Электрическая энергия от генератора к потребителю передается по проводам. Устройство, состоящее из прямого и обратного провода, изоляторов и опор, несущих эти изоляторы и провода, называется электрической двухпроводной линией (рис. 2.11).

Подробнее вопросы передачи электроэнергии и электрических сигналов рассмотрены далее в гл. 1.7. Здесь же только отметим, что участок электрической цепи, состоящий из двух проводов, которые соединяют источник питания с приемником (рис. 2.11), следует считать длинной линией, если сопротивлением проводов нельзя пренебречь.

Рис 2.11 Двухпроводная линия с приемником

В противном случае остается справедливой схема замещения по рис. 1.14, на которой выводы приемника непосредственно соединены с выводами источника питания и напряжение U общее для приемника и источника.

Сопротивление обоих проводов линии определяется по формуле (1.21)

При малой длине линии l сопротивлением проводов линии часто можно пренебречь. При большей их длине (десятки метров и более) сопротивлением проводов пренебрегать нельзя, так как при прохождении тока I в них будет заметное падение напряжения:

                   (2.24а)

                                        

Разность напряжений в начале и в конце линии (рис. 2 11) U1—U2, равная падению напряжения в линии, называется потерей напряжения, т. е.                                                             

                  (2.24б) 

При изменении сопротивления приемника и тем самым тока в цепи (нагрузки) от нуля до наибольшего допустимого пропорционально току изменяется и потеря напряжения. При неизменном напряжении U1 в начале линии напряжение U2 в конце линии, равное напряжению на приемнике, будет изменяться от U2 =U1 при I=0 до U»2 =U1—ΔU при I≠ 0. Поэтому допустимая потеря напряжения ΔU равна допустимому колебанию напряжения на приемниках энергии U’2 — U»2, которое для ламп накаливания составляет I—2%, для электродвигателей 2—5% номинального напряжения приемников.

Если допустимая потеря напряжения задана, то из формулы (2.24а) можно определить необходимое сечение пροводов двухпроводной линии:

                                      (2.25а)

Часто потерю напряжения выражают в процентах относительно U2 и обозначают буквой е, так что                                   

 

                                       (2.26)

откуда

Подставив последнее выражение в (2.25а), получим

                                                    

                       (2.25б)

Умножив правую часть последнего выражения на отношение U2/U2, найдем, что

                    

                  (2.25в)

                                                                                                                              

Выбранное по допустимой потере напряжения сечение проводов должно быть проверено на допустимый ток, определяющий нагрев.

Из последней полученной формулы следует, что с увеличением передаваемой мощности Р2 и длины линии l (при заданной потере напряжения е в линии) эффективным средством уменьшения сечения проводов является повышение напряжения. Поэтому при больших передаваемых мощностях и больших расстояниях передача энергии производится при высоких напряжениях (110, 220, 500, 800 кВ).

Умножив потерю напряжения в линии на ток, получим мощность потерь в линии:

 

Коэффициент полезного действия линии

                                                                                                                                                                                   (2. 27)

 

                 

Таким образом, с увеличением нагрузки (тока) КПД уменьшается. При допустимых потерях напряжения 2— 5 % КПД составляет 98—55 %.

Рис. 2 12. Двухпроводная линия с тремя приемниками

 

Если к линии в равных точках присоединены несколько приемников (рис. 2.12), то потери напряжения на отдельных участках (l1, l2 l3)огут быть выражены через произведения сопротивлений участков и токов, т. е.

 

Потеря напряжения во всей линии равна сумме потерь на

отдельных участках:

 

Если линия выполнена из проводов одного и того же материала и сечения, то

 

или, вводя расстояния от источника питания до соответствующего приемника:

L1 = l1; L2=l1 +l2;  L3= l1 +l2+l3;

получаем

в общем случае

                                                                                                 (2.28)

                                                                                                                          .

Последняя формула дает возможность определить необходимое сечение проводов линии:

                                                (2.29)

          

Пример 2.4. Напряжение на выводах источника питания U=230В. На расстоянии 120 м от него присоединен приемник, мощность которого Рг=6 кВт. Допустимое падение напряжения в линии  ΔU = 10 В. Определить сечение медных проводов линии. Решение напряжение в конце линии

 

Допустимая потеря напряжения в процентах

 

Сечение проводов [принимая для меди удельную проводимость γ=58 м/(Ом ·мм2)] по (2.25в)


Catalog-Moldova - Ranker, Statistics Rambler's Top100

Портал Электриков — Новости и комментарии из мира техники