Kerugian dan penurunan voltan - apakah perbezaannya

Dalam kehidupan manusia biasa, perkataan "kerugian" dan "jatuh" digunakan untuk menunjukkan fakta penurunan dalam pencapaian tertentu, tetapi ia bermaksud nilai yang berbeza.

Dalam kes ini, «kerugian» bermaksud kehilangan bahagian, kerosakan, pengurangan saiz tahap yang dicapai sebelum ini. Kerugian adalah tidak diingini, tetapi anda boleh bertolak ansur dengannya.

Perkataan "jatuh" difahami sebagai bahaya yang lebih serius yang dikaitkan dengan kehilangan hak sepenuhnya. Oleh itu, walaupun kadangkala kerugian (katakan, portfolio) dari masa ke masa boleh membawa kepada penurunan (contohnya, tahap kehidupan material).

Dalam hal ini, kami akan mempertimbangkan soalan ini berhubung dengan voltan rangkaian elektrik.

Bagaimana kehilangan dan penurunan voltan terbentuk

Elektrik dibawa pada jarak yang jauh dengan talian atas dari satu pencawang ke pencawang yang lain.

Talian atas direka bentuk untuk menghantar kuasa yang dibenarkan dan diperbuat daripada wayar logam bahan dan bahagian tertentu. Mereka mencipta beban perintang dengan nilai rintangan R dan beban reaktif X.

Di bahagian penerima ia berdiri pengubahpenukaran elektrik.Gegelungnya mempunyai rintangan induktif aktif dan jelas XL. Bahagian sekunder pengubah menurunkan voltan dan menghantarnya lebih jauh kepada pengguna, yang bebannya dinyatakan oleh nilai Z dan bersifat aktif, kapasitif dan induktif. Ini juga menjejaskan parameter elektrik rangkaian.

Voltan yang digunakan pada wayar sokongan talian atas, paling hampir dengan pencawang penghantaran kuasa, mengatasi rintangan reaktif dan aktif litar dalam setiap fasa dan mencipta arus di dalamnya, vektor yang menyimpang dari vektor voltan yang dikenakan dengan sudut φ.

Sifat taburan voltan dan aliran arus di sepanjang garisan untuk mod beban simetri ditunjukkan dalam foto.

Memandangkan setiap fasa talian menyuapkan bilangan pengguna yang berbeza yang juga diputuskan secara rawak atau disambungkan ke tempat kerja, secara teknikalnya amat sukar untuk mengimbangi beban fasa dengan sempurna. Sentiasa terdapat ketidakseimbangan di dalamnya, yang ditentukan oleh penambahan vektor arus fasa dan ditulis sebagai 3I0. Dalam kebanyakan pengiraan, ia hanya diabaikan.

Tenaga yang digunakan oleh pencawang pemancar sebahagiannya dibelanjakan untuk mengatasi rintangan talian dan sampai ke bahagian penerima dengan sedikit perubahan. Pecahan ini dicirikan oleh kehilangan dan kejatuhan voltan, vektor yang berkurangan sedikit dalam amplitud dan dialihkan oleh sudut dalam setiap fasa.

Bagaimana kerugian dan penurunan voltan dikira

Untuk memahami proses yang berlaku semasa penghantaran elektrik, bentuk vektor adalah mudah untuk mewakili ciri-ciri utama. Pelbagai kaedah pengiraan matematik juga berdasarkan kaedah ini.

Untuk memudahkan pengiraan dalam sistem tiga fasa ia diwakili oleh tiga litar setara fasa tunggal. Kaedah ini berfungsi dengan baik dengan beban simetri dan membolehkan anda menganalisis proses apabila ia rosak.

Dalam rajah di atas, R aktif dan reaktans X setiap konduktor garis disambung secara bersiri dengan rintangan beban kompleks Zn yang dicirikan oleh sudut φ.

Di samping itu, pengiraan kehilangan voltan dan penurunan voltan dalam satu fasa dilakukan. Untuk melakukan ini, anda perlu menentukan data. Untuk tujuan ini, pencawang dipilih yang menerima tenaga, di mana beban yang dibenarkan mesti sudah ditentukan.

Nilai voltan mana-mana sistem voltan tinggi sudah ditunjukkan dalam buku rujukan, dan rintangan wayar ditentukan oleh panjang, keratan rentas, bahan dan konfigurasi rangkaiannya. Arus maksimum dalam litar ditetapkan dan dihadkan oleh sifat wayar.

Oleh itu, untuk memulakan pengiraan, kita mempunyai: U2, R, X, Z, I, φ.

Kami mengambil satu fasa, sebagai contoh, «A» dan memisahkannya dalam satah kompleks vektor U2 dan I, disesarkan oleh sudut φ, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1. Perbezaan potensi dalam rintangan aktif konduktor bertepatan dalam arah dengan arus dan dalam magnitud ditentukan daripada ungkapan I ∙ R. Kami menangguhkan vektor ini dari hujung U2 (Rajah 2).

Perbezaan potensi dalam reaktansi konduktor berbeza daripada arah arus dengan sudut φ1 dan dikira daripada hasil darab I ∙ X. Kami menangguhkannya daripada vektor I ∙ R (Rajah 3).

Peringatan: untuk arah positif putaran vektor dalam satah kompleks, gerakan lawan jam diambil. Arus yang mengalir melalui beban induktif ketinggalan voltan yang dikenakan mengikut sudut.

Rajah 4 menunjukkan pemplotan vektor beza keupayaan pada jumlah rintangan wayar I ∙ Z dan voltan pada input litar U1.

Kini anda boleh membandingkan vektor input dengan litar setara dan merentasi beban. Untuk melakukan ini, letakkan gambar rajah yang terhasil secara mendatar (Rajah 5) dan lukis lengkok dari awal dengan jejari modul U1 sehingga ia bersilang dengan arah vektor U2 (Rajah 6).

Rajah 7 menunjukkan pembesaran segi tiga untuk kejelasan yang lebih besar dan lukisan garisan tambahan, menunjukkan titik ciri persilangan dengan huruf.

Di bahagian bawah gambar ditunjukkan bahawa vektor ac yang terhasil dipanggil penurunan voltan dan ab dipanggil kehilangan. Mereka berbeza dalam saiz dan arah. Jika kita kembali ke skala asal, kita akan melihat bahawa ac diperolehi hasil penolakan geometri vektor (U2 daripada U1), dan ab ialah aritmetik. Proses ini ditunjukkan dalam gambar di bawah (Gamb. 8).

Terbitan formula untuk mengira kehilangan voltan

Sekarang mari kita kembali ke Rajah 7 dan perhatikan bahawa segmen bd adalah sangat kecil. Atas sebab ini, ia diabaikan dalam pengiraan dan kehilangan voltan dikira daripada iklan panjang segmen. Ia terdiri daripada dua segmen garisan ae dan ed.

Oleh kerana ae = I ∙ R ∙ cosφ dan ed = I ∙ x ∙ sinφ, maka kehilangan voltan untuk satu fasa boleh dikira dengan formula:

∆Uph = I ∙ R ∙ cosφ + I ∙ x ∙ sinφ

Jika kita menganggap bahawa beban adalah simetri dalam semua fasa (dengan syarat mengabaikan 3I0), kita boleh menggunakan kaedah matematik untuk mengira kehilangan voltan dalam talian.

∆Ul = √3I ∙ (R ∙ cosφ + x ∙ sinφ)

Jika sebelah kanan formula ini didarab dan dibahagikan dengan voltan rangkaian Un, maka kita mendapat formula yang membolehkan kita melakukan pPengiraan kehilangan voltan melalui bekalan kuasa.

∆Ul = (P ∙ r + Q ∙ x) / Un

Nilai kuasa P aktif dan Q reaktif boleh diambil daripada bacaan meter talian.

Oleh itu, kehilangan voltan dalam litar elektrik bergantung kepada:

• aktif dan tindak balas litar;

• komponen kuasa yang digunakan;

• magnitud voltan yang digunakan.

Terbitan formula untuk mengira komponen melintang penurunan voltan

Mari kita kembali ke Rajah 7. Nilai vektor ac boleh diwakili oleh hipotenus bagi segi tiga tepat acd. Kami telah mengira kaki iklan. Mari kita tentukan cd komponen melintang.

Rajah menunjukkan bahawa cd = cf-df.

df = ce = I ∙ R ∙ sin φ.

cf = I ∙ x ∙ cos φ.

cd = I ∙ x ∙ cosφ-I ∙ R ∙ sinφ.

Menggunakan model yang diperoleh, kami melakukan transformasi matematik kecil dan mendapatkan komponen melintang penurunan voltan.

δU = √3I ∙ (x ∙ cosφ-r ∙ sinφ) = (P ∙ x-Q ∙ r) / Un.

Penentuan formula untuk mengira voltan U1 pada permulaan talian kuasa

Mengetahui nilai voltan pada hujung garis U2, kehilangan ∆Ul dan komponen melintang kejatuhan δU, kita boleh mengira nilai vektor U1 dengan teorem Pythagoras. Dalam bentuk diperluas, ia mempunyai bentuk berikut.

U1 = √ [(U2 + (Pr + Qx) / Un)2+ ((Px-Qr) / Un)2].

Penggunaan praktikal

Pengiraan kehilangan voltan dijalankan oleh jurutera pada peringkat mencipta projek litar elektrik untuk pemilihan optimum konfigurasi rangkaian dan unsur konstituennya.

Semasa operasi pemasangan elektrik, jika perlu, pengukuran serentak vektor voltan di hujung talian boleh dijalankan secara berkala dan keputusan yang diperolehi dengan kaedah pengiraan mudah boleh dibandingkan. Kaedah ini sesuai untuk peranti yang telah meningkat keperluan kerana memerlukan ketepatan kerja yang tinggi.

Kehilangan voltan dalam litar sekunder

Contohnya ialah litar sekunder untuk mengukur pengubah voltan, yang kadang-kadang mencapai beberapa ratus meter panjang dan dihantar oleh kabel kuasa khas dengan keratan rentas yang meningkat.

Ciri-ciri elektrik kabel sedemikian tertakluk kepada peningkatan keperluan untuk kualiti penghantaran voltan.

Perlindungan moden peralatan elektrik memerlukan operasi sistem pengukur dengan penunjuk metrologi tinggi dan kelas ketepatan 0.5 atau bahkan 0.2. Oleh itu, kehilangan voltan yang dikenakan kepada mereka mesti dipantau dan diambil kira. Jika tidak, ralat yang diperkenalkan oleh mereka ke dalam pengendalian peralatan boleh menjejaskan semua ciri operasi dengan ketara.

Kehilangan voltan dalam talian kabel panjang

Ciri reka bentuk kabel panjang ialah ia mempunyai rintangan kapasitif kerana susunan teras pengalir yang agak rapat dan lapisan penebat nipis di antara mereka. Ia terus memesongkan vektor semasa yang melalui kabel dan menukar magnitudnya.

Kesan penurunan voltan pada rintangan kapasitif mesti diambil kira dalam pengiraan untuk menukar nilai I ∙ z. Jika tidak, teknologi yang diterangkan di atas tidak berubah.

Artikel ini menyediakan contoh kehilangan dan penurunan voltan pada talian kuasa atas dan kabel. Walau bagaimanapun, ia ditemui dalam semua pengguna elektrik, termasuk motor elektrik, transformer, induktor, bank kapasitor dan peranti lain.

Jumlah kehilangan voltan untuk setiap jenis peralatan elektrik dikawal secara sah dari segi keadaan operasi, dan prinsip penentuannya dalam semua litar elektrik adalah sama.