Кабельные линии большой протяженности отличаются значительным сопротивлением, которое вносит свои коррективы в работу сети. В зависимости от марки кабеля и других параметров будет отличаться и величина сопротивления. А величина потеть напряжения на кабельной линии прямо пропорциональна этому сопротивлению.
При помощи онлайн калькулятора расчет потерь напряжения в кабеле сводится к таким действиям:
- Укажите длину кабеля в метрах и материал токоведущих жил в соответствующих окошках;
- Сечение проводника в мм²;
- Количество потребляемой электроэнергии в амперах или ваттах (при этом поставьте указатель напротив мощности или силы тока, в зависимости от того, какой параметр вам известен, и какую величину вы будете указывать);
- Проставьте величину напряжения в сети;
- Внесите коэффициент мощности cosφ;
- Укажите температуру кабеля;
После того как вы внесли вышеперечисленных данные в поля калькулятора, нажмите кнопку «вычислить» и в соответствующих графах вы получите результат расчета — величину потерь напряжения в кабеле ΔU в %, сопротивление самого провода Rпр в Ом, реактивную мощность Qпр в ВАр и напряжение на нагрузке Uн.
Для вычисления этих величин вся система, включающая кабель и нагрузку, заменяется на эквивалентную, которую можно представить таким образом:
Как видите на рисунке, в зависимости от типа питания нагрузки (однофазная или трехфазная), сопротивление кабельной линии будет иметь последовательное или параллельное соединение по отношению к нагрузке. Расчет в калькуляторе осуществляется по таким формулам:
- для однофазной сети: ΔU = I*ZК = I*2*(RК+XК) и для расчета в процентном соотношении:
- для трехфазной системы: Для расчета в процентном соотношении:
Где,
- ΔU – потеря напряжения;
- UЛ – линейное напряжение;
- UФ – фазное напряжение;
- I – ток, протекающий в линии;
- ZК – полное сопротивление кабельной линии;
- RК – активное сопротивление кабельной линии;
- XК – реактивное сопротивление кабельной линии.
Из них UЛ, UФ, I, — задаются на этапе введения данных. Для определения полного сопротивления ZК производится арифметическое сложение его активной RК и реактивной XК составляющей. Активное и реактивное сопротивление определяется по формулам:
RК = ( ρ * l ) / S
RК – активное сопротивление кабельной линии, где
ρ – удельное сопротивление для соответствующего металла (медь или алюминий), но величина удельного сопротивления материала величина не постоянная и может изменяться в зависимости от температуры, из-за чего для приведения его к реальным условиям выполняется пересчет по отношению к температуре:
ρt = ρ20 * [1 + a*(t-20)]
здесь:
- a – это коэффициент температурного изменения удельного сопротивления материала.
- ρ20 – удельное сопротивление материала при температуре +20ºС.
- t – реальная температура проводника, в данный момент времени.
- l – длина кабельной линии (если нагрузка однофазная, а кабель имеет две жилы, то обе они включены последовательно и длину необходимо умножить на 2)
- S – площадь сечения проводника.
Зная активное сопротивление можно рассчитать реактивное XК, через коэффициент мощности по такой формуле:
Реактивная мощность определяется по такой формуле: Q = S*sin φ, где
Где S – это полная мощность, которую можно определить, как произведение тока в цепи на входное напряжение источника или как отношение активной мощности к коэффициенту мощности.
Для вычисления величины напряжения, приходящейся на нагрузку, производятся такие расчеты: UН = U — ΔU, где
- Где UН – величина напряжения, приложенная к нагрузке;
- U – напряжение на вводе в кабельную линию
- ΔU – падение напряжения в кабельной линии.