Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как рассчитать падение напряжения по длине кабеля в электрических сетях

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.

Как рассчитать падение напряжения по длине кабеля в электрических сетях

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.

Схема делителя напряжения на резисторах

Схема делителя напряжения включает в себя входной источник напряжения и два резистора. Ниже вы можете увидеть несколько схематических вариантов изображения делителя, но все они несут один и тот же функционал.

Обозначим резистор, который находится ближе к плюсу входного напряжения (Uin) как R1, а резистор находящийся ближе к минусу как R2. Падение напряжения (Uout) на резисторе R2 — это пониженное напряжение, полученное в результате применения резисторного делителя напряжения.

Как найти и устранить дефект

К сожалению, найти и устранить электрическую утечку не так легко, как кажется. Сложностей здесь несколько:

  • Единственный надежный «симптом», указывающий на наличие дефекта — это быстрая разрядка аккумуляторных батарей . Однако в случае небольшой утечки разрядка АКБ может происходить достаточно медленно, что значительно усложняет диагностику.
  • Также следует обратить внимание, что при наличии этого дефекта машина далеко не всегда бьет током, поскольку сила тока может быть достаточно низкой (то есть человек не почувствует его при прикосновении к авто).
  • Источником неисправности может служить множество элементов сети — проводка, сам аккумулятор, генератор и так далее. Также «забирать» ток могут дополнительные приборы, подключенные к сети (например, сигнализация).
  • При этом никакого единого алгоритма починки нет. После установления источника неисправности Вам придется самостоятельно искать, почему же этот прибор работает неправильно. В ряде случаев сделать это бывает непросто.

как найти утечку в автомобиле

Как проверить аккумулятор мультиметром

Для диагностики машины обычно применяется небольшое компактное устройство мультиметр. Измеритель емкости, позволяет определить параметры электрического тока на данном участке цепи. Перед проведением замеров обязательно обесточьте всю электронную аппаратуру (сигнализация, магнитофон + скрытая аппаратура в бардачке и под капотом).

Читайте так же:
Выключатель для кухонных подсветок

После этого откройте капот и закрепите его. Не забудьте закрыть двери авто (окна при этом рекомендуется оставить открытыми, поскольку при проведении замеров иногда срабатывает центральный замок).

проверка утечки АКБ мультимером

Теперь можно приступать к проведению замеров:

  1. С отрицательного полюса АКБ снимите провод и положите его рядом (он Вам вскоре пригодится). Выставите на мультиметре значение «10 ампер». С помощью одного щупа-крокодила соедините мультиметр с АКБ, с помощью другого щупа соедините мультиметр с проводом от АКБ (не перепутайте полярность).
  2. Обратите внимание на циферблат мультиметра — там должно появиться число (это сила тока, проходящего через данный участок цепи). В норме это число должно находиться в пределах от 0,01 до 0,03 — если же показатель сильно отклоняется от данных значений, то это значит, что в сети есть утечка (обычно это указывает на поломку самого АКБ либо повреждение проводки).
  3. После тестирования системы обязательно выполните проверку всех электронных устройств. Для этого по одному подключите приборы к электросети и выполните замеры тока мультиметром согласно инструкции выше. Если после подключения какого-либо устройства вдруг резко вырос ток, то это значит, что этот прибор работает с утечкой.
  4. В конце также рекомендуется измерить силу тока на генераторе. Для этого на мультиметре выставите режим, который используется для измерения напряжения. Потом подключите мультиметр к аккумулятору, заведите мотор автомобиля, включите фары и обогреватель — в норме Вы должны получить значение от 12 до 14 вольт. Отклонение от нормы указывает на наличие утечки.

Способ устранения утечки напрямую зависит от причин появления этого дефекта. Например, в случае неисправного аккумулятора рекомендуется приобрести и поставить новую батарею. Если же из строя вышла проводка, нужно найти поврежденный участок и выполнить его ремонт.

как проверить утечку тока в авто

Обнаружение падения напряжения с использованием мультиметра

При достаточной квалификации электрика диагностику неисправностей электросистемы автомобиля можно осуществить, воспользовавшись таким простым прибором, как функциональный цифровой мультиметр. При этом зачастую ошибок в диагностике можно избежать, всего лишь имея навыки правильного считывания показаний мультиметра.

При измерении напряжения показания мультиметра отображают значение разницы потенциала между красным и черным щупом. Например, если красный щуп замкнуть на 12 В, а черный на 0 В, на табло мультиметра высветится показатель 12 В (разница между 12 и 0). Однако если оба щупа замкнуть на 12 В, разности напряжения между щупами не будет, и на дисплей мультиметра будет выведен показатель 0 вольт.

Читайте так же:
Интрепид 2004 автоматический режим выключателя головного света

Контрольное напряжение – прежде всего

Перед проведением любых испытаний электрической системы автомобиля следует убедиться в наличии контрольного напряжения. Измеряется оно на подключенной АКБ автомобиля, приложением щупов мультиметра к обоим клеммам. Красный щуп замыкается на положительную клемму (+), а черный — на отрицательную (-).

delphi_myltimetr

Для правильного выполнения процедуры измерения придерживайтесь таких инструкций:

  1. При выключенном мультиметре убедитесь, что щупы подключены к нужным разъемам мультиметра (обычно есть разъемы для переменного и постоянного тока, иногда – два разъема для постоянного тока разной силы)
  2. Переключите мультиметр в режим «Вольты постоянного тока»
  3. Выберите положение круглого переключателя, соответствующее десяткам вольт (обычно маркируется «20»).
  4. После этого замкните красный и черный щупы на клеммы аккумулятора.

Замер на цепи – не показатель

В приведенном примере, если измерение напряжения выполняется на противоположных клеммах АКБ автомобиля (при выключенном двигателе), мультиметр покажет приблизительно 12,7 вольт. Это и есть значение разницы потенциалов.

delphi_myltimetr2

delphi_myltimetr2_contact

После ознакомления с теоретическими аспектами, диагностика неисправностей становится более понятной. Теперь можно искать место падения напряжения по цепи.

Проверка отдельного кабеля

В приведенном выше примере показано падение напряжения от положительной клеммы аккумулятора к положительной клемме стартера. При обнаружении такового следует проверить кабель на предмет наличия или отсутствия разрывов. Для выполнения данного теста мультиметр находился в режиме «Вольты постоянного тока», а щупы прикладываются к разным концам исследуемого кабеля. Стартер проворачиваем для подачи нагрузки на кабель.

Предполагаемый результат не должен превышать приблизительно 0,5 вольт, что свидетельствует о возможности нормальной эксплуатации кабеля – разница обусловлена сопротивлением самого кабеля. Если же результат изменения превышает рекомендованную величину в полвольта, это может свидетельствовать о повреждении кабеля или о высоком сопротивлении в цепи.

delphi_cabels

Исправный кабель берет не больше полувольта

Аналогичный метод испытаний можно применить к любой электрической цепи.
При замыкании мультиметра на отрицательную клемму аккумулятора и контакта стартера на массу, как показано ниже, следует ожидать результата показаний около 0,5 вольт для кабеля, пригодного к эксплуатации.

Читайте так же:
Интернет кабель розетка у телевизора

delphi_myltimetr3

delphi_myltimetr3_contact

Аналогичный метод измерения падения напряжения может применяться к любой электрической цепи автомобиля и является надежным методом определения таких типов неисправностей:

Типы потерь при передаче тока

Имеются два типа расхода энергии при передаче и распределении напряжения:

  1. Технические потери.
  2. Технологические – из-за погрешностей, недостоверности расчетов, краж.

Технические потери

Технические потери тока обусловлены энергией, рассеиваемой в проводниках, оборудовании, используемом для линии электропередачи, как кабельные муфты, наконечники, соединители, трансформаторы, подлинии электропередачи и распределительные линии. Для снижения утраты тока должны применяться технически исправные электрокоммуникационные устройства.
Технические потери напряжения обычно составляют около половины потерь от распределения, и непосредственно зависят от характеристик и режима работы сети. Основной объем утрат в энергосистеме приходится на физические параметры как активное погонное сопротивление, погонная индуктивность, емкость и проводимость изоляции, затухание и волновое сопротивление. Поэтому распределительные системы должны быть должным образом исправны, чтобы обеспечить утраты в пределах допустимых пределов.

Кроме того, неожиданное увеличение нагрузки выражается в увеличении технических потерь выше нормального уровня и приводит к авариям и неисправностям.

Существует два вида технических потерь

1. Постоянные/фиксированные технические потери

Фиксированные потери не изменяются в зависимости от тока и составляют от 25% и 40%. Эти потери принимают форму тепла и шума и происходят до тех пор, пока энергосеть находится под напряжением. Эти энергозатраты в распределительных сетях являются фиксированными.

К основным фиксированным потерям тока в сети можно отнести следующие:

  • из-за тока утечки
  • коронный разряд в виде ионизации воздуха
  • диэлектрические рассеивания энергии
  • утечка в выключенной цепи
  • вызванные непрерывной нагрузкой измерительных элементов и элементов управления

Переменные потери изменяются в зависимости от количества распределяемой электроэнергии и, пропорциональны квадрату тока. Следовательно, увеличение тока на 2% приводит к увеличению затрат более чем на 2%. От 60% до 75% технических или физических затрат в распределительных сетях являются переменными. Переменные уменьшения тока могут быть изменены путем ремонта и модернизации существующих линий. Так при увеличении площади поперечного сечения кабелей для определенной нагрузки затраты будут падать. Это приводит к прямому соглашению между объемом потерь и стоимостью финансовых затрат. Считается, что оптимальный средний коэффициент потерь, обосновывающий стоимость при проектировании энергосистемы, должен быть минимальным.

К переменным потерям относятся:

  • джоулевые потери тока (тепловые) в линиях
  • из-за импедансного сопротивления (переменного тока)
  • вызванные контактным сопротивлением
Читайте так же:
Драйвер тока для светодиодных модулей

Формула Закона Ома

В 1827 году Георг Симон Ом открыл закон силы электрического тока. Его именем назвали Закон и единицу измерения величины сопротивления. Смысл закона в следующем.

Портрет Георга Симона Ома

Чем толще труба и больше давление воды в водопроводе (с увеличением диаметра трубы уменьшается сопротивление воде) – тем больше потечет воды. Если представить, что вода это электроны (электрический ток), то, чем толще провод и больше напряжение (с увеличением сечения провода уменьшается сопротивление току) – тем больший ток будет протекать по участку цепи.

Сила тока, протекающая по электрической цепи, прямо пропорциональна приложенному напряжению и обратно пропорциональна величине сопротивления цепи.

Формула Закона Омагде I – сила тока, измеряется в амперах и обозначается буквой А; U – напряжение, измеряется в вольтах и обозначается буквой В; R – сопротивление, измеряется в омах и обозначается .

Если известны напряжение питания U и сопротивление электроприбора R, то с помощью вышеприведенной формулы, воспользовавшись онлайн калькулятором, легко определить силу протекающего по цепи тока I.

Онлайн калькулятор для определения силы тока
Напряжение, В:
Сопротивление, Ом:

С помощью закона Ома рассчитываются электрические параметры электропроводки, нагревательных элементов, всех радиоэлементов современной электронной аппаратуры, будь то компьютер, телевизор или сотовый телефон.

Как рассчитать потери напряжения?

При формировании проекта электрической проводки важно выполнить как можно более точные расчеты, чтобы вычислить потери напряжения в системе. Это дает возможность предупредить чрезмерное нагревание поверхности кабеля при непосредственной эксплуатации. За счет этой простой меры можно избежать нежелательных последствий, в частности, короткого замыкания и несвоевременного выхода из строя оборудования, используемого для бытовых нужд. Кроме того, формула (она будет расписана ниже) поможет верно выбрать параметр сечения кабеля, который сгодится для выполнения разнообразных видов электромонтажной деятельности.

Если же сделать неверный выбор, это может повлечь неисправности в системе. Для упрощения задачи лучше использовать специальные приспособления, в частности, калькуляторы, работающие онлайн.

Особенности расчета потерь напряжения

Онлайн калькулятор дает возможность грамотно произвести вычисления, чтобы определить нужные параметры. В дальнейшем это поможет существенно сократить риск наступления неблагоприятных последствий. Чтобы самостоятельно провести все нужные вычисления, достаточно воспользоваться такой схемой:

U =(P*ro+Q*xo)*L/U номинальное,

  • U номинальное – напряжение в вольтах по номиналу. Этот параметр есть в технической документации, прилагаемой к оборудованию.
  • Р – активная мощность, измеряемая в Вольтах.
  • ro – активное сопротивление, которое измеряется в Омах.
  • хо – реактивное сопротивление, измеряемое в метрах.
  • Q – реактивная мощность, измеряемая в варах.
Читайте так же:
Как снять выключатель света с регулятором

Существуют определенные правила монтажа электрических установок. В них оговаривается возможный норматив отклонений напряжения. Эти показатели нужно знать, чтобы грамотно выполнить работу:

  • в цепях силового типа отклонение может достигать +/- 6%;
  • в помещениях, предназначенных для проживания, а также за границами, до +/- 5%;
  • в помещениях, используемых предприятиями для решения производственных задач, от +/- 5% до -2%.

Помните, что потери напряжения при перемещении от трансформаторного оборудования до выделенного пункта не могут быть более +/- 10%.

При составлении проекта следует обеспечить равномерную нагрузку, распределяющуюся по сети с тремя фазами. Оптимальный показатель равен половине киловольта. При выполнении мероприятий по установке, электрические двигатели нужно подсоединить к проводникам линейного типа. Осветительная линия должна располагаться между фазой и нейтралью. В итоге нагрузка равномерно распределена между отдельными проводящими объектами.

Чтобы высчитать потерю напряжения в системе, в качестве основы используются сведения о показателях тока или мощности. На электрической линии, отличающейся своей протяженностью, приходится принимать во внимание индуктивное сопротивление.

Способы снижения потерь

Чтобы добиться поставленной цели, можно использовать различные способы. Наиболее распространенный вариант – увеличение сечения проводника. Также специалисты советуют уменьшить его длину и отдаленность от пункта назначения. В отдельных ситуациях перечисленные методики не подходят из-за технических особенностей. Однако, в остальных случаях перечисленные выше меры позволяют стабилизировать функционирование линии.

Основной минус обширной площади сечения провода заключается в том, что пользователю приходится нести значительные материальные затраты при эксплуатации. Калькулирующая программа, работающая в режиме реального времени, может использоваться для разработки проектов, где применяются высоковольтные линии. Она дает возможность вычислить все показатели для формирования электрической цепи.

Каковы основные факторы потери напряжения?

Наиболее часто значительные потери напряжения наблюдаются в связи с большим рассеиванием энергетических ресурсов. Из-за этого поверхность провода перегревается, а слой изоляционного материала постепенно деформируется. Эта ситуация – не редкость на высоковольтных линиях, для которых характерны значительные нагрузки. Также большие потери случаются на электрических линиях с большой протяженностью. Как правило, при эксплуатации подобных объектов приходится тратить значительные суммы на их обслуживание.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector