Ztráty elektřiny jsou nevyhnutelnými náklady na její přepravu po drátě, bez ohledu na délku přenosového vedení. Existují také na nadzemních elektrických vedeních dlouhých stovky kilometrů a na úsecích elektrického vedení v délce několika desítek metrů v domácí elektrické síti. Vyskytují se především proto, že jakékoli dráty mají konečný odpor vůči elektrickému proudu. Ohmův zákon, se kterým se měl každý z nás možnost seznámit ve školních hodinách fyziky, říká, že napětí (U) souvisí s proudem (I) a odporem (R) následujícím výrazem:
Z ní vyplývá, že čím vyšší je odpor vodiče, tím větší je úbytek (ztráta) napětí na něm při konstantních hodnotách proudu. Toto napětí vede k ohřevu vodičů, což může vést k roztavení izolace, zkratu a požáru elektrického vedení.
Při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti lze ztrátám předejít snížením síly přenášeného proudu, toho se dosáhne opakovaným zvyšováním napětí na stovky kilovoltů. V případě sítí nízkého napětí s napětím 220 (380) V lze ztráty minimalizovat pouze volbou správného průřezu kabelu.
Proč klesá napětí a jak závisí na délce a průřezu vodičů
Pro začátek se podívejme na jednoduchý každodenní příklad soukromého sektoru ve městě nebo velké vesnici, v jejímž centru se nachází trafostanice. Obyvatelé domů nacházejících se v jeho těsné blízkosti si stěžují na neustálou výměnu rychle vyhořívajících žárovek, což je zcela přirozené, protože napětí v jejich síti dosahuje 250 V a výše. Zatímco na okraji obce může při maximální zátěži sítě klesnout až na 150 voltů. V tomto případě se nabízí jeden závěr: úbytek napětí závisí na délce vodičů představovaných lineárními dráty.
Upřesněme, na čem závisí hodnota odporu vodiče, na příkladu dnes preferovaných měděných drátů. Abychom to udělali, vraťme se ke školnímu kurzu fyziky, ze kterého víme, že odpor vodiče závisí na třech veličinách:
- odpor materiálu – ρ;
- délka segmentu vodiče – l;
- průřezová plocha (za předpokladu, že je stejná po celé délce) – S.
Všechny čtyři parametry jsou spojeny následujícím vztahem:
Je zřejmé, že odpor roste s rostoucí délkou vodiče a klesá s rostoucím průřezem vodiče.
U měděných vodičů je měrný odpor 0.0175 Ohm mm²/m, což znamená, že kilometr měděného drátu o průřezu 1 mm² bude mít odpor 17.5 Ohmů, v reálné situaci se může lišit např. čistota kovu (přítomnost nečistot ve slitině).
U hliníkových vodičů je hodnota odporu ještě vyšší, protože měrný odpor hliníkových vodičů je 0.028 Ohm mm²/m.
Nyní se vraťme k našemu příkladu. Vzdálenost od rozvodny k nejvzdálenějšímu domu nechť je 1 km a napájení 220 V k ní je položeno hliníkovým drátem třídy A s minimálním průřezem 10 mm². Vzdálenost, kterou potřebuje elektrický proud urazit, je součtem délky nulového a fázového vodiče, to znamená, že v našem příkladu je nutné použít koeficient 2, takže maximální délka bude 2000 m. Dosazením našich hodnot v posledním vzorci získáme hodnotu odporu rovnou 5.6 Ohmů.
Zda je to hodně nebo málo, je zřejmé z výše uvedeného Ohmova zákona, takže pro spotřebitele se jmenovitým proudem pouze 10 ampér bude v uvedeném příkladu úbytek napětí 56 V, který bude vynaložen na vytápění ulice. .
Samozřejmě, pokud není možné vzdálenost zmenšit, měli byste zvolit větší průřez vodičů, to platí i pro vnitřní rozvody, ale to vede ke zvýšení nákladů na kabely a drátěné výrobky. Optimálním řešením by bylo správně vypočítat průřezy vodičů s přihlédnutím k maximálnímu přípustnému zatížení.
Stále máte otázky?
Vyplňte níže uvedený formulář zpětné vazby, naši specialisté vás budou kontaktovat, konzultovat, sdělí vám možné způsoby řešení vašeho problému.
Elektrická zařízení často bez zjevného důvodu začnou selhávat nebo pracují s mnohem nižší produktivitou, než by měla být, zatímco žárovky svítí jen na poloviční výkon. To se děje proto, že v síti dochází k poklesu napětí. Podívejme se, co je to za jev, z jakých důvodů k němu dochází, k jakým důsledkům vede a jak takové ztráty správně detekovat, vypočítat a předcházet jim.
Pokles napětí – co to je, příčiny, důsledky
Rozdíl potenciálu elektrického proudu mezi místem výstupu ze zdroje a spotřebičem se obvykle nazývá úbytek napětí. Tento jev nevyhnutelně vzniká v důsledku přírodních zákonů přírody a závisí na řadě faktorů:
- Aktuální hodnoty.
- Plocha průřezu vodiče.
- Hodnoty odporu materiálu elektricky vodivých částí.
- Délka napájecí trasy.
V běžném životě je velikost úbytku napětí v určitém úseku obvodu ovlivněna 2 parametry vodiče – plochou průřezu a délkou. Čím delší je tedy vedení, tím větší průměr by měl kabel mít.
Kromě přirozených důvodů poklesu současného potenciálu existují i organizační. Když je tedy trasa přenosu elektřiny kabelem dlouhá, vodivá část se přehřívá. V podstatě se vodiče, těsně stlačené vrstvami izolace, stanou jádry v kondenzátoru. To vede ke vzniku kapacitního odporu.
Ke zhoršení parametrů sítě dochází také vinou dodavatele elektřiny a elektrikářů:
- Zhoršení elektrického vedení v důsledku špatné údržby a nedostatku oprav.
- Nedostatek energie v transformátorových instalacích.
- Nevyváženost fází v důsledku nesprávného rozložení zátěže.
Ztráta napětí v drátech často závisí na samotném spotřebiteli:
- Velká délka elektrického vedení je instalována v domě nebo na místě, ale s nedostatečnou plochou průřezu vodičů.
- Zpočátku špatně provedené spoje v domácím elektrickém okruhu. Kromě toho mohou v průběhu času kontakty oxidovat, hořet, divergovat a vést nejen ke zhoršení provozu zařízení, ale také ke zkratu.
- Nesprávné připojení vodičů při připojení k domu. Například nekvalitní koncovky, kroucení, spojování měděných a hliníkových vodičů.
Důsledkem toho všeho jsou poruchy, poruchy a snížení účinnosti zařízení a zhoršení osvětlení. To má za následek nedostatečné využití a ztrátu části elektřiny. Právě podle těchto příznaků je ztráta proudu nejčastěji detekována.
Pokud dojde k poklesu napětí, lampa nebude svítit dostatečně jasně Zdroj vědeckýrussia.ru
K poznámce! V domácích elektrických sítích jsou poklesy a nárůsty napětí povoleny v rozmezí 9 % jmenovité hodnoty. Za přijatelnou se tedy považuje ztráta proudového potenciálu do 5 % v segmentu ke vstupnímu bodu domu a 4 % ve vnitřních sítích.
Výpočet ztrát
Pro výpočet elektrických ztrát se používá standardní vzorec:
Пн – velikost poklesu napětí,
Ус – specifický odpor kovu kabelu,
Дп – délka drátu,
Сж – průřez žil kabelu,
Т – síla proudu.
Uvažujme například situaci, kdy je instalace 4 kW připojena měděnými vodiči o průřezu 1,5 mm² ze sítě 220 V ve vzdálenosti 50 metrů od panelu. Síla proudu bude 16 A a hodnota odporu pro měděný vodič bude 0,0175 Ohm mm²/m.
Dosazením hodnot do vzorce získáme následující výsledek:
Пн = (0,0175 * 50 * 2) / 1,5) * 16 = 18,6 voltů.
Ztráta tedy bude 18,6 voltů a na samotném zařízení bude hodnocení pouze 201,4 voltů. A v procentuálním vyjádření bude čerpání 8,5 % – což je 2x více, než je přípustný limit. Situaci lze zlepšit k lepšímu snížením délky elektrické sítě nebo zvětšením plochy průřezu jader.
Příklad tabulky pro výpočet potenciálních ztrát elektrického proudu v závislosti na parametrech vodiče Zdroj oooevna.ru
Dávejte pozor! Pro výpočet proudových ztrát v kabelu lze použít nejen vzorce, ale také online kalkulátor úbytku napětí a speciální tabulky ukazující závislost parametru na délce a průřezu žil.
Způsoby, jak snížit ztráty
K odstranění poklesu potenciálu elektrické sítě se používá několik metod:
- Zvětšení plochy průřezu vodiče. V praxi to nevyžaduje demontáž staré elektroinstalace za účelem její výměny za novou. Druhý vodič můžete připojit paralelně. V důsledku toho se zvýší celková plocha a sníží se zatížení a ztráty.
- Zkrácení funkční části elektrické magistrály. Metoda funguje pouze v případě, že instalovaná kabeláž má určitou rezervu. Například kabel, který se ohýbá kolem různých překážek, lze namontovat podél přímé cesty.
- Snížení spotřeby energie v určité části obvodu. To znamená, že potřebujete rozdělit výkonné elektrické spotřebiče do několika nezávislých vodičů.
Poradenství! Abyste snížili pokles napětí, musíte určit nejteplejší oblasti a nainstalovat na ně nucené chlazení. Snížení teploty materiálu vodiče vede ke snížení odporu a minimalizaci proudových ztrát.
Popis videa
Video lekce o tom, proč dochází k poklesu napětí v síti:
Nejdůležitější znaky
Úbytek napětí je vyjádřen poklesem potenciálu na cestě od zdroje ke spotřebiči. Tento jev se vyskytuje jak v důsledku přirozených příčin, tak v důsledku nedostatků v organizaci napájecích systémů. Problémy mohou nastat jak v místě dodavatele elektřiny, tak na soukromém pozemku.
Pro výpočet poklesu napětí můžete použít vzorec, najít data ve speciálních tabulkách nebo použít online kalkulačku. Ztráty proudu lze eliminovat zkrácením pracovní části elektrické sítě, zvětšením průřezu vodiče a kompetentním přerozdělením spotřeby energie.
