O que é perda de tensão e as causas da perda de tensão

Perda de tensão da linha

Para entender o que é perda de tensão, considere o diagrama vetorial de tensão de uma linha CA trifásica (Fig. 1) com uma única carga no final da linha (Fig. 1)I).

Suponha que o vetor atual seja decomposto nas componentes Azi e AzP. Na fig. 2 os vetores de tensão de fase no final da linha são desenhados na escala U3ph e a corrente AziLing em fase por um ângulo φ2.

Para obter o vetor de tensão no início da linha U1φ segue o vetor no final U2ph, desenhe o triângulo de queda de tensão da linha (abc) na escala de tensão. Para isso, o vetor ab, igual ao produto da corrente e resistência ativa da linha (AzR), é localizado paralelo à corrente, e o vetor b° C, igual ao produto da corrente e resistência indutiva da linha ( AzX), é perpendicular ao vetor atual .Nessas condições, a linha reta que liga os pontos O e c corresponde à magnitude e posição no espaço do vetor tensão no início da linha (U1e) em relação ao vetor tensão no final da linha (U2e). Conectando as extremidades dos vetores U1f e U2e, obtemos o vetor queda de tensão da impedância linear ac = IZ.

Arroz. 1. Esquema com uma única carga de fim de linha

Arroz. 2. Diagrama vetorial de tensões para uma linha com uma única carga. Perda de tensão da linha.

Concorde em chamar de perda de tensão a diferença algébrica entre as tensões de fase no início e no final da linha, ou seja, segmento ad ou segmento quase igual ac '.

O diagrama vetorial e as relações derivadas dele mostram que a perda de tensão depende dos parâmetros da rede, bem como dos componentes ativos e reativos da corrente ou carga.

Ao calcular a quantidade de perda de tensão na rede, a resistência ativa deve ser sempre levada em consideração, e a resistência indutiva pode ser desprezada em redes de iluminação e em redes feitas com seções até 6 mm2 e cabos até 35 mm2.

Determinação da perda de tensão na rede

A perda de tensão para um sistema trifásico é geralmente indicada para grandezas lineares, que são determinadas pela fórmula

onde l — comprimento da seção correspondente da rede, km.

Se substituirmos a corrente pela potência, a fórmula terá a seguinte forma:

onde P. — potência ativa, B- potência reativa, kVar; l — comprimento do trecho, km; Un — tensão nominal da rede, kV.

Mudança na tensão da linha

Queda de tensão permitida

Para cada receptor de energia, uma certa perda de tensão... Por exemplo, motores de indução têm uma tolerância de tensão de ± 5% em condições normais.Isso significa que se a tensão nominal deste motor elétrico for 380 V, então a tensão U„extra = 1,05 Un = 380 x1,05 = 399 V e U»add = 0,95 Un = 380 x 0,95 = 361 V deve ser considerada como os valores máximos de tensão permitidos. Naturalmente, todas as tensões intermediárias entre os valores 361 e 399 V também satisfarão o usuário e constituirão uma determinada zona que pode ser chamada de zona das tensões desejadas.

Como durante a operação do empreendimento há uma mudança constante na carga (potência ou corrente que flui pelos fios em um determinado horário do dia), ocorrerão várias perdas de tensão na rede, variando dos valores correspondentes mais altos ao modo de carga máxima dUmax, ao menor dUmin correspondente à carga mínima do usuário.

Para calcular a quantidade dessas perdas de tensão, use a fórmula:

Do diagrama vetorial de tensões (Fig. 2), segue-se que a tensão real do receptor U2f pode ser obtida se subtrairmos o valor dUf da tensão no início da linha U1f ou, mudando para linear, ou seja, fase tensão entre fases, obtemos U2 = U1 — dU

Cálculo das perdas de tensão

Um exemplo. O consumidor, constituído por motores assíncronos, é conectado aos barramentos da subestação transformadora do empreendimento, que mantêm tensão constante ao longo do dia U1 = 400 V.

A maior carga do usuário é observada às 11h, enquanto a perda de tensão dUmax = 57 V, ou dUmax% = 15%. A menor carga do consumidor corresponde ao intervalo para almoço, enquanto dUmin — 15,2 V, ou dUmin% = 4%.

É necessário determinar a tensão real no usuário nos modos de carga mais alto e mais baixo e verificar se está dentro da faixa de tensão desejada.

Arroz. 3. Diagrama de potencial para uma linha com uma única carga para determinar a perda de tensão

Responder. Determine os valores de tensão reais:

U2Max = U1 — dUmax = 400 — 57 = 343 V

U2min = U1 — dUmin = 400 — 15,2 = 384,8 V

A tensão desejada para motores assíncronos com Un = 380 V deve atender à condição:

399 ≥ U2zhel ≥ 361

Substituindo os valores de tensão calculados na desigualdade, garantimos que, para o maior modo de carga, a proporção 399> 343> 361 não seja atendida e, para as menores cargas, 399> 384,8> 361 seja atendida.

Saída. No modo de maiores cargas, a perda de tensão é tão grande que a tensão no usuário sai da zona das tensões desejadas (redução) e não satisfaz o usuário.

Este exemplo pode ser ilustrado graficamente pelo diagrama de potencial na Fig. 3. Na ausência de corrente, a tensão no usuário será numericamente igual à tensão das barras de alimentação. Como a queda de tensão é proporcional ao comprimento da linha de alimentação, a tensão na presença de uma carga muda ao longo da linha em uma linha reta inclinada do valor U1 = 400 V ao valor U2Max = 343 V e U2min = 384,8 V .

Como pode ser visto no diagrama, a tensão na carga mais alta saiu da zona de tensões desejadas (ponto B no gráfico).

Assim, mesmo com uma tensão constante nos barramentos do transformador de alimentação, mudanças bruscas na carga podem criar um valor de tensão inaceitável no receptor.

Além disso, pode acontecer que, quando a carga na rede mudar da carga mais alta durante o dia para a carga mais baixa à noite, o próprio sistema de energia não será capaz de fornecer a tensão necessária nos terminais do transformador. Em ambos os casos, deve-se recorrer a meios de variação local, principalmente de tensão.

Perda de tensão no transformador (nas fotos)