Cálculo de redes de queda de tensão
Os consumidores de energia elétrica operam normalmente quando seus terminais são alimentados com a tensão para a qual o determinado motor ou dispositivo elétrico foi projetado. Quando a eletricidade é transmitida pelos fios, parte da tensão é perdida pela resistência dos fios e, com isso, no final da linha, ou seja, no consumidor, a tensão é menor do que no início da linha .
Uma redução na tensão do consumidor em relação ao normal afeta a operação do pantógrafo, seja para cargas de energia ou iluminação. Portanto, ao calcular qualquer linha de energia, os desvios de tensão não devem exceder as normas permitidas, as redes selecionadas da carga atual e destinadas ao aquecimento, via de regra, são verificadas pela perda de tensão.
A perda de tensão ΔU é chamada de diferença de tensão no início e no final da linha (seção da linha). É comum especificar ΔU em unidades relativas — em relação à tensão nominal. Analiticamente, a perda de tensão é determinada pela fórmula:
onde P — potência ativa, kW, Q — potência reativa, kvar, resistência de ro — linha, Ohm/km, xo — resistência indutiva da linha, Ohm/km, l — comprimento da linha, km, Unom — tensão nominal , kV .
Os valores de resistência ativa e indutiva (Ohm/km) para linhas aéreas feitas com fio A-16 A-120 são dados nas tabelas de referência. A resistência ativa de 1 km de condutores de alumínio (classe A) e aço-alumínio (classe AC) também pode ser determinada pela fórmula:
onde F é a seção transversal do fio de alumínio ou a seção transversal da parte de alumínio do fio CA, mm2 (a condutividade da parte de aço do fio CA não é levada em consideração).
De acordo com a PUE («Regras para instalações elétricas»), para redes de energia, o desvio de tensão do normal não deve ser superior a ± 5%, para redes de iluminação elétrica de empresas industriais e prédios públicos - de +5 a - 2,5%, para residências redes de iluminação eléctrica de edifícios e iluminação exterior ± 5%. Ao calcular as redes, elas procedem da perda de tensão permitida.
Levando em consideração a experiência no projeto e operação de redes elétricas, são consideradas as seguintes perdas de tensão admissíveis: para baixa tensão - dos barramentos da sala do transformador ao consumidor mais distante - 6%, e essa perda é distribuída aproximadamente da seguinte forma : da estação ou subestação transformadora abaixadora até a entrada nas instalações dependendo da densidade de carga - de 3,5 a 5%, da entrada ao usuário mais distante - de 1 a 2,5%, para redes de alta tensão em condições normais funcionamento em redes de cabo — 6%, em sobrecarga — 8%, em modo de emergência da rede em redes de cabo — 10% e em aéreo — 12%.
Acredita-se que as linhas trifásicas de três fios com tensão de 6 a 10 kV funcionem com carga uniforme, ou seja, cada uma das fases dessa linha é carregada uniformemente. Em redes de baixa tensão, devido à carga de iluminação, pode ser difícil conseguir uma distribuição uniforme entre as fases, razão pela qual um sistema de 4 fios com corrente trifásica 380/220 V é mais usado. sistema, os motores elétricos são conectados a fios lineares e a iluminação é distribuída entre fios de linha e neutro. Desta forma, a carga das três fases é equalizada.
Ao calcular, você pode usar tanto as potências indicadas quanto os valores das correntes que correspondem a essas potências. Em linhas com vários quilômetros de extensão, o que se aplica principalmente a linhas com tensão de 6 a 10 kV, é necessário levar em conta a influência da resistência indutiva do fio na perda de tensão na linha.
Para cálculos, a resistência indutiva dos fios de cobre e alumínio pode ser considerada igual a 0,32-0,44 Ohm / km, e o valor mais baixo deve ser obtido em pequenas distâncias entre os fios (500-600 mm) e seções transversais do fio acima de 95 mm2 e mais em distâncias de 1000 mm e mais e seções transversais de 10 a 25 mm2.
A perda de tensão em cada condutor de uma linha trifásica, levando em consideração a resistência indutiva dos condutores, é calculada pela fórmula
onde o primeiro termo à direita é o componente ativo e o segundo é o componente reativo da perda de tensão.
O procedimento para calcular a perda de tensão de uma linha de energia com condutores de metais não ferrosos, levando em consideração a resistência indutiva dos condutores, é o seguinte:
1. Definimos o valor médio da resistência indutiva para fio de alumínio ou aço-alumínio em 0,35 Ohm / km.
2. Calculamos as cargas ativas e reativas P, Q.
3. Calcule a perda de tensão reativa (indutiva)
4. A perda de tensão ativa permitida é definida como a diferença entre a perda de tensão de rede especificada e a perda de tensão reativa:
5. Determine a seção transversal do fio s, mm2
onde γ é o recíproco da resistência específica ( γ = 1 / ro — condutividade específica).
6. Escolhemos o valor padrão mais próximo de s e encontramos para ele a resistência ativa e indutiva a 1 km da linha (ro, NS).
7. Calcule o valor atualizado perda de tensão de acordo com a fórmula.
O valor resultante não deve exceder a perda de tensão permitida.Se for mais aceitável, você terá que pegar um fio com uma seção maior (próxima) e calculá-lo novamente.
Para linhas DC não há resistência indutiva e as fórmulas gerais dadas acima são simplificadas.
Cálculo de redes NS perda de tensão de corrente constante.
Deixe a potência P, W ser transmitida ao longo de uma linha de comprimento l, mm, esta potência corresponde à corrente
onde U é a tensão nominal, V.
Resistência do fio em ambas as extremidades
onde p é a resistência específica do condutor, s é a seção transversal do condutor, mm2.
Perda de tensão da linha
A última expressão permite fazer um cálculo computacional da perda de tensão em uma linha existente quando sua carga é conhecida, ou escolher a seção transversal do condutor para uma determinada carga
Cálculo de redes CA monofásicas para perdas de tensão.
Se a carga for puramente ativa (iluminação, dispositivos de aquecimento, etc.), o cálculo não difere do cálculo da linha constante acima. Se a carga for mista, ou seja, o fator de potência difere da unidade, as fórmulas de cálculo assumem a forma:
perda de tensão de linha
e a seção necessária do condutor de linha
Para uma rede de distribuição com tensão de 0,4 kV, que alimenta linhas de processo e outros receptores elétricos de empresas madeireiras ou madeireiras, seu esquema de projeto é elaborado e a perda de tensão é calculada para seções individuais. Para facilitar os cálculos nesses casos, use tabelas especiais. Vamos dar um exemplo dessa tabela, que mostra as perdas de tensão em uma linha aérea trifásica com condutores de alumínio com tensão de 0,4 kV.
As perdas de tensão são determinadas pela seguinte fórmula:
onde ΔU—perda de tensão, V, ΔUseção — valor das perdas relativas,% por 1 kW • km, Ma — o produto da potência transmitida P (kW) pelo comprimento da linha, kW • km.