Nuostoliai ir įtampos kritimai – kokie skirtumai

Įprastame žmogaus gyvenime žodžiai „praradimas“ ir „kritimas“ yra vartojami tam tikrų laimėjimų sumažėjimo faktui apibūdinti, tačiau jie reiškia kitokią vertę.

Šiuo atveju „nuostoliai“ reiškia dalies praradimą, sugadinimą, anksčiau pasiekto lygio dydžio sumažinimą. Nuostoliai yra nepageidaujami, bet jūs galite juos toleruoti.

Žodis „kritimas“ suprantamas kaip rimtesnė žala, susijusi su visišku teisių atėmimu. Taigi net ir retkarčiais patiriami nuostoliai (tarkime, portfelis) laikui bėgant gali lemti nuosmukį (pavyzdžiui, materialaus gyvenimo lygis).

Šiuo atžvilgiu mes apsvarstysime šį klausimą, susijusį su elektros tinklo įtampa.

Kaip susidaro nuostoliai ir įtampos kritimai

Elektra dideliais atstumais oro linijomis perduodama iš vienos pastotės į kitą.

Oro linijos yra skirtos perduoti leistiną galią ir yra pagamintos iš tam tikros medžiagos ir sekcijos metalinių laidų. Jie sukuria varžinę apkrovą, kurios varžos vertė yra R ir reaktyvioji apkrova X.

Priėmimo pusėje jis stovi transformatoriuselektros konvertavimas.Jo ritės turi aktyvią ir ryškią indukcinę varžą XL. Antrinė transformatoriaus pusė sumažina įtampą ir perduoda ją toliau vartotojams, kurių apkrova išreiškiama Z reikšme ir yra aktyvaus, talpinio ir indukcinio pobūdžio. Tai taip pat turi įtakos elektriniams tinklo parametrams.

Arčiausiai elektros perdavimo pastotės esančios oro linijos atramos laidų įvedama įtampa kiekvienoje fazėje įveikia grandinės reaktyviąją ir aktyviąją varžą ir sukuria joje srovę, kurios vektorius nukrypsta nuo taikoma įtampa kampu φ.

Įtampos pasiskirstymo pobūdis ir srovių srautas išilgai linijos simetriškam apkrovos režimui parodytas nuotraukoje.

Kadangi kiekviena linijos fazė maitina skirtingą skaičių vartotojų, kurie taip pat atsitiktinai atjungiami arba prijungiami prie darbo, techniškai labai sunku tobulai subalansuoti fazių apkrovą. Jame visada yra disbalansas, kurį lemia fazių srovių vektorinis pridėjimas ir užrašomas kaip 3I0. Daugumoje skaičiavimų jis tiesiog ignoruojamas.

Perduodančios pastotės sunaudota energija iš dalies sunaudojama linijos pasipriešinimui įveikti ir mažai pakitusi pasiekia priėmimo pusę. Šiai trupmenai būdingi nuostoliai ir įtampos kritimas, kurių vektorius šiek tiek mažėja amplitudėje ir pasislenka kampu kiekvienoje fazėje.

Kaip apskaičiuojami nuostoliai ir įtampos kritimas

Norint suprasti procesus, vykstančius perduodant elektros energiją, vektorinė forma yra patogi pagrindinėms charakteristikoms pavaizduoti. Šiuo metodu remiasi ir įvairūs matematiniai skaičiavimo metodai.

Norėdami supaprastinti skaičiavimus trifazė sistema jį vaizduoja trys vienfazės ekvivalentinės grandinės. Šis metodas gerai veikia su simetriška apkrova ir leidžia analizuoti procesus, kai jis sugenda.

Aukščiau pateiktose diagramose kiekvieno linijos laidininko aktyvusis R ir varža X yra nuosekliai sujungti su kompleksine apkrovos varža Zn, kuri apibūdinama kampu φ.

Be to, atliekamas įtampos nuostolių ir įtampos kritimo vienoje fazėje skaičiavimas. Norėdami tai padaryti, turite nurodyti duomenis. Tam parenkama energiją gaunanti pastotė, kurioje jau turi būti nustatyta leistina apkrova.

Bet kurios aukštos įtampos sistemos įtampos vertė jau nurodyta žinynuose, o laidų varžos nustatomos pagal jų ilgį, skerspjūvį, medžiagą ir tinklo konfigūraciją. Didžiausia srovė grandinėje nustatoma ir ribojama pagal laidų savybes.

Todėl, norėdami pradėti skaičiavimus, turime: U2, R, X, Z, I, φ.

Paimame vieną fazę, pavyzdžiui, «A» ir jai kompleksinėje plokštumoje atskiriame vektorius U2 ir I, paslinktus kampu φ, kaip parodyta 1 paveiksle. Laidininko aktyviosios varžos potencialų skirtumas sutampa kryptimi su srove ir dydis nustatomas iš išraiškos I ∙ R. Šį vektorių atidedame nuo U2 pabaigos (2 pav.).

Laidininko reaktyviosios varžos potencialų skirtumas skiriasi nuo srovės krypties kampu φ1 ir apskaičiuojamas iš sandaugos I ∙ X. Atidedame nuo vektoriaus I ∙ R (3 pav.).

Priminimai: teigiamai vektorių sukimosi krypčiai kompleksinėje plokštumoje imamas judėjimas prieš laikrodžio rodyklę. Srovė, tekanti per indukcinę apkrovą, kampu atsilieka nuo taikomosios įtampos.

4 paveiksle parodytas potencialų skirtumo vektorių brėžinys ant bendros laido varžos I ∙ Z ir įtampos grandinės U1 įėjime.

Dabar galite palyginti įvesties vektorius su lygiaverte grandine ir visoje apkrovoje. Norėdami tai padaryti, gautą diagramą pastatykite horizontaliai (5 pav.) ir nubrėžkite lanką nuo pradžios modulio spinduliu U1 iki susikirtimo su vektoriaus U2 kryptimi (6 pav.).

7 paveiksle parodytas trikampio padidinimas siekiant didesnio aiškumo ir pagalbinių linijų nubrėžimas, nurodantis būdingus susikirtimo taškus su raidėmis.

Paveikslo apačioje parodyta, kad gautas vektorius ac vadinamas įtampos kritimu, o ab - nuostoliu. Jie skiriasi dydžiu ir kryptimi. Jei grįšime prie pradinės skalės, pamatysime, kad ac gaunamas kaip geometrinės vektorių atėmimo rezultatas (U2 iš U1), o ab yra aritmetinis. Šis procesas parodytas paveikslėlyje žemiau (8 pav.).

Įtampos nuostolių skaičiavimo formulių išvedimas

Dabar grįžkime prie 7 paveikslo ir pastebėkime, kad bd segmentas yra labai mažas. Dėl šios priežasties skaičiuojant jis nepaisomas, o įtampos nuostoliai skaičiuojami pagal segmento ilgio ad. Jį sudaro dvi linijos atkarpos ae ir ed.

Kadangi ae = I ∙ R ∙ cosφ ir ed = I ∙ x ∙ sinφ, tada vienos fazės įtampos nuostolius galima apskaičiuoti pagal formulę:

∆Uph = I ∙ R ∙ cosφ + I ∙ x ∙ sinφ

Jei darysime prielaidą, kad apkrova visose fazėse yra simetriška (sąlygiškai nepaisant 3I0), galime naudoti matematinius metodus įtampos nuostoliams linijoje apskaičiuoti.

∆Ul = √3I ∙ (R ∙ cosφ + x ∙ sinφ)

Jei šios formulės dešinioji pusė yra padauginta ir padalinta iš tinklo įtampos Un, tada gauname formulę, leidžiančią atlikti pĮtampos nuostolių per maitinimo šaltinį skaičiavimas.

∆Ul = (P ∙ r + Q ∙ x) / Un

Aktyvios P ​​ir reaktyviosios Q galios vertės gali būti paimtos iš linijos skaitiklio rodmenų.

Taigi, įtampos nuostoliai elektros grandinėje priklauso nuo:

• grandinės aktyvumas ir reaktyvumas;

• naudojamos galios komponentai;

• taikomos įtampos dydis.

Įtampos kritimo skersinės dedamosios skaičiavimo formulių išvedimas

Grįžkime prie 7 paveikslo. Vektoriaus ac reikšmę galima pavaizduoti stačiojo trikampio acd hipotenuse. Skelbimo pėdą jau apskaičiavome. Nustatykime skersinį komponentą cd.

Paveikslėlyje parodyta, kad cd = cf-df.

df = ce = I ∙ R ∙ sin φ.

cf = I ∙ x ∙ cos φ.

cd = I ∙ x ∙ cosφ-I ∙ R ∙ sinφ.

Naudodami gautus modelius atliekame nedideles matematines transformacijas ir gauname įtampos kritimo skersinę dedamąją.

δU = √3I ∙ (x ∙ cosφ-r ∙ sinφ) = (P ∙ x-Q ∙ r) / Un.

Įtampos U1 skaičiavimo formulės elektros linijos pradžioje nustatymas

Žinodami įtampos reikšmę tiesės U2 gale, nuostolius ∆Ul ir kritimo skersinę dedamąją δU, pagal Pitagoro teoremą galime apskaičiuoti vektoriaus U1 reikšmę. Išplėstoje formoje ji turi tokią formą.

U1 = √ [(U2 + (Pr + Qx) / Un)2+ ((Px-Qr) / Un)2].

Praktinis naudojimas

Įtampos nuostolių apskaičiavimą atlieka inžinieriai elektros grandinės projekto kūrimo etape, kad būtų galima optimaliai parinkti tinklo ir jo sudedamųjų dalių konfigūraciją.

Eksploatuojant elektros įrenginius, esant poreikiui, periodiškai gali būti atliekami linijų galuose esančių įtampos vektorių matavimai ir palyginami nesudėtingų skaičiavimų metodu gauti rezultatai.Šis metodas tinka įrenginiams, kurie padidino reikalavimai dėl didelio darbo tikslumo poreikio.

Įtampos nuostoliai antrinėse grandinėse

Pavyzdys – antrinės matavimo įtampos transformatorių grandinės, kurios kartais siekia kelis šimtus metrų ir perduodamos specialiu padidinto skerspjūvio maitinimo kabeliu.

Tokio kabelio elektrinėms charakteristikoms keliami didesni reikalavimai įtampos perdavimo kokybei.

Šiuolaikinei elektros įrenginių apsaugai reikia eksploatuoti matavimo sistemas su aukštais metrologiniais rodikliais ir 0,5 ar net 0,2 tikslumo klase. Todėl reikia stebėti ir atsižvelgti į joms tiekiamos įtampos nuostolius. Priešingu atveju klaida, kurią jie įvedė į įrangos veikimą, gali reikšmingai paveikti visas eksploatacines charakteristikas.

Įtampos nuostoliai ilgose kabelių linijose

Ilgo kabelio konstrukcijos ypatybė yra ta, kad jis turi talpinę varžą dėl gana glaudaus laidžių gyslų išdėstymo ir plono izoliacijos sluoksnio tarp jų. Jis toliau nukreipia srovės vektorių, einantį per kabelį, ir keičia jo dydį.

Skaičiuojant I ∙ z reikšmę, reikia atsižvelgti į įtampos kritimo poveikį talpinei varžai. Priešingu atveju aukščiau aprašyta technologija nesikeičia.

Straipsnyje pateikiami elektros oro linijų ir kabelių nuostolių ir įtampos kritimo pavyzdžiai. Tačiau jie randami visuose elektros energijos vartotojams, įskaitant elektros variklius, transformatorius, induktorius, kondensatorių baterijas ir kitus įrenginius.

Įtampos nuostolių dydis kiekvienam elektros įrenginių tipui yra teisiškai reglamentuotas eksploatavimo sąlygų požiūriu, o jų nustatymo principas visose elektros grandinėse yra vienodas.