Spannungsverluste entlang der Kabellänge: Gründe für die Reduzierung, Verwendung von Formeln und Online-Rechner

Bei der Auslegung von Stromnetzen mit kleinen Strömen werden häufig Spannungsverluste in Leitern berechnet. Die erhaltenen Ergebnisse werden dann verwendet, um den optimalen Querschnitt der stromdurchflossenen Leiter zu bestimmen. Wird bei der Auswahl von Drähten und Kabeln ein Fehler gemacht, fällt die Elektrik schnell aus oder springt gar nicht an. Um die notwendigen Berechnungen durchzuführen, werden spezielle Formeln oder Online-Rechner verwendet.

Schadensursachen

Jeder Elektriker weiß, dass Kabel aus Adern bestehen. Sie bestehen aus Kupfer oder Aluminium und sind mit einer Isolierschicht überzogen. Zum Schutz vor mechanischer Beschädigung werden die Leiter in einen zusätzlichen Polymermantel gelegt. Da die stromführenden Leiter dicht angeordnet und durch eine Schutzschicht komprimiert sind, beginnen sie bei einer großen Leitungslänge nach dem Prinzip eines Kondensators zu arbeiten. Einfach ausgedrückt, wird in den Kernen eine Ladung erzeugt, die einen kapazitiven Widerstand hat.

Die Spannungsverlustschaltung in den Drähten ist wie folgt:

• Wenn ein elektrischer Strom fließt, erwärmt sich der Leiter, was zum Auftreten eines kapazitiven Widerstands führt, der Teil des reaktiven ist.
• Unter dem Einfluss der Prozesse, die in verschiedenen Elementen des Stromkreises stattfinden, wird die elektrische Leistung induktiv.
• Dadurch wird der ohmsche Widerstand der Kabeladern in jeder Phase des Stromkreises in einen aktiven Widerstand umgewandelt.
• Der Draht ist an eine Stromlast mit einem komplexen Widerstand für jede Ader angeschlossen.
• Wenn das Netz dreiphasig ist, sind alle drei Leitungen symmetrisch und der Neutralleiter leitet einen elektrischen Strom mit einem Wert nahe Null.
• Aufgrund des Gesamtwiderstands der Leiter wird ein Spannungsabfall entlang der Länge des Kabels beobachtet, wenn der Strom mit einer Vektorabweichung aufgrund des Vorhandenseins der Blindkomponente fließt.

Wird dieser Prozess grafisch dargestellt, ist der Indikator für Verluste das Segment AD.

Es ist ziemlich schwierig, solche Berechnungen manuell durchzuführen, und jetzt wird oft ein Online-Rechner verwendet. Die mit seiner Hilfe berechneten Spannungsverluste erweisen sich als recht genau und der Fehler ist minimal.

Folgen der Spannungsreduzierung

Gemäß den behördlichen Dokumenten sollten die Verluste auf der Hauptleitung vom Transformator bis zum entferntesten Punkt für öffentliche Einrichtungen 9% nicht überschreiten. Im Hinblick auf mögliche Verluste beim Eintritt der Leitung zum Endverbraucher sollte dieser Wert nicht mehr als 4 % betragen.

Bei Abweichung von den angegebenen Grenzwerten sind folgende Folgen möglich:

• Flüchtige Geräte können nicht richtig funktionieren.
• Bei niedriger Eingangsspannung kann es zu Fehlfunktionen der elektrischen Ausrüstung kommen.
• Die Strombelastung wird nicht gleichmäßig auf die Verbraucher verteilt.

An die Eigenschaften von Stromübertragungsleitungen werden hohe Anforderungen gestellt. Bei ihrer Auslegung ist es notwendig, die möglichen Verluste nicht nur in den Backbone-Netzen, sondern auch in den sekundären zu berechnen.

Berechnungsempfehlungen

Zur Berechnung der Spannungsverluste können mehrere Methoden verwendet werden. Es sollte an alles gedacht werden, damit jeder Elektriker je nach Situation den attraktivsten auswählen kann.

Anwenden von Tabellen und Formeln

In der Praxis werden bei der Verlegung elektrischer Leitungen Kupfer- oder Aluminiumleiter verwendet. Wenn Sie den spezifischen Widerstand dieser Materialien sowie die Stromstärke und den Widerstand der Drähte kennen, können Sie die folgenden Spannungsabfallformeln verwenden:

Ein Heimwerker und sogar ein Spezialist können spezielle Tische verwenden. Dies ist eine ziemlich bequeme und einfache Möglichkeit, die erforderlichen Berechnungen durchzuführen. In einigen Fällen ist es jedoch erforderlich, unter Berücksichtigung der Indikatoren des aktiven und reaktiven Widerstands das zuverlässigste Ergebnis zu erhalten. In einer solchen Situation müssen Sie eine komplexere Formel verwenden:

Um eine optimale Belastung in einem Drehstromnetz zu gewährleisten, muss jede Phase gleichmäßig belastet werden. Um dieses Problem zu lösen, sollte der Anschluss von Elektromotoren an lineare Leiter und Lampen erfolgen - zwischen Neutralleiter und Phasen.

Online Dienste

Das Anwenden von Formeln, Grafiken und Tabellen ist ein ziemlich mühsamer Prozess. Es ist nicht immer notwendig, die genauesten Ergebnisse zu erhalten, und in einer solchen Situation lohnt es sich, Online-Rechner zu verwenden. Diese Dienste funktionieren wie folgt:

• In das Programm werden Angaben zu Stromstärke, Leitermaterial, Querschnitt der stromführenden Leiter und Leitungslänge eingetragen.
• Außerdem müssen Sie Angaben über die Anzahl der Phasen, die Spannung im Netz, die Leistung und die Temperatur der Leitung während des Betriebs machen.
• Nach Eingabe aller erforderlichen Daten führt das Programm automatisch alle erforderlichen Berechnungen durch.

In der Vorentwurfsphase lohnt es sich, mehrere Dienste in Anspruch zu nehmen und dann den Durchschnitt zu bestimmen. Es ist zu beachten, dass bei der Verwendung von Online-Rechnern ein gewisser Fehler in den Berechnungen vorliegt.

Reduzierung von Verlusten

Es ist ganz offensichtlich, dass die Verluste von der Länge des Leiters in der Leitung abhängen. Je höher dieser Parameter ist, desto mehr fällt die Spannung ab. Es gibt mehrere Methoden, um Verluste zu reduzieren:

• Erhöhen Sie den Leiterquerschnitt, um die Last gleichmäßig auf die Leitung zu verteilen.
• Reduzieren Sie die Kabellänge, was nicht immer möglich ist.
• Verringern Sie die Stromstärke, die durch ein langes Kabel übertragen wird.

Die letztere Methode funktioniert hervorragend in Stromnetzen mit mehreren Backup-Leitungen. Es ist auch zu beachten, dass bei steigender Kabeltemperatur die Spannung absinken kann. Werden bei der Verlegung des Kabels zusätzliche Maßnahmen zur Wärmedämmung eingesetzt, können Verluste reduziert werden.

In der Energiewirtschaft ist die Berechnung von Netzspannungsabfällen eine der wichtigsten Aufgaben. Wenn alle Berechnungen korrekt durchgeführt wurden, hat der Verbraucher keine Probleme mit dem Betrieb elektrischer Geräte.