В любых электрических сетях имеет место потеря напряжения под влиянием различных факторов. В основном это такие параметры, как проводимость и сопротивление, которые следует учитывать при выполнении расчетов. Для цепей постоянного тока можно обойтись обычными характеристиками. Однако, при использовании переменного тока потребуется вычислить активное и индуктивное сопротивление кабелей. Для того чтобы правильно ориентироваться в этих параметрах, необходимо хорошо представлять себе особенности каждого из них.
Что такое сопротивление, его природа
Сопротивление (обозначается латинской буквой R) — это одна из главных характеристик проводников. В зависимости от сферы применения это свойство может играть как положительную, так и отрицательную роль при использовании проводника.
В первую очередь проводниками могут быть металлы и металлические сплавы. Атомы в металле имеют свободные электроны, которые и являются носители заряда. Электроны в металле все время беспорядочно двигаются от атома к атому. Если к ним подключить электрический ток, то их движение становится упорядоченным. При столкновении электрона с атомной структурой электрон отдаёт свою энергию металлу, тем самым нагревая его. Чем больше структурных препятствий на пути электрона, тем больше R металла.
Особенности активного сопротивления
Активное сопротивление — это единица, показывающая R на участке в электрической цепи, на котором электрическая энергия переходит в тепловую, механическую или любую другую энергию. Из-за того что переменный тоκ проходит неравномерно, R переменного и постоянного тока будет различаться при их равных параметрах. Это правило действует на электрокабели и электролинии. Но для электрокабелей из цветных металлов с частотой переменного напряжения 50 Герц это правило практически неприменимо, так как в этом случае активное R всегда одинаково при любом токе.
Стальные электропровода имеют лучшее активное R в сравнении с цветными металлами.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
- Видеонаблюдение
Заказать расчёт - Охранная сигнализация
Заказать расчёт - Контроль доступа
Заказать расчёт - Пожарная сигнализация
Заказать расчёт - Пожаротушение
Заказать расчёт - Огнезащитные преграды
Заказать расчёт - Огнезащитная обработка
Заказать расчёт - Расчёт категории
Заказать расчёт - Автоматизация
Заказать расчёт - Частотный привод
Заказать расчёт - Учёт энергоносителей
Заказать расчёт - Грозозащита, Заземление
Заказать расчёт - Электромонтаж
Заказать расчёт - Локальные сети и СКС
Заказать расчёт - Спутниковая связь
Заказать расчёт - Аудио и видеосистемы
Заказать расчёт
Расчёт индуктивного и ёмкостного сопротивления производиться по формулам:
XC=1/(2π×F×C); XL=2π×F×L
XL — Индуктивное сопротивление, (Ом)
XC — Ёмкостое сопротивление, (Ом)
F — Частота сигнала, (Гц)
Расчёт будет справедлив только на синусоидальном токе.
Для расчёта какого – либо параметра необходимо ввести два других значения.
| Расчёт индуктивного и ёмкостного сопротивления | |
| Единицы измерения при расчёте ёмкости: | kГц, нФ, Ом MГц, пФ, Ом |
| Единицы измерения при расчёте индуктивности: | kГц, мГн, Ом MГц, мкГн, Ом |
| Частота сигнала: | |
| Величина (ёмкость или индуктивность): | |
| Реактивное сопротивление: | |
| *Формат ввода – х.хх (разделитель – точка) |
| Пожелания, замечания, рекомендации по улучшению раздела расчётов на нашем сайте просьба присылать по электронной почте [email protected] Разрешается копирование java-скриптов при условии ссылки на источник. |
ВСЕ РАСЧЁТЫ
Удельное сопротивление
Удельное сопротивление (ρ) — это единица, показывающая способность проводника затруднять прохождение электрического тока.
С помощью него можно оценивать параметры электрических проводников из разных материалов. ρ проводника всегда увеличивается при увеличении длины и уменьшении сечения, в интернациональной системе длина проводника равна 1 метру, а сечение -1 мм2.
Похожее: Какой кабель использовать для проводки в квартире
Активное сопротивление проводов, кабелей и линий
Из-за того что переменный ток проходит неравномерно, то при одинаковых условиях тока переменного и постоянного R будет отличаться. Как уже было сказано, стальные электропровода имеют лучшее активное R по сравнению с проводниками из цветных металлов, которые имеют одинаковое R при любой силе тока.
Напротив, активное R электрокабелей из стали всегда зависит от электрического тока, поэтому удельную постоянную проводимость в этом случае никогда не используют. Активное R электрокабеля определяют с помощью формулы: R=l/у*s.
Содержание
- 1 Дифференциальные уравнения длинной линии 1.1 Погонные параметры 1.2 Эквивалентная схема участка длинной линии 1.3 Телеграфные уравнения 1.4 Условие регулярности линии 1.5 Однородные волновые уравнения длинной линии 1.6 Распределение поля падающей волны
2 Комплексный коэффициент отражения по напряжению 3 Коэффициенты бегущей и стоячей волны 4 Входное сопротивление длинной линии 5 Режимы работы длинной линии
- 5.1 Режим бегущей волны 5.2 Режим стоячей волны 5.3 Режим смешанных волн
6 Линия без потерь
- 6.1 Разомкнутая линия 6.2 Замкнутая линия 6.3 Ёмкостная нагрузка 6.4 Индуктивная нагрузка 6.5 Активная нагрузка 6.6 Комплексная нагрузка
7 КПД линии с потерями 8 Пределы применимости теории длинной линии 9 См. также 10 Примечания
//
[/td]
Длинная линия
— регулярная линия передачи[1], длина которой превышает длину волны (
λ
) колебаний, распространяющихся в линии.
Характерной особенностью длинных линий является проявление интерференции двух волн, распространяющихся навстречу друг другу. Одна из этих волн создается генератором электромагнитных колебаний, подключенным к линии, и называется падающей
. Другая волна может возникать из-за отражения падающей волны от нагрузки, подключенной к противоположному концу линии, и называется
отраженной
. Отраженная волна распространяется в направлении, обратном падающей волне. Все разнообразие процессов, происходящих в длинной линии, определяется амплитудно-фазовыми соотношениями между падающей и отраженной волнами.
Индуктивное сопротивление проводов, кабелей и линий
Индуктивное R на один км с пятьюдесятью герцами определяем по специальной формуле:
- x=0,144*lg(2*a(cp))/d+0,016*μ=х0’+х»0,
- а(ср) – ср. длина между осью нескольких проводов, более подробно
- a(cp)=3 корень(а1*а2*а3),
- а1, а2 и а3 — длина между осью в различных фазах. d — наружный диаметр. μ— относительная магнитная проницаемость. х’0 — внешнее вне линии. x»0 — внутреннее внутри линии.
Сопротивление изоляции кабеля
Для нахождения R изоляции кабеля нужно исходить из его вида. Есть следующие разновидности:
- 1000 В и больше — высоковольтные.
- Ниже 1000 В — низковольтные.
- Контрольные электрокабели — защитные цепи, вторичные цепи РУ (реле указательных), цепи питания электроприводов и так далее.
Для измерения R изоляции необходимо специализированное устройство. Высоковольтные и низковольтные определяются при напряжении 2500 В, когда контрольные — от 500 до 2500 В. Если используется высоковольтный со значением больше 1000 В, то его R изоляции должно быть не меньше 10 МОм. Если используется низковольтный со значением меньше 1000 В, то его R изоляции должно быть не меньше 0,5 Мом. У контрольных кабелей R изоляции должно быть не меньше 1 МОм.
Высоковольтные провода нулевого сопротивления
Высоковольтные провода с нулевым R лучше и надежнее обычных, из-за использования в них силикона они не становятся твердыми на морозе, не становятся сухими с течением времени и от температуры.
«Нулевые» высоковольтные провода имеют разницу по сравнению с обычными высоковольтными проводами с полимерными жилами: R в них измеряется в Омах и десятых Ом, тогда как в обычных – в тысячах.
Помимо этого, у него есть и другие преимущества, в первую очередь больший срок эксплуатации.
Коэффициенты бегущей и стоячей волны
По эпюре напряжения судят о степени согласования линии с нагрузкой. Для этого вводятся понятия коэффициента бегущей волны
—
k
БВ и
коэффициента стоячей волныk
СВ:
| (17) |
| (18) |
Эти коэффициенты, судя по определению, изменяются в пределах:
| , | . |
На практике наиболее часто используется понятие коэффициента стоячей волны, так как современные измерительные приборы (панорамные измерители k
СВ) на индикаторных устройствах отображают изменение именно этой величины в определенной полосе частот.
Биметаллический кабель
Биметаллические кабели состоят из обычной проволоки из стали, покрытой медью и имеют малое удельное R. Биметаллические электрокабели производят из малого количество меди, что значительно удешевляет их. При этом они способны выдержать в 5 раз большую нагрузку, чем чисто стальные, и в 6 раз большую, чем медные. В связи с этим их активно используют в линиях электропередачи, а также шинах распределяющих устройств и разных частей электроприборов.
При выборе проводников необходимо учитывать условия их эксплуатации и выбирать в соответствии с ними кабель с подходящими свойствами, в первую очередь – сопротивлением.
Расчет основных параметров
Параметры связей
В качестве связей, то есть элементов схемы, которые соединяют два узла схемы, могут выступать линии электропередач, трансформаторы и выключатели. Рассмотрим, как определяют их параметры.
Линии электропередач
Как правило, при расчетах установившихся режимов на ПК линия электропередачи представляется П-образной схемой замещения (рисунок 1).
Линия электропередачи характеризуется продольным сопротивлением и поперечной проводимостью
Активная проводимость
Активная проводимость воздушных линий практически всецело определяется потерями на корону, в связи с чем, она в сильной степени зависит не только от конструкции линии, но также от рабочего напряжения и от погодных условий. В воздушных линиях (ВЛ) напряжением до 220 кВ потерями мощности на корону обычно пренебрегают, и величину принимают равной нулю. Для ВЛ напряжением 220 кВ и выше значения потерь на корону Pк для данного типа погоды, включают в нагрузки, либо можно рассчитать активные проводимости в схеме замещения:
где: Pok — удельные потери на корону, взятые из справочника для данного типа линии и для данного типа погоды, кВт/км;
l — длина линии, км;
Uном — номинальное напряжение, кВ.
Для кабельных линий активная проводимость определяет потери в изоляции кабеля. Они характеризуются тангенсом угла диэлектрических потерь, определяемым по данным завода изготовителя:
В кабельных линиях напряжением до 110 кВ этими потерями обычно пренебрегают и принимают равной нулю.
Значения , , определяются длиной линии между соседними узлами расчетной схемы и значениями удельных параметров: Величины r0, x0, b0 даются в справочной литературе, а также они могут быть рассчитаны по нижеследующим формулам, с учетом конструктивных особенностей линий электропередач.
Активное сопротивление
Для алюминиевого и сталеалюминиевого проводов удельное сопротивление при температуре +20 0С может быть приближенно определено из выражения:
, Ом/км,
где: F- расчетное сечение провода, мм2.
В случае, когда фаза состоит из n проводов (составляющих), полученную из вышеописанной формулы величину надо разделить на n.
При расчетах, связанных с определением потерь электроэнергии в ВЛ, необходимо учитывать зависимость активного сопротивления линии от температуры провода: где:
– средняя температура за базовый период, 0С;
– удельное активное сопротивление при температуре +20 0С.
Индуктивное сопротивление
Удельное индуктивное сопротивление провода ВЛ зависит не только от размеров самого провода, но и от расстояния между фазами, а для линий сверхвысоких напряжений, фаза которых может состоять из нескольких проводов, также и от числа составляющих в фазе, и от расстояния между ними.
где: r – радиус единичного провода, м;
— среднегеометрическое расстояние между фазами, м.
Если фаза ВЛ состоит из n проводов, то в вышеуказанное выражение вместо величины r следует подставить величину:
где: r – радиус единичного провода, м,
a – среднегеометрическое расстояние между проводами одной фазы, м.
Для кабельных линий индуктивное сопротивление меньше, чем для воздушных, так как среднегеометрическое расстояние между фазами значительно меньше. Поэтому при расчетах режимов для кабельных сетей 10 кВ и ниже можно учитывать только активное сопротивление.
Емкостная проводимость
Удельная проводимость связана с удельной емкостью ВЛ соотношением: где:
– угловая частота.
В свою очередь, емкость ВЛ зависит от диаметра проводов, их взаимного расположения и расстояния между ними.
Если не учитывать влияние соседних цепей ВЛ и грозозащитных тросов (что вносит погрешность, не превышающую 5 %), то удельная емкостная проводимость ВЛ при одном проводе в фазе определяется как
При n составляющих в фазе в вышеприведенной формуле вместо r следует подставить величину rэ определенную по формуле:
Для воздушных линий напряжением ниже 110 кВ емкостную проводимость можно не учитывать.
Емкостная проводимость кабельных линий зависит от конструкции кабеля, и указывается заводом изготовителем, но для ориентировочных расчетов она может быть оценена по той же формуле. Емкостная проводимость в кабельных линиях больше, чем в воздушных, так как расстояния между проводами значительно меньше.
