischen Ausrüstung einer Berechnung der Spannungsverluste unterzogen.

Wie Spannungsverluste entstehen

Das Kabel besteht aus leitenden Adern, die jeweils von einer Dielektrikumschicht umgeben sind. Die gesamte Struktur ist in einem versiegelten dielektrischen Gehäuse untergebracht.

Die Metallleiter liegen ziemlich nahe beieinander und werden durch die Schutzhülle fest angedrückt. Wenn die Schlange lang ist, beginnen sie zu arbeiten. Aufgrund seiner Wirkung wird eine Kapazität gebildet integraler Bestandteil reaktiv.

Durch Transformationen an den Wicklungen von Transformatoren, Drosseln und anderen Elementen mit Induktivität erhält die Leistung elektrischer Energie einen induktiven Charakter. Der ohmsche Widerstand der Metallkerne bildet den Wirkanteil des Gesamt- bzw. Gesamtwiderstandes Zp jeder Phase.

Für den Betrieb unter Spannung wird das Kabel an eine Last mit einem komplexen Zn-Gesamtwiderstand in jeder Ader angeschlossen.

Beim Kabelbetrieb in einem Dreiphasenstromkreis unter Nennlastbedingungen sind die Ströme in den Phasen L1-L3 symmetrisch und im Neutralleiter N fließt ein Unsymmetriestrom sehr nahe Null.

Der komplexe Widerstand von Leitern, wenn Strom durch sie fließt, führt zu einem Spannungsabfall und -verlust im Kabel, verringert seinen Eingangswert und lenkt aufgrund der Blindkomponente auch entlang des Winkels ab. Dies alles wird schematisch in einem Vektordiagramm dargestellt.

Am Kabelausgang liegt die Spannung U2 an, die um einen Winkel φ vom Stromvektor abweicht und um den Abfallbetrag I∙z gegenüber dem Eingangswert U1 reduziert ist. Mit anderen Worten, der Spannungsabfallvektor im Kabel wird durch den Stromfluss durch den komplexen Widerstand des Leiters gebildet und ist gleich dem Wert der geometrischen Differenz zwischen Eingangs- und Ausgangsvektor.

Der Übersichtlichkeit halber ist es vergrößert dargestellt und mit dem Segment ac bzw. der Hypotenuse des rechtwinkligen Dreiecks ask bezeichnet. Seine Schenkel ak und kc geben den Spannungsabfall an den Wirk- und Blindkomponenten des Kabelwiderstands an.

Lassen Sie uns gedanklich die Richtung des Vektors U2 fortsetzen, bis er die Linie des Kreises schneidet, der durch den Vektor U1 vom Mittelpunkt im Punkt O gebildet wird. Wir haben jetzt einen Vektor ab, dessen Winkel die Richtung von U2 wiederholt und dessen Länge gleich ist zur arithmetischen Differenz zwischen den Werten U1-U2. Diese skalare Größe wird Spannungsverlust genannt.

Sie wird bei der Erstellung eines Projekts berechnet und während des Betriebs des Kabels gemessen, um dessen Sicherheit zu überwachen technische Eigenschaften.

Um das Experiment durchzuführen, müssen zwei Messungen mit einem Voltmeter an verschiedenen Enden durchgeführt werden: Eingang und Last. Da der Unterschied zwischen ihnen gering sein wird, ist es notwendig, ein hochpräzises Gerät, vorzugsweise Klasse 0,2, zu verwenden.

Die Kabellänge kann lang sein, sodass der Transport von einem Ort zum anderen viel Zeit in Anspruch nehmen wird. Während dieser Zeit kann sich die Spannung im Netz aus verschiedenen Gründen ändern, was das Endergebnis verfälschen wird. Daher werden solche Messungen in der Regel von beiden Seiten gleichzeitig durchgeführt, wobei ein Assistent mit Kommunikationsausrüstung und ein zweites hochpräzises Messgerät beteiligt sind.

Da Voltmeter den Effektivwert der Spannung messen, zeigt die Differenz ihrer Messwerte die Höhe der Verluste an, die durch die arithmetische Subtraktion der Vektormodule am Eingang und Ausgang des Kabels entstehen.

Betrachten Sie als Beispiel die in den oberen Fotos gezeigten Schaltkreise von Spannungsmesstransformatoren. Nehmen wir an, dass der lineare Wert am Kabeleingang auf Zehntel genau gemessen wird und 100,0 Volt beträgt und an den mit der Last verbundenen Ausgangsklemmen 99,5 Volt beträgt. Dies bedeutet, dass die Spannungsverluste mit 100,0-99,5 = 0,5 V definiert sind. In Prozent umgerechnet betrugen sie 0,5 %.

Prinzip der Spannungsverlustberechnung

Kehren wir zum Vektordiagramm der Spannungsabfall- und Verlustvektoren zurück. Wenn der Kabelaufbau bekannt ist, wird sein aktiver Widerstand aus dem spezifischen Widerstand, der Dicke und der Länge des Metalls des stromführenden Kerns berechnet.

Mithilfe der spezifischen Reaktanz und Länge können Sie die Gesamtreaktanz des Kabels bestimmen. Für Berechnungen reicht es oft aus, ein Nachschlagewerk mit Tabellen zu nehmen und beide Widerstandsarten (aktiv und reaktiv) zu berechnen.

Wenn man die beiden Schenkel eines rechtwinkligen Dreiecks kennt, wird die Hypotenuse berechnet – der Wert des komplexen Widerstands.

Das Kabel ist für die Übertragung von Nennströmen ausgelegt. Indem wir seinen numerischen Wert mit dem komplexen Widerstand multiplizieren, ermitteln wir die Größe des Spannungsabfalls – auf der Wechselstromseite. Beide Seiten werden ähnlich berechnet: ak (I∙R) und kс (I∙X).

Als nächstes werden einfache trigonometrische Berechnungen durchgeführt. Im Dreieck ake wird das Bein ae durch Multiplikation von I∙R mit cos φ und in Δ сkf - Seitenlänge cf (I∙X multipliziert mit sin φ) bestimmt. Bitte beachten Sie, dass das Segment cf gleich der Länge des Segments ed ist, das die gegenüberliegende Seite des Rechtecks ​​ist.

Addieren Sie die resultierenden Längen ae und ed. Lassen Sie uns die Länge des Segments ad ermitteln, die etwas kleiner als ab oder der Spannungsverlust ist. Aufgrund des geringen Werts von bd ist es einfacher, diesen Wert zu vernachlässigen, als zu versuchen, ihn in Berechnungen zu berücksichtigen, was fast immer geschieht.

Dieser einfache Algorithmus ist die Grundlage für die Berechnung eines zweiadrigen Kabels bei Versorgung mit sinusförmigem Wechselstrom. Die Technik funktioniert auch mit geringfügigen Anpassungen für Gleichstromkreise.

Bei Drehstromleitungen, die über drei- oder vieradrige Kabel betrieben werden, wird für jede Phase eine ähnliche Berechnungstechnik verwendet. Dadurch wird es deutlich komplizierter.

Wie Berechnungen in der Praxis durchgeführt werden

Die Zeiten, in denen solche Berechnungen manuell mithilfe von Formeln durchgeführt wurden, sind lange vorbei. Designorganisationen verwenden seit langem spezielle Tabellen, Grafiken und Diagramme, die in technischen Nachschlagewerken zusammengestellt sind. Sie machen die mühsame Durchführung zahlreicher mathematischer Operationen und die damit verbundenen Bedienerfehler überflüssig.

Als Beispiel können wir die in öffentlich zugänglichen Nachschlagewerken beschriebenen Methoden anführen:

Fedorov über die Stromversorgung im Jahr 1986;

über Entwurfsarbeiten zur Stromversorgung von Stromleitungen und Stromnetzen, herausgegeben von Bolshman, Krupovich und Samover.

Mit der massiven Einführung von Computern in unser Leben begann man mit der Entwicklung von Programmen zur Berechnung von Spannungsverlusten, die diesen Prozess erheblich erleichterten. Sie werden erstellt, um sowohl komplexe Berechnungen von Stromversorgungsnetzen durch Planungsorganisationen durchzuführen als auch die vorläufigen Ergebnisse der Verwendung eines separaten Kabels anzunähern.

Zu diesem Zweck veröffentlichen Besitzer von Elektrotechnik-Websites in ihren Ressourcen verschiedene Rechner, mit denen Sie die Leistungsfähigkeit von Kabeln schnell einschätzen können. verschiedene Marken. Um sie zu finden, geben Sie einfach die entsprechende Suchanfrage in die Google-Suche ein und wählen Sie einen der Dienste aus.

Betrachten Sie als Beispiel die Funktionsweise eines solchen Taschenrechners.

Machen wir einen Testlauf und tragen die Ausgangsdaten in die entsprechenden Felder ein:

Wechselstrom;

Aluminium;

Leitungslänge - 400 m;

Kabelquerschnitt - 16 mm² (höchstwahrscheinlich handelt es sich hierbei nicht um ein Kabel, sondern um eine Ader);

Leistungsberechnung - 100 W;

Anzahl der Phasen - 3;

Netzspannung - 100 Volt;

Leistungsfaktor -0,92;

Temperatur - 20 Grad.

Klicken Sie auf die Schaltfläche „Berechnung der Spannungsverluste im Kabel“ und sehen Sie sich das Ergebnis der Wartung an.

Das Ergebnis war durchaus plausibel: 0,714 Volt oder 0,714 %.

Versuchen wir es noch einmal auf einer anderen Website zu überprüfen. Gehen Sie dazu zu einem konkurrierenden Dienst und geben Sie die gleichen Werte ein.

Als Ergebnis erhalten wir eine schnelle Berechnung.

Jetzt können Sie die Ergebnisse verschiedener Dienste vergleichen. 0,714-0,693373=0,021 Volt.

Die Berechnungsgenauigkeit ist in beiden Fällen nicht nur für eine schnelle Analyse durchaus akzeptabel Leistungsmerkmale Kabel, aber auch für andere Zwecke.

Die Methode zum Vergleich der Arbeit zweier Online-Dienste zeigte deren Leistung und das Fehlen von Dateneingabefehlern, die einer Person aufgrund von Unaufmerksamkeit unterlaufen könnten.

Nach einer solchen Berechnung ist es jedoch noch zu früh, sich zu beruhigen. Es muss eine Aussage über die Eignung des ausgewählten Kabels für den Betrieb unter bestimmten Betriebsbedingungen getroffen werden. Zu diesem Zweck gibt es technische Anforderungen an zulässige Spannungsabweichungen von der Norm.

Regulierungsdokumente zur Spannungsabweichung vom Nennwert

Verwenden Sie abhängig von Ihrer Nationalität eine der folgenden Optionen.

TKP 45 – 4.04 – 149 – 2009 (RB)

Das Dokument ist auf dem Territorium der Republik Belarus gültig. Beachten Sie beim Erhalt des Ergebnisses Abschnitt 9.23.

SP 31—110-2003 (RF)

Für den Einsatz in Energieversorgungsanlagen werden aktuelle Normen bereitgestellt Russische Föderation. Betrachten Sie Absatz 7.23.

Ersetzt am 1. Januar 1999 den zwischenstaatlichen Standard GOST 13109 von 1987. Analysieren Sie gemäß Abschnitt 5.3.2.

Möglichkeiten zur Reduzierung von Kabelverlusten

Wenn die Berechnung der Spannungsverluste im Kabel durchgeführt und das Ergebnis mit den Anforderungen der Regulierungsdokumente verglichen wird, kann eine Aussage über die Eignung des Kabels für den Betrieb getroffen werden.

Wenn das Ergebnis zeigt, dass die Fehler überschätzt werden, ist es notwendig, ein anderes Kabel auszuwählen oder die Betriebsbedingungen zu klären. In der Praxis tritt häufig ein typischer Fall auf, wenn Messmethoden eines bereits funktionierenden Kabels ergeben, dass der Spannungsverlust darin größer ist akzeptable Standards. Dadurch sinkt die Qualität der Stromversorgung der Anlagen.

In einer solchen Situation ist es notwendig, zusätzliche technische Maßnahmen zu ergreifen, um die erforderlichen Materialkosten zu senken kompletter Ersatz Kabel wegen:

1. Begrenzung der fließenden Last;

2. Vergrößerung der Querschnittsfläche stromführender Leiter;

3. Reduzierung der Arbeitslänge des Kabels;

4. Reduzierung der Betriebstemperatur.

Der Einfluss der über das Kabel übertragenen Leistung auf Spannungsverluste

Der Stromfluss durch einen Leiter geht immer mit der Freisetzung von Wärme einher, und die Erwärmung beeinflusst seine Leitfähigkeit. Wenn eine erhöhte Leistung über ein Kabel übertragen wird, entsteht eine höhere Temperatur und ein größerer Spannungsverlust.

Um sie zu reduzieren, reicht es manchmal völlig aus, einige der über Kabel mit Strom versorgten Verbraucher einfach abzuschalten und sie über einen anderen Bypass-Stromkreis wieder mit Strom zu versorgen.

Dieses Verfahren eignet sich für verzweigte Stromkreise mit einer großen Anzahl von Verbrauchern und Ersatzleitungen zu deren Anschluss.

Vergrößerung der Querschnittsfläche der Kabelseele

Diese Methode wird häufig verwendet, um Verluste in Spannzu reduzieren. Wenn Sie ein anderes Kabel an ein Arbeitskabel anschließen und deren Adern parallel schalten, teilen sich die Ströme auf und verringern die Belastung in den einzelnen Adern. Zudem werden Spannungsverluste reduziert und die Genauigkeit des Messsystems wiederhergestellt.

Bei dieser Methode ist es wichtig, nicht zu vergessen, Änderungen an der Bestandsdokumentation und insbesondere an den Installationsplänen vorzunehmen, die vom Reparatur- und Betriebspersonal zur regelmäßigen Durchführung verwendet werden technische Dienstleistungen. Dadurch wird verhindert, dass Arbeitnehmer Fehler machen.

Reduzierung der Arbeitskabellänge

Die Methode ist nicht typisch, kann aber in einigen Fällen verwendet werden. Tatsache ist, dass die Anordnung der Kabeltrassen bei vielen entwickelten Energieunternehmen im Verhältnis zur gelieferten Ausrüstung ständig weiterentwickelt und verbessert wird.

Dadurch ist es möglich, das Kabel mit kürzerer Länge weiterzuleiten, was letztlich zu geringeren Spannungsverlusten führt.

Einfluss der Umgebungstemperatur

Der Betrieb des Kabels in Räumen mit erhöhter Erwärmung führt zu einer Verletzung des Wärmehaushalts und einer Zunahme von Fehlern in seinen technischen Eigenschaften. Durch die Verlegung entlang anderer Leitungen oder den Einsatz einer Wärmedämmschicht können Spannungsverluste reduziert werden.

In der Regel ist es möglich, die Eigenschaften eines Kabels durch eine oder mehrere Kombinationen wirkungsvoll zu verbessern. Wenn ein solcher Bedarf entsteht, ist es daher wichtig, alle möglichen Wege zur Lösung des Problems zu berechnen und die für die örtlichen Gegebenheiten am besten geeignete Option auszuwählen.

Dabei ist zu berücksichtigen, dass ein kompetentes Management elektrischer Anlagen eine ständige Analyse der Betriebssituation, Antizipation möglicher Entwicklungen und Kalkulationsfähigkeit erfordert verschiedene Situationen. Diese Eigenschaften unterscheiden einen guten Elektriker von der Masse der einfachen Arbeiter.

Stromleitungen transportieren den Strom über stromführende Leiter unterschiedlicher Länge von der Schaltanlage zum Endverbraucher. Aufgrund der Verluste aufgrund der großen Länge des Leiters ist die Spannung an den Ein- und Austrittspunkten unterschiedlich.

Spannungsabfall entlang der Kabellänge entsteht durch den Durchgang eines hohen Stroms, der zu einer Erhöhung des Widerstands des Leiters führt.

Bei Leitungen mit beträchtlicher Länge sind die Verluste höher als beim Stromfluss durch kurze Leiter gleichen Querschnitts. Um sicherzustellen, dass das endgültige Objekt mit der erforderlichen Spannung versorgt wird, ist es notwendig, die Installation von Leitungen unter Berücksichtigung der Verluste im stromführenden Kabel ausgehend von der Länge des Leiters zu berechnen.

Folge von Unterspannung

Den Regulierungsdokumenten zufolge sollten die Verluste auf der Leitung vom Transformator bis zum entlegensten energiebelasteten Bereich für Wohn- und öffentliche Einrichtungen nicht mehr als neun Prozent betragen.

Verluste von 5 % sind vom Haupteingang und 4 % vom Eingang bis zum Endverbraucher zulässig. Bei Dreiphasen-, Drei- oder Vierleitersystemen sollte die Nennspannung unter normalen Betriebsbedingungen 400 V ± 10 % betragen.

Eine Abweichung eines Parameters vom normierten Wert kann folgende Folgen haben:

1. Falscher Betrieb flüchtiger Anlagen, Geräte, Beleuchtungsgeräte.
2. Ausfall elektrischer Geräte bei reduzierter Eingangsspannung, Geräteausfall.
3. Reduzierung der Beschleunigung des Drehmoments von Elektromotoren, wenn Anlaufstrom, Energieverlust berücksichtigt, Abschaltung der Motoren bei Überhitzung.
4. Ungleichmäßige Verteilung der Strombelastung zwischen Verbrauchern am Anfang der Leitung und am entfernten Ende einer langen Leitung.
5. Beleuchtungsgeräte arbeiten mit halber Hitze, was zu einer Unterauslastung der aktuellen Leistung im Netz und zu Stromverlusten führt.

Im Betriebsmodus der akzeptabelste Indikator Spannungsverlust im Kabel gilt als 5 %. Dies ist der optimale Rechenwert, der für Stromnetze als akzeptabel akzeptiert werden kann, da in der Energiewirtschaft Ströme enormer Leistung über weite Strecken transportiert werden.

An die Eigenschaften von Stromleitungen werden erhöhte Anforderungen gestellt. Es ist wichtig, Spannungsverlusten nicht nur in Hauptnetzen, sondern auch in Nebenleitungen besondere Aufmerksamkeit zu schenken.

Ursachen für Spannungsabfall

Jeder Elektromechaniker weiß, dass ein Kabel aus Leitern besteht – in der Praxis werden Leiter mit Kupfer- oder Aluminiumkernen verwendet, die mit Isoliermaterial umwickelt sind. Der Draht befindet sich in einer versiegelten Polymerhülle – einem dielektrischen Gehäuse.

Da die Metallleiter zu eng im Kabel sitzen und zusätzlich durch Isolationsschichten gedrückt werden, beginnen die Metallkerne bei langen Stromleitungen nach dem Prinzip eines Kondensators zu arbeiten und erzeugen eine Ladung mit kapazitivem Widerstand.

Der Spannungsabfall erfolgt nach folgendem Schema:

1. Der stromführende Leiter überhitzt und erzeugt als Teil der Reaktanz Kapazität.
2. Unter dem Einfluss von Transformationen, die an den Wicklungen von Transformatoren, Drosseln und anderen Schaltungselementen auftreten, wird die Kraft der Elektrizität induktiv.
3. Dadurch wird der ohmsche Widerstand der Metallkerne in den aktiven Widerstand jeder Phase des Stromkreises umgewandelt.
4. Das Kabel ist mit einem Gesamtwiderstand (komplex) entlang jeder stromführenden Ader an eine Stromlast angeschlossen.
5. Beim Betrieb eines Kabels nach einem Dreiphasenstromkreis sind drei Stromleitungen in drei Phasen symmetrisch und der Neutralleiter lässt einen Strom nahe Null durch.
6. Der komplexe Widerstand von Leitern führt zu Spannungsverlust im Kabel wenn der Strom aufgrund der Blindkomponente mit einer Vektorabweichung fließt.

Grafisch lässt sich das Spannungsabfalldiagramm wie folgt darstellen: Von einem Punkt – dem Stromvektor – geht eine gerade horizontale Linie aus. Vom gleichen Punkt aus gehen der Eingangsspannungsvektor U1 und der Ausgangsspannungsvektor U2 in einem kleineren Winkel zum Strom aus. Dann ist der Spannungsabfall entlang der Leitung gleich der geometrischen Differenz zwischen den Vektoren U1 und U2.

Abbildung 1. Grafische Darstellung des Spannungsabfalls

In der gezeigten Abbildung stellt das rechtwinklige Dreieck ABC den Spannungsabfall und -verlust entlang einer langen Kabelleitung dar. Segment AB ist die Hypotenuse eines rechtwinkligen Dreiecks und gleichzeitig der Abfall, die Schenkel AC und BC zeigen den Spannungsabfall unter Berücksichtigung von Wirk- und Reaktanz und Segment AD zeigt die Höhe der Verluste.

Es ist ziemlich schwierig, solche Berechnungen manuell durchzuführen. Die Grafik dient zur visuellen Darstellung der Vorgänge, die in einem elektrischen Fernstromkreis ablaufen, wenn ein Strom einer bestimmten Last fließt.

Berechnung mittels Formel

In der Praxis werden bei der Installation von Stammstromleitungen und der Kabelverteilung zum Endverbraucher mit Weiterverteilung vor Ort Kupfer- oder Aluminiumkabel verwendet.

Der spezifische Widerstand für Leiter ist konstant, für Kupfer p = 0,0175 Ohm*mm2/m, für Aluminiumleiter p = 0,028 Ohm*mm2/m.

Wenn man den Widerstand und den Strom kennt, lässt sich die Spannung leicht mit der Formel U = RI und der Formel R = p*l/S berechnen, wobei folgende Werte verwendet werden:

• Drahtwiderstand - S.
• Die Länge des stromführenden Kabels beträgt l.
• Leiterquerschnittsfläche - S.
• Laststrom in Ampere - I.
• Leiterwiderstand - R.
• Die Spannung im Stromkreis beträgt U.

Anhand einfacher Formeln ein einfaches Beispiel: Es ist geplant, mehrere Steckdosen in einem freistehenden Anbau eines Privathauses zu installieren. Für die Verlegung wurde ein Kupferleiter mit einem Querschnitt von 1,5 Quadratmetern ausgewählt. mm, obwohl sich für ein Aluminiumkabel das Wesentliche der Berechnungen nicht ändert.

Da der Strom durch die Drähte hin und her fließt, müssen Sie damit rechnen, dass der Abstand der Kabellänge verdoppelt werden muss. Wenn wir davon ausgehen, dass die Steckdosen vierzig Meter vom Haus entfernt installiert werden, und maximale Leistung Geräte 4 kW bei einem Strom von 16 A, dann lassen sich Spannungsverluste mit der Formel einfach berechnen:

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

Wenn wir den erhaltenen Wert mit dem Nennwert für eine einphasige Leitung 220 V 50 Hz vergleichen, stellt sich heraus, dass der Spannungsverlust 220-14,93 = 205,07 V betrug.

Solche Verluste von 14,93 V betragen praktisch 6,8 % der Eingangsspannung (Nennspannung) im Netz. Ein für die Leistungsgruppe von Steckdosen und Beleuchtungskörpern inakzeptabler Wert, die Verluste werden sich bemerkbar machen: Die Steckdosen leiten den Strom nicht mit voller Leistung durch und die Beleuchtungskörper arbeiten mit weniger Wärme.

Die Leistung zum Erhitzen des Leiters beträgt P = UI = 14,93*16 = 238,9 W. Dies ist der Prozentsatz der Verluste in der Theorie ohne Berücksichtigung des Spannungsabfalls an den Verbindungspunkten der Drähte und den Kontakten der Steckdosengruppe.

Komplexe Berechnungen durchführen

Für eine detailliertere und zuverlässigere Berechnung der Spannungsverluste auf der Leitung müssen der Blind- und Wirkwiderstand, der zusammen einen komplexen Widerstand bildet, und die Leistung berücksichtigt werden.

Berechnungen durchführen Spannungsabfall im Kabel Verwenden Sie die Formel:

∆U = (P*r0+Q*x0)*L/ U nom

Diese Formel enthält die folgenden Werte:

• P, Q - Wirk- und Blindleistung.
• r0, x0 - aktiv, Reaktanz.
• U nom – Nennspannung.

Um eine optimale Belastung der dreiphasigen Übertragungsleitungen zu gewährleisten, ist es notwendig, diese gleichmäßig zu belasten. Zu diesem Zweck empfiehlt es sich, Leistungselektromotoren an lineare Drähte und Strom an Beleuchtungsgeräte anzuschließen – zwischen den Phasen und dem Neutralleiter.

Es gibt drei Möglichkeiten des Lastanschlusses:

• von der Schalttafel bis zum Ende der Leitung;
• von der Schalttafel mit gleichmäßiger Verteilung entlang der Kabellänge;
• von der Schalttafel bis zu zwei kombinierten Leitungen mit gleichmäßiger Lastverteilung.

Ein Beispiel für die Berechnung von Spannungsverlusten: Der Gesamtstromverbrauch aller flüchtigen Anlagen in einem Haus oder einer Wohnung beträgt 3,5 kW – der Durchschnittswert für eine kleine Anzahl leistungsstarker Elektrogeräte. Wenn alle Lasten aktiv sind (alle Geräte sind mit dem Netzwerk verbunden), ist cosφ = 1 (der Winkel zwischen dem Stromvektor und dem Spannungsvektor). Mit der Formel I = P/(Ucosφ) erhalten wir die Stromstärke I = 3,5*1000/220 = 15,9 A.

Weitere Berechnungen: Wenn Sie ein Kupferkabel mit einem Querschnitt von 1,5 Quadratmetern verwenden. mm, spezifischer Widerstand 0,0175 Ohm*mm2 und die Länge des zweiadrigen Verkabelungskabels beträgt 30 Meter.

Nach der Formel beträgt der Spannungsverlust:

∆U = I*R/U*100 %, wobei der Strom 15,9 A beträgt, der Widerstand 2 (zwei Drähte)*0,0175*30/1,5 = 0,7 Ohm beträgt. Dann ist ∆U = 15,9*0,7/220*100 % = 5,06 %.

Der ermittelte Wert liegt leicht über dem in den Regulierungsdokumenten empfohlenen Rückgang von fünf Prozent. Grundsätzlich können Sie das Diagramm für eine solche Verbindung belassen, wenn jedoch die Hauptwerte der Formel durch einen nicht berücksichtigten Faktor beeinflusst werden, überschreiten die Verluste den zulässigen Wert.

Was bedeutet das für den Endverbraucher? Zahlung für verbrauchten Strom, der dem Verteilerfeld mit voller Kapazität zugeführt wird, wenn tatsächlich Strom mit niedrigerer Spannung verbraucht wird.

Verwendung vorgefertigter Tabellen

Wie kann ein Heimwerker oder Fachmann das Berechnungssystem bei der Ermittlung von Spannungsverlusten entlang der Kabellänge vereinfachen? Sie können spezielle Tabellen aus der hochspezialisierten Literatur für Energieleitungsingenieure verwenden.

Die Tabellen werden auf der Grundlage von zwei Hauptparametern berechnet – einer Kabellänge von 1000 m und einem Stromwert von 1 A.

Als Beispiel wird eine Tabelle mit vorgefertigten Berechnungen für einphasige und dreiphasige Strom- und Beleuchtungskreise aus Kupfer und Aluminium mit unterschiedlichen Querschnitten von 1,5 bis 70 Quadratmetern dargestellt. mm, wenn der Elektromotor mit Strom versorgt wird.

Tabelle 1. Bestimmung des Spannungsverlusts entlang der Kabellänge		Schnittfläche, mm2			Einphasenleitung
		Dreiphasenleitung		Ernährung	Dreiphasenleitung		Ernährung
		Beleuchtung	Modus		Beleuchtung	Modus
Start	Kupfer	Aluminium	Kosinus des Phasenwinkels = 0,8	Kosinus des Phasenwinkels = 0,35	Aluminium	Kosinus des Phasenwinkels = 0,8	Kosinus des Phasenwinkels = 0,35
1,5		24,0	10,6	30,0	20,0	9,4	25,0
2,5		14,4	6,4	18,0	12,0	5,7	15,0
4,0		9,1	4,1	11,2	8,0	3,6	9,5
6,0	10,0	6,1	2,9	7,5	5,3	2,5	6,2
10,0	16,0	3,7	1,7	4,5	3,2	1,5	3,6
16,0	25,0	2,36	1,15	2,8	2,05	1,0	2,4
25,0	35,0	1,5	0,75	1,8	1,3	0,65	1,5
35,0	50,0	1,15	0,6	1,29	1,0	0,52	1,1
50,0	70,0	0,86	0,47	0,95	0,75	0,41	0,77

Kosinus des Phasenwinkels = 1

Tabellen sind praktisch für Berechnungen bei der Planung von Stromleitungen. Berechnungsbeispiel: Der Motor arbeitet mit einem Nennstrom von 100 A, beim Anlauf wird jedoch ein Strom von 500 A benötigt. Im Normalbetrieb beträgt cos ȹ 0,8, beim Anlauf beträgt der Wert 0,35. Die Schalttafel verteilt einen Strom von 1000 A. Spannungsverluste werden nach der Formel ∆U% = 100∆U/U nominal berechnet.

Der Motor ist für hohe Leistung ausgelegt, daher ist es sinnvoll, für den Anschluss ein Kabel mit einem Querschnitt von 35 Quadratmetern zu verwenden. mm, für einen Drehstromkreis im normalen Motorbetrieb beträgt der Spannungsverlust 1 Volt über eine Leitungslänge von 1 km. Wenn die Kabellänge kürzer ist (z. B. 50 Meter) und der Strom 100 A beträgt, beträgt der Spannungsverlust:

∆U = 1 V*0,05 km*100A = 5 V Die Verluste an der Schalttafel beim Starten des Motors betragen 10 V. Der Gesamtabfall beträgt 5 + 10 = 15 V, was in Prozent des Nennwerts 100 * 15 * / 400 = 3,75 % beträgt. Die resultierende Zahl überschreitet den zulässigen Wert nicht, daher erfolgt die Installation wie folgt Stromleitung

ganz real.

Zum Zeitpunkt des Motorstarts sollte der Strom 500 A betragen, im Betriebsmodus 100 A beträgt die Differenz 400 A, wodurch sich der Strom im Verteiler erhöht. 1000 + 400 = 1400 A. Tabelle 1 zeigt, dass beim Starten des Motors die Verluste entlang einer Kabellänge von 1 km dann 0,52 V betragen

∆U beim Start = 0,52*0,05*500 = 13 V

∆U Schirm = 10*1400/100 = 14 V

∆U gesamt = 13+14 = 27 V, in Prozent ∆U = 27/400*100 = 6,75 % - zulässiger Wert, überschreitet den Maximalwert von 8 % nicht. Unter Berücksichtigung aller Parameter ist die Installation der Stromleitung akzeptabel.

Berechnungen, Tabellen, Grafiken, Diagramme – präzise Tools zur Berechnung des Spannungsabfalls entlang der Kabellänge. Sie können sich die Arbeit erleichtern, wenn Sie die Berechnungen mit einem Online-Rechner durchführen. Die Vorteile liegen auf der Hand, es lohnt sich jedoch, die Daten mehrerer Ressourcen zu überprüfen und vom ermittelten Durchschnittswert auszugehen.

Wie funktioniert das:

1. Der Online-Rechner ist für die schnelle Durchführung von Berechnungen auf Basis der Ausgangsdaten konzipiert.
2. Sie müssen folgende Größen in den Rechner eingeben: Strom (Wechselstrom, Gleichstrom), Leiter (Kupfer, Aluminium), Leitungslänge, Kabelquerschnitt.
3. Geben Sie unbedingt Parameter für die Anzahl der Phasen, die Leistung, die Netzspannung, den Leistungsfaktor und die Betriebstemperatur der Leitung ein.
4. Nach Eingabe der Ausgangsdaten ermittelt das Programm mit höchster Genauigkeit den Spannungsabfall entlang der Kabelstrecke.
5. Bei falscher Eingabe der Anfangswerte kann es zu einem unzuverlässigen Ergebnis kommen.

Mit einem solchen System können Sie vorläufige Berechnungen durchführen, da Leistungsrechner auf verschiedenen Ressourcen nicht immer das gleiche Ergebnis zeigen: Das Ergebnis hängt von der kompetenten Umsetzung des Programms unter Berücksichtigung vieler Faktoren ab.

Sie können jedoch Berechnungen mit drei Rechnern durchführen, den Durchschnittswert nehmen und im Vorentwurfsstadium darauf aufbauen.

So reduzieren Sie Verluste

Je länger das Kabel in der Leitung ist, desto größer ist natürlich der Widerstand des Leiters beim Stromfluss und desto höher ist dementsprechend der Spannungsverlust.

Es gibt mehrere Möglichkeiten, den Prozentsatz der Verluste zu reduzieren, die entweder einzeln oder in Kombination genutzt werden können:

1. Verwenden Sie ein Kabel mit größerem Querschnitt und führen Sie die Berechnungen für einen anderen Leiter durch. Eine Vergrößerung der Querschnittsfläche stromführender Leiter kann durch Parallelschaltung zweier Drähte erreicht werden. Die Gesamtquerschnittsfläche vergrößert sich, die Last wird gleichmäßiger verteilt und der Spannungsverlust wird geringer.
2. Reduzieren Sie die Arbeitslänge des Leiters. Die Methode ist effektiv, aber nicht immer anwendbar. Die Kabellänge kann reduziert werden, wenn eine freie Leiterlänge vorhanden ist. In High-Tech-Unternehmen ist es durchaus realistisch, die Möglichkeit einer Neuverlegung des Kabels in Betracht zu ziehen, wenn die Kosten des arbeitsintensiven Prozesses deutlich geringer sind als die Kosten für die Installation einer neuen Leitung mit großem Aderquerschnitt.
3. Reduzieren Sie die Stromübertragung über lange Kabel. Dazu können Sie mehrere Verbraucher vom Netz trennen und über eine Bypass-Schaltung verbinden. Diese Methode ist auf gut verzweigte Netzwerke mit Backup-Autobahnen anwendbar. Je geringer die durch das Kabel übertragene Leistung ist, desto weniger erwärmt sich der Leiter, desto geringer sind Widerstand und Spannungsverlust.

Aufmerksamkeit! Wenn das Kabel bei erhöhten Temperaturen betrieben wird, erwärmt sich der Leiter und der Spannungsabfall steigt. Verluste können reduziert werden, indem eine zusätzliche Wärmedämmung eingesetzt wird oder das Kabel auf einer anderen Strecke verlegt wird, wo die Temperatur deutlich niedriger ist.

Die Berechnung von Spannungsverlusten ist eine der Hauptaufgaben der Energiewirtschaft. Während für den Endverbraucher der Spannungsabfall auf der Leitung und die Leistungsverluste kaum spürbar sind, sind sie für große Unternehmen und Organisationen, die sich mit der Stromversorgung von Anlagen befassen, beeindruckend. Der Spannungsabfall kann reduziert werden, wenn alle Berechnungen korrekt durchgeführt werden.

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