Bei der Berechnung des Stromverlustes in einem Kabel ist es wichtig, dessen Länge, Aderquerschnitte, spezifischen induktiven Widerstand und Leiteranschluss zu berücksichtigen. Dank dieser Hintergrundinformationen sind Sie in der Lage, den Spannungsabfall selbstständig zu berechnen.
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Arten und Struktur von Verlusten
Selbst die effizientesten Stromversorgungssysteme haben tatsächlich einen gewissen Leistungsverlust. Unter Verlust versteht man die Differenz zwischen der an die Verbraucher abgegebenen elektrischen Energie und der Tatsache, dass sie zu ihnen gelangt. Dies liegt an der Unvollkommenheit der Systeme und den physikalischen Eigenschaften der Materialien, aus denen sie hergestellt sind.
Die häufigste Art von Leistungsverlust in elektrischen Netzen ist mit Spannungsverlusten aufgrund der Kabellänge verbunden.Um die Finanzaufwendungen zu normalisieren und ihren tatsächlichen Wert zu berechnen, wurde die folgende Klassifizierung entwickelt:
- technischer Faktor. Sie hängt mit den Eigenschaften physikalischer Prozesse zusammen und kann sich unter dem Einfluss von Belastungen, bedingten Fixkosten und klimatischen Gegebenheiten ändern.
- Die Kosten für die Verwendung zusätzlicher Verbrauchsmaterialien und die Bereitstellung der erforderlichen Bedingungen für die Aktivitäten des technischen Personals.
- kaufmännischer Faktor. Diese Gruppe umfasst Abweichungen aufgrund der Unvollkommenheit der Instrumentierung und anderer Punkte, die eine Unterschätzung der elektrischen Energie hervorrufen.
Die Hauptursachen für Spannungsverlust
Der Hauptgrund für den Leistungsverlust im Kabel ist der Verlust in den Stromleitungen. In einer Entfernung vom Kraftwerk zu den Verbrauchern wird nicht nur die Stromleistung abgeführt, sondern auch die Spannungsabfälle (die bei Erreichen eines Werts unter dem zulässigen Mindestwert nicht nur zu einem ineffizienten Betrieb der Geräte führen können, sondern auch ihre völlige Funktionsunfähigkeit.
Verluste in elektrischen Netzen können auch durch die reaktive Komponente eines Abschnitts eines Stromkreises verursacht werden, d. h. durch das Vorhandensein von induktiven Elementen in diesen Abschnitten (dies können Kommunikationsspulen und -schaltkreise, Transformatoren, Nieder- und Hochfrequenzdrosseln sein, Elektromotoren).
Möglichkeiten zur Reduzierung von Verlusten in elektrischen Netzen
Der Netzbenutzer kann die Verluste in der Energieübertragungsleitung nicht beeinflussen, kann jedoch den Spannungsabfall im Schaltungsabschnitt reduzieren, indem er seine Elemente richtig verbindet.
Es ist besser, Kupferkabel mit Kupferkabel und Aluminiumkabel mit Aluminiumkabel zu verbinden.Es ist besser, die Anzahl der Drahtverbindungen dort zu minimieren, wo sich das Kernmaterial ändert, da an solchen Stellen nicht nur Energie dissipiert wird, sondern auch die Wärmeentwicklung zunimmt, was bei unzureichender Wärmedämmung eine Brandgefahr darstellen kann. Angesichts der Leitfähigkeit und des spezifischen Widerstands von Kupfer und Aluminium ist es im Hinblick auf die Energiekosten effizienter, Kupfer zu verwenden.
Wenn möglich, ist es bei der Planung einer elektrischen Schaltung besser, alle induktiven Elemente wie Spulen (L), Transformatoren und Elektromotoren parallel zu schalten, da nach den Gesetzen der Physik die Gesamtinduktivität einer solchen Schaltung abnimmt, und zwar wann in Reihe geschaltet, im Gegenteil, sie nimmt zu.
Zur Glättung des Blindanteils werden auch kapazitive Einheiten (oder RC-Filter in Kombination mit Widerständen) eingesetzt.
Abhängig vom Prinzip des Anschlusses von Kondensatoren und dem Verbraucher gibt es verschiedene Arten der Kompensation: persönlich, gruppenweise und allgemein.
- Bei der persönlichen Kompensation werden die Kapazitäten direkt an den Ort angeschlossen, an dem Blindleistung auftritt, dh an einen eigenen Kondensator - an einen Asynchronmotor, einen weiteren - an eine Gasentladungslampe, einen weiteren - an einen Schweißmotor, einen weiteren - z ein Transformator usw. An dieser Stelle werden die ankommenden Kabel von Blindströmen zum einzelnen Verbraucher entlastet.
- Bei der Gruppenkompensation werden ein oder mehrere Kondensatoren mit mehreren Elementen mit großen induktiven Eigenschaften verbunden. In dieser Situation ist die regelmäßige gleichzeitige Aktivität mehrerer Verbraucher mit der Übertragung der gesamten Blindenergie zwischen Lasten und Kondensatoren verbunden. Die Leitung, die eine Gruppe von Verbrauchern mit elektrischer Energie versorgt, wird entladen.
- Die allgemeine Kompensation beinhaltet das Einfügen von Kondensatoren mit einem Regler in die Hauptschalttafel oder Hauptschalttafel. Es wertet den tatsächlichen Verbrauch an Blindleistung aus und schaltet schnell die erforderliche Anzahl von Kondensatoren zu und ab. Dadurch wird die dem Netz entnommene Gesamtleistung entsprechend dem Momentanwert der benötigten Blindleistung auf ein Minimum reduziert.
- Alle Blindleistungskompensationsanlagen enthalten ein Paar Kondensatorzweige, ein Paar Stufen, die je nach möglicher Belastung speziell für das elektrische Netz gebildet werden. Typische Stufenabmessungen: 5; zehn; zwanzig; dreißig; fünfzig; 7,5; 12,5; 25 qm
Um große Schritte (100 oder mehr kvar) zu erhalten, werden kleine parallel geschaltet. Die Belastungen des Netzes werden reduziert, die Schaltströme und deren Störungen reduziert. In Netzen mit vielen hohen Oberwellen der Netzspannung werden Kondensatoren durch Drosseln geschützt.
Automatische Kompensatoren bieten dem damit ausgestatteten Netz folgende Vorteile:
- die Belastung von Transformatoren reduzieren;
- vereinfachen die Anforderungen an den Kabelquerschnitt;
- es ermöglichen, das Stromnetz mehr als ohne Kompensation zu belasten;
- Beseitigen Sie die Ursachen für einen Abfall der Netzspannung, auch wenn die Last über lange Kabel angeschlossen ist.
- Steigerung der Kraftstoffeffizienz mobiler Generatoren;
- erleichtert das Starten von Elektromotoren;
- Kosinus Phi erhöhen;
- Blindleistung aus den Stromkreisen eliminieren;
- vor Überspannungen schützen;
- Anpassung der Netzwerkleistung verbessern.
Kabelspannungsverlustrechner
Für jedes Kabel kann die Spannungsverlustberechnung online durchgeführt werden. Unten finden Sie einen Online-Rechner für Spannungskabelverluste.
Der Rechner befindet sich in der Entwicklung und wird in Kürze verfügbar sein.
Formelberechnung
Wenn Sie den Spannungsabfall im Kabel aufgrund seiner Länge und anderer Faktoren, die die Verluste beeinflussen, unabhängig berechnen möchten, können Sie die Formel zur Berechnung des Spannungsabfalls im Kabel verwenden:
ΔU, % = (Un - U) * 100 / Un,
wo Un - Nennspannung am Eingang zum Netzwerk;
U ist die Spannung an einem separaten Netzelement (die Verluste werden als Prozentsatz der am Eingang anliegenden Nennspannung berechnet).
Daraus lässt sich die Formel zur Berechnung der Energieverluste ableiten:
ΔP,% = (Un - U) * I * 100 / Un,
wo Un - Nennspannung am Eingang zum Netzwerk;
I ist der tatsächliche Netzstrom;
U ist die Spannung an einem separaten Netzelement (die Verluste werden als Prozentsatz der am Eingang anliegenden Nennspannung berechnet).
Tabelle der Spannungsverluste entlang der Kabellänge
Nachfolgend sind die ungefähren Spannungsabfälle entlang der Kabellänge angegeben (Knorring-Tabelle). Wir ermitteln den benötigten Abschnitt und schauen uns den Wert in der entsprechenden Spalte an.
| ΔU, % | Belastungsmoment für Kupferleiter, kW∙m, Zweidrahtleitungen für Spannung 220 V | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Mit Leiterquerschnitt s, mm², gleich | ||||||
| 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | |
| 1 | 18 | 30 | 48 | 72 | 120 | 192 |
| 2 | 36 | 60 | 96 | 144 | 240 | 384 |
| 3 | 54 | 90 | 144 | 216 | 360 | 576 |
| 4 | 72 | 120 | 192 | 288 | 480 | 768 |
| 5 | 90 | 150 | 240 | 360 | 600 | 960 |
Drahtlitzen strahlen Wärme ab, wenn Strom fließt. Die Größe des Stroms bestimmt zusammen mit dem Widerstand der Leiter den Verlustgrad. Wenn Sie Daten über den Widerstand des Kabels und die Menge des durch sie fließenden Stroms haben, können Sie die Höhe der Verluste im Stromkreis ermitteln.
Die Tabellen berücksichtigen keine induktive Reaktanz, wie bei Verwendung von Drähten ist es zu klein und kann nicht gleich aktiv sein.
Wer zahlt für Stromverluste?
Stromverluste während der Übertragung (wenn sie über große Entfernungen übertragen werden) können erheblich sein. Dies betrifft die finanzielle Seite des Problems. Der Blindanteil wird bei der Ermittlung des allgemeinen Tarifs für die Nutzung von Nennstrom für die Bevölkerung berücksichtigt.
Bei einphasigen Leitungen ist sie unter Berücksichtigung der Netzparameter bereits im Preis enthalten. Für juristische Personen wird diese Komponente unabhängig von aktiven Lasten berechnet und in der bereitgestellten Rechnung zu einem Sondertarif (günstiger als aktiv) separat ausgewiesen. Dies geschieht aufgrund des Vorhandenseins einer großen Anzahl von Induktionsmechanismen (z. B. Elektromotoren) in Unternehmen.
Energieaufsichtsbehörden legen den zulässigen Spannungsabfall oder die Norm für Verluste in elektrischen Netzen fest. Für die Verluste bei der Stromübertragung zahlt der Nutzer. Aus Sicht des Verbrauchers ist es daher wirtschaftlich sinnvoll, darüber nachzudenken, wie sie durch Änderung der Eigenschaften des Stromkreises reduziert werden können.
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