הפסדים וירידות מתח - מה ההבדלים

בחיי אדם רגילים, המילים "הפסד" ו"נפילה" משמשות לציון עובדת הירידה בהישגים מסוימים, אך משמעותן היא ערך שונה.

במקרה זה, "הפסדים" פירושם אובדן של חלק, נזק, הקטנת גודל הרמה שהושגה קודם לכן. הפסדים אינם רצויים, אבל אתה יכול לסבול אותם.

המילה "נפילה" מובנת כפגיעה חמורה יותר הקשורה לשלילה מוחלטת של זכויות. לפיכך, אפילו הפסדים המתרחשים מדי פעם (למשל, תיק) לאורך זמן יכולים להוביל לירידה (למשל, רמת החיים החומריים).

בהקשר זה, נשקול שאלה זו ביחס למתח של רשת החשמל.

כיצד נוצרים הפסדים וירידות מתח

החשמל מועבר למרחקים ארוכים בקווים עיליים מתחנת משנה אחת לאחרת.

קווים עיליים נועדו להעביר את הכוח המותר והם עשויים מחוטי מתכת מחומר וחתך מסוימים. הם יוצרים עומס התנגדות עם ערך התנגדות של R ועומס תגובתי של X.

בצד המקבל הוא עומד שַׁנַאיהמרת חשמל.לסלילים שלו התנגדות אינדוקטיבית אקטיבית ובולטת XL. הצד המשני של השנאי מוריד את המתח ומעביר אותו הלאה לצרכנים, שהעומס שלהם מתבטא בערך Z והוא פעיל, קיבולי ואינדוקטיבי באופיו. זה משפיע גם על הפרמטרים החשמליים של הרשת.

המתח המופעל על חוטי התמיכה של הקו העילי, הקרוב ביותר לתחנת הולכת הכוח, מתגבר על ההתנגדות התגובתית והאקטיבית של המעגל בכל שלב ויוצר בו זרם, שהווקטור שלו סוטה מהווקטור של המעגל. מתח מופעל על ידי זווית φ.

אופי חלוקת המתחים וזרימת הזרמים לאורך הקו עבור מצב עומס סימטרי מוצג בתמונה.

מכיוון שכל שלב של הקו מזין מספר אחר של צרכנים שגם הם מנותקים או מחוברים באופן אקראי לעבודה, טכנית קשה מאוד לאזן בצורה מושלמת את עומס הפאזה. תמיד יש בו חוסר איזון, שנקבע על ידי התוספת הווקטורית של זרמי הפאזה ונכתב כ-3I0. ברוב החישובים פשוט מתעלמים ממנו.

האנרגיה הנצרכת על ידי תחנת המשדר מושקעת בחלקה בהתגברות על ההתנגדות של הקו ומגיעה לצד הקולט עם מעט שינוי. שבר זה מאופיין באובדן ובנפילת מתח, שהווקטור שלהם יורד מעט באמפליטודה ומוסט בזווית בכל שלב.

כיצד מחושבים הפסדים וירידת מתח

על מנת להבין את התהליכים המתרחשים במהלך העברת החשמל, הצורה הווקטורית נוחה לייצוג המאפיינים העיקריים. גם שיטות חישוב מתמטיות שונות מבוססות על שיטה זו.

כדי לפשט את החישובים ב מערכת תלת פאזית הוא מיוצג על ידי שלושה מעגלים שווים חד פאזיים. שיטה זו עובדת היטב עם עומס סימטרי ומאפשרת לנתח את התהליכים כאשר הוא מקולקל.

בתרשימים לעיל, ה-R הפעיל והתגובה X של כל מוליך של הקו מחוברים בסדרה עם התנגדות העומס המורכבת Zn המאופיינת בזווית φ.

בנוסף, מתבצע חישוב של אובדן מתח וירידת מתח בשלב אחד. לשם כך, עליך לציין את הנתונים. לשם כך נבחרת תחנת משנה המקבלת אנרגיה, שבה כבר יש לקבוע את העומס המותר.

ערך המתח של כל מערכת מתח גבוה כבר מצוין בספרי העיון, וההתנגדויות של החוטים נקבעות על פי האורך, החתך, החומר והתצורה של הרשת. הזרם המרבי במעגל מוגדר ומוגבל על ידי תכונות החוטים.

לכן, כדי להתחיל את החישובים, יש לנו: U2, R, X, Z, I, φ.

אנחנו לוקחים שלב אחד, למשל, «A» ומפרידים עבורו במישור המורכב את הוקטורים U2 ו-I, שנעקרו בזווית φ, כפי שמוצג באיור 1. ההבדל הפוטנציאלי בהתנגדות הפעילה של המוליך חופף לכיוון עם הזרם ובגודלו נקבע מהביטוי I ∙ R. אנו דוחים וקטור זה מסוף U2 (איור 2).

הפרש הפוטנציאל בתגובת המוליך שונה מכיוון הזרם בזווית φ1 ומחושב מהמכפלה I ∙ X. אנו דוחים אותו מהוקטור I ∙ R (איור 3).

תזכורות: עבור כיוון הסיבוב החיובי של הוקטורים במישור המורכב, נלקחת התנועה נגד כיוון השעון. הזרם הזורם דרך העומס האינדוקטיבי מפגר את המתח המופעל בזווית.

איור 4 מציג את התווים של וקטורי הפרש הפוטנציאלים על התנגדות החוט הכוללת I ∙ Z ואת המתח בכניסה של המעגל U1.

כעת ניתן להשוות את וקטורי הקלט למעגל המקביל ולרוחב העומס. לשם כך, שים את הדיאגרמה המתקבלת בצורה אופקית (איור 5) וצייר קשת מההתחלה עם הרדיוס של המודול U1 עד שהיא מצטלבת עם כיוון הווקטור U2 (איור 6).

איור 7 מציג הגדלה של המשולש לבהירות רבה יותר ושרטוט קווי עזר, המציינים את נקודות החיתוך האופייניות עם אותיות.

בתחתית התמונה מוצג שהווקטור ac המתקבל נקרא מפל המתח וab נקרא האובדן. הם שונים בגודל ובכיוון. אם נחזור לסולם המקורי, נראה כי ac מתקבל כתוצאה מחיסור גיאומטרי של וקטורים (U2 מ-U1), ו-ab הוא אריתמטי. תהליך זה מוצג בתמונה למטה (איור 8).

גזירת נוסחאות לחישוב הפסדי מתח

כעת נחזור לאיור 7 ונשים לב שקטע ה-bd קטן מאוד. מסיבה זו, הוא מוזנח בחישובים ואובדן המתח מחושב מהמודעה באורך המקטע. הוא מורכב משני מקטעי קו ae ו-ed.

מכיוון ש-ae = I ∙ R ∙ cosφ ו-ed = I ∙ x ∙ sinφ, אזי ניתן לחשב אובדן מתח לפאזה אחת על ידי הנוסחה:

∆Uph = I ∙ R ∙ cosφ + I ∙ x ∙ sinφ

אם נניח שהעומס הוא סימטרי בכל השלבים (הזנחה מותנית של 3I0), נוכל להשתמש בשיטות מתמטיות כדי לחשב את אובדן המתח בקו.

∆Ul = √3I ∙ (R ∙ cosφ + x ∙ sinφ)

אם הצד הימני של נוסחה זו מוכפל ומחלקים במתח הרשת Un, אז נקבל נוסחה המאפשרת לנו לבצע pCalculation של הפסדי מתח דרך ספק הכוח.

∆Ul = (P ∙ r + Q ∙ x) / Un

ניתן לקחת את הערכים של הספק P פעיל והספק Q תגובתי מקריאת מד קו.

לפיכך, אובדן המתח במעגל חשמלי תלוי ב:

• פעיל ותגובתיות של המעגל;

• רכיבים של כוח מיושם;

• גודל המתח המופעל.

גזירת נוסחאות לחישוב הרכיב הרוחבי של ירידת המתח

נחזור לאיור 7. ניתן לייצג את הערך של הווקטור ac על ידי התחתון של משולש ישר זווית acd. כבר חישבנו את רגל המודעה. הבה נקבע את הרכיב הרוחבי cd.

האיור מראה ש-cd = cf-df.

df = ce = I ∙ R ∙ sin φ.

cf = I ∙ x ∙ cos φ.

cd = I ∙ x ∙ cosφ-I ∙ R ∙ sinφ.

באמצעות המודלים שהתקבלו, אנו מבצעים טרנספורמציות מתמטיות קטנות ומשיגים את הרכיב הרוחבי של מפל המתח.

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

קביעת הנוסחה לחישוב המתח U1 בתחילת קו החשמל

בידיעה של ערך המתח בקצה הקו U2, ההפסד ∆Ul והרכיב הרוחבי של הטיפה δU, נוכל לחשב את ערכו של הווקטור U1 לפי משפט פיתגורס. בצורה מורחבת, יש לו את הצורה הבאה.

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

שימוש מעשי

חישוב הפסדי המתח מתבצע על ידי מהנדסים בשלב יצירת פרויקט מעגל חשמלי לבחירה אופטימלית של תצורת הרשת והמרכיבים המרכיבים אותה.

במהלך הפעלת מתקני חשמל, במידת הצורך, ניתן לבצע מדי פעם מדידות בו-זמניות של וקטורי המתח בקצוות הקווים ולהשוות את התוצאות המתקבלות בשיטה של ​​חישובים פשוטים. שיטה זו מתאימה למכשירים שעלו דרישות עקב הצורך ברמת דיוק עבודה גבוהה.

הפסדי מתח במעגלים משניים

דוגמה לכך היא המעגלים המשניים של שנאי מתח למדידת, שלעיתים מגיעים לאורך של כמה מאות מטרים ומועברים באמצעות כבל חשמל מיוחד בחתך מוגדל.

המאפיינים החשמליים של כבל כזה כפופים לדרישות מוגברות לאיכות העברת המתח.

הגנה מודרנית על ציוד חשמלי דורשת הפעלה של מערכות מדידה עם מחוונים מטרולוגיים גבוהים ודרגת דיוק של 0.5 או אפילו 0.2. לכן יש לעקוב אחר הפסדי המתח המופעל עליהם ולהביא אותם בחשבון. אחרת, השגיאה שהוצגה על ידם בהפעלת הציוד יכולה להשפיע באופן משמעותי על כל המאפיינים התפעוליים.

הפסדי מתח בקווי כבלים ארוכים

התכונה של העיצוב של הכבל הארוך היא שיש לו התנגדות קיבולית בשל הסידור הקרוב למדי של ליבות מוליכות ושכבת בידוד דקה ביניהן. הוא מסיט עוד יותר את וקטור הזרם העובר דרך הכבל ומשנה את גודלו.

יש לקחת בחשבון את השפעת ירידת המתח על ההתנגדות הקיבולית בחישוב כדי לשנות את הערך של I ∙ z. אחרת, הטכנולוגיה שתוארה לעיל אינה משתנה.

המאמר מספק דוגמאות לאובדן וירידות מתח בקווי חשמל וכבלים עיליים. עם זאת, הם נמצאים בכל צרכני החשמל, לרבות מנועים חשמליים, שנאים, משרנים, בנקים של קבלים והתקנים אחרים.

כמות הפסדי המתח לכל סוג של ציוד חשמלי מוסדרת על פי חוק מבחינת תנאי ההפעלה, ועקרון קביעתם בכל המעגלים החשמליים זהה.