Příklady výpočtů průřezů vodičů a kabelů na základě dovolené ztráty napětí

Ztráta napětí v kabelu je významným ukazatelem, který ovlivňuje účinnost napájení systému. Nesprávné výpočty mohou způsobit poklesy napětí, které mohou poškodit zařízení, snížit produktivitu a zvýšit spotřebu energie. Proto použití spolehlivých výpočtových nástrojů, jako je naše online kalkulačka, zajišťuje správné plánování a provoz elektrických sítí.

Jak funguje kabelová kalkulačka?

Naše kabelová kalkulačka je intuitivní nástroj, který vám umožňuje provádět výpočty online. Jednoduše zadáte potřebné parametry: hodnotu proudu, odpor jádra kabelu a kalkulátor automaticky vypočítá úbytek napětí. Tento přístup umožňuje efektivně určit výši ztrát za různých provozních podmínek.

Faktory ovlivňující ztrátu napětí

Při výpočtu ztráty napětí se nebere v úvahu pouze proud a odpor. Důležitými faktory jsou délka kabelu, materiál jádra (obvykle měď nebo hliník), průřez a okolní teplota. Všechny tyto údaje pomáhají co nejpřesněji vypočítat ztráty kabelů.

Regulační požadavky GOST 23875-88

Naše kalkulačka je založena na normách GOST 23875-88, které zavádějí metody pro výpočet ztrát v elektrických sítích. To znamená, že výpočty odpovídají moderním požadavkům na zajištění kvality napájení.

Použití naší online kalkulačky pro výpočet ztrát napětí v kabelu zajistí přesné plánování elektroinstalace, sníží riziko poškození přístrojů a zařízení v důsledku nesprávné obsluhy a pomůže určit optimální parametry pro projekt elektrického napájení. Jednoduchý a přesný výpočet je klíčem ke spolehlivému a bezpečnému provozu jakéhokoli elektrického systému.

Proces výpočtu ztráty napětí v kabelu jednoduchými slovy

Pokud máme kabel, který vede třífázový proud (to je případ, kdy se k přenosu elektřiny používají tři vodiče), pak může napětí na koncích kabelu kvůli svým vlastnostem ztratit některé ze svých hodnot.

Zde je to, co to všechno skutečně znamená:

• Ztráta napětí se měří ve voltech (V) nebo procentech (%). Příčinou ztrát je odpor kabelu.
• „ΔU(v)“ je rozdíl napětí ve voltech a „ΔU(%)“ je rozdíl v procentech.
• „P“ je výkon, který prochází kabelem bez „zpoždění“ (činný výkon).
• „Q“ je část energie, která vytváří magnetická pole a zahřívá kabel (jalový výkon).
• „R“ je odpor kabelu, který způsobuje ztráty, pokud kabelem prochází elektřina.
• „X“ je odpor spojený s magnetickými poli kolem kabelu.
• „L“ je prostě délka kabelu.
• „Uл“ a „Uф“ jsou různé typy napětí: „lineární“ – mezi různými vodiči v třífázových sítích, obvykle 380 V, a „fázové“ – mezi jedním vodičem a „zemí“ nebo nulovým vodičem, obvykle 220 V.
• U stejnosměrného proudu (kdy proud teče vždy jedním směrem a nemění ho, jako u střídavého proudu) je situace jednodušší, protože nedochází k žádným magnetickým ztrátám a můžeme předpokládat, že „Q“ se rovná nule.

Abychom vypočítali, kolik napětí se ztratí na kabelu, používáme speciální vzorce, které berou v úvahu všechny tyto vlastnosti. Pokud například znáte proud, tedy kolik elektřiny kabelem proteče, můžeme pro výpočet ztrát použít jiný vzorec.

Jednoduše řečeno, pokud chcete zjistit, jak účinný je váš kabel a kolik energie se ztrácí během procesu přenosu, stačí zapojit své hodnoty do těchto vzorců. A zvažte typ napětí: pokud se jedná o jednofázové napětí (jako ve většině domácích zásuvek), použije se jeden vzorec a pro třífázové (často v průmyslových a kancelářských budovách) se použije jiný vzorec.

Doufáme, že nyní snáze pochopíte proces výpočtu ztráty napětí v kabelu!

Příklady výpočtů průřezů vodičů a kabelů na základě dovolené ztráty napětí

NADMĚTNÍ VEDENÍ S NAPĚTÍM 10 kV

Příklad. Vypočtené zatížení P třífázového venkovního vedení je 0,25 MW, účiník pro zatížení sítě je stejný a roven . Vypočítejte vedení 10 kV (v obydlené oblasti) pro ztrátu napětí, s přihlédnutím k indukčnosti vodičů. Materiál drátu: hliník. Délka čáry . Přípustná ztráta napětí (viz tabulka 12-6).
Určujeme momenty celkového a jalového zatížení liniových úseků: Koeficient (viz tabulka 5-12).
Průměrná indukční reaktance (viz tabulka 5-13).
Určete odhadovanou hodnotu ztráty napětí Koeficient (viz tabulka 5-9).
Určení úseku vedení Podle podmínek mechanické pevnosti pro venkovní vedení 10 kV vezmeme nejbližší úsek rovný 35 mm2.
Kontrola vypočtené hodnoty ztráty napětí Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.
Na základě metodiky a algoritmu výpočtu byla sestavena tabulka. 58 výběr úseků pro venkovní vedení z hliníkových nebo ocelo-hliníkových drátů v závislosti na délkách úseků vedení a projektovaném zatížení, kW.

Tabulka 58. Návrhový průřez třífázových venkovních a kabelových vedení o napětí 6 a 10 kV se ztrátou napětí DU do 1,5 %; cosj = 0,7–1,0, mm čtvereční.

Poznámka. 1. Vypočtená ztráta napětí DU do 2,5 % je akceptována pro kabely s hliníkovými vodiči o napětí 6 kV.
2. Čitatel udává průřez při napětí 10, jmenovatel – 6 kV.

KABELOVÉ VEDENÍ S NAPĚTÍM 10 kV

Průřez kabelového vedení se vypočítá na základě dané (přípustné) hodnoty úbytku napětí s přihlédnutím k indukčnosti vedení.
Příklad. Vypočtené zatížení P třífázového kabelového vedení je 0,4 MW, účiník pro zatížení sítě je stejný a roven . Vypočítejte kabelové vedení 10 kV pro ztrátu, napětí, s ohledem na indukční reaktance (kabel s hliníkovými vodiči). Délka čáry . Přípustná ztráta napětí .
Určujeme momenty celkového a jalového zatížení liniových úseků: Koeficient .
Průměrná indukční reaktance .
Určete odhadovanou hodnotu ztráty napětí Koeficient .
Určení úseku vedení Akceptujeme nejbližší průřez podle dovoleného proudového zatížení 16 mm2.
Kontrola vypočtené hodnoty ztráty napětí Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.

NADMĚTNÍ VEDENÍ S NAPĚTÍM 6 kV

Průřez vodičů vedení se vypočítá na základě dané (přípustné) hodnoty ztráty napětí s přihlédnutím k indukčnosti vedení.
Příklad. Vypočtené zatížení P venkovního třífázového vedení je 0,63 MW, účiník pro zatížení sítě je stejný a roven . Vypočítejte 6 kV venkovní vedení (v obydlené oblasti) pro ztrátu napětí, s přihlédnutím k indukčnosti vodičů. Materiál drátu: hliník. Délka čáry . Přípustná ztráta napětí .
Určujeme momenty celkového a jalového zatížení liniových úseků: Koeficient .
Průměrná indukční reaktance .
Určete odhadovanou hodnotu ztráty napětí Koeficient .
Minimální úsek linky Podle podmínek mechanické pevnosti pro venkovní vedení 6 kV vezmeme nejbližší úsek rovný 35 mm2.
Kontrola vypočtené hodnoty ztráty napětí Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.
Pro snížení ztráty napětí na 1,5 % (hodnota akceptovaná ve výpočtech) se bere průřez vodiče 95 mm2

KABELOVÉ VEDENÍ S NAPĚTÍM 6 kV

Vypočítejme průřez kabelového vedení na základě dané (přípustné) hodnoty úbytku napětí s přihlédnutím k indukčnosti vedení.
Příklad. Vypočtené zatížení P třífázového kabelového vedení je 1,0 MW, účiník pro zatížení sítě je stejný a roven . Vypočítejte 6 kV kabelové vedení pro ztrátu napětí, s ohledem na indukční reaktance. Kabel s hliníkovými vodiči. Délka čáry . Přípustná ztráta napětí .
Určujeme momenty celkového a jalového zatížení liniových úseků: Koeficient .
Průměrná indukční reaktance .
Určete odhadovanou hodnotu ztráty napětí Koeficient .
Průřez kabelu Nejbližší průřez bereme podle podmínky dovoleného proudového zatížení rovný 35 mm2. Kontrola vypočtené hodnoty ztráty napětí Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.
Pro snížení ztráty napětí na 2,5 % (hodnota přijatá ve výpočtech) je průřez žil kabelového vedení 95 mm2

NADMĚTNÍ VEDENÍ S NAPĚTÍM DO 1 kV

Průřez vodiče venkovního vedení je určen danou ztrátou napětí s přihlédnutím k indukčnosti vedení.
Příklad. Návrhová činná zátěž P = 20 kW, účiník . Vypočítejte venkovní vedení s napětím 0,4 kV pro ztráty napětí s přihlédnutím k indukčnosti odporů. Délka čáry . Materiál drátu: hliník. Akceptujeme přijatelné odchylky napětí 2,5 %.
Určujeme momenty aktivního a jalového zatížení úseku vedení: Koeficient .
Průměrná indukční reaktance .
Určete odhadovanou hodnotu ztráty napětí Koeficient .
Určení průřezu vodiče Nejbližší průřez na základě mechanické pevnosti a dovoleného proudového zatížení bereme jako 70 mm2.
Kontrola vypočtené hodnoty ztráty napětí Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.

KABELOVÉ VEDENÍ S NAPĚTÍM DO 1 kV

Průřez kabelového vedení je určen daným úbytkem napětí s přihlédnutím k indukčnosti vedení.
Příklad. Výpočtová činná zátěž P třífázového kabelového vedení je 45 kW, účiník . Vypočítejte kabelové vedení 0,4 kV pro ztrátu napětí, s ohledem na indukčnost odporů. Délka čáry . Kabel s hliníkovými vodiči. Akceptujeme přijatelné odchylky napětí 2,5 %.
Určujeme momenty celkového a jalového zatížení úseku vedení: Koeficient .
Průměrná indukční reaktance .
Určete odhadovanou hodnotu ztráty napětí Koeficient .
Určení průřezu žil kabelu Nejbližší průřez (ne nižší než tabulkové údaje) bereme jako 185 mm2.
Kontrola vypočtené hodnoty ztráty napětí Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.

LINKY PRO OSVĚTLOVACÍ SÍTĚ

Příklad. Předpokládané zatížení hlavního vedení napájejícího osvětlovací síť je P = 30 kW. Odhadovaná hodnota (dostupná ztráta napětí v procentech ze jmenovitého napětí přijímačů při zatěžovacím faktoru transformátoru výkon 400 kVA a při ) se rovná 4,6 %, což při třífázovém síťovém napětí pro žárovky U = 380/220 V poskytne přijatelné snížení napětí o 2,5 % jmenovitého napětí U žárovek. Akceptujeme vypočítanou mez odchylky napětí pro lampy pracovního osvětlení . Třífázová síť s nulovým napětím 380/220 V. Vodiče s hliníkovými vodiči uložené v potrubí. Délka čáry . Určete průřez vodičů vedení.
Určení zatěžovacího momentu Podle tabulky 12-9 zjistíme koeficient C = 44.
Určíme průřez vodičů třífázové osvětlovací sítě s neutrálním vodičem Kontrola výsledku podle tabulky. 12-11, najděte součet momentů zatížení () a pro danou ztrátu napětí nalézt (v tabulce 12-11 nejbližší hodnota ).
Ověřovací výpočet ukazuje, že přijatý průřez splňuje návrhovou podmínku.
Výpočet se provádí obdobně pro jednofázovou dvouvodičovou osvětlovací síť a pro třívodičovou síť (dvě fáze s nulovým vodičem), u kterých se koeficienty C a odpovídajícím způsobem mění (pro větve viz tabulka 12-10 ).

SMÍŠENÉ VÝKONOVÉ A OSVĚTLOVACÍ SÍTĚ

Příklad. Výpočtový výkon třífázové sítě o napětí 380 V je vyroben z kabelu s hliníkovými vodiči (síť napájení a osvětlení): . Výbušné prostory – V-1b.
Určete součet jalových zátěží Určení zatížení části sítě Síla proudu vedení Podle podmínky dovoleného proudového zatížení bereme průřez jádra rovný 4 mm2.
Ztráta síťového napětí .
Podle tabulky je ztrátový koeficient napětí k = 3,23.
Výsledek Ztráta napětí od jmenovitého napětí přijímačů kontrolujeme pomocí tabulkových údajů.