Zudumi un sprieguma kritumi - kādas ir atšķirības

Parastā cilvēka dzīvē ar vārdiem "zaudējums" un "kritums" tiek apzīmēts noteiktu sasniegumu samazinājuma fakts, taču tie nozīmē citu vērtību.

Šajā gadījumā «zaudējumi» nozīmē daļas zudumu, bojājumu, iepriekš sasniegtā līmeņa lieluma samazināšanu. Zaudējumi ir nevēlami, bet jūs varat tos paciest.

Vārds "kritiens" tiek saprasts kā nopietnāks kaitējums, kas saistīts ar pilnīgu tiesību atņemšanu. Tādējādi pat dažkārt radušies zaudējumi (piemēram, portfelis) laika gaitā var izraisīt lejupslīdi (piemēram, materiālās dzīves līmeni).

Šajā sakarā mēs apsvērsim šo jautājumu saistībā ar elektrotīkla spriegumu.

Kā veidojas zudumi un sprieguma kritumi

Elektroenerģija tiek pārnesta lielos attālumos pa gaisvadu līnijām no vienas apakšstacijas uz otru.

Gaisvadu līnijas ir paredzētas pieļaujamās jaudas pārvadīšanai un ir izgatavotas no noteikta materiāla un sekcijas metāla vadiem. Tie rada pretestības slodzi ar pretestības vērtību R un reaktīvo slodzi X.

Uztvērēja pusē tas stāv transformatorselektroenerģijas pārveide.Tās spolēm ir aktīva un izteikta induktīvā pretestība XL. Transformatora sekundārā puse pazemina spriegumu un nodod to tālāk patērētājiem, kuru slodze tiek izteikta ar Z vērtību un ir aktīva, kapacitatīva un induktīva. Tas ietekmē arī tīkla elektriskos parametrus.

Spriegums, kas pielikts gaisvadu līnijas balsta vadiem, kas atrodas vistuvāk elektropārvades apakšstacijai, pārvar ķēdes reaktīvo un aktīvo pretestību katrā fāzē un rada tajā strāvu, kuras vektors novirzās no elektrības pārvades vektora. pieliktais spriegums ar leņķi φ.

Sprieguma sadalījuma raksturs un strāvu plūsma pa līniju simetriskajam slodzes režīmam ir parādīta fotoattēlā.

Tā kā katra līnijas fāze baro atšķirīgu skaitu patērētāju, kuri arī ir nejauši atslēgti vai pieslēgti darbam, tehniski ir ļoti grūti perfekti līdzsvarot fāzes slodzi. Tajā vienmēr ir nelīdzsvarotība, ko nosaka fāzes strāvu vektora pievienošana un raksta kā 3I0. Lielākajā daļā aprēķinu tas vienkārši tiek ignorēts.

Pārraides apakšstacijas patērētā enerģija daļēji tiek iztērēta līnijas pretestības pārvarēšanai un ar nelielām izmaiņām sasniedz uztveršanas pusi. Šai daļai raksturīgs zudums un sprieguma kritums, kura vektors amplitūdā nedaudz samazinās un katrā fāzē tiek nobīdīts par leņķi.

Kā tiek aprēķināti zudumi un sprieguma kritums

Lai izprastu elektroenerģijas pārvades laikā notiekošos procesus, vektora forma ir ērta galveno raksturlielumu attēlošanai. Uz šīs metodes pamatā ir arī dažādas matemātiskās aprēķinu metodes.

Lai vienkāršotu aprēķinus, trīsfāzu sistēma to attēlo trīs vienfāzes ekvivalentās ķēdes. Šī metode labi darbojas ar simetrisku slodzi un ļauj analizēt procesus, kad tā ir bojāta.

Iepriekš minētajās diagrammās katra līnijas vadītāja aktīvais R un pretestība X ir savienotas virknē ar komplekso slodzes pretestību Zn, ko raksturo leņķis φ.

Papildus tiek veikts sprieguma zuduma un sprieguma krituma aprēķins vienā fāzē. Lai to izdarītu, jums jānorāda dati. Šim nolūkam tiek izvēlēta apakšstacija, kas saņem enerģiju, kur jau ir jānosaka pieļaujamā slodze.

Jebkuras augstsprieguma sistēmas sprieguma vērtība jau ir norādīta atsauces grāmatās, un vadu pretestības nosaka to garums, šķērsgriezums, materiāls un tīkla konfigurācija. Maksimālo strāvu ķēdē nosaka un ierobežo vadu īpašības.

Tāpēc, lai sāktu aprēķinus, mums ir: U2, R, X, Z, I, φ.

Ņemam vienu fāzi, piemēram, «A» un kompleksajā plaknē atdalām tai vektorus U2 un I, kas nobīdīti par leņķi φ, kā parādīts 1. attēlā. Vadītāja aktīvās pretestības potenciālā atšķirība sakrīt virzienā ar strāvu un lielumu nosaka pēc izteiksmes I ∙ R. Mēs atlikam šo vektoru no U2 beigām (2. att.).

Vadītāja pretestības potenciālā atšķirība no strāvas virziena atšķiras ar leņķi φ1 un tiek aprēķināta no reizinājuma I ∙ X. Mēs to atliekam no vektora I ∙ R (3. att.).

Atgādinājumi: vektoru pozitīvajam griešanās virzienam kompleksajā plaknē tiek veikta kustība pretēji pulksteņrādītāja virzienam. Caur induktīvo slodzi plūstošā strāva par leņķi atpaliek no pielietotā sprieguma.

4. attēlā parādīts potenciālu starpības vektoru attēlojums uz kopējās stieples pretestības I∙ Z un sprieguma ķēdes U1 ieejā.

Tagad jūs varat salīdzināt ievades vektorus ar līdzvērtīgu ķēdi un pāri slodzei. Lai to izdarītu, iegūto diagrammu novietojiet horizontāli (5. att.) un no sākuma uzvelciet loku ar moduļa U1 rādiusu, līdz tas krustojas ar vektora U2 virzienu (6. att.).

7. attēlā parādīts trijstūra palielinājums lielākai skaidrībai un palīglīniju zīmēšana, norādot raksturīgos krustošanās punktus ar burtiem.

Attēla apakšā ir parādīts, ka iegūto vektoru ac sauc par sprieguma kritumu un ab sauc par zudumu. Tie atšķiras pēc izmēra un virziena. Ja atgriezīsimies pie sākotnējās skalas, redzēsim, ka ac tiek iegūts vektoru ģeometriskās atņemšanas rezultātā (U2 no U1), un ab ir aritmētiska. Šis process ir parādīts zemāk esošajā attēlā (8. att.).

Formulu atvasināšana sprieguma zudumu aprēķināšanai

Tagad atgriezīsimies pie 7. attēla un ievērosim, ka bd segments ir ļoti mazs. Šī iemesla dēļ aprēķinos tas netiek ņemts vērā, un sprieguma zudums tiek aprēķināts no segmenta garuma ad. Tas sastāv no diviem līniju segmentiem ae un ed.

Tā kā ae = I ∙ R ∙ cosφ un ed = I ∙ x ∙ sinφ, tad sprieguma zudumu vienai fāzei var aprēķināt pēc formulas:

∆Uph = I ∙ R ∙ cosφ + I ∙ x ∙ sinφ

Ja pieņemam, ka slodze ir simetriska visās fāzēs (nosacīti neievērojot 3I0), mēs varam izmantot matemātiskas metodes, lai aprēķinātu sprieguma zudumus līnijā.

∆Ul = √3I∙ (R ∙ cosφ + x ∙ sinφ)

Ja šīs formulas labo pusi reizina un dala ar tīkla spriegumu Un, tad iegūstam formulu, kas ļauj veikt pSprieguma zudumu aprēķinu caur barošanas avotu.

∆Ul = (P ∙ r + Q ∙ x) / Un

Aktīvās P un reaktīvās Q jaudas vērtības var iegūt no līnijas skaitītāja rādījumiem.

Tādējādi sprieguma zudums elektriskā ķēdē ir atkarīgs no:

• ķēdes aktīvā un pretestība;

• pielietotās jaudas sastāvdaļas;

• pielietotā sprieguma lielums.

Formulu atvasināšana sprieguma krituma šķērskomponentes aprēķināšanai

Atgriezīsimies pie 7. attēla. Vektora ac vērtību var attēlot ar taisnleņķa trijstūra acd hipotenūzu. Mēs jau esam aprēķinājuši reklāmas pēdu. Nosakīsim šķērskomponentu cd.

Attēlā redzams, ka cd = cf-df.

df = ce = I ∙ R ∙ sin φ.

cf = I ∙ x ∙ cos φ.

cd = I ∙ x ∙ cosφ-I ∙ R ∙ sinφ.

Izmantojot iegūtos modeļus, veicam nelielas matemātiskas transformācijas un iegūstam sprieguma krituma šķērskomponentu.

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

Formulas noteikšana sprieguma U1 aprēķināšanai elektrolīnijas sākumā

Zinot sprieguma vērtību līnijas U2 galā, zudumu ∆Ul un kritiena šķērskomponentu δU, varam aprēķināt vektora U1 vērtību pēc Pitagora teorēmas. Izvērstā formā tam ir šāda forma.

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

Praktiska lietošana

Sprieguma zudumu aprēķinu veic inženieri elektriskās ķēdes projekta izveides stadijā, lai optimāli izvēlētos tīkla konfigurāciju un to veidojošos elementus.

Elektroietaišu ekspluatācijas laikā, ja nepieciešams, periodiski var veikt vienlaicīgus sprieguma vektoru mērījumus līniju galos un salīdzināt ar vienkāršu aprēķinu metodi iegūtos rezultātus.Šī metode ir piemērota ierīcēm, kurām ir palielināts prasības, jo ir nepieciešama augsta darba precizitāte.

Sprieguma zudumi sekundārajās ķēdēs

Piemērs ir mērīšanas sprieguma transformatoru sekundārās ķēdes, kas dažkārt sasniedz vairākus simtus metru un tiek pārraidītas ar īpašu barošanas kabeli ar palielinātu šķērsgriezumu.

Uz šāda kabeļa elektriskajām īpašībām attiecas paaugstinātas prasības sprieguma pārraides kvalitātei.

Mūsdienu elektroiekārtu aizsardzībai nepieciešama mērīšanas sistēmu darbība ar augstiem metroloģiskajiem rādītājiem un precizitātes klasi 0,5 vai pat 0,2. Tāpēc ir jāuzrauga un jāņem vērā tiem pievadītā sprieguma zudumi. Pretējā gadījumā viņu radītā kļūda iekārtas darbībā var būtiski ietekmēt visas darbības īpašības.

Sprieguma zudumi garās kabeļu līnijās

Garā kabeļa dizaina iezīme ir tāda, ka tam ir kapacitatīvā pretestība, pateicoties diezgan ciešam vadošo serdeņu izvietojumam un plānam izolācijas slānim starp tiem. Tas vēl vairāk novirza strāvas vektoru, kas iet caur kabeli, un maina tā lielumu.

Aprēķinos, lai mainītu I ∙ z vērtību, jāņem vērā sprieguma krituma ietekme uz kapacitatīvo pretestību. Pretējā gadījumā iepriekš aprakstītā tehnoloģija nemainās.

Rakstā sniegti piemēri zudumiem un sprieguma kritumiem gaisvadu elektropārvades līnijās un kabeļos. Tomēr tie ir sastopami visos elektroenerģijas patērētājos, tostarp elektromotoros, transformatoros, induktoros, kondensatoru blokos un citās ierīcēs.

Sprieguma zudumu apmērs katram elektroiekārtu veidam ir juridiski reglamentēts ekspluatācijas apstākļu ziņā, un to noteikšanas princips visās elektriskās ķēdēs ir vienāds.