Школа для Электрика. Все Секреты Мастерства. Образовательный сайт по электротехнике

ПОИСК ПО САЙТУ:

 
  

 

Статьи для электриков » Электричество для чайников

Передача электроэнергии по проводам

 

Передача электроэнергии по проводамЭлектрическая цепь состоит по меньшей мере из трех элементов: генератора, являющегося источником электрической энергии, приемника энергии и проводов, соединяющих генератор и приемник.

Электрические станции зачастую расположены вдали от мест потребления электроэнергии. На десятки и даже сотни километров между электростанцией и местом потребления энергии протягивается воздушная линия передачи. Провода линии передачи укрепляются на столбах изоляторами, изготовленными из диэлектрика, чаще всего из фарфора.

С помощью воздушных линий, составляющих электрическую сеть, ток подводится к жилым и промышленным зданиям, в которых расположены потребители энергии. Внутри зданий электрическая проводка выполняется из изолированных медных проводов и кабелей и называется внутренней электропроводкой.

При передаче электроэнергии по проводам наблюдается ряд нежелательных явлений, связанных с сопротивлением проводов электрическому току. К этим явлениям относятся потери напряжения, потери мощности в линии, нагрев проводов.

Передача электроэнергии к электроприемникам

Потери напряжения в линии

При прохождении тока на сопротивлении линии создается падение напряжения. Сопротивление линии Rл можно вычислить, если известны длина линии l (в метрах), поперечное сечение провода S (в квадратных миллиметрах) и удельное сопротивление материала провода ρ:

Rл = ρ(2l/S)

(в формуле стоит цифра 2, так как нужно учесть оба провода).

Если по линии проходит ток l, то падение напряжения в линии ΔUл по закону Ома равно: ΔUл = IRл.

Так как в линии часть напряжения теряется, то в конце линии (в приемнике) оно будет всегда меньшим, чем вначале линии (ни зажимах генератора). Уменьшение напряжения на приемнике за счет падения напряжения в линии может нарушить нормальную работу приемника.

Пусть, например, лампы накаливания нормально горят при напряжении 220 В и подключены к генератору, дающему напряжение 220 В. Предположим, что линия имеет длину l = 92 м, сечение провода S = 4 мм2 и удельное сопротивление ρ=0,0175.

Сопротивление линии: Rл = ρ(2l/S) = 0,0175(2 х 92)/4 = 0,8 ом.

Если через лампы проходит ток I = 10 А, то падение напряжения в линии составит: ΔUл = IRл = 10 х 0,8 = 8 В. Следовательно, на лампах напряжение будет меньше напряжения генератора на 2,4 В: Uламп = 220 - 8 = 212 В. Лампы будут горсть с недокалом. Изменение тока, проходящего через приемники, вызывает изменение падения напряжении в линии, в результате чего меняется и напряжении на приемниках.

лампы накаливания

Пусть в рассмотренном примере отключается одна из ламп, и ток в линии уменьшится до 5 А. При этом падение напряжения в линии уменьшится: ΔUл = IRл = 5 х 0,8 = 4 В.

На включенной лампе напряжение повысится до что вызовет заметное увеличение ее накала. Из примера видно, что включение или отключение отдельных приемником вызывает изменение напряжении па других приемниках за счет изменении падении напряжения в линии. Рассмотренными явлениями объясняются колебания напряжении, часто наблюдаемые в электрических сетях.

Влияние сопротивления линии на величину напряжения сети характеризуют относительной потерей напряжения. Выраженное в процентах отношение падении напряжения в линии к нормальному напряжению называется относительной потерей напряжения (обозначается ΔU%):

ΔU% = Uл/U)х100%

По существующим нормам провода линии должны быть рассчитаны так, чтобы потери напряжения но превосходили 5%, а при осветительной нагрузке не превышали 2 - 3%.

Воздушная линия электропередачи

Потери энергии

Часть электрической энергии, вырабатываемой генератором, переходит в тепловую и бесполезно затрачивается в липни, вызывая нагрев проводив. В результате энергия, получаемая приемником, всегда меньше энергии, отдаваемой генератором. Точно так же мощность, затрачиваемая в приемнике, всегда меньше мощности, развиваемой генератором.

Потери мощности в линии можно вычислить, зная силу тока и сопротивление линии: Pпотерь = I2Rл

Чтобы характеризовать экономичность передачи энергии, определяют коэффициент полезного действия линии, под которым понимают отношение мощности, полученном приемником, к мощности, развиваемой генератором.

Так как мощность, развиваемая генератором, больше мощности приемника на величину мощности потерь в линии, то коэффициент полезного действия (обозначается греческой буквой η — эта) вычисляется, как: η = Pполезн/(Pполезн + Pпотерь)

где, Рполезн — мощность, затрачиваемая в приемнике, Рпотерь — потери мощности в линий.

Из ранее рассмотренном примере при силе тока I = 10 А потери мощности в линии (Rл = 0,8 Ом):

Рпотерь = I2Rл = 102х0,8 = 80 Вт.

Полезная мощность Рполезн = Uламп х I = 212х 10 = 2120 Вт.

Коэффициент полезного действия η = 2120/(2120 + 80) = 0,96 (или 96%), т.е. приемники получают лишь 96% энергии, вырабатываемой генератором.

Нагрев проводом

Нагрев проводов и кабелей за счет тепла, выделяемого электрическим током,— вредное явление. При длительной работе в условиях повышенной температуры изоляция проводов и кабелей стареет, становится хрупкой и крошится. Разрушение изоляции недопустимо, так как при этом создается возможность соприкосновения оголенных частей проводов друг с другом и так называемого короткого замыкания.

Прикосновение к оголенным проводам может вызвать поражение электрическим током. Наконец, чрезмерное повышение температуры провода может привести к воспламенению его изоляции и к пожару.

Чтобы нагрев не превосходил допустимой величины, нужно правильно выбирать сечение проводов. Чем больше сила тока, тем большее сечение должен иметь провод, так как с увеличением сечения уменьшается сопротивление, а следовательно, уменьшается количество выделяемого тепла.

Выбор сечения проводов по нагреву производится по таблицам, в которых указано, какой силы ток может проходить по проводу, не вызывая недопустимого перегрева. Иногда указывают допустимую плотность тока, т. е. величину тока, приходящуюся на один квадратный миллиметр поперечного сечения провода.

Плотность тока Ј равна силе тока (в амперах), деленной на поперечное сечение провода (в квадратных миллиметрах): Ј = I/S а/мм2

Зная допустимую плотность тока Јдоп, можно найти необходимое сечение провода: S = I/Јдоп

Для внутренней электропроводки допустимая плотность тока составляет в среднем 6А/мм2.

Пример. Необходимо определить сечение провода, если известно, что ток, проходящий через него, должен быть равен I = 15А, а допустимая плотность тока Јдоп - 6Амм2.

Решение. Необходимое сечение провода S = I/Јдоп = 15/6 = 2,5 мм2




Статьи близкие по теме:
  • Расчет сетей по потерям напряжения
  • Падение напряжения
  • Выбор сечения кабеля и провода: по нагреву, по току, по потере напряжения
  • Расчет мощности трехфазного тока
  • Экономическая плотность тока, выбор сечения кабеля по экономической плотнос ...



  • Внимание! Перепечатка (полная или частичная) материалов сайта "Школа для электрика", включая распространение на бумажных носителях, без письменного разрешения администратора сайта запрещена.

    Школа для электрика | Основы электротехники | Электричество для чайников
    Электрические аппараты | Справочник электрика
     Электроснабжение | Электрические измерения | Электрические схемы
     Электромонтажные работы | Пусконаладочные работы | Эксплуатация электрооборудования

    Моя профессия электрик

    Школа для электрика - сайт для электриков, людей, имеющих электротехническое образование, стремящихся к знаниям и желающих совершенствоваться и развиваться в своей профессии.
    Электроэнергетика и электротехника, промышленное электрооборудование.

    Арматура для СИП IEK: оборудование аккредитовано в ПАО Россети