Как рассчитать падение напряжения: Как найти напряжение на резисторах, подобрать элемент и рассчитать его падение

Содержание

Расчёт потерь напряжения в кабеле

Потеря напряжения в кабеле — величина, равная разности между установившимися значениями действующего напряжения, измеренными в двух точках системы электроснабжения (по ГОСТ 23875-88). Этот параметр необходимо знать при производстве любых электромонтажных работ — начиная от видеонаблюдения и ОПС и заканчивая системами электроснабжения промышленных объектов.


Рис.1	Рис.2

При равенстве сопротивлений Zп1=Zп2=Zп3 и Zн1=Zн2=Zн3 ток в нулевом проводе отсутствует (Рис.1), поэтому для трёхфазных линий потери напряжения рассчитываются для одного проводника.

В двух- и однофазных линиях, а также в цепи постоянного тока, ток идёт по двум проводникам (Рис.2), поэтому вводится коэффициент 2 (при условии равенства Zп1=Zп2).

Доступна Windows-версия программы расчёта потерь напряжения

Пояснения к расчёту

Расчёт потерь линейного (между фазами) напряжения в кабеле при трёхфазном переменном токе производится по формулам:

Для расчёта потерь фазного напряжения U=220 В; 1 фаза.

P — активная мощность передаваемая по линии, Вт;
Q — реактивная мощность передаваемая по линии, ВАр;
R — удельное активное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
X — удельное индуктивное сопротивление кабельной линии, Ом/м;
L — длина кабельной линии, м;
Uл — линейное напряжение сети, В;
Uф — фазное напряжение сети, В.

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

рассчитываем потери и уменьшаем затраты

Для работы электроприборов необходимы определённые параметры сети. Провода обладают сопротивлением электрическому току, поэтому при выборе сечения кабелей необходимо учитывать падение напряжения в проводах.

Изменение напряжения вдоль линии

Что такое падение напряжения

При измерении в разных частях провода, по которому течёт электрический ток, по мере движения от источника к нагрузке наблюдается изменение потенциала. Причина этого – сопротивление проводов.

Закон Ома

Как замеряется падение напряжения

Измерить падение можно тремя способами:

Двумя вольтметрами. Замеры производятся в начале и конце кабеля;
Поочерёдно в разных местах. Недостаток метода в том, что при переходах может измениться нагрузка или параметры сети, что повлияет на показания;
Одним прибором, подключённым параллельно кабелю. Падение напряжения в кабеле мало, а соединительные провода большой длины, что приводит к погрешностям.

Важно! Падение напряжения может составлять от 0,1В, поэтому приборы используются класса точности не ниже 0,2.

Принцип замера потерь напряжения в кабеле

Сопротивление металлов

Электрический ток – это направленное движение заряженных частиц. В металлах это движение свободных электронов сквозь кристаллическую решётку, которая оказывает сопротивление этому движению.

В расчетах удельное сопротивление обозначается буквой “p” и соответствует сопротивлению одного метра провода сечением 1мм².

Для самых распространённых металлов, используемых для изготовления проводов, меди и алюминия, этот параметр равен 0,017 и 0,026 Ом*м/мм², соответственно. Сопротивление отрезка провода вычисляется по формуле:

R=(p*l)/S, где:

l – длина,
S – сечение кабеля.

Например, 100 метров медного провода сечением 4мм² имеет сопротивление 0,425 Ом.

Если сечение S неизвестно, то, зная диаметр проводника, оно рассчитывается как:

S=(π*d²)/4, где:

π – число “пи” (3,14),
d – диаметр.

Как рассчитать потери напряжения

По закону Ома, при протекании тока через сопротивление на нём появляется разность потенциалов. В этом отрезке кабеля при токе 53А, допустимом при открытой прокладке, падение составит U=I*R=53А*0,425Ом=22,5В.

Для нормальной работы электрооборудования величина напряжения сети не должна выходить за пределы ±5%. Для бытовой сети 220В – это 209-231В, а для трёхфазной сети 380В допустимые пределы колебаний – 361-399В.

При изменении потребляемой мощности и тока в электрокабелях падение напряжения в токопроводящих жилах и его значение возле потребителя меняется. Эти колебания необходимо учитывать при проектировании электроснабжения.

Выбор по допустимым потерям

При расчёте потерь необходимо учитывать, что в однофазной сети используется два провода, соответственно, формула расчёта падения напряжения меняется:

U=I*R=(p*2l)/S.

В трёхфазной сети ситуация сложнее. При равномерной нагрузке, например, в электродвигателе, мощности, подключенные к фазным проводам, компенсируют друг друга, ток по нулевому проводу не идёт, и его длина в расчётах не учитывается.

Если нагрузка неравномерная, как в электроплитах, в которых может быть включен только один ТЭН, то расчёт ведётся по правилам однофазной сети.

В линиях большой протяжённости, кроме активного, учитывается также индуктивное и ёмкостное сопротивление.

Принцип образования потерь напряжения

Расчёт можно выполнить по таблицам или при помощи онлайн-калькулятора. В ранее приведённом примере в однофазной сети и при расстоянии 100 метров необходимое сечение составит не менее 16мм², а в трёхфазной – 10 мм².

Выбор сечения кабелей по нагреву

Ток, текущий через сопротивление, выделяет энергию Р, величина которой рассчитывается по формуле:

Р=I²*R.

В кабеле из предыдущего примера Р=40А²*0,425Ом=680Вт. Несмотря на длину, этого достаточно для того, чтобы нагреть проводник.

При нагреве провода свыше допустимой температуры изоляция выходит из строя, что приводит к короткому замыканию. Величина допустимого тока зависит от материала токопроводящей жилы, изоляции и условий прокладки. Для выбора необходимо пользоваться специальными таблицами или онлайн-калькулятором.

Как уменьшить падение напряжения в кабеле

При прокладке электропроводки на большие расстояния сечение кабеля, выбранное по допустимому падению напряжения, многократно превосходит выбор, сделанный по нагреву, что приводит к увеличению стоимости электроснабжения. Но есть способы уменьшить эти расходы:

Повысить потенциал в начале питающего кабеля. Возможно только это при подключении к отдельному трансформатору, например, в дачном посёлке или микрорайоне. При отключении части потребителей потенциал в розетках остальных окажется завышенным;
Установка возле нагрузки стабилизатора. Это требует расходов, но гарантирует постоянные параметры сети;
При подключении нагрузки 12-36В через понижающий трансформатор или блок питания располагать их рядом с потребителем.

Справка. При понижении напряжения растёт ток в сети, падение напряжения и необходимое сечение проводов.

Способы снижения потерь в кабеле

Кроме нарушения нормальной работы электроприборов, падение напряжения в проводах приводит к дополнительным расходам на электроэнергию. Уменьшить эти затраты можно разными способами:

Увеличение сечения питающих проводов. Этот метод требует значительных расходов на замену кабелей и тщательной проверки экономической целесообразности;

Уменьшение длины линии. Прямая, соединяющая две точки, всегда короче кривой или ломаной линии. Поэтому при проектировании сетей электроснабжения линии следует прокладывать максимально коротким прямым путём;

Снижение окружающей температуры. При нагреве сопротивление металлов растёт, и увеличиваются потери электроэнергии в кабеле;

Уменьшение нагрузки. Этот вариант возможен при наличии большого числа потребителей и источников питания;

Приведение cosφ к 1 возле нагрузки. Это уменьшает потребляемый ток и потери.

Важно! Все изменения необходимо отображать на схемах.

К сведению. Улучшение вентиляции в кабельных лотках и других конструкциях приводит к снижению температуры, сопротивления и потерь в линии.

Для достижения максимального эффекта необходимо комбинировать эти способы между собой и с другими методами энергосбережения.

Расчёт падения напряжения и потерь электроэнергии в кабеле важен при проектировании систем электроснабжения и кабельных линий.

Видео

Расчет падения напряжения в кабеле: калькулятор онлайн, формула расчета

Производя расчет потерь электроэнергии в кабеле, важно учитывать его длину, сечения жил, удельное индуктивное сопротивление, подключение проводов. Благодаря этой справочной информации вы сможете самостоятельно произвести расчет падения напряжения.

Виды и структура потерь

Даже самые эффективные системы электроснабжения имеют те или иные фактические потери электроэнергии. Под потерями понимается разница между данной пользователям электрической энергией и по факту пришедшей к ним. Это связано с несовершенством систем и с физическими свойствами материалов, из которых они изготовлены.

Самый распространенный вид потерь электроэнергии в электрических сетях связан с потерями напряжения от длины кабеля. Для нормирования финансовых трат и подсчета их действительной величины была разработана такая классификация:

Технический фактор. Он связан с особенностями физических процессов и может изменяться под влиянием нагрузок, условных постоянных затрат и климатических обстоятельств.

Затраты на использование дополнительного снабжения и обеспечение нужных условий для деятельности технического персонала.

Коммерческий фактор. В эту группу входят отклонения из-за несовершенства контрольно-измерительных приборов и прочие моменты, провоцирующие недоучет электрической энергии.

Основные причины появления потери напряжения

Основная причина потери мощности в кабеле — это потери в линиях электропередач. На расстоянии от электростанции до потребителей не только рассеивается мощность электроэнергии, но и падает напряжение (что при достижении значения меньше минимально допустимого может спровоцировать не только неэффективную работу приборов, но и полную их неработоспособность.

Также потери в электрических сетях могут быть вызваны реактивной составляющей участка электрической цепи, то есть наличием на этих участках любых индуктивных элементов (это могут быть катушки связи и контуров, трансформаторы, дроссели низкой и высокой частот, электродвигатели).

Способы уменьшения потерь в электрических сетях

Пользователь сети не может повлиять на потери в ЛЭП, но может снизить падение напряжения на участке цепи, грамотно подключив ее элементы.

Медный кабель лучше соединять с медным, а алюминиевый — с алюминиевым. Количество соединений проводов, где материал жилы изменяется, лучше свести к минимуму, так как в таких местах не только рассеивается энергия, но и увеличивается тепловыделение, что при недостаточном уровне теплозоляции может быть пожароопасным. Учитывая показатели удельной проводимости и удельного сопротивления меди и алюминия, более эффективно в плане энергозатрат использовать медь.

Если это возможно, при планировании электрической цепи любые индуктивные элементы, такие как катушки (L), трансформаторы и электродвигатели, лучше подключать параллельно, так как согласно законам физики, общая индуктивность такой схемы снижается, а при последовательном подключении, наоборот, увеличивается.

Еще для сглаживания реактивной составляющей используют конденсаторные установки (или RC-фильтры в совокупности с резисторами).

В зависимости от принципа подключения конденсаторов и потребителя имеется несколько типов компенсации: личная, групповая и общая.

При личной компенсации емкости присоединяют непосредственно к месту появления реактивной мощности, то есть собственный конденсатор — к асинхронному мотору, еще один — к газоразрядной лампе, еще один — к сварочному, еще один — для трансформатора и т.д. В этой точке приходящие кабели разгружаются от реактивных токов к отдельному пользователю.

Групповая компенсация включает в себя присоединение одного или нескольких конденсаторов к нескольким элементам с большими индуктивными характеристиками. В данной ситуации регулярная одновременная деятельность нескольких потребителей связана с передачей суммарной реактивной энергии между нагрузками и конденсаторами. Линия, которая подводит электрическую энергию к группе нагрузок, разгрузится.

Общая компенсация предусматривает вставку конденсаторов с регулятором в основном щите, или ГРЩ. Он производит оценку по факту текущего потребления реактивной мощности и быстро подсоединяет и отсоединяет нужное число конденсаторов. В результате берущаяся от сети общая мощность приводится к минимуму в согласии с моментальной величиной необходимой реактивной мощности.

Все установки компенсации реактивной мощности включают в себя пару ветвей конденсаторов, пару ступеней, которые образуются специально для электрической сети в зависимости от потенциальных нагрузок. Типичные габариты ступеней: 5; 10; 20; 30; 50; 7,5; 12,5; 25 квар.

Для приобретения больших ступеней (100 и больше квар) соединяют параллельно небольшие. Нагрузки на сети уменьшаются, токи включения и их помехи снижаются. В сетях с множеством высоких гармоник сетевого напряжения конденсаторы защищают дросселями.

Автоматические компенсаторы обеспечивают сети, снабженной ими, такие преимущества:

уменьшают загрузку трансформаторов;

делают более простыми требования к сечению кабелей;

дают возможность загрузить электросети больше, чем можно без компенсации;

ликвидируют причины уменьшения напряжения сети, даже когда нагрузка подсоединена протяженными кабелями;

увеличивают КПД мобильных генераторов на топливе;

упрощают запуск электрических двигателей;

увеличивают косинус фи;

ликвидируют реактивную мощность из контуров;

защищают от перенапряжений;

совершенствуют регулировку характеристик сетей.

Калькулятор расчета потерь напряжения в кабеле

Для любого кабеля расчет потерь напряжения можно произвести онлайн. Ниже приведен онлайн-калькулятор потерь в кабеле напряжения.

Калькулятор находится в разработке, в ближайшее время он станет доступным.

Расчет с применением формулы

Если вы желаете самостоятельно посчитать, каково падение напряжение в проводе, учитывая его длину и прочие факторы, влияющие на потери, можно использовать формулу расчета падения напряжения в кабеле:

ΔU, % = (Uн — U) * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Из этого можно вывести формулу расчета потерь электроэнергии:

ΔP, % = (Uн — U) * I * 100/ Uн,

где Uн — номинальное напряжение на входе в сеть;

I — фактический ток сети;

U — напряжение на отдельном элементе сети (считают потери в процентах от номинала, имеющегося на входе напряжения).

Таблица потерь напряжения по длине кабеля

Ниже приведены приблизительные падения напряжения по длине кабеля (таблица Кнорринга). Определяем необходимое сечение и смотрим значение в соответствующем столбце.

Жилы проводов при течении тока излучают тепло. Размер тока вместе с сопротивлением жил определяет степень потерь. Если иметь данные о сопротивлении кабеля и величине проходящего через них тока, получится узнать сумму потерь в контуре.

Таблицы не принимают во внимание индуктивное сопротивление, т.к. при использовании проводов оно чрезмерно мало и не может равняться активному.

Кто платит за потери электричества

Потери электроэнергии при передаче (если передавать ее на большие расстояния) могут быть существенными. Это влияет на финансовую сторону вопроса. Реактивную составляющую учитывают при определении общего тарифа использования номинального тока для населения.

Для однофазных линий она уже включена в стоимость, учитывая параметры сети. Для юридических лиц эта составляющая рассчитывается независимо от активных нагрузок и в предоставляемом счете указывается отдельно, по особому тарифу (дешевле, чем активная). Делается это ввиду наличия на предприятиях большого количество индукционных механизмов (например, электродвигателей).

Органы энергонадзора устанавливают допустимое падение напряжения, или норматив потерь в электрических сетях. За потери при передаче электроэнергии платит пользователь. Поэтому, с точки зрения потребителя, экономически выгодно подумать о том, чтобы снизить их, изменив характеристики электрической цепи.

в кабеле при питании нагрузок шлейфом

Расчет падения напряжения при питании потребителей по радиальным схемам достаточно прост. Один участок, одно сечение кабеля, одна длина, один ток нагрузки. Подставляем эти данные в формулу и получаем результат.

При питании потребителей по магистральным схемам (шлейфом) расчет падения напряжения выполнить сложнее. Фактически, приходится выполнять несколько расчетов падения напряжения для одной линии: нужно выполнять расчет падения напряжения для каждого участка. Дополнительные сложности возникают при изменении потребляемой мощности электроприемников, запитанных по магистральной схеме. Изменение мощности одного электроприемника отражается на всей цепочке.

Насколько часто на практике встречается питание по магистральным схемам и шлейфом? Примеров привести можно много:

В групповых сетях — это сети освещения, розеточные сети.

В жилых домах этажные щиты запитаны по магистральным схемам.

В промышленных и коммерческих зданиях также часто применяются магистральные схемы питания и питания шлейфом щитов.

Шинопровод является примером питания потребителей по магистральной схеме.

Питание опор наружного освещения дорог.

Рассмотрим расчет падения напряжения на примере наружного освещения.

Предположим, что нужно выполнить расчет падения напряжения для четырёх столбов наружного освещения, последовательно запитанных от щита наружного освещения ЩНО.

Длина участков от щита до столба, между столбами: L1, L2, L3, L4.
Ток, протекающий по участкам: I1, I2, I3, I4.
Падение напряжения на участках: dU%1, dU%2, dU%3, dU%4.
Ток, потребляемый светильниками на каждом столбе, Ilamp.

Столбы запитаны шлейфом, соответственно:

I4=Ilamp

I3=I4+Ilamp

I2=I3+Ilamp

I1=I2+Ilamp

Ток, потребляемый лампой, неизвестен, зато известна мощность лампы и её тип (либо из каталога, либо по п.6.30 СП 31-110-2003).

Ток определяем по формуле:

Формула расчета полного фазного тока

I_ф — полный фазный ток
P — активная мощность
U_ф — фазное напряжение
cosφ — коэффициент мощности
N_ф — число фаз (N_ф=1 для однофазной нагрузки, N_ф=3 для однофазной нагрузки)

Напомню, что линейное (междуфазное) напряжение больше фазного напряжения в √3 раз:

При расчете падения напряжения в трехфазной сети подразумевают падение линейного напряжения, в однофазных — однофазного.

Расчет падения напряжения выполняется по формулам:

Формула расчета падения напряжения в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в однофазной цепи

I_ф — полный фазный ток, протекающий по участку
R — сопротивление участка
cosφ — коэффициент мощности

Сопротивление участка рассчитывается по формуле

ρ — удельной сопротивление проводника (медь, алюминий)
L — длина участка
S — сечение проводника
N — число параллельнопроложенных проводников в линии

Обычно в каталогах приводят удельные значения сопротивления для различных сечений проводников

При наличии информации об удельных сопротивлениях проводников формулы расчета падения напряжения принимают вид:

Формула расчета падения напряжения в трехфазной цепи

Формула расчета падения напряжения в однофазной цепи

Подставляя в формулу соответствующие значения токов, удельных сопротивлений, длины, количества параллельнопроложенных проводников и коэффициента мощности, вычисляем величину падения напряжения на участке.

Нормативными документами регламентируется величина относительного падения напряжения (в процентах от номинального значения), которая рассчитывается по формуле:

U — номинальное напряжение сети.

Формула расчета относительного падения напряжения одинакова для трехфазной и однофазной сети. При расчете в трехфазной сети нужно подставлять трехфазное падение и номинальное напряжения, при расчете в однофазной сети — однофазные:

Формула расчета относительного падения напряжения в трехфазной сети

Формула расчета относительного падения напряжения в однофазной сети

С теорией закончено, рассмотрим, как это реализовать с использованием DDECAD.

Примем следующие исходные данные:

Мощность лампы 250Вт, cosφ=0,85.

Расстояние между столбами, от щита до первого столба L1=L2=L3=L4=20м.

Питание столбов осуществляется медным кабелем 3×10.

Ответвление от питающего кабеля до лампы выполнено кабелем 3×2,5, L=6м.

Для каждого столба в программе DDECAD создаём расчетную таблицу.

Заполняем данные для лампы в каждой расчетной таблице:

Подключаем к расчетной таблице Столб 3 расчетную таблицу Столб 4, к Столб 2 — Столб 3, к Столб 1 — Столб 2, к ЩНО — Столб 1:

Далее, из расчетной таблицы ЩНО рассчитанное программой значение падения напряжения в конце первого участка (Столб 1) переносим в зелёную ячейку расчетной таблицы Столб 1:

Переносить значения следует делая ссылку на ячейку расчетной таблицы вышестоящего щита. В случае Столб 1 и ЩНО это делается так:

В расчетной таблице Столб 1 курсор устанавливают на зелёную ячейку в столбике «∆U».

Нажимают «=».

Переключаются на расчетную таблицу ЩНО.

Устанавливают курсор на ячейку в столбике «∆U_∑», находящуюся в строке Столб 1.

Нажимают «Enter».

Получаем рассчитанное значение падения напряжения в конце второго участка (Столб 2) — 0,37% и рассчитанное падение напряжения на лампе — 0,27%.

Аналогично делаем для всех остальных расчетных таблиц и получаем рассчитанные значения падения напряжения на всех участках.
Так как мы выполнили связывание таблиц (средствами программы, подключая одну таблицу к другой, и вручную, перенося значения падения напряжения), то получили связанную систему. При внесении любых изменений всё будет автоматически пересчитано.

Подпишитесь и получайте уведомления о новых статьях на e-mail

Читайте также:

Калькулятор падения напряжения в кабеле 12, 24, 36, 48, 60 вольт

Очень часто при монтаже слаботочных систем возникает вопрос “Как узнать падение напряжения 12 вольт по длине кабеля?”, чтобы не запутаться в формуле подсчета мы создали специальный удобный калькулятор, позволяющий рассчитать напряжение на конце линии.

Пример расчета

Допустим у нас стоит задача запитать камеру видеонаблюдения от блока питания 12 вольт. Расстояние от камеры видеонаблюдения до источника питания 100 метров.Планируемый кабель для подачи питания имеет сечение 0.75 мм². Далее мы узнаем ток потребления видеокамеры, в нашем случае это 0.3 А или 300 мА. Вбиваем количество камер на линии и выбираем величину напряжения источника питания. Жмем расчет и получаем точные данные.

Из результата ниже мы узнаем, что в нашем случае до камеры дойдет всего лишь 10.6 вольт, что не совсем корректно для работы камеры видеонаблюдения, следовательно нам нужно либо сократить дистанцию между камерой и блоком питания либо использовать более толстое сечение кабеля.

Наш калькулятор позволяет произвести расчет падения напряжения в сечении кабеля 12, 24, 36, 48, 60 вольт в однофазной двухпроводной линии постоянного или переменного тока.

Внимание!

Все расчеты считаются верными при использовании медного кабеля, если Ваш кабель омедненный результаты будут расходиться.

Как найти падение напряжения 🚩 формула падения напряжения 🚩 Естественные науки

Независимо от того, какие именно параметры даны в условии задачи, переведите их в систему СИ.

Если в условии даны сопротивление нагрузки и выделяемая на ней мощность, руководствуйтесь следующими соображениями:R=U/I, где R — сопротивление, Ом, U — напряжение, В, I — сила тока, А.P=UI, где P — мощность, Вт, U — падение напряжения, В, I — сила тока, А.Отсюда следует, что P=I^2*R, то есть, I^2=P/R, или I=sqrt(P/R). Следовательно, U=R(sqrt(P/R)) или, после упрощения выражения, U=sqrt(P)*sqrt(R), где U — искомое падение напряжения на нагрузке, В, R — сопротивление, Ом, P — мощность, Вт.

Значительно более простой случай возникает, если найти падение напряжение необходимо, зная мощность и силу тока. Преобразовывать выражение не потребуется, поэтому сразу воспользуйтесь следующей формулой: U=P/I,где U — искомое падение напряжения, В, P — мощность, выделяемая на нагрузке, Вт, I — сила тока, проходящего через нагрузку, А. Если известны сопротивление нагрузки и проходящий через нее ток, падение напряжения на ней также вычислите в одно действие:U=IR,где U — искомое падение напряжения, В, I — ток, проходящий через нагрузку, А, R — сопротивление нагрузки, Ом. Помимо приведенных выше наиболее часто встречающихся задач, в учебниках попадаются и другие, в которых необходимо узнать падение напряжения на отрезке длинного однородного стержня, выполненного из материала, обладающего высоким сопротивлением. Для этого вначале вычислите падение напряжения на всей длине стержня (если оно не дано в условии задачи изначально). После этого вычтите друг из друга горизонтальные координаты точек, падение напряжения между которыми необходимо определить.

Напряжение на всей длине стержня поделите на его длину, после чего умножьте на рассчитанную вами длину отрезка, и вы получите падение напряжения между точками. Подобные делители встречаются в аппаратуре с бестрансформаторным питанием и используются в качестве переключателей сетевого напряжения — в данном случае простоте конструкции приносится в жертву коэффициент полезного действия и безопасность.

Завершив вычисления, при необходимости переведите результат в удобные для его представления единицы: вольты, милливольты, киловольты и т.п.

Резистор. Падение напряжения на резисторе. Мощность. Закон Ома — МикроПрогер

Итак, резистор… Базовый элемент построения электрической цепи.

Работа резистора заключается в ограничении тока, протекающего по цепи. НЕ в превращении тока в тепло, а именно в ограничении тока. То есть, без резистора по цепи течет большой ток, встроили резистор – ток уменьшился. В этом заключается его работа, совершая которую данный элемент электрической цепи выделяет тепло.

Пример с лампочкой

Рассмотрим работу резистора на примере лампочки на схеме ниже. Имеем источник питания, лампочку, амперметр, измеряющий ток, проходящий через цепь. И Резистор. Когда резистор в цепи отсутствует, через лампочку по цепи побежит большой ток, например, 0,75А. Лампочка горит ярко. Встроили в цепь резистор — у тока появился труднопреодолимый барьер, протекающий по цепи ток снизился до 0,2А. Лампочка горит менее ярко. Стоит отметить, что яркость, с которой горит лампочка, зависит так же и от напряжения на ней. Чем выше напряжение — тем ярче.

Ограничение тока резистором

Кроме того, на резисторе происходит падение напряжения. Барьер не только задерживает ток, но и «съедает» часть напряжения, приложенного источником питания к цепи. Рассмотрим это падение на рисунке ниже. Имеем источник питания на 12 вольт. На всякий случай амперметр, два вольтметра про запас, лампочку и резистор. Включаем цепь без резистора(слева). Напряжение на лампочке 12 вольт. Подключаем резистор — часть напряжения упала на нем. Вольтметр(снизу на схеме справа) показывает 5В. На лампочку остались остальные 12В-5В=7В. Вольтметр на лампочке показал 7В.

Падение напряжение на резисторе

Разумеется, оба примера являются абстрактными, неточными в плане чисел и рассчитаны на объяснение сути процесса, происходящего в резисторе.

Основная характеристика резистора — сопротивление. Единица измерения сопротивления — Ом (Ohm, Ω). Чем больше сопротивление, тем больший ток он способен ограничить, тем больше тепла он выделяет, тем больше напряжения падает на нем.

Основной закон всего электричества. Связывает между собой Напряжение(V), Силу тока(I) и Сопротивление(R).

V=I*R

Интерпретировать эти символы на человеческий язык можно по-разному. Главное — уметь применить для каждой конкретной цепи. Давайте используем Закон Ома для нашей цепи с резистором и лампочкой, рассмотренной выше, и рассчитаем сопротивление резистора, при котором ток от источника питания на 12В ограничится до 0,2. При этом считаем сопротивление лампочки равным 0.

V=I*R => R=V/I => R= 12В / 0,2А => R=60Ом

Итак. Если встроить в цепь с источником питания и лампочкой, сопротивление которой равно 0, резистор номиналом 60 Ом, тогда ток, протекающий по цепи, будет составлять 0,2А.

Микропрогер, знай и помни! Параметр мощности резистора является одним из наиболее важных при построении схем для реальных устройств.

Мощность электрического тока на каком-либо участке цепи равна произведению силы тока, протекающую по этому участку на напряжение на этом участке цепи. P=I*U. Единица измерения 1Вт.

При протекании тока через резистор совершается работа по ограничению электрического тока. При совершении работы выделяется тепло. Резистор рассеивает это тепло в окружающую среду. Но если резистор будет совершать слишком большую работу, выделять слишком много тепла — он перестанет успевать рассеивать вырабатывающееся внутри него тепло, очень сильно нагреется и сгорит. Что произойдет в результате этого казуса, зависит от твоего личного коэффициента удачи.

Характеристика мощности резистора — это максимальная мощность тока, которую он способен выдержать и не перегреться.

Рассчитаем мощность резистора для нашей цепи с лампочкой. Итак. Имеем ток, проходящий по цепи(а значит и через резистор), равный 0,2А. Падение напряжения на резисторе равно 5В (не 12В, не 7В, а именно 5 — те самые 5, которые вольтметр показывает на резисторе). Это значит, что мощность тока через резистор равна P=I*V=0,2А*5В=1Вт. Делаем вывод: резистор для нашей цепи должен иметь максимальную мощность не менее(а лучше более) 1Вт. Иначе он перегреется и выйдет из строя.

Соединение резисторов

Резисторы в цепях электрического тока имеют последовательное и параллельное соединение.

Последовательное соединение резисторов

При последовательном соединении общее сопротивление резисторов является суммой сопротивлений каждого резистора в соединении:

Последовательное соединение резисторов

Параллельное соединение резисторов

При параллельном соединении общее сопротивление резисторов рассчитывается по формуле:

Параллельное соединение резисторов

Остались вопросы? Напишите комментарий. Мы ответим и поможем разобраться =)

Автор публикации

не в сети 2 месяца

wandrys

877

Комментарии: 0Публикации: 27Регистрация: 17-03-2016

Расчет падения напряжения — Практическое руководство

Как рассчитать падение напряжения в медном проводе

Для расчета падения напряжения в медном проводе используйте следующую формулу:

Вольт = Длина x Ток x 0,017
Площадь

Вольт = Падение напряжения.
Длина = Общая длина провода в метрах (включая любой провод заземления).
Ток = Ток (в амперах) через провод.
Площадь = Площадь поперечного сечения меди в квадратных миллиметрах.

Банкноты

• Эта формула применима только к меди при 25 ° C, падение напряжения увеличивается с увеличением температуры провода примерно на 0,4% на ° C.
• 0,017- Эта цифра применима только к меди.
• Площадь указывается в квадратных миллиметрах меди, может возникнуть путаница в отношении номинального размера кабеля, поскольку некоторые производители указывают диаметр провода, а не площадь, некоторые даже включают изоляцию.Объяснение этого можно увидеть на , здесь .

Пример

У прицепа 50 м проводов сечением 4 квадратных мм, поэтому сколько падения напряжения при 20 А?

50 х 20 х 0,017 = 17 . Разделите это на 4 (площадь поперечного сечения провода): 17/4 = 4,25 В .

В этом примере падение составляет 4,25 В. Это означало бы, что если бы в передней части прицепа было 12 В, их было бы только 7.75V сзади — свет был бы очень тусклый.

Это когда температура провода составляет 25 ° C, если температура провода составляет 35 ° C, будет падение 4,42 В, то есть только 7,37 В в задней части прицепа.

Не забывайте, что ток, протекающий через провод, нагревает его, поэтому даже при температуре 25ºC провод будет более горячим, что приведет к увеличению падения напряжения.

Это значение будет увеличиваться до тех пор, пока охлаждающее воздействие окружающего воздуха на провод не уравновесит нагревательное воздействие тока.

Это демонстрирует, почему важно не экономить на размере провода при подключении прицепа.

.

Калькулятор падения напряжения (расширенный) — Формула падения напряжения и решенные примеры

Расширенный калькулятор падения напряжения и формула падения напряжения

Что такое допустимое падение напряжения?

В соответствии с NEC (Национальный электрический кодекс) [ 210,19 A (1) ] FPN номер 4 и [ 215,2 A (3) ] FPN номер 2, допустимое падение напряжения для фидеров составляет 3% и приемлемое падение напряжения для конечной подсхемы и ответвленной цепи составляет 5% для правильной и эффективной работы.

Например, если напряжение питания 110В , то значение допустимого падения напряжения должно быть;

Допустимое падение напряжения = 110 x (3/100) = 3,3 В .

Мы уже обсуждали выбор кабеля подходящего размера для монтажа электропроводки в системе SI и британской системе с примерами. В статье выше мы также объяснили расчет падения напряжения и формулу падения напряжения, а также онлайн Калькулятор размера кабеля.

Сегодня мы собираемся поделиться подробным онлайн-калькулятором падения напряжения и формулами падения напряжения с решенными примерами.

Полезно знать : Прочтите полное описание под калькулятором падения напряжения для лучшего объяснения, так как есть много формул для расчета падения напряжения с примерами. кроме того, существует также очень простой метод для расчета падения напряжения .

Также проверьте

Калькулятор падения напряжения (расширенный)

Введите значение и нажмите «Рассчитать».Результат будет отображаться.

Примечание. Этот калькулятор также доступен в нашем бесплатном приложении для Android для электрических технологий

Формулы и расчет падения напряжения

Базовая формула падения напряжения .

Основная формула падения электрического напряжения:

В _D = IR ……. (Закон Ома).

Где;

В _D = Падение напряжения в вольтах.

I = Ток в амперах.

R = Сопротивление в Ом (Ом).

Но это не всегда так, и мы не можем запустить колесо системы с помощью этой базовой формулы (почему? См. Также примеры ниже).

Формула падения напряжения для стального кабелепровода.

Это приблизительная формула падения напряжения при единичном коэффициенте мощности, температуре кабеля 75 ° C и проводниках кабеля в стальном кабелепроводе.

В _D = (2 x k x Q x I x D) / см для однофазный .

V _D = (1,732 x k x Q x I x D) / см для трехфазного .

Где;

Cm = площадь поперечного сечения проводника в круглых милах.

D = расстояние в одну сторону в футах.

I = ток цепи в амперах.

Q = соотношение сопротивления переменному току и сопротивления постоянному току (R _AC / R / _DC) для проводника больше 2/0 для скин-эффекта.

k = удельное сопротивление = 21.2 для алюминия и 12,9 для меди.

Формула падения напряжения для однофазных цепей и цепей постоянного тока

Если длина провода указана в футах.

V _D = I × R

V _D = I × (2 × L × R / 1000)

Где;

В _D = Падение напряжения в вольтах.

I = ток провода в амперах.

R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / кфут].

L = длина провода в футах.

А;

Когда длина провода указывается в метрах.

V _D = I × (2 × L × R / 1000)

Где;

В _D = Падение напряжения в вольтах.

I = ток провода в амперах.

R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км].

L = длина провода в метрах.

Расчет падения напряжения и формулы для трехфазной системы.

В _D = 0.866 × I × R

V _D = 0,866 × I × 2 × L × R / 1000

V _D = 0,5 × I × R

V _D = 0,5 × I × 2 × L × R /1000

Где;

В _D = Падение напряжения в вольтах.

I = ток провода в амперах.

R = Сопротивление провода в Ом (Ом) [Ом / км или] или (Ом / кфут).

L = длина провода в метрах или футах.

Расчет площади поперечного сечения провода

Площадь поперечного сечения провода в килограммах круглых милов

A _n = 1000 × d _n ² = 0,025 × 92 ^{(36- n ) / 19,5}

Где;

An = площадь поперечного сечения провода калибра «n», размер в тыс. Мил.

kcmil = килограмм круговых милов.

n = номер калибра.

d = диаметр квадрата проволоки в дюймах ².

Площадь поперечного сечения провода квадратных дюймов (²).

A _n = (π / 4) × d _n ² = 0,000019635 × 92 ⁽ ^{36 — 900 п) /19,5}

Где;

An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных дюймах (²).

n = номер калибра.

d = диаметр квадрата проволоки в дюймах ².

Площадь поперечного сечения провода в килограммах (килограммах круглых мил)

A _n = (π / 4) × d _n ² = 0,012668 × 92 ^{(36 -n) /19,5}

Где;

An = площадь поперечного сечения провода калибра «n» в квадратных миллиметрах (мм ²)

n = номер калибра.

d = диаметр квадрата проволоки в мм ².

Вы также можете прочитать: Как найти неисправности в кабелях? Неисправности кабеля, типы и причины

Расчет диаметра проволоки

Диаметр проволоки в дюймах по формуле

d _n = 0,005 × 92 ^{(36- n ) / 39}…. В дюймах

Где «n» — это номер калибра, а «d» — диаметр проволоки в дюймах.

Диаметр проволоки в мм (миллиметрах) Формула

d _n = 0,127 × 92 ^{(36- n ) / 39}…. В миллиметрах (мм).

Где «n» — номер калибра, а «d» — диаметр проволоки в мм.

Формула для расчета сопротивления провода

(1). R _n = 0,3048 × 10 ⁹ × ρ / (25.4 ² × A _n )

Где;

R = сопротивление проводов проводов (в Ом / кфут).

n = # размер датчика.

ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).

An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных дюймах (²).

Или;

(2) . R _n = 10 ⁹ × ρ / A _n

Где;

R = сопротивление проводов (в Ом / км).

n = # размер датчика.

ρ = rho = удельное сопротивление в (Ом · м).

An = площадь поперечного сечения n # калибра в квадратных миллиметрах (мм ²).

Падение напряжения в конце формулы и расчета кабеля.

V _Конец = V — V _D

Где;

В _Конец = Напряжение питания на конце кабеля.

В = напряжение питания.

В _D = Падение напряжения в проводниках кабеля.

Формула расчета падения напряжения для круговых милов

В _D = ρ P L I / A

Где;

В _D = Падение напряжения в вольтах .

ρ = rho = удельное сопротивление в ( Ом — круговые милы / фут ).

P = постоянная фазы = 2 (для однофазной системы и системы постоянного тока) и = √3 = 1,732 (для трехфазной системы)

L = длина провода в футах.

A = сечение провода в круглых милах.

Как рассчитать падение напряжения в медном проводнике (1 и 3 фазы)?

Падение напряжения в медных проводниках можно рассчитать с помощью приведенной ниже простой и простой формулы с помощью следующей таблицы.

V _D = f x I… L = 100 футов

Где;

f = коэффициент из таблицы ниже.

I = ток в амперах.

L = длина проводника в футах (100 футов).

(См. Решенный пример под таблицей для ясного понимания)

Таблица: Как рассчитать падение напряжения по простой формуле падения напряжения

Решенный пример расчета падения напряжения

Пример : Предположим, что напряжение составляет 220 В однофазный, ток 5А, длина проводника 100 футов, калибр провода (AWG) — # 8.Рассчитать падение напряжения?

Решение:

Падение напряжения можно найти по следующей формуле:
В _D = f x I… L = 100 футов

Так как коэффициент для проводника # 8 AWG равен 0,125 (из вышеприведенной таблицы). Теперь поместим значения в приведенную выше формулу.

В _D = 0,125 x 5 А x (для 100 футов)

В _D = Падение напряжения = 0,625 В.

PS: Вышеупомянутый калькулятор падения напряжения предоставляет приблизительные значения, и мы не гарантируем 100% точность результатов, так как результаты могут измениться в зависимости от реальных кабелей, проводов, проводов и различного удельного сопротивления материала, количества жил в проводе, температурные и погодные условия, трубы и ПВХ и т. д.

Похожие сообщения:

.

Калькулятор падения напряжения переменного и постоянного тока AS / NZS 3008

Рассчитайте падение напряжения переменного или постоянного тока с помощью этого бесплатного онлайн-калькулятора падения напряжения. Поддерживает AS / NZS 3008. Включает формулы и примеры падения напряжения.

См. Также

Параметры калькулятора падения напряжения

Выберите, что рассчитывать: Падение напряжения, Минимальный размер кабеля или Максимальное расстояние между кабелями

Номинальное напряжение (В): Укажите напряжение в вольтах и выберите расположение фаз: 1 фаза переменного тока , 3 фазы переменного тока или постоянного тока .

Нагрузка (кВт, кВА, А, л.с.): Укажите нагрузку в А, л.с., кВт или кВА. Укажите коэффициент мощности (cosΦ), если электрическая нагрузка указана в кВт или л.с.

Размер кабеля (мм ²): Выберите стандартный размер электрического кабеля в мм ², как определено в AS / NZS 3008.

Расстояние (м, футы): Укажите предполагаемую длину кабеля в метрах или футах.

Допустимое падение напряжения (%): Укажите максимально допустимое падение напряжения в процентах от номинального напряжения.Что разрешено? Для получения дополнительной информации нажмите здесь.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это потеря напряжения в проводе из-за электрического сопротивления и реактивного сопротивления провода. Проблема с падением напряжения:

Это может привести к неисправности оборудования.

Снижает потенциальную энергию.

Это приводит к потере энергии.

Например, если вы питаете нагреватель 21 Ом от сети 230 В. А сопротивление провода 1 Ом.Тогда ток будет I = 230 В / (21 Ом + 2 × 1 Ом) = 10 А.

Падение напряжения составит В _{Падение} = 10 А × 2 × 1 Ом = 20 В.
Таким образом, для вашего устройства будет доступно только 210 В. А P = 20 В × 10 А = 200 Вт будет потрачено на тепло в проводе.

Что такое допустимое падение напряжения?

AS / NZS 3008 в Австралии и Новой Зеландии указывает следующие значения:

Только конечная подсхема. 3%

От точки подачи до конечной нагрузки 5%

От клемм низкого напряжения трансформатора до конечной нагрузки 7%

Проще говоря, максимум итого допустимое падение напряжения в розетке составляет 7%.

Для жилых помещений это означает:

Сеть ограничивает падение напряжения в точке питания до 2%.

Вы должны ограничить падение напряжения между точкой питания и главным распределительным щитом (или любым вспомогательным распределительным щитом) до 2%.

И вы должны ограничить падение напряжения в последней подсхеме до 3%.

Следовательно, 2% + 2% + 3% = 7%.

Типичные приложения для падения напряжения показаны ниже:

Жилые и легкие коммерческие 5% AS / NZS 3000: 2007.Между точкой питания и грузом.

Промышленное и крупное торговое 7% AS / NZS 3000: 2007. Между точкой питания и грузом. Где точка питания — это клеммы низкого напряжения трансформатора.

Промышленное 3% Обычная практика. Между распределительным щитом и постоянными нагрузками , например моторы. Где трансформатор и распределительный щит являются частью установки (площадки).

Промышленное 5% Обычная практика.Между распределительным щитом и прерывистыми нагрузками , например клапаны. Где трансформатор и распределительный щит являются частью установки (площадки).

Как рассчитать падение напряжения?

Формулы падения напряжения для переменного и постоянного тока показаны в таблице ниже.

1-фазный переменный ток \ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {IL 2 Z_c} {1000} \)

3-фазный переменный ток \ (\ Delta V_ { 3 \ phi-ac} = \ dfrac {IL \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

DC \ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {IL 2 R_c} {1000} \ )

Где,

I — ток нагрузки в амперах (А).2} \)

Где,

R _c — сопротивление провода в Ом / км.

X _c — реактивное сопротивление провода в Ом / км.

Формула выше для Z _c для худшего случая. Это когда коэффициент мощности кабеля и нагрузки одинаковый.

Калькулятор падения напряжения использует значения сопротивления переменному току R _c из Таблицы 35 в AS / NZS 3008. Используется следующий столбец: 75 ° C, переменный ток, многожильные, круглые проводники.

Обратите внимание, что в стандарте не указано сопротивление постоянному току.

Номинал кабеля, отображаемый в результатах калькулятора, выбирается из Таблицы 13 в AS / NZS 3008. Он предназначен для термопластичных (ПВХ), трех- и четырехжильных кабелей, открытых и удаленных от поверхности.
Чтобы узнать о других типах кабелей, используйте калькулятор размеров кабеля AS / NZS3008.

Примеры расчета падения напряжения

Пример 1: Пример расчета падения напряжения для жилого помещения 230 В переменного тока, 15 А, однофазной нагрузки.

Напряжение 230 В переменного тока, однофазное

Нагрузка 15 A

Расстояние 30 м

Размер проводника 8 мм ²

Сопротивление и Значения реактивного сопротивления в AS / NZS 3008 для двухжильного кабеля 8 мм ² составляют:

R _c = 2,23 Ом / км, из Таблицы 35 — Многожильные, круглые при 75 ° C.

X _c = 0.2} \)

\ (Z_c = 2.232 \, \ Омега / км \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {15 \ cdot 30 \ cdot 2 \ cdot 2.232} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 2.01 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {2.01} {230} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 0,87 \, \% \)

Пример 2: Пример расчета падения напряжения для розетки 230 В переменного тока, 10 А.

Напряжение 230 В переменного тока, 1-фазный

Нагрузка Одна розетка 10 А

Расстояние 20 м

Размер проводника 2,5 мм ²

Максимальный ток потребления согласно AS 3000: 2007 Таблица C 1 для одной розетки на 10 А в комнате составляет 10 А.

Вы также можете рассчитать это с помощью Калькулятора максимальной потребности с примерами AS / NZS 3000

Значения сопротивления и реактивного сопротивления в AS / NZS 3008 для 2.2} \)

\ (Z_c = 9.01 \, \ Омега / км \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {10 \ cdot 20 \ cdot 2 \ cdot 9.01} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 3,61 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {3.61} {230} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 1,57 \, \% \)

Пример 3: Пример расчета падения напряжения для жилого 230 В переменного тока, насоса плавательного бассейна.

Напряжение 230 В переменного тока, 1 фаза

Нагрузка 0,75 кВт, коэффициент мощности 0,85

Расстояние 40 м

Размер проводника 4 мм ²

Значения сопротивления и реактивного сопротивления в AS / NZS 3008 для двухжильного кабеля 4 мм ² составляют:

R _c = 5,61 Ом / км, из Таблицы 35 — Многожильные, круглые при 75 ° C.2} \)

\ (Z_c = 5,61 \, \ Омега / км \)

Ток рассчитывается как:

\ (I = \ dfrac {750} {230 \ times 0.85} = \ text {3.84 A} \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {3.84 \ cdot 40 \ cdot 2 \ cdot 5.61} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 1,72 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {1.72} {230} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 0,75 \, \% \)

Пример 4: Пример расчета падения напряжения для промышленного трехфазного двигателя 400 В переменного тока.

Напряжение 400 В переменного тока, 3 фазы

Нагрузка Двигатель мощностью 22 кВт, pf 0,86.
Эффективность игнорируется.
Ток полной нагрузки: 36,92 A

Расстояние 100 м

Размер проводника 16 мм ²

Значения сопротивления и реактивного сопротивления в AS / NZS 3008 для 16 мм ² двухжильный кабель:

R _c = 1.2} \)

\ (Z_c = 1,403 \, \ Омега / км \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {I L \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {36.92 \ cdot 100 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot 1.403} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = 8,97 В \, В \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {10.2} {400} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = 2.24 \, \% \)

Пример 5: Пример расчета падения напряжения для нагрузки 12 В постоянного тока, 1 А.

Напряжение 12 В постоянного тока

Нагрузка 1 A

Расстояние 30 м

Размер проводника 4 мм ²

Сопротивление AS / NZS 3008 для двухжильный кабель 4 мм ²:

R _c = 5,61 Ом / км, из Таблицы 35 — Многожильные, круглые при 75 ° C.

Обратите внимание, что реактивное сопротивление не применяется в цепях постоянного тока.

Также обратите внимание, что в AS / NZS 3008 нет специальной таблицы для сопротивления постоянному току.

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {I L 2 R_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {1 \ cdot 30 \ cdot 2 \ cdot 5.61} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = 0,34 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {dc} = \ dfrac {0.34} {12} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {dc} = 2,83 \, \% \)

.

Калькулятор падения напряжения постоянного и переменного тока NEC

Калькулятор падения напряжения реализует Кодекс США NEC. Он включает формулы падения напряжения и примеры того, как рассчитать падение напряжения.

См. Также

Параметры калькулятора падения напряжения

Номинальное напряжение (В): Укажите напряжение в вольтах (В). И выберите расположение фаз: 1 фаза переменного тока , 3 фазы переменного тока или постоянного тока .

Нагрузка (кВт, кВА, А, л.с.): Укажите нагрузку в А, л.с., кВт или кВА.Укажите cosΦ (коэффициент мощности), если электрическая нагрузка указана в кВт или л.с.

Размер кабеля (AWG): Выберите стандартный размер электрического провода в AWG (американский калибр проводов), как определено в NPFA 70 NEC (Национальный электрический кодекс) в США.

Расстояние (м, футы): Укажите предполагаемую длину кабеля в метрах или футах.

Что такое падение напряжения?

Падение напряжения — это потеря напряжения в проводе из-за электрического сопротивления и реактивного сопротивления провода.Проблема с падением напряжения:

Это может привести к неисправности оборудования.

Снижает потенциальную энергию.

Это приводит к потере энергии.

Например, если вы питаете нагреватель 10 Ом от источника питания 120 В. А сопротивление провода 1 Ом. Тогда ток будет I = 120 В / (10 Ом + 2 × 1 Ом) = 10 А.

Падение напряжения составит В _{Падение} = 10 А × 2 × 2 Ом = 20 В. Следовательно, для вашего устройства будет доступно только 100 В.

А P = 20 В × 10 А = 200 Вт будет потрачено на тепло в проводе.

Как рассчитать падение напряжения?

Формулы падения напряжения для переменного и постоянного тока показаны в таблице ниже.

1-фазный переменный ток \ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {IL 2 Z_c} {1000} \)

3-фазный переменный ток \ (\ Delta V_ { 3 \ phi-ac} = \ dfrac {IL \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

DC \ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {IL 2 R_c} {1000} \ )

Где,

I — ток нагрузки в амперах (А).2} \)

Где,

R _c — сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.

X _c — реактивное сопротивление провода в Ом / км или Ом / 1000 футов.

Формула выше для Z _c для худшего случая. Это когда коэффициент мощности кабеля и нагрузки совпадает.

Вместо полного сопротивления худшего случая можно вычислить суммарный коэффициент мощности кабеля и нагрузки. Однако разница незначительна.И это слишком усложняет расчет.

Например, рассчитанный импеданс худшего случая для проводника номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. А импеданс для нагрузки с коэффициентом мощности 0,85 составляет 1,1 Ом / 1000 футов.

Калькулятор падения напряжения использует значения сопротивления R _c и реактивного сопротивления X _c из таблицы 9 в главе 9 NEC для расчетов как переменного, так и постоянного тока.

Теоретически для расчета падения напряжения постоянного тока следует использовать значения из таблицы 8.Однако разница незначительна.

Вот два примера:

Пример 1: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 10 составляет 1,2 Ом / 1000 футов. Сопротивление постоянному току в таблице 8 составляет 1,24 Ом / 1000 футов. Разница в сопротивлении составляет всего 3%. Фактическое падение напряжения составит 3,09% вместо 3%. То есть чуть хуже.

Пример 2: Сопротивление переменному току в таблице 9 для провода номер 12 составляет 2,0 Ом / 1000 футов. Таблица 8 сопротивления постоянному току составляет 1,98 Ом / 1000 футов.Разница в сопротивлении составляет всего 1%. Фактическое падение напряжения составит 2,97% вместо 3%. То есть чуть лучше.

Что такое допустимое падение напряжения?

NFPA NEC 70 2020 в США рекомендует следующее допустимое падение напряжения, указанное мелким шрифтом в статьях 210.19 (A) и 215.2 (A).

Только параллельная цепь 3%

Объединенная параллельная цепь и фидер 5%

Проще говоря, максимально допустимое падение напряжения в розетке составляет 5% .

Примеры расчета падения напряжения

Пример 1: Пример расчета падения напряжения для жилого помещения 120 В переменного тока, однофазная нагрузка

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение 120 В переменного тока, 1-фазное

Нагрузка 15 A

Расстояние 100 футов

Размер проводника 10 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления от NEC для проводника 10 AWG:

R _c = 3.2} \)

\ (Z_c = 1,2 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {I L 2 Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {15 \ cdot 100 \ cdot 2 \ cdot 1.2} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {1 \ phi-ac} = 3.6 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = \ dfrac {3.6} {120} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {1 \ phi-ac} = 3 \, \% \)

Пример 2: Пример расчета падения напряжения для промышленного трехфазного двигателя 480 В переменного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение 380 В переменного тока, 3 фазы

Нагрузка Двигатель мощностью 25 л.с., pf 0.86.
Ток полной нагрузки: 26 A
КПД игнорируется

Расстояние 300 футов

Размер проводника 8 AWG

Значения сопротивления и реактивного сопротивления для проводника 8 AWG, полученные от NEC, составляют:

R _c = 2,56 Ом / км или 0,78 Ом / 1000 футов

X _c = 0,171 Ом / км или 0,052 Ом / 1000 футов

Импеданс рассчитывается как:

\ (Z_c = \ sqrt {0.2} \)

\ (Z_c = 0,78 \, \ Omega / 1000 футов \)

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {I L \ sqrt {3} Z_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {26 \ cdot 300 \ cdot \ sqrt {3} \ cdot 0.78} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {3 \ phi-ac} = 10,6 В \, В \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = \ dfrac {10.6} {480} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {3 \ phi-ac} = 2.2 \, \% \)

Пример 3: Пример расчета падения напряжения для нагрузки 12 В постоянного тока

Рассчитайте падение напряжения для следующей нагрузки:

Напряжение 12 В постоянного тока

Нагрузка 1 А

Расстояние 80 футов

Размер проводника 12 AWG

Значения сопротивления для 12 AWG, полученные от NEC проводник:

R _c = 6.6 Ом / км или 2,0 Ом / 1000 футов

Обратите внимание, что реактивное сопротивление не применяется в цепях постоянного тока.

Значения сопротивления из таблицы 9 (переменный ток) в NEC используются вместо значений сопротивления из таблицы 8 (постоянный ток). Разница незначительна.

Падение напряжения рассчитывается как:

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {I L 2 R_c} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = \ dfrac {1 \ cdot 80 \ cdot 2 \ cdot 2.0} {1000} \)

\ (\ Delta V_ {dc} = 0,32 \, V \)

Падение напряжения в процентах рассчитывается как:

\ (\% V_ {dc} = \ dfrac {0.32} {12} \ cdot 100 \)

\ (\% V_ {dc} = 2.7 \, \% \)

.