Утраты напряжения в полосы

Для осознания, что такое утрата напряжения, разглядим векторную диаграмму напряжения трехфазной полосы переменного тока (рис. 1) с одной нагрузкой в конце полосы (I).

Представим, что вектор тока разложен на составляющие Iа и Iр. На рис. 2 в масштабе построены векторы фазного напряжения в конце полосы U3ф и тока I, отстающего от него по фазе на угол φ2.

Для получения вектора напряжения сначала полосы U1ф следует у конца вектора U2ф выстроить в масштабе напряжения треугольник падений напряжения в полосы (abc). Для этого вектор аb, равный произведению тока на активное сопротивление полосы (IR), отложен параллельно току, а вектор bc, равный произведению тока на индуктивное сопротивление полосы (IХ), — перпендикулярно вектору тока. При этих критериях ровная, соединяющая точки О и с, соответствует величине и положению в пространстве вектора напряжения сначала полосы (U1ф) относительно вектора напряжения в конце полосы (U2ф). Соединив концы векторов U1ф и U2ф, получим вектор падения напряжения на полном сопротивлении полосы ac=IZ.

Рис. 1. Схема с одной нагрузкой на конце полосы

Рис. 2. Векторная диаграмма напряжений для полосы с одной нагрузкой. Утраты напряжения в полосы.

Договорились именовать потерей напряжения алгебраическую разность фазных напряжений сначала и конце полосы, т. е. отрезок ad либо практически равный ему отрезок ас’.

Векторная диаграмма и выведенные из нее соотношения демонстрируют, что утрата напряжения находится в зависимости от характеристик сети, также от активной и реактивной составляющих тока либо мощности нагрузки.

При расчете величины утраты напряжений в сети активное сопротивление нужно учесть всегда, а индуктивным сопротивлением можно пренебречь в осветительных сетях и в сетях, выполненных сечениями проводов до 6 мм2 и кабелей до 35 мм2.

Определение утраты напряжения в полосы

Утрату напряжения для трехфазной системы принято обозначать для линейных величин определять по формуле

где l — протяженность соответственного участка сети, км.

Если поменять ток мощностью, то формула воспримет вид:

где Р — активная мощность, Q— реактивная мощность, кВар; l — протяженность участка, км; Uн — номинальное напряжение сети, кВ.

Допустимые утраты напряжения

Для каждого приемника электроэнергии допускаются определенные утраты напряжения. К примеру, асинхронные движки в обычных критериях допускают отклонение напряжения ±5%. Это означает, что если номинальное напряжение данного электродвигателя составляет 380 В, то напряжения U‘доп = 1,05 Uн = 380 х1,05 = 399 В и U«доп = 0,95 Uн = 380 х 0,95 = 361 В следует считать его максимально допустимыми значениями напряжения. Естественно, что все промежные напряжения, заключенные меж значениями 361 и 399 В, также будут удовлетворять потребителя и составят некую зону, которую можно именовать зоной хотимых напряжений.

Потому что при работе предприятия имеет место неизменное изменение нагрузки (мощность либо ток, протекающий по проводам в данное время суток), то в сети будут иметь место и разные утраты напряжения, изменяющиеся от больших значений, соответственных режиму наибольшей нагрузки dUmaх, до меньших dUmin, соответственных малой нагрузке потребителя.

Для подсчета величины этих утрат напряжения следует пользоваться формулой:

Из векторной диаграммы напряжений (рис. 2) следует, что действительное напряжение у приемника U2ф можно получить, если из напряжения сначала полосы U1ф отнять величину dUф, либо, переходя к линейным, т. е. междуфазным напряжениям, получим U2 = U1 — dU

Расчет утрат напряжения

Пример. Потребитель, состоящий из асинхронных движков, подключен к шинам трансформаторной подстанции предприятия, на которых поддерживается неизменное в течение суток напряжение U1 = 400 В.

Большая нагрузка потребителя отмечена в 11 ч утра, при всем этом утрата напряжения dUмакс = 57 В, либо dUмакс% = 15%. Меньшая нагрузка потребителя соответствует обеденному перерыву, при всем этом dUмин — 15,2 В, либо dUмин% = 4%.

Нужно найти действительное напряжение у потребителя в режимах большей и меньшей нагрузок и проверить лежи г ли оно в зоне хотимых напряжений.

Рис. 3. Возможная диаграмма для полосы с одной нагрузкой для определения утрат напряжения

Решение. Определяем действительные значения напряжений:

U2макс = U1 — dUмакс = 400 — 57 = 343 В

U2мин = U1 — dUмин = 400 — 15,2 = 384,8 В

Желаемые напряжения для асинхронных движков с Uн = 380 В должны удовлетворять условию:

399 ≥ U2жел ≥ 361

Подставив в неравенство вычисленные значения напряжений, убеждаемся, что для режима больших нагрузок соотношение 399 > 343 > 361 не удовлетворяется, а для меньших нагрузок 399 > 384,8 > 361 удовлетворяется.

Вывод. В режиме больших нагрузок утрата напряжения так велика, что напряжение у потребителя выходит за границы зоны хотимых напряжений (понижается) и не удовлетворяет потребителя.

Этот пример можно проиллюстрировать графически возможной диаграммой рис. 3. При отсутствии тока напряжение у потребителя будет численно равно напряжению на питающих шинах. Потому что утрата напряжения пропорциональна длине питающей полосы, то напряжение при наличии нагрузки меняется повдоль полосы по наклонной прямой от величины U1 = 400 В до величины U2макс = 343 В и величины U2мин = 384,8 В.

Как видно из диаграммы, напряжение в режиме большей нагрузки вышло из зоны хотимых напряжений (точка Б графика).

Таким макаром, даже при неизменной величине напряжения на шинах питающего трансформатора, резкие конфигурации нагрузки могут сделать у приемника недопустимую величину напряжения.

Не считая того, возможно окажется, что при конфигурациях нагрузки в сети от большей нагрузки в дневное время до меньшей нагрузки в ночное время сама энергетическая система не сумеет обеспечить подабающей величины напряжения на выводах трансформатора. В обоих этих случаях следует прибегнуть к средствам местного, приемущественно, ступенчатого конфигурации напряжения.

Утрата напряжения в трансформаторе (в картинах)