Výpočet ztrát síťového napětí

Úbytek napětí je hodnota, která ukazuje, jak moc se liší napětí na konci vedení od napětí na začátku vedení.

Mezi hlavní důvody ztráty napětí v síti patří:

• Nízké napětí v elektrických vedeních.
• Opotřebení vodičů vedení pro přenos energie – dálkové vedení neodpovídají nárůstu zatížení, mají velký počet spojů atd.
• Kapacita transformátoru není dostatečná pro proudové zatížení.
• Nerovnováha výkonu.
• Průřez přívodních kabelů a vodičů je nedostatečný pro připojení zátěže.
• Špatný kontakt na vstupním jističi.
• Nekvalitní větev z venkovního vedení.
• Nerovnováha napětí mezi fázemi.

Ztráty napětí mohou způsobit zhoršení spouštěcích podmínek motorů a zařízení na nich založených, zvýšení startovacího proudu, přehřátí vodičů (až roztavení, což může vést k požáru v důsledku zkratu), snížení jasu světelných zdrojů, snížení životnosti elektrických přijímačů (domácích a průmyslových), nestabilní provoz zařízení citlivých na napájení a také výrazné zhoršení výkonu některých zařízení.

Výpočet ztrát síťového napětí

Pokles napětí (ve srovnání s normálem) ovlivňuje provoz současných přijímačů (osvětlení nebo výkonová zátěž). Proto by výsledky výpočtu odchylek napětí neměly být větší než přípustné normy. Analytický pokles napětí lze vypočítat pomocí následujícího vzorce:

$Uан = ((Р*r0 + Q*x0)*l) / Unom$

kde: P je činný výkon; r0 — aktivní odpor; Q – jalový výkon; x0 — indukční odpor; l — délka čáry; Unom je jmenovité napětí.

“Výpočet ztrát síťového napětí”
Pomoc od odborníka na téma práce
Řešení problému s AI za 2 minuty
Najděte řešení svého problému mezi 1 000 000 odpověďmi

Podle pravidel pro instalaci elektroinstalace by odchylka napětí v energetických sítích neměla překročit 5%, pro osvětlovací sítě průmyslových podniků a veřejných budov 2,5%-5%, pro venkovní osvětlovací sítě a obytné prostory 5%. Na základě zkušeností s návrhem a provozem elektrických obvodů jsou akceptovány následující přípustné hodnoty ztráty napětí. Pro nízké napětí z přípojnic transformátorové místnosti k nejvzdálenějšímu spotřebiči asi 6 %. Tato ztráta je zase rozdělena takto:

1. Od rozvodny po vstup do areálu se toto číslo pohybuje od 3 % do 5 % v závislosti na hustotě zatížení.
2. Od vstupu k nejvzdálenějšímu spotřebiteli od 1 % do 2,5 %.

U vysokonapěťových sítí je v případě běžného provozu v kabelovém vedení toto číslo 6 % a u venkovního vedení 8 %. V nouzovém režimu jsou přípustné ztráty napětí v kabelových sítích 10% a v nadzemních sítích asi 12%.

Při výpočtu můžete použít zadané výkony nebo aktuální hodnoty odpovídající těmto výkonům. U vedení o délce několika kilometrů je nutné počítat s vlivem indukčního odporu vodičů na úbytek napětí. V tomto případě se nejprve nastaví hodnota indukčního odporu, která odpovídá kovu v drátech, a poté se jalový a činný výkon, stejně jako ztráta indukčního napětí, vypočítá podle následujícího vzorce:

Nyní je nutné vypočítat přípustnou aktivní ztrátu napětí takto:

Pro výpočet požadovaného průřezu vodiče použijte následující vzorec:

kde y je převrácená hodnota specifického odporu.

Na základě výsledné hodnoty průřezu vodiče se vybere nejbližší standardní a nakonec se vypočítá úbytek napětí podle vzorce:

Výpočet stejnosměrné elektrické sítě na základě ztrát napětí má následující pořadí a formu. Přenášený proud se vypočítá podle vzorce:

kde U je jmenovité napětí.

Odpor drátu vedení se vypočítá takto:

kde: p je specifický odpor drátu; s — průřez drátu.

Ztrátu napětí na vedení lze tedy vypočítat pomocí vzorce:

Tento vzorec poskytuje možnost provést zkušební výpočet ztráty síťového napětí, pokud je zatížení známé, nebo vybrat průřez vodiče pro dané zatížení:

Když je zátěž pouze aktivní, výpočet pro jednofázovou AC síť se neliší od výpočtu pro DC vedení. V případě, že je zatížení smíšené – účiník se liší od jednoho, budou mít výpočtové vzorce jinou formu. Přenášený proud se vypočítá takto:

Ztráty napětí se počítají podle vzorce:

$Uп = I*R = (2*I*L) / (y*s*cosф)$

Požadovaný průřez lze vypočítat pomocí vzorce:

$s = (2*I*L) / (y*Uп*cosф)$

Pomocí této kalkulačky můžete vypočítat ztráty napětí (výkonu) a vybrat požadovaný průřez kabelu.

K tomu potřebujete znát provozní napětí, průtok proudu a délku kabelu. Níže je uveden příklad výpočtu.

* Celková délka plusových a mínusových kabelů
Měděný odpor ve vzorcích 0,0175 Ohm*mm 2 /m (při 20 C o)

Vyberme například průřez kabelu od solárních panelů po regulátor na příkladu solární elektrárny pro domácnost, sestávající z následujících komponent:

1. Monokrystalická solární baterie Suoyang SY-200WM – 4 ks;
2. Ovladač nabíjení ITracer IT6415ND – 1 ks;
3. Měnič PI 2000W/12V (čistý sinus) – 1 ks;
4. Gelová baterie 200Ah – 2 ks.

Takže napětí v bodě maximálního výkonu monokrystalické solární baterie Suoyang SY-200WM je 37,2Va proud má maximální výkon 5,38Аpřesně tyto hodnoty použijeme ve výpočtech. Nejprve se ale musíme rozhodnout, jak solární panely propojit dohromady.

Naše sada obsahuje 60A regulátor nabíjení Epsolar s funkcí vyhledávání maximálního výkonu (MPPT). Maximální vstupní napětí ze solárních panelů do tohoto regulátoru je 150Va výstupní napětí do baterie bude 12/24/36 nebo 48V, automaticky v závislosti na napětí baterie, kterou jsme připojili. V našem případě se jedná o dvě 12voltové gelové baterie Delta 12-200 zapojené paralelně.

Se čtyřmi solárními panely SY-200 a výše popsaným ovladačem solární panely můžeme připojit dvěma způsoby:

1. Paralelní připojení (všechny čtyři kusy jsou vzájemně rovnoběžné). Zároveň budeme mít stále napětí 37,2Va maximální proud ze solárních panelů bude 5,38A * 4 = 21,52А

2. Sériovo-paralelní připojení (dva po sobě jdoucí řetězy po dvou kusech). V tomto případě bude napětí 37,2V * 2=74,4Va proud je 5,38 * 2 = 10,76А.

Musíte to pochopit мощность ve dvou případech bude STEJNÝ. Rozdíl je pouze v proudu a napětí – v prvním případě máme více proudu, ale menší napětí a ve druhém – naopak. Pokud zapojíme všechny čtyři solární panely do série, napětí bude vyšší než maximální vstupní napětí regulátoru nabíjení, které je 150V, navíc musíte vzít v úvahu teplotní koeficient a napětí naprázdno, ale o to teď nejde.

Průřez kabelu se volí podle aktuálního, čím větší proud, tím větší průřez!

Zapojíme to do kalkulačky Data výpočtu ztráty napětí první způsob připojení (všechny čtyři kusy paralelně), vezmeme vzdálenost od solárních panelů k ovladači na 15 metrů (15 plus a 15 minus), celková délka kabelu bude 30 metrů, vezměme průřez kabelu rovný 6 mm²:

• Napětí: 37,2V
• Průřez kabelu: 6mm²
• Délka: 30m
• Maximální proud: 21,52A

Dostaňte se ztráty napětí a výkonu více než 5% (ztráta napětí: 1,88V, ztrátový výkon: 40,45W).

Pojďme nahradit druhý způsob připojení (Dva po sobě jdoucí řetězce po dvou):

• Napětí: 74,4V
• Průřez kabelu: 6mm²
• Délka: 30m
• Maximální proud: 10,76A

Díky zvýšenému napětí a nižšímu proudu získáme mnohem lepší výsledek: ztráty napětí a výkonu 1,26% (ztráta napětí: 0,94V, ztrátový výkon: 10,11W)

Závěry: Zřejmě díky příležitosti zvýšení napětí, Spojením solárních panelů v sérii a paralelně jsme byli schopni snížit proud a při použití kabelu stejné sekce snížit ztráty v tom 4krát!