Como calcular a queda de tensão ao longo do comprimento do cabo em redes elétricas

Ao calcular a perda de eletricidade em um cabo, é importante levar em consideração seu comprimento, seções transversais do núcleo, resistência indutiva específica e conexão do fio. Graças a essas informações básicas, você poderá calcular independentemente a queda de tensão.

Tipos e estrutura de perdas

Mesmo os sistemas de fornecimento de energia mais eficientes têm alguma perda de energia real. As perdas são entendidas como a diferença entre a energia elétrica fornecida aos usuários e o fato de ela chegar até eles. Isso se deve à imperfeição dos sistemas e às propriedades físicas dos materiais de que são feitos.

O tipo mais comum de perda de potência em redes elétricas está associado às perdas de tensão devido ao comprimento do cabo.Para normalizar as despesas financeiras e calcular seu valor real, foi desenvolvida a seguinte classificação:

1. fator técnico. Está relacionado às características dos processos físicos e pode mudar sob a influência de cargas, custos fixos condicionais e circunstâncias climáticas.
2. O custo do uso de suprimentos adicionais e do fornecimento das condições necessárias para as atividades do pessoal técnico.
3. fator comercial. Este grupo inclui desvios devido à imperfeição da instrumentação e outros pontos que provocam uma subestimação da energia elétrica.

As principais causas de perda de tensão

A principal razão para a perda de energia no cabo é a perda nas linhas de energia. A uma distância da usina aos consumidores, não apenas a potência da eletricidade é dissipada, mas também as quedas de tensão (que, ao atingir um valor menor que o valor mínimo permitido, podem provocar não apenas o funcionamento ineficiente dos dispositivos, mas também sua total inoperância.

Além disso, as perdas em redes elétricas podem ser causadas pelo componente reativo de uma seção de um circuito elétrico, ou seja, a presença de quaisquer elementos indutivos nessas seções (podem ser bobinas e circuitos de comunicação, transformadores, bobinas de baixa e alta frequência, motores elétricos).

Maneiras de reduzir perdas em redes elétricas

O usuário da rede não pode influenciar as perdas na linha de transmissão de energia, mas pode reduzir a queda de tensão na seção do circuito conectando corretamente seus elementos.

É melhor conectar o cabo de cobre ao cabo de cobre e o cabo de alumínio ao cabo de alumínio.É melhor minimizar o número de conexões de fios onde o material do núcleo muda, pois nesses locais não apenas a energia é dissipada, mas também a geração de calor aumenta, o que, se o nível de isolamento térmico for insuficiente, pode ser um risco de incêndio. Dada a condutividade e resistividade do cobre e do alumínio, é mais eficiente usar o cobre em termos de custos de energia.

Se possível, ao planejar um circuito elétrico, é melhor conectar em paralelo quaisquer elementos indutivos, como bobinas (L), transformadores e motores elétricos, pois de acordo com as leis da física, a indutância total desse circuito diminui e, quando conectado em série, pelo contrário, aumenta.

Unidades capacitivas (ou filtros RC em combinação com resistores) também são usadas para suavizar o componente reativo.

Dependendo do princípio de conexão dos capacitores e do consumidor, existem vários tipos de compensação: pessoal, grupal e geral.

1. Com compensação pessoal, as capacitâncias são conectadas diretamente ao local onde a energia reativa aparece, ou seja, seu próprio capacitor - a um motor assíncrono, mais um - a uma lâmpada de descarga de gás, mais um - a um soldador, mais um - para um transformador, etc Neste ponto, os cabos de entrada são descarregados das correntes reativas para o usuário individual.
2. A compensação de grupo envolve conectar um ou mais capacitores a vários elementos com grandes características indutivas. Nesta situação, a atividade regular simultânea de vários consumidores está associada à transferência de energia reativa total entre cargas e capacitores. A linha que fornece energia elétrica para um grupo de cargas irá descarregar.
3. A compensação geral envolve a inserção de capacitores com regulador no quadro de distribuição principal, ou quadro de distribuição principal. Ele avalia o consumo real de potência reativa e conecta e desconecta rapidamente o número necessário de capacitores. Como resultado, a potência total retirada da rede é reduzida ao mínimo de acordo com o valor instantâneo da potência reativa necessária.
4. Todas as instalações de compensação de potência reativa incluem um par de ramais de capacitores, um par de estágios, que são formados especificamente para a rede elétrica, dependendo das cargas potenciais. Dimensões típicas dos degraus: 5; dez; vinte; trinta; cinquenta; 7,5; 12,5; 25 m²

Para adquirir passos grandes (100 ou mais kvar), os pequenos são conectados em paralelo. As cargas na rede são reduzidas, as correntes de comutação e suas interferências são reduzidas. Em redes com muitos harmônicos altos da tensão da rede, os capacitores são protegidos por bobinas.

Os compensadores automáticos fornecem à rede equipada com eles as seguintes vantagens:

• reduzir a carga dos transformadores;
• simplificar os requisitos de seção transversal do cabo;
• tornar possível carregar a rede elétrica mais do que possível sem compensação;
• eliminar as causas da diminuição da tensão da rede, mesmo quando a carga é conectada por cabos longos;
• aumentar a eficiência dos geradores móveis a combustível;
• facilitar a partida de motores elétricos;
• aumentar o cosseno phi;
• eliminar a potência reativa dos circuitos;
• proteger contra surtos;
• melhorar o ajuste de desempenho da rede.

Calculadora de perda de tensão do cabo

Para qualquer cabo, o cálculo da perda de tensão pode ser feito online. Abaixo está uma calculadora de perda de cabo de tensão online.

A calculadora está em desenvolvimento e estará disponível em breve.

Cálculo da fórmula

Se você quiser calcular independentemente qual é a queda de tensão no fio, dado seu comprimento e outros fatores que afetam as perdas, você pode usar a fórmula para calcular a queda de tensão no cabo:

ΔU, % = (Un - U) * 100 / Un,

onde Un - tensão nominal na entrada da rede;

U é a tensão em um elemento de rede separado (as perdas são calculadas como uma porcentagem da tensão nominal presente na entrada).

A partir disso, podemos derivar a fórmula para calcular as perdas de energia:

ΔP,% = (Un - U) * I * 100 / Un,

onde Un - tensão nominal na entrada da rede;

I é a corrente real da rede;

U é a tensão em um elemento de rede separado (as perdas são calculadas como uma porcentagem da tensão nominal presente na entrada).

Tabela de perdas de tensão ao longo do comprimento do cabo

Abaixo estão as quedas de tensão aproximadas ao longo do comprimento do cabo (tabela Knorring). Determinamos a seção necessária e observamos o valor na coluna correspondente.

Fios irradiam calor quando a corrente flui. O tamanho da corrente, juntamente com a resistência dos condutores, determina o grau de perda. Se você tiver dados sobre a resistência do cabo e a quantidade de corrente que passa por eles, poderá descobrir a quantidade de perdas no circuito.

As tabelas não levam em consideração a reatância indutiva, pois ao usar fios, é excessivamente pequeno e não pode ser igual a ativo.

Quem paga pelas perdas de eletricidade

As perdas de eletricidade durante a transmissão (se for transmitida por longas distâncias) podem ser significativas. Isso afeta o lado financeiro da questão. A componente reativa é considerada na determinação da tarifa geral de uso da corrente nominal para a população.

Para linhas monofásicas, já está incluído no preço, levando em consideração os parâmetros da rede. Para pessoas jurídicas, esta componente é calculada independentemente das cargas ativas e é indicada separadamente na fatura fornecida, com tarifa especial (mais barata que ativa). Isso é feito devido à presença nas empresas de um grande número de mecanismos de indução (por exemplo, motores elétricos).

As autoridades de supervisão de energia estabelecem a queda de tensão permitida ou o padrão para perdas em redes elétricas. O usuário paga pelas perdas durante a transmissão de energia. Portanto, do ponto de vista do consumidor, é economicamente vantajoso pensar em como reduzi-los alterando as características do circuito elétrico.

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