Потеря напряжения в линии это: ООО «НПП «Энергосервис»

Потери напряжения в низковольтных распределительных электрических сетях: y_kharechko — LiveJournal

Электроустановку здания, как правило, подключают к низковольтной распределительной электрической сети, которая состоит из понижающей трансформаторной подстанции (например, 10/0,4 кВ) и подключённой к ней воздушной (ВЛ) или кабельной (КЛ) линии электропередачи. При проектировании низковольтной распределительной электрической сети следует обеспечить нормируемые отклонения напряжений в точках подключения к ней электроустановок зданий. Согласно требованиям ГОСТ 29322–2014 (IEC 60038:2009) «Напряжения стандартные» напряжение в точке подключения однофазной электроустановки здания к низковольтной распределительной электрической сети должно быть равным, например, 230 В ± 10 %, трёхфазной – 400 В ± 10 % (см. http://y-kharechko.livejournal.com/5633.html).
Наибольшие напряжения в низковольтной распределительной электрической сети будут наблюдаться около источника питания при минимальной нагрузке, наименьшие напряжения – на конце ВЛ или КЛ при максимальной нагрузке. Поэтому напряжение в точке подключения электроустановки здания около источника питания должно быть не более 230 В + 10 % и 400 В + 10 %, а в наиболее удалённой точке подключения – соответственно не менее 230 В – 10 % и 400 В – 10 %. Нормируемые отклонения напряжений можно обеспечить, если потери напряжения в низковольтных распределительных электрических сетях не превышают 20 % от номинального напряжения.
Рассмотрим, как нормируют максимально допустимые потери напряжения в низковольтных распределительных электрических сетях.
В п. 7.23 Свода правил по проектированию и строительству. Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий (СП 31-110–2003) сказано, что, «… суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5 %».
Это требование воспроизведено в п. 8.23 новых СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа» (см. http://y-kharechko.livejournal.com/31515.html): «Суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного осветительного прибора общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5 %».
Таким образом, оба СП предписывают обеспечить суммарные потери напряжения в низковольтных распределительных электрических сетях и подключённых к ним электроустановках зданий, не превышающие 7,5 %. Однако в приложении А ГОСТ 29322 сказано, что стандартом МЭК 60364-5-52:2009 «Низковольтные электрические установки. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрического оборудования. Системы электропроводок» «для электроустановок, подключаемых к электрическим сетям общего пользования, установлены следующие максимальные падения напряжения: для электрических светильников – 3 %, для других электроприемников – 5 %». Следовательно, на низковольтную распределительную электрическую сеть остаётся только 2,5 % допустимой потери напряжения. Поэтому процитированные требования СП следует рассматривать в качестве ошибки.
Аналогичная ошибка допущена в приложении G ГОСТ Р 50571.5.52 (см. http://y-kharechko.livejournal.com/15513.html), в котором нормировано «падение напряжения между источником питания и любой точкой нагрузки». В требованиях первоисточника – стандарта МЭК 60364-5-52 здесь указан ввод электроустановки. То есть международный стандарт установил максимально допустимые падения напряжения только в низковольтной электроустановке.

Заключение. Максимально допустимые потери напряжения в низковольтной распределительной электрической сети равны 20 % номинального напряжения.

Потери мощности и эффективность преобразования

При выборе портативного внешнего аккумулятора, помимо известного бренда и высоких стандартов безопасности, следует обращать внимание на такой важный критерий, как коэффициент преобразования. Но что же такое коэффициент преобразования? Коэффициент преобразования — это просто выходная мощность внутренних элементов батареи при номинальном напряжении. Чем выше коэффициент преобразования, тем лучше производительность.

Например, если зарядка составляет 100%, а отдача — 80%, значит, коэффициент преобразования равен 80%. Однако коэффициент преобразования в различных типах батарей варьируется от 40 до 60% для свинцовых аккумуляторов и около 70% для никель-металгидридных аккумуляторов. Что мешает этим аккумуляторам реализовать 100% эффективность? Это связано со сложным процессом преобразования электрической энергии в химическую, а затем снова из химической энергии в электрическую, напряжением и силой тока заряда и разряда, качеством электросхемы и характеристиками саморазряда батареи. В любом случае потерь энергии не избежать. Выходная мощность будет намного меньше входной; поэтому 100% эффективность недостижима.

В процессе эксплуатации устройства возникают следующие типы потерь выходной мощности:

• Потери на преобразование в цепи: В процессе зарядки аккумулятора мобильного телефона через цепь бустера в цепи бустера образуется электричество. Согласно закону сохранения энергии, тепло — это часть потерь энергии.
• Потери мощности в процессе работы: Во время зарядки портативным внешним аккумуляторам еще приходится поддерживать работу других процессов, таких как светодиодный индикатор и расчет остаточной мощности в цепи. На это также расходуется энергия.
• Потери в линии электропередачи: Любой проводник обладает сопротивлением, а свойством сопротивления является преобразование электрической энергии в тепловую для ее рассеивания. Поэтому в процессе зарядки в линии передачи также образуются потери энергии.
• Потеря напряжения: После поступления на мобильный телефон или цифровое устройство питания через порт USB, его напряжение уменьшается с 5 В до 3,7 В через цепь понижения напряжения. В процессе понижения напряжения также возникают потери.

Следовательно, качество элементов питания, схема цепи и качество электронных компонентов влияют на итоговый коэффициент преобразования энергии. Если портативный внешний аккумулятор имеет низкий коэффициент преобразования, это также означает, что мобильный телефон полностью заряжен после полной зарядки.

#Портативный внешний аккумулятор #Аккумулятор #Потери мощности #Эффективность преобразования

Нормирование потерь в осветительных сетях

    Потери напряжения в осветительных сетях приводят к снижению светового потока у наиболее удаленных от источника питания светильников. Поэтому в процессе проектирования освещения всегда следует рассчитывать величину ожидаемых потерь, в первую очередь в наиболее протяженных и нагруженных линиях. Способы расчета потерь в зависимости от схемы групповой линии подробно изложены в статье Расчет потерь в кабеле. В данной работе рассмотрим вопросы нормирования допустимых потерь.

    Выполнять электрические сети с потерями, не превышающими допустимый уровень, необходимо для обеспечения требований по отклонению напряжения от номинального значения на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных светильников.

Для общественных и жилых зданий в соответствии с первым абзацем пункта 7.23 Свода правил СП 31-110-2003 отклонения напряжения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.

    Для осветительных сетей промышленных предприятий допускают аналогичные (±5% в нормальном режиме и ±10% в послеаварийном) отклонения напряжения от номинального значения. Данные требования можно найти в нормах технологического проектирования (НТП) «Проектирование осветительных электроустановок промышленных предприятий. Внутреннее освещение. 1996. ВНИПИ «Тяжпромэлектропроект»».

    Выполнить приведенные требования при проектировании освещения проектировщик может лишь при условии, что службы эксплуатации электростанций и подстанций осуществляют регулировку напряжения в соответствии с пунктом 1. 2.23 ПУЭ: «Устройства регулирования напряжения должны обеспечивать поддержание напряжения на шинах напряжением 3-20 кВ электростанций и подстанций, к которым присоединены распределительные сети, в пределах не ниже 105 % номинального в период наибольших нагрузок и не выше 100% номинального в период наименьших нагрузок этих сетей».

    Так как проектировщик осветительной сети не может отвечать за действия служб эксплуатации подстанций, то в проекте освещения выполняется только расчет потерь напряжения.

     В России главный законодатель по проектированию освещения, по существу, отсутствует, и, как следствие, вводимые в ГОСТы требования по потерям в осветительных сетях ни с кем не согласовываются. Поэтому в действующих на сегодняшний день ГОСТах и других руководящих документах можно найти различные подходы к нормированию потерь. Особенно сложно воспринимаются ГОСТы, представляющие собой перевод на русский язык международных стандартов МЭК, которые утверждены и введены в действие в России.

В силу несоответствия некоторых технических понятий и определений в разных языках такие переводы часто вызывают неоднозначность принятых в них норм.

    В своде правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, требования которого учитывают и проектировщики, и инспекторы Ростехнадзора, в третьем абзаце пункта 7.23 установлена норма: «С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%». Здесь словосочетание «как правило» означает, что данное требование является преобладающим, а отступление от него должно быть обосновано.

    Допустимые потери в кабелях питающей сети (от шин 0,4 кВ ТП до ВРУ здания) указаны в действующей в настоящее время Инструкции по проектированию городских электрических сетей РД 34.20.185-94. В пункте 5.2.4. сказано: «Предварительный выбор сечений проводов и кабелей допускается производить исходя из средних значений предельных потерь напряжения в нормальном режиме: в сетях 10 (6) кВ не более 6 %, в сетях 0,38 кВ (от ТП до вводов в здания) не более 4 — 6 %.

    Большие значения относятся к линиям, питающим здания с меньшей потерей напряжения во внутридомовых сетях (малоэтажные и односекционные здания), меньшие значения — к линиям, питающим здания с большей потерей напряжения во внутридомовых сетях (многоэтажные многосекционные жилые здания, крупные общественные здания и учреждения)».

    Чтобы одновременно выполнить требования СП 31-110-2003 и РД 34.20.185-94 может потребоваться обеспечить суммарные потери в кабеле от ВРУ до щита освещения и в кабелях групповых линий не более 1,5% в малоэтажных и односекционных зданиях, и не более 2,5% в многоэтажных и многосекционных зданиях.

    Во всех случаях расчет потерь должен начинаться со сбора информации о всех кабельных линиях (сечение жил, материал жил, длина) от ТП до щита освещения. Расчет возможных потерь в этих кабелях иногда позволяет увеличить допустимые потери в групповых линиях и этим снизить стоимость осветительной сети здания.

    С 1 января 2013 года введен в действие ГОСТ Р 50571. 5.52-2011 «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки», который является аутентичным переводом международного стандарта IEC 60364-5-52:2009. В нем в справочном приложении G «Падение напряжения в установках потребителей. Максимальное значение падения напряжения» приведены нормы падения напряжения между источником питания и любой точкой нагрузки: «Для установок низкого напряжения, питающихся непосредственно от общей системы электроснабжения низкого напряжения, допускаются потери 3% для освещения и 5% для других пользователей». При этом «когда длина электропроводки более чем 100 м, эти падения напряжения могут быть увеличены на 0,005% на метр электропроводки вне 100 м, но не более, чем на 0,5%». К сожалению, в данном ГОСТ нет конкретного указания, на что распространяются указанные потери: только от ВРУ здания до наиболее удаленного светильника, или от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного светильника. Но, по видимому, речь идет о потерях, начиная от ВРУ здания.

Иначе ГОСТ входит в сильное противоречие с СП 31-110-2003 и РД 34.20.185-94. Также нет четкого указания, в каком случае можно увеличивать потери на 0,005% на метр электропроводки: с учетом длины кабеля от ВРУ до щита освещения или нет. В соответствии с пунктом 520.3.1 ГОСТ Р 50571.5.52-2011 электропроводкой называется «Совокупность из голых или изолированных проводников или кабелей или шин и частей, которые их защищают и в случае необходимости заключают в себе кабели или шины». Данное определение не проясняет возникающие вопросы.

ГОСТ Р 50571.16-2007 «Электроустановки низковольтные. Часть 6. Испытания» допускает падение напряжения до 4% (п. 612.10). Именно этим стандартом руководствуются электроиспытательные лаборатории во время испытаний электроустановок. Но, при больших потерях напряжения в питающих линиях, напряжение на зажимах наиболее удаленных светильников может оказаться недостаточным для их нормальной работы. Хотя инженеры электроиспытательной лаборатории могут и не сделать замечаний. А если учесть, что в соответствие с ГОСТ 32144-2013 (до 1 июля 2014 г. действовал ГОСТ Р 54149-2010) «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» отклонение напряжения в точке передачи электрической энергии не должны превышать 10 % номинального значения (п. 4.2.2), то может возникнуть ситуация, что наиболее удаленные светильники не включатся. Хотя при этом все требования стандартов будут соблюдены.

    Исходя из рассмотренных в статье требований к нормированию потерь в электрических сетях, можно сделать вывод: для установок внутреннего освещения следует нормировать потери от ВРУ здания до наиболее удаленного светильника не более 2,5-3%, если потери от шин 0,4 кВ ТП до ВРУ менее 4,5%.

    При увеличении потерь питающей линии потери напряжения внутри здания следует уменьшать. Но, так как требование третьего абзаца пункта 7.23 в СП 31-110-2003 имеет рекомендательный характер, в ряде случаев можно обосновать увеличение потерь до 8-8,5% от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленного светильника. Например, при использовании люминесцентных светильников с электронными ПРА, которые устойчиво работают при пониженных напряжениях. В этом случае необходимо к обоснованию приложить паспорт на светильник, в котором должны быть указаны предельные режимы его работы.

    Что бы не допустить использования для групповых линий кабелей больших сечений, следует подбирать сечение кабеля от ВРУ до щита освещения по допустимым потерям не более 0,5-1%. Для каждой осветительной установки выбирают оптимальное распределение потерь между всеми участками электрической сети.

     Сети наружного освещения допускают потери напряжения у наиболее удаленных светильников не более 5 % номинального напряжения сети, а у наиболее удаленных прожекторов — 2,5 %. Эти требования приведены в Инструкции по проектированию наружного освещения городов, поселков и сельских населенных пунктов СН 541-82. Но, как правило, проектировщики стараются не выходить за пределы 3%, так как используемые для наружного освещения разрядные лампы высокого давления имеют сильную зависимость светового потока от напряжения.

2 сентября  2013 г.

К ОГЛАВЛЕНИЮ (Все статьи сайта)

Отклонения и потери напряжения в сетях

    Для подачи к электроприемникам напряжения, близкого к номинальному, в числе прочих мер площадь сечения проводников следует выбирать таким образом, чтобы потеря напряжения в них не превышала некоторого допустимого значения. Так как отклонения напряжения зависят от потерь напряжения и одновременно с ограничением последних принимаются меры по регулированию напряжения трансформаторов путем изменения их коэффициентов трансформации, то расчет местных сетей на потерю напряжения дает возможность обеспечить отклонения, не выходящие за допустимые пределы. Соответственно и выбираются допустимые потери напряжения в элементах сети для каждого конкретного случая. Практически потеря напряжения принимается в воздушных линиях напряжением 6—10—35 кВ — 8%, в кабельных — 6%, в сетях 380 и 220 В на всем их протяжении (от ТП до последнего электроприемника)—5—6% от номинального напряжения.  [c.25]
    Отклонения и потери напряжения в сетях [c.75]

    Общие положения. Потери напряжения в линиях ПУЭ не нормируются, так как имеются рациональные средства регулирования напряжения, в их числе ручное или автоматическое переключение ответвлений на обмотках высшего напряжения трансформаторов, включение на параллельную работу линий и трансформаторов и т. д. Определим максимально допустимую потерю напряжения в звене сети любого напряжения, включающую элементы трансформатор—линия — электроприемник, или генератор — линия — электроприемник. Учитывая, что выходное напряжение генератора или вторичной обмотки трансформатора превышает номинальное напряжение сети на 5% пределы регулирования сети составляют 5% потери напряжения в трансформаторах не превосходят 5% допускаемое отклонение у электроприем-ников составляет 5%, нетрудно определить, что допустимые потери напряжения в линии составят без регулирования 5%, а при регулировании 10%. При этом (сеть без регулирования напряжения) напряжение первичной обмотки приемного трансформатора будет равно номинальному, что в свою очередь гарантирует напряжение вторичной его обмотки на 5% выше номинального. [c.76]

    РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПО ОТКЛОНЕНИЯМ И ПОТЕРЯМ НАПРЯЖЕНИЯ [c.192]

    Обеспечение необходимых уровней и отклонений напряжения у потребителей при нормальных напряжениях у источников. Достаточный уровень напряжения С/о на электростанциях, одиако, не гарантирует требуемый уровень и у потребителя при передаче мощности Я+ЯС—Ск) в сети возникают потери напряжения Ды, которые могут быть значительными. Для поддержания требуемого [c.167]

    При проектировании электрических сетей необходимо производить расчет на потерю напряжения. По требованиям ПУЭ отклонение напряжения на зажимах токоприемника от номинального значения не должно быть более 2,5-5% (каждый участок электросети должен быть проверен на потерю напряжения, особенно если энергоприемник находится на большом расстоянии от источника питания).  [c.10]

    На экономичность работы электроустановок в значительной степени влияют режим эксплуатации электрооборудования и сетей, потери электроэнергии в них и коэффициент мощности электроустановки. Наиболее экономичным режимом можно считать такой режим работы электроустановки, при котором достигается наименьший расход электроэнергии на единицу продукции (тонну нефти или кубический метр газа, перекачиваемых станцией) и наименьшие расходы на ремонт и замену оборудования. Для повышения экономичности работы электроустановок в первую очередь необходимо устранить все явные потери электроэнергии, образующиеся при работе электродвигателей вхолостую или при неполной загрузке, при горении электрических ламп в дневное время, там где это не требуется по условиям производства, в резервных трансформаторах, находящихся под напряжением, в электронагревателях, включенных без надобности. Потери в проводниках (проводах, кабелях, обмотках машин и трансформаторов) при одном и том же сечении проводника пропорциональны квадрату силы тока нагрузки. Токовая перегрузка проводников ведет к резкому увеличению потерь и, наоборот, уменьшение нагрузки ведет к снижению потерь. Это обстоятельство учитывают при выборе режима работы двух параллельных линий (рабочей и резервной), каждая из которых рассчитана на полную нагрузку. Целесообразно включать обе такие линии на одновременную работу, а не держать одну в резерве, а другую под полной нагрузкой. При таком режиме нагрузка каждой линии уменьшится в два раза, а потери в каждой из них — в четыре раза. Отклонение напряжения сети от номинального также неблагоприятно воздействует на режим потребления электроэнергии. При понижении напряжения и неизменной нагрузке электродвигателя увеличивается ток нагрузки в линии, значит, увеличиваются и потери электроэнергии. В электроосве-тительнЪгх установках увеличение напряжения против нормального ведет к быстрому перегоранию электрических ламп. Понижение напряжения ведет к резкому ухудшению качества освещения и необходимости вклю- [c.225]

    Отклонения напряжения у электро-приемников от номинального допускаются в пределах от — -5 до —2,5% при освещении помещений холодильников от -)-5 до —5% при аварийном и наружном освещении, а также в жилых зданиях до 5%, а в отдельных случаях до — -10% для питания силовых электроприемников. Значительное повышение напряжения у двигателей увеличивает потребление ими реактивной мощности из сети и их нагрев вследствие роста потерь в стали. Понижение напряжения вызывает снижение вращающего момента и мощности двигателя в квадратичной зависимости от напряжения. Одновременно увеличивается ток, а также нагрев двигателя за счет роста потерь в меди. Периодические или резкие изменения нагрузки сети также могут вызвать колебания напряжения. Последние вредно сказываются на изменении силы света ламп, что вызывает утомляемость зрения и снижение производительности труда. Величина допустимых колебаний напряжения ограничивается для ламп в производственных помещениях не болое 4%, а в жилых зданиях не более 2,5% при повторяемости до 10 раз в час для электродвигателей, пускаемых без нагрузки, не более 15%, а пускаемых под нагрузкой (лифты) не более 10% от номинального напряжения сети. [c.157]

    Показателями качества электрической энергии у приемников в случае питания их трехфазным током являются отклонения напряжения и частоты, колебания напряжения и частоты, неси-нусоидальность формы кривой напряжения, смещение нейтрали и несимметрия напряжений основной частоты (ГОСТ 13109—67). В частности, при снижении напряжения уменьшаются пусковой и максимальный моменты электродвигателей, возрастает ток, поступающий к ним из сети, увеличивается нагрев обмоток, резко уменьшается световой ноток ламп. Превышение номинального напряжения приводит к возрастанию потерь в стали трансформаторов, электродвигателей и аппаратов и увеличению их нагрева, ухудшению коэффициента мощности асинхронных двигателей, сокращению срока службы осветительных ламп. [c.11]

    Последним этапом расчета сети на отклонение напряжения является распределение потерь напряжения между линиями, связывающими ЦП с электроприемником. Эти потери не должны быть превышены при расчете соответствующих линий на потерю напряжения. [c.76]

    Приведенные наибольшие допустимые (располагаемые) потери напряжения являются предельными и учитывают лишь требования ПУЭ о наибольших допустимых отклонениях напряжения на зажимах электроприемииков от номинального. В ряде случаев эти предельные значения могут оказаться выше значений, отвечающих наименьшим приведенным затратам, т. е. экономически выгодных и соответствующих оптимальным схемам сетей. При проектировании следует стремиться к выбору схем, близких к оптимальным значениям допустимых потерь напряжения и их распределению по элементам сети. [c.196]

    Распределительные сети обычно состоят из сетей двух напряжений. причем связь осущесталяется без регулированля напряже ння под нагрузкой. Чтобы упростить расчеты, целесообразно каждое из этих звеньев распределительной сети рассматривать отдельно. Подберем допустимые потери напряжения прн наибольших нагрузках в каждом звене, т. е. в распределительной сети одного напряжения, учитывая указанные выше условия, которые должны соблюдаться в центрах питания, и предельно допустимые отклонения напряжения у нагрузок. [c.104]

    При расчете на отклонение напряжения должны учитываться выходное напряжение центра питаний (ЦП) и все потери и добавки напряжения на участке от ЦП до рассматриваемого электроприемника определяются отклонения напряжения у электроприемников, подключенных к линии для всех характерных режимов работы сети (нормальный и аварийный режимы работы схемы электроснабжения, режимы максимальных и минимальных нагрузок потребителя и т. д.). [c.75]

---

Line Voltage — обзор

Электроэнергия с линейным напряжением испытывает различные мешающие воздействия во время ее распределения. Это может быть вызвано источниками в сети питания или другими пользователями, или другими нагрузками в той же установке. Чистое бесперебойное снабжение не было бы рентабельным; Баланс между стоимостью поставки и ее качеством определяется национальными нормативными требованиями, подкрепленными опытом энергоснабжающих компаний. Типичные нарушения:

1.

Колебания напряжения. Распределительная сеть имеет конечный импеданс источника, и переменная нагрузка влияет на напряжение на клеммах. Включая падения напряжения в помещениях заказчика, допуск ± 10% от номинального напряжения будет покрывать нормальные колебания в Великобритании; предлагаемые ограничения для всех стран CENELEC составляют +12%, -15%. В соответствии с режимом гармонизации напряжения CENELEC европейское напряжение питания в точке подключения к помещению потребителя составит 230 В +10 процентов, -6 процентов.

2.

Колебания напряжения. Кратковременные (субсекундные) колебания с довольно малой амплитудой раздражающе заметны при электрическом освещении, хотя электронные схемы питания их легко игнорируют. Генерация мерцания при переключении нагрузки высокой мощности подлежит нормативному контролю.

3.

Сбои напряжения. Неисправности в системах распределения электроэнергии вызывают почти 100-процентные падения напряжения, но устраняются быстро и автоматически с помощью защитных устройств, а во всей остальной распределительной системе напряжение немедленно восстанавливается.Поэтому большинство потребителей видят кратковременный провал напряжения. Частота появления таких провалов зависит от местоположения и сезонных факторов.

4.

Искажение формы волны. В источнике переменного тока линейное напряжение генерируется как чистая синусоида, но реактивное сопротивление распределительной сети вместе с гармоническими токами, потребляемыми нелинейными нагрузками, вызывает искажение напряжения. Преобразователи питания и электронные блоки питания вносят важный вклад в нелинейную нагрузку.Фактически, гармонические искажения могут быть хуже в точках, удаленных от нелинейной нагрузки, из-за резонансов в компонентах сети. Не только должны быть ограничены нелинейные гармонические токи, но и оборудование должно быть способно работать с до 10 процентов общих гармонических искажений в форме волны питания.

5.

Переходные процессы и скачки. Операции переключения генерируют переходные процессы в несколько сотен вольт в результате прерывания тока в индуктивной цепи.Эти переходные процессы обычно возникают всплесками и имеют время нарастания не более нескольких наносекунд, хотя конечная полоса пропускания распределительной сети быстро ослабит все, кроме локальных источников. Более редкие всплески большой амплитуды, превышающие 2 кВ, могут наблюдаться из-за условий неисправности. Еще более высокие скачки напряжения возникают из-за ударов молнии, чаще всего в открытых распределительных сетях воздушных линий в сельской местности.

FAQ — Падение напряжения

Что такое напряжение уронить? Падение напряжения в электрической цепи обычно возникает, когда по проводу проходит ток.Чем больше сопротивление цепи, тем выше падение напряжения.

Сколько напряжения падение приемлемо? A сноска (NEC 210-19 FPN No. 4) в Национальном электротехническом кодексе говорится, что напряжение падение на 5% в самом дальнем гнезде ответвительной проводки схема приемлема для нормального КПД. Через 120 цепь вольт 15 ампер, это значит, что должно быть падение не более 6 вольт (114 вольт) на самом дальнем расстоянии розетку при полной загрузке контура.Это также означает что цепь имеет сопротивление, не превышающее 0,4 Ом.

Причины возникновения «Чрезмерное падение напряжения» в параллельной цепи ? Причина обычно:

1. Высокое сопротивление соединения в местах соединения проводов или выходных клемм, обычно вызывается:

• плохое соединение в любом месте цепи
• отдельно или прерывистые соединения в любом месте цепи
• корродированный соединения в любом месте цепи
  • неадекватны посадка провода в пазе соединения на с обратной связью «вставного типа» розетки и выключатели.

2. Провод делает не соответствуют нормам кодов (недостаточно тяжелый калибр для длина пробега).

Какие последствия «избыточного» падения напряжения в схема? Чрезмерное падение напряжения может вызвать следующие условия:

1. Низкое напряжение до оборудование, находящееся под напряжением, что приводит к неправильной, неустойчивой, или нет работы — и повреждение оборудования.

2. Низкая эффективность и потраченная впустую энергия.

3. Обогрев при соединение / сварка с высоким сопротивлением может привести к пожару на высокие амперные нагрузки.

При каких% падение напряжения делает цепь опасной? Это сложно сказать, в какой момент будет превышение падения напряжения вызвать пожар, потому что это зависит от силы тока протекает через соединение с высоким сопротивлением, что сопротивление этой связи и потому что многие факторы должны быть рассмотрены относительно того, в какой момент произойдет возгорание, e. г .:

1. Высокий соединение сопротивления при контакте с горючим материал?

2. Есть ли воздух? поток для рассеивания тепла?

3. Площадь вокруг соединения изолированы, так что тепло не может побег.

NFPA сообщает [1], что с 1988-1992 гг. было в среднем 446 300 пожаров в домах в год, в результате 3860 смертей и имущества на 4,4 миллиарда долларов повреждать.42 300 (9%) из этих пожаров возникали ежегодно. по Электрические Распределительные Системы . Самый большой часть пожаров, вызванных распределением электроэнергии системы (48%) были вызваны неисправностями фиксированной проводки, розетки и выключатели .

Электрооборудование Пожары распределительного оборудования в домах в США 2

1988–1992 В среднем

Причина пожара	№Пожаров
Общее распределение электроэнергии Система	42 300 (100%)
Неисправность фиксированной проводки	15400 (36%)
Выключатели, розетки, розетки	4800 (11%)

Результаты углубленное расследование 149 пожаров в жилых домах, вызванных системы распределения электроэнергии были резюмированы в статья Smith & McCoskrie [2]. О пожарах, происходящих как результат:

1. неисправность исправлена проводка — плохие / неплотные соединения, поврежденные разъемы, неправильная установка и замыкания на землю составили 94% этих пожаров.

2. розетки и выключатели — ненадежные / плохие соединения составили 59% из них пожаров.

3. Освещение арматура — ослабленные или плохие соединения составили 37% этих пожаров.

Большинство из них неисправные цепи и розетки могли быть ранее идентифицированные как опасности при нагрузке 15 ампер испытание, и многие из этих пожаров могли быть легко предотвратил.

The Philadelphia Корпорация жилищного строительства требует подрядчиков выполнить испытание под нагрузкой 15 ампер перед изоляцией существующие дома с утеплителем на чердаке ползать места в старых домах-рядах. [3] До учреждения испытания, тлеющие пожары были связаны с полдюжиной инсталляции. PHDC обнаружил, что 70% домов провалил испытание на максимальное падение напряжения 5% с оценкой «a кластер около 6% ». Произвольно созданный PHDC 10% как недопустимое падение напряжения, за пределами которого подрядчик должен отремонтировать / заменить цепь до приступаем к проекту изоляции. PHDC был успешно используя этот критерий в течение 2 лет (нет пожаров в 2500 установок).

РЕКОМЕНДАЦИИ

Для мощности КПД, стандарт NEC: максимальное падение напряжения 5% Рекомендовано.

Из безопасности перспектива, потому что проводка в некоторых домах со временем ухудшаются (особенно в домах, где алюминиевая разводка для силовых цепей), и своими руками модификации могут быть менее профессиональными, лишними падение напряжения вызывает беспокойство из-за потенциального возгорания опасность на соединениях с высоким сопротивлением, особенно на цепей, которые приводят в действие электродвигатели, когда они находятся в жилище спят, e. грамм. Кондиционеры, холодильники, печные вентиляторы, вытяжные вентиляторы и др.

Некоторые агентства произвольно установите критерий максимального падения напряжения от 10% до считаться неприемлемым и опасным. Автор считает, что любая разница падения напряжения> 1% от соседняя емкость должна быть исследована, чтобы разница падения напряжения> 2% от соседнего емкость следует рассматривать как опасность, и что ее использование критерии максимального падения напряжения более 8% (на 3% выше рекомендация «эффективность») ухаживает катастрофа.Падение напряжения 3% (3,6 В при 120 В цепь) при одном подключении при токе 15 ампер развивает 54 Вт тепла — что может вызвать возгорание при определенных условия.

---

Сноски

[1] NFPA Отчет о продуктах для дома в США, 1988–1992 гг. (Приборы и оборудование) Элисон Л. Миллер Август, 1994

[2] Смит, Линда и Деннис МакКоскри, «Что вызывает возгорание электропроводки в жилых домах» Пожар Журнал , январь / февраль 1990: 19-24, 69

[3] Кинни, Ларри «Оценка целостности Электропроводки » Home Energy Сентябрь / Октябрь 1995 год: 5,6

Регулирование напряжения линий электропередачи: зависимости и параметры

Основные выводы

• Падение напряжения в линии, регулирование напряжения и эффективность передачи являются важными факторами, определяющими производительность линий передачи.

• Регулировка напряжения линии передачи изменяется в зависимости от влияния параметров линии R, L и C на длину линии.

• В короткой линии передачи регулирование напряжения зависит от линейного тока, коэффициента мощности нагрузки и параметров линии R и L.

Параметры линии, такие как R, L и C, влияют на величину принимаемого конечного напряжения в линии передачи

В истории электроэнергетики передача электроэнергии была очень спорной темой.Эти споры привели к череде событий, получивших название «Война токов». Основные дебаты в этой «войне» были сосредоточены на эффективности систем передачи постоянного тока DC❳ и переменного тока (AC). Конечно, это не было настоящим полем боя, поэтому о перемирии между противниками объявить нельзя. Учитывая это, дискуссии продолжались и в конце 19 века.

В настоящее время высоковольтные системы передачи переменного тока представляют собой широко используемый подход для передачи электроэнергии от удаленных генерирующих станций к подстанциям вблизи густонаселенных городов. Несмотря на то, что передача высокого напряжения переменного тока является экономичной, падение напряжения в линии, регулирование напряжения и эффективность передачи являются серьезными проблемами при проектировании системы линий передачи.

Падение напряжения в линии передачи вызывает снижение напряжения на принимающей стороне VR❳ по сравнению с напряжением на передающей стороне VS❳. Разница напряжений VS-VR должна быть минимальной в экономичной системе передачи электроэнергии. Регулировка напряжения — это мера того, сколько напряжения падает по длине линии передачи от передающего конца до принимающего конца.

Падение напряжения в линии, стабилизация напряжения и эффективность передачи мощности

Падение напряжения в линии передачи в основном связано с параметрами линии передачи — сопротивлением R❳, индуктивностью ❲L❳, емкостью C❳ и шунтирующей проводимостью. ❲ГРАММ❳. Эти параметры обеспечивают сопротивление потоку тока и падениям напряжения по всей длине линии передачи.

Когда падение напряжения в линии увеличивается, напряжение VR на приемной стороне относительно уменьшается. Регулировка напряжения — это отношение разности напряжений на передающей и принимающей сторонах к напряжению на принимающей стороне.Стабилизация напряжения обычно выражается в процентах:

При отсутствии нагрузки напряжение на передающей стороне и напряжение на приемной стороне равны ❲VS = VR ❳. Когда линия передачи проводит ток под нагрузкой, напряжение VR на приемном конце уменьшается по сравнению с состоянием холостого хода, и регулировка напряжения принимает определенное положительное значение. В некоторых случаях регулирование напряжения выражается следующим уравнением:

, где VNL — это напряжение на приемном конце без нагрузки, а VFL — это напряжение на приемном конце при полной нагрузке.Независимо от того, как мы описываем регулирование напряжения, низкое значение желательно в любой линии передачи независимо от уровней напряжения и длины линии.

Среди параметров распределенной линии сопротивление силовых кабелей играет важную роль в возникновении падения напряжения и потери мощности в линии. Поскольку потери мощности составляют значительную долю передаваемой мощности, мощность на принимающей стороне становится сравнительно меньше. Отношение мощности на приемном конце к мощности на передающем конце в линии передачи электроэнергии называется эффективностью передачи.Эффективность передачи можно выразить следующим уравнением:

где IR и IS представляют токи на приемной и отправляющей сторонах соответственно. cos Rand cos S — коэффициенты мощности на приемном и передающем концах соответственно. Как правило, коэффициент мощности схемы — это отношение реальной мощности, используемой для работы, и полной мощности, подаваемой в схему.

Из этого раздела мы можем сделать вывод, что, когда падение напряжения в линии увеличивается, напряжение на приемном конце уменьшается, и регулирование напряжения становится более высоким. Точно так же рассеяние мощности на сопротивлении линии вызывает снижение эффективности кабелей передачи энергии.

Влияние R, L и C на линии передачи

Существует равномерное распределение R, L и C по всей длине линии передачи. Последовательный импеданс формируется из сопротивления и индуктивности, тогда как емкость и шунтирующая проводимость между проводниками формируют шунтирующий импеданс. Влияние этих параметров линии на регулирование напряжения зависит от длины кабелей передачи.

Сопротивление линии R — это свойство материала жилы силового кабеля. Значения R зависят от физических параметров, таких как температура окружающей среды, расположение проводников в пучках кабелей и спиральность многожильных проводов или от типа металла в проводнике. Частота переменного напряжения вызывает явление, известное как «скин-эффект», который, в свою очередь, умножает сопротивление линии на коэффициент 1,02 поправочный коэффициент кожи, k❳ в системе передачи переменного тока 60 Гц. Наличие поблизости токоведущих линий также увеличивает сопротивление кабеля передачи; это чаще всего применяется в трехфазных линиях передачи.

Магнитное и электрическое поля, связанные с токонесущими линиями передачи, определяют параметры линии: последовательную индуктивность L и шунтирующую емкость C. Геометрическое расположение передающего кабеля также играет важную роль в распределении параметров реактивного сопротивления вдоль линии передачи. длина строки.

Шунтирующая проводимость G рассчитывается только при наличии тока утечки в линии передачи. Параметр G отвечает за протекание тока утечки между проводниками и землей. Поскольку ток утечки очень мал по сравнению с линейным током в линиях электропередачи, шунтирующей проводимостью G обычно пренебрегают при моделировании линии передачи.

Тип ЛЭП	Длина (км)	Диапазон напряжения (кВ)	Учитываемые параметры линии
Короткая линия передачи	<50	<20	R и L
Средняя линия передачи	50-150	20-100	R, L и C
Длинная линия передачи	> 150	> 100	R, L и C

Таблица. 1 Классификация линии передачи и параметры линии, учитываемые при ее моделировании

Моделирование линии передачи

Моделирование линии передачи — важный шаг к достижению лучшего регулирования напряжения и эффективности передачи. Эти модели передачи обычно представляют собой эквивалентную схему реальной линии передачи. Эти модели дают нам лучшее представление о поведении линий передачи. Воздушные линии электропередачи моделируются с использованием параметров линии R, L и C для анализа характеристик и определения падения напряжения, регулирования напряжения и эффективности передачи.Влияние параметров линии на систему передачи зависит от класса напряжения и длины линии. В таблице 1 представлена ​​классификация воздушных линий электропередачи и параметры линии, учитываемые при моделировании.

Регулирование напряжения однофазной короткой линии передачи

Как показано в таблице 1, влияние емкости в короткой линии передачи не учитывается. Сопротивление линии и индуктивность взяты как сосредоточенные параметры, а не равномерно распределены.Рассмотрим однофазную короткую линию передачи. Напряжение на передающем конце VS подает ток I Ампера при коэффициенте мощности cos S. R и XL — это сопротивление линии передачи и реактивное сопротивление соответственно (как фазного, так и нейтрального проводника). Напряжение на приемном конце VR и ток I имеют коэффициент мощности с запаздыванием cos R.

Из векторной диаграммы эквивалентной модели линии передачи напряжение на передающем конце может быть записано с использованием метода компонентов как

Для При расчете регулирования напряжения величина VS определяется действительной частью уравнения (4).Мнимая часть VS очень мала и ею пренебрегают. Если вы не хотите приближать регулирование напряжения, вы можете включить мнимую часть при вычислении величины выходного напряжения VS. Регулировка напряжения однофазной короткой линии передачи задается уравнением:

Если мы можем моделировать линии передачи с параметрами линии, распределенными по длине, падение напряжения в линии и регулирование напряжения будут более точными. Эти модели помогают инженерам энергосистем заново изобрести проектирование линий электропередачи таким образом, чтобы необходимое напряжение принималось на подстанциях с минимальными потерями по длине линии.Современные инструменты моделирования энергосистемы экономят время и деньги и позволяют определить предварительную осуществимость проекта системы линии электропередачи.

Руководство по освещению шоссе: расчет падения напряжения

Якорь: #CHDHDEBC

Раздел 4: Расчет падения напряжения

Якорь: # i1006100

Введение

В этом разделе объясняется падение напряжения и его расчет. для ответвлений освещения проезжей части.

Падение напряжения можно рассчитать вручную, используя методы описанные в этом разделе или с помощью электронной таблицы NewVolt калькулятор, доступный в TxDOT Traffic Operations Дивизия (TRF).

Якорь: # i1006115

Максимально допустимое падение напряжения

Типовое рабочее напряжение сети для освещения составляет 240 В или 480 В переменного тока.Однако, поскольку медный провод имеет величина сопротивления, падение (или потеря) напряжения произойдет в сам провод. Эта энергия теряется в виде нагрева в проводе.

ПРА магнитного регулятора для ТНС указанного типа для освещения проезжей части (и показано в деталях освещения проезжей части) будет нормально работать при 10% ниже номинального напряжения сети.(Этот не относится ко всему электрическому оборудованию. Для оборудования, отличного от освещение проезжей части, см. документацию производителя оборудования. ) Хорошая практика проектирования позволяет коммунальному предприятию отклоняться на 2%. от номинального сетевого напряжения, оставляя 8% доступных для напряжения падение в ответвленных цепях. Следовательно, максимально допустимое напряжение капли выводятся следующим образом:

Драйверы в светодиодных светильниках работают в диапазоне напряжений.Типичные диапазоны: 120–277 В и 347–480 В. Несмотря на то что Светодиодные светильники могут работать при более высоком падении напряжения, чем 8%, рекомендует TxDOT. проектирование схем с максимально допустимым падением напряжения на 8% для Светодиоды тоже.

Якорь: # i1006135

Formula

Напряжение (В) равно току (I) раз сопротивление (R) , выраженное как:

Следовательно, падение напряжения (Вд) в любом заданном пробег можно рассчитать как:

Обсуждение каждого из факторов в этой формуле приводится ниже.

Якорь: # i1006169

Ток в пробеге

При расчете падения напряжения вручную проектировщик должен определять ток в каждом прогоне (то есть от последнего светового столб до предпоследнего и т. д., вплоть до службы столб). Сила тока зависит от количества и типа светильников. В В следующей таблице показан ток, необходимый для различных типов светильников.

Якорь: # i1003936 Расчетный ток для различных стандартов TxDOT Светильники

Мощность светильника и тип *
	120 В	240 В	480 В
150 Вт HPS	1. 67 А	0,83 А	0,42 A
250 Вт HPS	2.50 А	1,25 А	0,63 A
400 Вт HPS	3. 75 А	1,88 А	0,94 A
Светодиодный эквалайзер мощностью 150 Вт	0.83 А	0,42 А	0,21 A
Светодиодный эквалайзер мощностью 250 Вт	1. 42 А	0,71 А	0,35 A
Светодиодный эквалайзер мощностью 400 Вт	2.08 А	1,04 А	0,52 A
12-400 Вт HPS HM	45. 0 А	22,5 А	11,3 A
6-400Вт Светодиод HM	30.0 А	15,0 А	7,50 A
150 или 165 Вт IF	1. 4 А	0,71 А	н / д
* HPS = Натрий высокого давления; LED = светоизлучающий диод; IF = индукция Флуоресцентный; HM = высокая мачта

Якорь: #DBFGKACT

Сопротивление проводника

Для расчета падения напряжения необходимо знать сопротивление проводника (провода), используемого в ответвленной цепи. Сопротивление функция размера и длины провода. Сопротивление для обоих проводов идёт к светильнику необходимо учитывать.

В следующей таблице показано сопротивление проводов для различных американских Калибры проводов (AWG). Поскольку оба провода имеют типичный размер схем, в таблице указано «сопротивление шлейфа»; таким образом, дизайнеру нужно только рассчитать расстояние между опорами светильника.

Якорь: # i1004012 Сопротивление провода по манометру

(AWG)	(Ом / фут)	(Ом / метр)
12	0. 003360	0,011023
10	0,002036	0.006680
8	0,001308	0,004291
6	0. 000820	0,002690
4	0,000518	0.001700
2	0,000324	0,001063
0	0. 000204	0,000670
00	0,000162	0.000532
* Показанные значения для медных проводников без покрытия в кабелепроводе при температуре 25 ° C

ПРИМЕЧАНИЕ. Сопротивление контура учитывает длину провода в обоих направлениях, требуя от дизайнера измерения только одностороннего расстояния между опоры для светильников.

Провода большего диаметра имеют меньшее сопротивление. Использование проволоки большего диаметра это один из способов уменьшить падение напряжения в цепи.

Якорь: #ATFQKVDS

Длина пробега

При использовании предыдущей таблицы для получения сопротивления проводника на метр или фут, «длина участка», используемая для определения падения напряжения. формула будет просто односторонним расстоянием между полюсами.

Из-за способа подключения светильников высота полюс не имеет значения при расчете падения напряжения. Только в последний полюс будет фактором высоты, и то только в том случае, если шесты были очень высокими (высокая мачта, например).

Якорь: #XYLYGHVQ

Пример расчета

В ответвлении на 480 вольт пробег от последнего огонька Полюс до следующего фонарного столба составляет 200 футов.Двухрычажный фонарный столб поддерживает два светодиодных светильника EQ мощностью 400 Вт. Проводник — провод 8-го калибра.

Используя данные из таблиц, представленных в этом разделе, получаем Следующая информация:

Используя формулу для расчета падения напряжения, находим

и, следовательно,

Якорь: #ANFRUILT

Общее падение напряжения

На каждом проходе ответвленной цепи будет падение напряжения. Следовательно, по мере того, как вы работаете с электричеством, общее напряжение упало в проводке увеличивается по мере добавления падения для каждого последующего прогона. Это общее количество не должно превышать 8 процентов на самом дальнем от полюса полюсе. электрические услуги.

Якорь: #ROBAREAN

Split Branch Circuit

Иногда ответвленная цепь разделяется и проходит в двух направлениях.Когда это происходит, разработчик должен помнить, что каждый прогон разделяется Выключенный контур имеет отдельное падение напряжения.

Потери в линиях передачи переменного тока

Потери в линиях передачи переменного тока

Курт Хартинг

24 октября 2010 г.

Представлено как курсовая работа по физике 240, Стэнфордский университет, осень 2010 г.

Фиг.1: Резистивные потери на трансмиссии из алюминия линия как функция радиуса в процентах от потери 1000 км.

Введение

По данным Министерства энергетики Калифорнии. потеряно около 19,7 x 10 ⁹ кВтч электроэнергии из-за передача / распределение в 2008 году. [1] Эта сумма потери энергии составили 6,8% от общего количества электроэнергии, использованной в состояние в течение того года. По средней розничной цене 2008 г. $ 0.1248 / кВтч, это означает потерю электроэнергии на сумму около 2,4 миллиарда долларов. в Калифорнии, и потери в размере 24 миллиардов долларов на национальном уровне. [1] Этот отчет пытается объяснить и количественно оценить два основных источника потерь в напряжение в линиях передачи переменного тока: резистивные потери и потери на коронный разряд. В Первое происходит из-за ненулевого сопротивления обнаруженного металла проволоки. Потеря короны — это ионизация воздуха, которая происходит, когда электрическая поля вокруг проводника превышают определенное значение.

Резистивные (кожные) потери

Хотя проводники в линии передачи чрезвычайно низкое удельное сопротивление, они не идеальны.Этот раздел направлен на количественно оценить эту потерю путем вычисления глубины скин-слоя и мощности коэффициенты затухания.

Теория

Величина резистивных потерь в системе может быть вычислено с использованием уравнений линии передачи без коронного разряда, чтобы найти количество мощности, подаваемой в любую точку провода, и вычитая начальное количество мощности. Уравнения для этого следующие: ниже: [2]

В приведенном выше уравнении c — скорость света, а L, индуктивность на единицу длины линии передачи определяется как:

Фиг. 2: Потери короны в киловаттах, потерянных за километр провода как функция радиуса. Al 3 фазы 765 кВ линия передачи и формула Пика были использованы для генерации этот график.

Уравнения для расчета R _l , сопротивление на единицу длины, может быть показано ниже. Он включает формулу для определения глубины скин-слоя провода (δ), которая показывает, насколько далеко в проводник 90% мощности переносится током.[3]

I _B в этом уравнении является поправкой коэффициент, найденный с использованием первых двух функций Бесселя I.

Используя приведенные выше уравнения, общее количество мощность, потерянная из-за сопротивления, равна мощности на заданном расстоянии минус изначальная сила. Поскольку сумма убытка в процентах равна фиксированная сумма вне зависимости от начальной мощности, перечисленные результаты записываются в процентах от общей мощности. Перечисленные выше параметры и Резюме результатов этих уравнений можно найти в Таблице 1.В это, есть оценочные потери типичной линии электропередачи США, сделанной из алюминий (Случай 1), европейская линия электропередачи на 50 Гц (Случай 2) и линия из серебра (футляр 3). Сравнение случаев 1 и 3 показывает, что строительство длинного кабеля передачи может снизить потерю сопротивления (около 19 млн долларов в год), но строительство будет стоить значительно дороже (18,5 млрд долларов) в 2010 г. рыночные цены.

Параметр Корпус 1 Корпус 2 Корпус 3 д Разделение строк 10 м Радиус проводника 0. 015м л Индуктивность на метр 2,6 мкГн / м f Частота 60 Гц 50 Гц 60 Гц σ Электропроводность металла 3,82 × 10 7 См / м (Al) 3.82 × 10 7 См / м 6,17 × 10 7 См / м (Ag) I B Поправочный коэффициент Бесселя 1,1 1,1 1,1 δ Глубина кожи 10,5 мм 11,5 мм 8,3 мм R л Сопротивление на метр 29. 1 мкОм / м 26,5 мкОм / м 22,9 мкОм / м α коэффициент затухания 18,6 x 10 -9 / м 17,0 x 10 -9 / м 14,7 x 10 -9 / м мкм 0 Проницаемость свободного пространства 4π x 10 -7 Г / м с Скорость света 3 x 10 8 м / сек % P Rloss (1 км) 37. 2 стр. / Мин. 34,0 частей на миллион 29,3 частей на миллион % P Rloss (1000 км) 3,66% 3,34% 2,89%

Таблица 1: Значения резистивных потерь с использованием параметров выборки и формулы, перечисленные выше.

Измеренные значения

В статье, опубликованной компанией American Electric Power (AEP), в 1969 г. авторы сделали оценку, что величина потерь мощности от эффекты, не связанные с коронным разрядом, составляют около 4 МВт на 100 миль в 1 ГВт система передачи.[7] При переводе в метрические единицы это дает убыток. около 25 МВт или 2,5% на линии электропередачи протяженностью 1000 км. Это число в соответствии с резистивной потерей, данной в современнике, Самостоятельно опубликованный отчет AEP. [11] В этом отчете резистивная потери составили от 3,1 МВт / 100 миль до 4,4 МВт / 100 миль, в зависимости от конфигурации проводки. Это соответствует между Потеря мощности 1,9% и 2,8% на 1000 км.

Корона потери

Потери из-за короны — это другой основной тип потерь мощности в линии электропередачи.По сути, потеря короны вызвана ионизацией. молекул воздуха вблизи проводов ЛЭП. Эти короны делают не искры на линиях, а переносят ток (отсюда и потери) в воздух по проволоке. Коронный разряд в линиях электропередачи может привести к шипение / кудахтанье, свечение и запах озона (генерируется из распад и рекомбинация молекул O ₂ ). Цвет и распространение этого свечения зависит от фразы сигнала переменного тока на в любой момент времени.Положительные коронки гладкие и синего цвета, в то время как отрицательные коронки красные и пятнистые. [5] Происходит только потеря короны. когда межфазное напряжение превышает порог короны. В отличие от резистивные потери, при которых количество потерянной мощности составляло фиксированный процент от входной сигнал, процент потери мощности из-за короны является функцией напряжение сигнала. Потери мощности коронного разряда также сильно зависят от погоды и температуры.

Теория

Уравнение фактора коронного разряда было получено эмпирическим путем Ф.В. Пик и опубликовано в 1911 г. [4] В более поздней публикации он модифицировал оригинал уравнение, и он показал, что общая сумма потерь мощности в проводе из-за эффект короны был равен приведенному ниже уравнению: [5]

Примеры этих значений и их значения см. Таблица 2.

Параметр Пример значения к 0 Фиксированная постоянная 241 г 0 Разрушающий градиент в воздухе 21. 1 кв / см к д Коэффициент нормализованной плотности воздуха 1 (25 ° C, давление 76 см) 1 Радиус проводника 3,5 см (см. Рис.2) д Расстояние между проводниками 1000 см f Частота 60 Гц к i Коэффициент неровности провода 0.95 (обветренные провода) В 0 Линейное напряжение к нейтрали (1/1,73 x напряжение между проводниками) 442 кВ (765 кВ / 1,73) Критическое напряжение прерывания (g 0 k i a k d ln (d / a)) 397 кв Corona Loss кВт / км / линия 25кВт / км Corona Loss% (линия 1000 км, 2. 25 ГВт) 3,3%

Таблица 2: Пример расчета потерь на коронный разряд на основе Формула Пика.

Как видно на рис. 2, радиус проводника имеет большое влияние на общую величину потерь на коронный разряд. Один способ получение линий с большим эффективным радиусом за счет использования связки, где 2-6 отдельных, но близких строк сохраняются на одном уровне напряжение через прерывистые разъемы.Это уменьшает количество металла необходимо для достижения заданного радиуса и потерь короны. Переходные расчеты потерь на корону можно найти в [10].

Рис.3: Полная потеря 2,25 ГВтм 3 фазы ЛЭП 765 кВ в зависимости от радиуса.

Измеренные значения

В ссылке [6] авторы измерили потери на коронный разряд 765 кВ, 3 фаза, а связанная линия передачи должна быть около 1.87кВт / км на ярмарке Погода. Это составляет лишь около 0,083% потерь на линии протяженностью 1000 км. Однако в плохую погоду, по оценкам авторов, потери составили 84,3 кВт / км. или около 3,7% потерь. Используя эти цифры и среднюю цену электричество, дневной ливень на 100-километровом участке проводов 765 кВ стоит электроэнергетической компании около 25000 долларов.

При напряжении выше 765 кВ Исследовательский институт Hydro-Quebec измерил количество потерь на корону на напряжения до 1200 кВ. [8] Они обнаружили, что потеря короны 6 и 8 жгутов проводов было 22.7 кВт / км и 6,2 кВт / км соответственно. Эти числа были измерены в условиях «сильного искусственного дождя». Расхождения между [6] и [8], вероятно, связаны с разными радиусами и проводниками. интервал.

Наконец, финские исследователи измерили количество потерь на коронный разряд в ЛЭП в условиях мороза. [9] Это В документе также показано значительное снижение потерь на коронный разряд из-за связывания проводов: примерно 2,5-5x для каждого проводника, добавляемого между 1-3. Под морозом условиях, они показывают, что потери в линиях составляют около 21 кВт для 2 пучок проводов трехфазной ЛЭП 400кВ.

Рис. 4: Стоимость 2,25 ГВтм 3 фазы 765 кВ линия передачи как функция радиуса. Стоимость линия передачи была найдена путем взятия общего объема проводов и умножив на рыночную цену алюминия 2010 г. ($ 1,14 за фунт).

Резюме

В этом отчете показано, как оценить корону и резистивные потери в проводе, а также дает экспериментальные результаты.Рис. 3 дает оценку общей суммы потерь в системе как функция радиуса проводника. Глядя на эту цифру, количество потери резко снижаются по мере увеличения радиуса проволоки примерно до 4 см. Если из твердого металла (как предполагают приведенные выше формулы), это будет довольно громоздкий размер. Из-за этого компании, работающие по линии электропередач, объединяют меньшие линии, чтобы снизить затраты на строительство и потери на уровне возможный.

На рис. 4 показано общее количество теоретической мощности. потеря и стоимость высоковольтной линии электропередачи протяженностью 1000 км.Как провод становится больше, величина потерь уменьшается примерно как 1 / r (резистивная) и квадратично до 0 (корона). Провода большего размера также вызывают квадратичное более высокую стоимость и в конечном итоге достичь точки безубыточности, когда больше радиусы проводников не имеют финансового смысла. Необходимо отметить, что эта цифра (ошибочно) предполагает сплошную однородную проволоку. Линии электропередач, в дополнение к комплектации, также содержат более дешевый стальной сердечник на внутренняя часть из проволоки. Это потому, что, пройдя глубину кожи в провод, по которому передается 90% мощности, удельное сопротивление провода становится менее важным.

© 2010 К. Хартинг. Автор дает разрешение копировать, распространять и отображать эту работу в неизменном виде, с ссылка на автора, только в некоммерческих целях. Все остальные права, в том числе коммерческие, принадлежат автору.

Список литературы

[1] М. Боулз » State Electricity Profiles 2008, «Энергетическая информация США» Администрация, DOE / EIA 0348 (01) / 2, март 2010 г.

[2] W. Hayt и J. Buck, Engineering Электромагнетизм (Mcgraw-Hill, 2006), стр 346, 486.

[3] Ф. Рашиди, С. Ткаченко, Электромагнитный. Взаимодействие поля с линиями передачи от классической теории к ВЧ Радиационные эффекты (WIT Press, 2008).

[4] Ф. В. Пик, «Закон короны и Диэлектрическая прочность воздуха, Труды A.I.E.E. 30 , 1889 (1911).

[5] F. W. Peek, Диэлектрические явления в высоком напряжении. Engineering (McGraw-Hill, 1929), стр. 169-214.

[6] N, Kolcio et al., «Радиовлияние и Аспекты потери короны на линиях AEP 765 кВ « IEEE Transactions on Power Аппараты и системы ПАС-88 , №9, 1343 (1969).

[7] Г. С. Васселл, Р. М. Малишевский, «АЭП 765-кВ Система: рекомендации по планированию системы « IEEE Transactions on Power Аппараты и системы ПАС-88 , 1320 (1969).

[8] Н. Г. Трин, П. С. Марувада и Б. Пуарье, «A Сравнительное исследование характеристик короны проводниковых пучков для Линии передачи 1200 кВ, «Сделки IEEE на силовых аппаратах и Системы , ПАС-93, , 940 (1974).

[9] К. Лахти, М. Лахтинен и К. Ноусиайнен, «Передача инфекции Потери линейного коронного разряда в условиях изморози », транзакции IEEE по Power Delivery 12 , 928 (1997).

[10] X. Ли, О. Малик и З. Чжао, «Вычисление Переходные процессы в линии передачи, включая эффекты короны », IEEE Сделки по передаче электроэнергии 4 , 1816 (1989).

[11] » Факты о передаче, American Electric Power.

Напряжение питающей сети

«Какого размера должна быть проводка моей линии электропередачи?», «Какой размер розетки мне нужен?», и «Мне нужно 240 вольт?» часто задаваемые вопросы.Кажется, что это просто вопросы, но простые ответы обычно неверны. Даже технические редакторы в у ARRL были проблемы с пониманием систем линий электропередач и с тем, как оценивать их! Ранний обзор AL1200 был ошибочным, потому что лаборатория ARRL использовала дефектный или неадекватный источник питания в обзоре. Они были сбиты с толку самим то же самое, что обычно вводит в заблуждение других людей.

Линии электропередач на одну семью в домах и большинстве квартир в США Однофазные системы на 120/240 вольт 60 Гц.Эти линии имеют центральное нажатие 240. обмотка вольт. В распределительной сети используется общая нейтраль и земля. трансформатора и у подъезда жилого дома, с двумя линиями 120 вольт противоположных полярность. Можно также сказать, что «горячие» проводники систем на 240 вольт — это 180 градусы сдвига по фазе относительно земли, нейтрали или источника питания центральный кран. Обратите внимание, что это не делает НЕ двухфазной системой! Это однофазная Система на 240 В с центральным отводом.«Горячие» линии противоположны полярность и (по существу) равные напряжения, но они не являются разными «фазами». Это простая система центрального отвода с заземлением.

Нейтраль соединена на панели выключателя с защитным заземлением. Безопасность земля — ​​это круглая «третья шпилька» розетки. Автоматический выключатель или распределительный щит это единственная точка, где в домашней проводке должно быть заземлено защитное заземление, хотя вторая точка заземления на защитное заземление, как правило, неизбежна в любительские радиоустановки.Вторая точка заземления в любительских радиоустановках сделает любой GFI выходы или выключатели для этой выходной линии непригодны или ненадежны. Этот контур заземления вызван третьим проводом «защитного заземления», который подключается к шкафам с оборудованием или шасси.

ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ Безопасность прежде всего! Соединенные Штаты Америки Требования Кодекса NFPA требуют безопасности радиорубки и кабеля. входной заземляющий стержень и заземление электросети должны быть электрически соединены. Кодекс NFPA — минимальное требование, мы действительно должны добиться большего, если мы хотите свести к минимуму опасность повреждения светом. Все коаксиальные кабели должны проходить через пластину с заземлением и подключен к системе заземления электросети.

Самая современная проводка обеспечивает 15 ампер при любой нормальной розетке на 120 вольт. Если провод к выключателю или распределительной панели не слишком длинный, нормальное напряжение 120 В перем. розетки часто будет достаточно для усилителей мощностью до 1200 Вт в режиме PEP для голосового SSB или Выходная мощность 600 Вт CW. Ключевым моментом здесь является то, что силовая проводка к выключателю или распределительная панель должна быть достаточно короткой и не должна быть общей розеткой. с критическими нагрузками.Обычно для стандартной медной проводки 14 AWG :

Выход CW Carrier / SSB PEP	макс. Средний ток 120 В	пиковый ток 120 В	расстояние 120 В 2% рег.	макс. Средн. Ампер 240 В	пиковый ток 240 В	расстояние 240 В 2% рег.
Входной фильтр конденсатора 600/1200	12	25	27 футов	6	12.5	108
Входной фильтр конденсатора 1500/3000	26	54	12,5 футов	13	27	50
Входной фильтр дросселя 600/1200	12	12	56,25 футов	6	6	225
Входной фильтр дросселя 1500/3000	26	26	26 футов	13	13	104

История напряжений в электросети США

Напряжение Определение

Напряжение линии питания всегда указывается в среднеквадратичных значениях (среднеквадратичное значение). квадрат) напряжение.RMS — это среднее квадратичное значение или квадратный корень из среднего значения квадраты значений формы сигнала. RMS относится к идеально сформированному синусоидальному напряжению. или формы волны тока в частном случае 2, где это квадратный корень из 2 (1,414) или инверсия 1,414 (0,707). Для прямоугольной волны среднеквадратичное значение напряжения равно пиковое напряжение, а среднеквадратичный ток равен пиковому току.

RMS измеряет напряжение или ток способом, полезным для определение работы, которую можно выполнить, например, при нагревании чего-либо.На в то же время не существует такого понятия, как мощность RMS, хотя люди, работающие со звуком, часто используют бессмысленный термин RMS-мощность для описания мощности синусоидальной волны. Потребитель путаница со звуком, вероятно, возникает из-за использования синусоидальных значений тока и напряжения. для расчета мощности.

При идеальной синусоиде пиковое напряжение в 1,414 раза больше среднеквадратичного значения. Напряжение. Другими словами, среднеквадратичное значение синусоидального напряжения составляет 1 / 1,414 или 0,707 пикового значения. напряжение в условиях идеальной неискаженной синусоидальной волны.

Стандартное напряжение в жилых помещениях США

Несмотря на то, что с годами напряжение изменилось, электросети в жилых домах США изменились. поддерживалась однофазная частота 60 Гц.Стандартизированные сетевые напряжения начинался как системы на 110 и 220 В переменного тока. Примерно в конце Второй мировой войны стандартизированная сеть напряжение увеличено с 110/220 до 117/234 В переменного тока.

117/234 В переменного тока оставались стандартом напряжения для жилых помещений в течение нескольких десятилетий, переход на 120/240 В переменного тока в 1960-х.

В 1970-х годах Американский национальный институт стандартов (ANSI) установил текущую 120/240 согласно стандарту ANSI C84.1-1970. Этот стандарт определяет два диапазона напряжения, диапазон A и диапазон B, которые включают как рабочее напряжение, так и напряжение использования.Рабочее напряжение для этой ситуации обычно интерпретировалось быть на счетчике, а напряжение использования было на выводах утилизационное оборудование. Системы электроснабжения должны были быть спроектированы таким образом и эксплуатируется, что большинство рабочих напряжений будет в пределах, указанных в Диапазон A. Возникновение рабочих напряжений за пределами диапазона A должно было быть нечасто. Диапазон Рабочее напряжение должно составлять 120 В (+/- 5 процентов), что от 114 до 126 В. Диапазон Напряжение использования было указано в диапазоне от 110 до 126 В. 126 В.

Текущее линейное напряжение, с конца 1960-х годов в большинстве мест и с 1970-х годов по письменному единому стандарту ANSI Standard C84.1 составляет 120/240 + — 5%. Спустя 40 или более лет, когда мы были 120/240, возможно, пришло время прекратить называя это 220, 117, 115 или 110. В США это 240 вольт или 120 вольт.

Электропроводка входная

Жилые линии в США используют центральный ответвитель с общим заземлением на трансформатор, где нейтраль первичного фидера соединяется с жилым вторичный центральный кран.К каждому из них подключается небольшое, как правило, плохое заземление. полюс питания, а иногда и длинные участки первичной обмотки без трансформаторов.

У входа в жилище, в соответствии с требованиями национальной безопасности кодам, все кабели, входящие в здание, должны иметь общую точку заземления. Этот также является общей точкой соединения провода защитного заземления с нейтралью. Этот общая точка заземления предотвращает значительную разницу напряжений между заземлениями на кабели или проводка внутри жилища. Есть небольшой стержень заземления или требуется система заземления.Обычно эта система имеет хорошее сопротивление заземления. более 30 Ом, так что на самом деле это не очень много заземления. Однако это лучше, чем вообще нет земли.

По закону все кабели, входящие в Hamshack, включая заземляющий стержень Hamshack или систему заземления, должны быть подключены к источнику питания главный вход земля. Опять же, как и в случае с электросетью, кабельным телевидением и телекоммуникационными площадками, это предотвращает разность потенциалов земли внутри жилища.

Полюсное заземление и заземление дома помогают защитить от повышение напряжения в случае удара молнии, замыкания на землю линии электропередач или открытые нейтралы.Хотя большой разницы потенциалов быть не должно, всегда какой-то ток течет через эти земли на землю. Этот ток течет потому что всегда есть некоторое падение напряжения на нейтрали. Это падение напряжения возбуждает стержни заземления относительно земли и других грунтов, распределенных по электросети. Собственно говоря, если вбить два заземляющих стержня в на некотором расстоянии друг от друга, даже на некотором удалении от электросети, напряжение 60 Гц может обнаружен! Это напряжение возбуждается токами заземления в нашей сети.

Схема усилителя

Как описано выше, напряжение линии питания указано в Среднеквадратичное значение напряжения основано на чистой идеальной синусоидальной форме .

Большинство усилителей и блоков питания, включая коммутационные источников питания используйте конденсаторные входные фильтры. Хотя большинство счетчиков на что-то реагируют около среднего или среднеквадратичного напряжения, источники питания конденсаторов работают от пикового значения Напряжение. Пиковое напряжение идеальной синусоиды в 1,414 раза больше среднеквадратичного значения, поэтому наши 120 В переменного тока сетевой (без гармоник и клиппирования) пик на 169.68 вольт пиковое. Если мы выпрямил линию питания и отфильтровал постоянный ток с идеальным входом конденсатора питания, как и большинство обычных и импульсных источников питания, у нас было бы около 170 вольт постоянного тока. Это происходит из-за того, что конденсатор заряжается в линиях электропередачи. пиковое напряжение на гребне синусоидальной волны.

При почти полном напряжении блок питания потребляет только ток. на пиках. Если источник питания выдает 1 ампер постоянного тока около 170 вольт, все энергия будет подаваться в течение очень короткого периода на гребне синусоидальной волны.Текущий от линии электропередачи будет много ампер, но в течение очень коротких периодов время.

Поскольку мощность нагрузки потребляется только при пиках синусоидального напряжения, имеется высокое отношение пикового тока к среднему току нагрева. в пример выше, в то время как средний ток может быть около 1,4 ампера, пиковый ток будет несколько ампер. Это отношение пикового тока к среднему приводит к так называемый коэффициент полной мощности (APF). APF основан на пиковом и среднем значении. ток и отличается от коэффициента мощности со сдвигом фазы стандартной линии питания, вызванного индуктивными нагрузками, такими как двигатели.

Практически все блоки питания для радиоприемников и усилителей, так как они почти всегда используются конденсаторные входные фильтры, имеют очень высокую полную мощность фактор . Чем прочнее мы делаем компоненты блока питания, тем жестче мы спроектировать источник питания в попытке сохранить напряжение, близкое к 1,414 среднеквадратичного значения переменного тока, больше АПФ становится. Самые жесткие, большие и негабаритные расходные материалы имеют самые высокие APF, требующие особого внимания к сериям, эквивалентным силовым сетям сопротивление (СОЭ), если мы хотим поддерживать это регулирование.

Поскольку типичное питание в основном работает от пиков, среднее или среднеквадратичное значение напряжения имеет мало практического применения (кроме расчета тепла). В то время как это может показаться сложным, регулирование источника питания должно быть рассчитано с использованием пикового значения ток и / или пиковое напряжение. В среднем падение напряжения составляет 5%. или измеритель среднеквадратичных значений, когда пиковое напряжение в линии питания падает на 15% или более. Это может вводят нас в заблуждение, заставляя думать, что регулирование электросети хорошее, а источник питания плохо, даже когда основная проблема действительно в электросети.

AL1200 Пример усилителя

В усилителе AL1200, работающем от очень жесткой мощности линий, отношение максимальной текущей текущей ликвидности к средней составляет около 4: 1.

При среднеквадратичном токе 12 ампер (нагрев) пиковый ток будет около 48 ампер. В то время как нагрев ЛЭП рассчитан на 12 ампер, напряжение падение рассчитано на 48 ампер. Сопротивление линии питания 1 Ом, для Например, будет выделять только 12 Вт тепла, в то время как такое же сопротивление в 1 Ом снизит пиковое напряжение в сети на 48 вольт, если система электроснабжения сохранит тот же НПФ! При номинальном среднеквадратичном напряжении 240 В пиковое линейное напряжение будет падать с 339 вольт до 291 вольт.

Это снижение высокого напряжения на 14%, в то время как счетчик измеренное среднеквадратичное значение или среднее линейное напряжение обычно изменяется только примерно на 5%. (В точное количество будет зависеть от искажения формы сигнала и измерителя.)

An Пример проблемы с сетью

Проблемы с электросетью могут быть сложными, и избежать даже самых опытные любители. Даже такой опытный человек, как ARRL Lab, может пропустить такие проблемы. Лаборатория ARRL, рассматривая усилитель AL1200, измерила рабочее напряжение пластины постоянного тока усилителя AL1200 как 2900 вольт под нагрузкой, в то время как среднеквадратичное значение линейного напряжения на основе среднего значения было довольно стабильным, около 240 В переменного тока.

Несмотря на категорические предупреждения, в лаборатории ARRL что-то не так в системе электроснабжения лаборатории, ARRL не удалось должным образом исследовать до выпуск обзора. ARRL наконец осознал ошибку, когда после установив усилитель на W1AW, нагруженное напряжение вдруг стало нормальным 3300-3400 вольт.

Проблема ARRL Labs заключалась в дорогом стабилизаторе напряжения. который поддерживает постоянное среднее значение напряжения сети или среднеквадратичное значение напряжения, при этом допускает скачки напряжения в сети. провисать более чем на 15%. Это вызвало нормальное напряжение полной нагрузки 3400 вольт. AL1200 упадет до 2900 вольт, а измеренное напряжение в розетке еле измененный.Лаборатория измерила хорошее, стабильное линейное напряжение на типичном измерителе, но пиковое регулирование было ужасным, потому что их дорогой регулятор напряжения не мог обрабатывать усилители APF.

В то время как осознание того, что у них есть проблема, пришло слишком поздно, чтобы предотвратить ложные данные обзора, по крайней мере, это хороший инструмент обучения для других. Хороший стабильное напряжение на традиционном счетчике не означает, что система линий электропередач без проблем. Лаборатория упустила простое и легкое наблюдение. Это электрически невозможно значительно снизить динамическое регулирование внутри источника питания с сопутствующий нагрев или пульсация.

Определение провисания линии электропередачи

Высокий кажущийся коэффициент мощности (APF) на входе конденсатора источники питания с пиковыми токами, в 2-5 раз превышающими средние токи. Тем лучше мощность трансформатора, тем более непропорционально пиковый ток становится по сравнению с средний ток. Из-за высокого APF, регулирование напряжения на входе конденсатора питание в значительной степени зависит от последовательного импеданса конденсаторов фильтра. обратно к источнику питания. Это нежелательное последовательное сопротивление обычно преобладает. сопротивлением в проводке к полюсному трансформатору и усилителям силовой трансформатор.

Для оценки регулирования с помощью измерений напряжения требуется мысль и забота. Источник питания конденсатора работает от пикового линейного напряжения. Пиковое напряжение не изменяется пропорционально среднему или среднеквадратичному напряжению. Как на самом деле, среднее напряжение часто почти не меняется, когда пиковое напряжение падает очень заметная сумма.

Практически все мультиметры не определяют истинное пиковое напряжение, и они также не считывают среднеквадратичное значение или среднее напряжение. Большинство мультиметров обнаруживают что-то около среднего напряжения переменного тока, вплоть до пикового напряжения.Что бы ни они случайно читают, исправлено или настроено для обеспечения псевдо-среднеквадратичного напряжения на дисплей. К сожалению, это хорошо работает только с синусоидальной волной. Поскольку подача нагружает только пики, осциллограмма квадратов. Среднее напряжение вряд ли изменяется даже при значительном отсечении пиков дробного цикла, что означает значительная потеря постоянного напряжения без аналогичного изменения на счетчике линии электропередачи.

Для фактического определения регулирования линии электропередачи при питании конденсаторный входной источник, мультиметр должен быть измерителем истинных пиковых значений.

Почти в каждом ламповом усилителе высокое напряжение измеритель обеспечивает хороший способ определить качество линии электропередачи. Если напряжение на пластине повышается нормально на холостом ходу, но значительно ниже номинальных характеристик изготовителя в соответствии с полная нагрузка без излишнего гула несущей или нагрева компонентов блока питания, шансы в хорошем состоянии. Эквивалентное последовательное сопротивление линии электропередачи (ESR) слишком велико. это электрически невозможно значительно снизить динамическое регулирование внутри подача с сопутствующим нагревом или пульсацией.

120 или 240 В при работе

Обычно потери внутри усилителя не сильно меняются. при изменении напряжения в ЛЭП. Переход со 120 вольт на 240 вольт может увеличить или уменьшить срок службы некоторых компонентов, таких как переключатели и реле, но общее динамическое регулирование в целом не сильно изменилось. Рабочее напряжение не изменяется вообще, при условии, что основная система подключена точно к двойному Напряжение. Это происходит потому, что в большинстве систем используются одинаковые двойные основные цвета, которые подключены параллельно на 120 вольт и последовательно на 240 вольт.С двойными первичными цветами, ток в каждой первичной обмотке и напряжение на каждой первичной обмотке остаются неизменными независимо от проводки на 120 или 240 вольт, что приводит к потерям в трансформаторе и ESR. остаются точно такими же.

Из-за высокого APF, ESR, который вызывает заметное регулирование выпусков может быть на удивление мало. Проводка, которая обычно справляется с 1500-ваттным резистивная нагрузка с минимальным падением может иметь гораздо худшее регулирование с мощностью 1500 Вт. нагрузка источника питания. Хуже того, обычный мультиметр может не показывать линию потеря напряжения.

Это связано с тем, что APF вызывает высокий пиковый ток потребления, который, в свою очередь, преобразует синусоидальную волну в форму волны с плоской вершиной.

Обычно изменения в производительности происходят из-за изменения мощности линейная нагрузка вне усилителя. Изменения производительности не происходят из КПД изменяется внутри усилителя. Удвоив напряжение с 120 В до 240 В, уменьшаем вдвое ток. При прочих равных, система имеет половину падения напряжения на вдвое больше линейного напряжения. Это дает в четыре раза лучшее регулирование, когда выражается в процентах без изменения сечения провода.

Имейте в виду, что это четырехкратное улучшение. ESR 0,1 Ом линия с пиковым током 40 ампер упадет на 4 вольта из пикового значения 170 вольт. Этот означает потерю напряжения на 2,4%. Переход системы на 240 вольт приводит к 2 вольта выпадают из 340 пиковых вольт. Это примерно 0,6% регулируемых потерь. С Напряжение питания 3000 вольт, можно ожидать примерно на 50 вольт больше высокого напряжения под нагрузкой от ЛЭП меняет.

Это конечно вымышленный корпус с шлейфом 0,1 Ом сопротивление. Это было бы типично для 25-футовой трассы # 12 AWG (.05 Ом) к хорошая система автоматических выключателей на 200 ампер с ближайшим полюсным трансформатором (обычно около 0,05 Ом). Подача в моем магазине на рабочем месте измеряет СОЭ ~ 0,1 Ом, включая линейный трансформатор. Если линия электропередачи имеет значительное ESR, измените значение со 120 на 240 вольт могут значительно улучшить динамическое регулирование. Независимо от часть общее провисание вызвано линией электропередачи 120 В, это провисание будет количество. Просадка напряжения внутри усилитель поменять не очень много.

SSB по сравнению с режимами CW и несущей

Влияние APF на динамическое регулирование менее проблематично на голос SSB. Конденсаторы фильтра источника питания подают энергию для голосовых пиков; в линия электропередачи никогда не видит полную потребляемую пиковую потребляемую мощность, используемую для голоса SSB.

Счетчики линий питания для усилителей

Если в вашем усилителе используется конденсаторный источник питания (включая большинство отечественные импульсные источники питания высокой мощности), не полагайтесь на обычные вольтметры переменного тока для измерения устойчивости линии электропередачи.Обычные измерители переменного тока обычно подходят для дроссельной заслонки. источники питания или источники питания с коррекцией искажения формы сигнала.

Большинство любительских источников питания представляют собой системы конденсаторных входных фильтров. При измерении напряжения или тока в линии питания усилителей большой мощности, почти каждый метр измеряет не ту штуку! Блок питания работает очень небольшая часть синусоидальной волны в верхней части каждой половины, особенно на нарастающий фронт формы волны. Практически все счетчики измеряют средние или псевдосреднее напряжение и ток, поэтому они не измеряют напряжение усилитель питания требует.Измерители часто калибруются по пиковым или среднеквадратичным значениям, но они часто просто применяют поправочный коэффициент к среднему напряжению, которое на самом деле измерено.

Мы можем сделать то же самое вручную, предполагая, что пиковое напряжение в 1,414 раза больше. указано RMS Напряжение. Этот метод верен, и счетчики часто очень близки, когда измеренная форма волны идеальна синусоидальная волна. Это не относится к входной мощности конденсатора. запасы. Нельзя доверять обычным счетчикам надежную оценку линии электропередачи работоспособность, когда линия питания нагружена конденсаторным источником питания.С непиковый измеритель, а Показания напряжения в линии электропередачи могут не показывать значительного измеренного падения напряжения, однако линия электропередачи может вызывать ужасные регулировка напряжения и производительность при питании от конденсатора. Дело ARRL был почти идеальным примером измерителя, показывающего стабильный источник питания, в то время как сетевой источник был почти бесполезен.

Коэффициент гармонических искажений и полный коэффициент мощности

Конденсаторный входной усилитель питания вырабатывает высокое напряжение на гребнях синусоидальной волны. или пики.Из-за этого ток линии питания для работы конденсаторного входа поставки достигают пика.

Вот пример вторичного тока 811H и напряжение при токе пластины 750 мА:

Вторичный ток составляет чуть более 4 ампер, в то время как вторичное напряжение только пиковое напряжение более 1500 вольт. Нагрузка трансформаторов и линий электропередач растет край формы сигнала, с длительностью нагрузки около 2,5 мс при каждой мощности 8,3 мс линия полупериода.

Измеренный ток трансформатора примерно соответствует вторичному току.В 120 вольт, измеренный пиковый ток первичной обмотки составляет 32 ампера. Средний ток за один цикл с устойчивым носителем 750 Вт — это 11 ампер.

Вот почему падение напряжения необходимо измерять с помощью истинного пикового значения переменного тока. измеритель линии электропередачи, или приблизительно рассчитанный, наблюдая за измерителем высокого напряжения внутри усилитель звука. Аномальный провал напряжения под нагрузкой почти всегда вызван неадекватное регулирование линии электропередачи.

Линии электропередач и автоматические выключатели должны быть минимально рассчитанными на токи нагрева, которые являются средними токи.При использовании конденсаторных входных источников напряжение питания стабильность вычисления должны использовать примерно в три раза больше среднего тока для максимальной входной мощности постоянного тока усилителя мощности.

Схема проводов

и потери напряжения в Ом на фут (без покрытия)

Используйте эту таблицу для получения точных данных. Используйте таблицы напряжения для быстрой справки.

Чтобы найти падение напряжения: Ом на фут X Длина провода X Гидроусилитель

Пример: 200 футов.6 калибр. Медный провод (передача 100 футов) на 8 А

200 X 0,000491 X 8 = падение напряжения 0,786 В

Чтобы найти напряжение гидросистемы: прибавьте падение напряжения к напряжению батареи

12,6 +0,786 = 13,346 В

Чтобы найти% потерь в проводе сверху: Падение напряжения сверху / гидро напряжение

0,786 / 13,346 = 0,0589

5,89% от общей протяженности проводов, две жилы, каждая жила — половина.

Инспекторы по электротехнике хотели бы видеть 2% или менее потерь напряжения на проводник. Гидроэлектростанция с постоянным магнитом — это динамический источник энергии, который работает не только для двигателей и других типов генерирующего оборудования. Правило 2% не имеет отношения к оборудованию. Большинство доступных проводников рассчитаны на повышение температуры от 2000 вольт до 75 C. Мы можем легко потратить 20% энергии, генерируемой в каждом проводе, на некоторые из этих длинных проводов и все равно не обнаружить никакого повышения температуры при таких низких напряжениях.Это приведет к падению КПД на 36%, что явно неприемлемо, за исключением самых длинных участков провода. Иногда речь идет о том, что возможно, а не о том, что было бы правильно. Как правило, я редко проектирую систему с потерями более 10% в проводе, потому что обычно есть другой вариант. Вы можете либо нагреть провод, либо зарядить аккумулятор. Изучите производство при более высоком напряжении и используйте понижающий трансформатор / выпрямитель, чтобы снизить затраты на провод.

Пример 10% потерь: Hydro 12 А @ 13.86 вольт = 166,32 ватта

Аккумулятор 12 А при 12,6 В = 151,2 Вт

Пример потерь 2%: Hydro 12,94 А при 12,853… В = 166,32 Вт

Аккумулятор 12,94 А при 12,6 В = 163 Вт

Довольно часто эффективность гидросистемы также увеличивается, обеспечивая еще один небольшой выигрыш.

12 В постоянного тока

В следующей таблице показано максимальное расстояние передачи с использованием медного провода с учетом общего падения напряжения 2 В. Это дает чуть менее 7% потерь на проводник или чуть менее 14% общих потерь напряжения на расстоянии передачи.Это мой личный предел для 12-вольтовой системы, которая, естественно, неэффективна из-за низкого напряжения. В таблице также предполагается, что напряжение аккумуляторной батареи составляет примерно 12,6, а гидравлическое напряжение будет примерно 14,6 при указанном уровне мощности. Для 2% потерь на проводник расстояние передачи будет 30% от числа в столбце.

24 В постоянного тока

В следующей таблице показано максимальное расстояние передачи с использованием медного провода с учетом общего падения напряжения 2,8 В. Это дает 5% потерь на проводник или 10% общих потерь на расстоянии передачи.В таблице также предполагается, что напряжение аккумулятора составляет прибл. 25,2, а гидравлическое напряжение 28,0 на указанном уровне мощности. 2% потерь в проводнике — это 40% от числа в столбике.

32 В постоянного тока

До сих пор используется в ограниченных количествах, используемое оборудование в основном представляет собой остатки морской промышленности. Это также был старый стандарт для сельской электрификации и телеграфа до 1950-х годов и военных приложений до Второй мировой войны в США. Эта диаграмма показана для размещения никель-железных батарей в системе 24 В для более точного определения размеров проводки гидросистемы, которая становится все более востребованной. популярность.Лично меня не волнует эффективность никель-железных аккумуляторов, и я рекомендую вам разобраться в проблеме, прежде чем внедрять их. Прочтите раздел о железно-никелевых батареях для получения дополнительной информации. В следующей таблице показано максимальное расстояние передачи при использовании медного провода при общем падении напряжения 3,32 В. Это дает 5% потерь на проводник или 10% потерь на расстоянии передачи. В таблице также предполагается, что напряжение аккумуляторной батареи составляет приблизительно 33,2, а гидравлическое напряжение составляет 36,52 при указанном уровне мощности.2% потерь в проводнике — это 40% от числа в столбике.

48 В постоянного тока

В следующей таблице показано максимальное расстояние передачи при использовании медного провода с учетом общего падения напряжения 5,6 В. Это дает 5% потерь на проводник или 10% общих потерь напряжения на расстоянии передачи. В таблице также предполагается, что напряжение аккумулятора составляет приблизительно 50,4, а напряжение гидросистемы составляет 56,0 при указанном уровне мощности. Потери в проводе 2% составляют 40% указанного расстояния.

62 В постоянного тока

Эта таблица предназначена для определения максимального расстояния прокладки гидропровода в системе никель-железных аккумуляторов с номинальным напряжением 48 В с использованием медного провода, предполагая 6.Общее падение 2 вольт. Это дает 5% потерь на проводник или 10% общих потерь напряжения на расстоянии передачи. В таблице также предполагается, что напряжение аккумулятора составляет прибл. 62,0, а гидравлическое напряжение 68,2 на указанном уровне мощности. Потери в проводе 2% составляют 40% указанного расстояния. Прочтите раздел о железно-никелевых батареях для получения дополнительной информации. Таблица также полезна как одно из напряжений, обычно обнаруживаемых контроллерами MPPT.

75 В постоянного тока

Эта таблица предназначена исключительно для расчета максимального расстояния, на которое проходит гидропровод при напряжении, обычно обнаруживаемом некоторыми контроллерами MPPT, использующими медный провод, при условии 7.Общее падение 5 вольт. Это дает 5% потерь на проводник или 10% общих потерь напряжения на расстоянии передачи. Таблица построена так, чтобы отображать 75 вольт на контроллере и 82,5 на гидросистеме. Эту таблицу можно использовать при любом напряжении, если масштабировать числа в процентах. Это также включает в себя количество ватт. Увеличение напряжения на 10% приведет к увеличению расстояния на 10% и наоборот. Падение напряжения также изменяется пропорционально. Потери 2% на проводник составляют 40% расстояния в колонне. Прочтите раздел о контроллерах MPPT

120 В постоянного тока

В следующей таблице показано максимальное расстояние передачи с использованием медного провода при условии 9.Общее падение 6 вольт. Система 120 В постоянного тока широко используется во всем мире, но фактически запрещена в США. Страх и непонимание со стороны людей, которым доверено чрезмерно защищать нас? Довольно глупая идея, учитывая, что они позволяют солнечным системам работать с напряжением около 1000 В постоянного тока. В таблице предполагаются потери 4% на проводник или 8% общих потерь напряжения. 2% — это 50% от указанного расстояния. В этой таблице также показано наивысшее напряжение MPPT, которое обычно встречается у Midnight 250. Мы также можем построить понижающее значение TR / rect. блока с более высокого напряжения до 120 В постоянного тока, чтобы помочь снизить затраты на провод.

Передача постоянного тока по сравнению с передачей переменного тока

Самым большим преувеличением, когда-либо сказанным в мире электротехники и повторяемым до тех пор, пока не будет принято как факт, могло быть следующее: «Переменный ток движется дальше, чем постоянный ток» ……… ну… хорошо. Реактивная емкость может изменить эффективные потери в проводах в некоторых трехфазных цепях переменного тока, что применимо к некоторым из наших трехфазных блоков с дикими модулями PM, но в остальном…

НЕТ

По правде говоря, должно быть примерно следующее: при определенных обстоятельствах переменный ток проходит немного дальше, чем постоянный ток, и его проще и экономичнее преобразовать в полезную мощность переменного и постоянного тока в точке использования.Переменный ток чаще встречается на более высоких уровнях напряжения, и его легче производить на этих уровнях напряжения.

Расчет однофазного переменного тока на проводник

Ватт / Вольт = Ампер, а затем, Ампер / Коэффициент мощности = ток на проводник

1400 Вт / 200 В = 7 А, 7 А / 0,85 PF = 0,824 А

Однако в большинстве случаев коэффициент мощности равен или близок к 1,0.

Однофазный 120 В переменного тока

Для использования с нашим PM 1032 Hydro мощностью до 800 Вт, либо с прямым резистивным нагревом нагрузки, либо с лампами накаливания при фиксированной нагрузке и объеме воды, либо с выпрямительным блоком понижающего трансформатора для зарядки аккумулятора.Они менее эффективны, чем наши трехфазные модели, но делают возможной двухпроводную передачу. Эту таблицу также можно использовать для определения размеров обычных гидропроводов переменного тока при 120 В 60 Гц. В таблице предполагается, что проводники выполнены из меди, и допускаются потери 4% на проводник или 8% потерь на расстояние передачи. 2% потери составляют 50% от указанного расстояния. Для правильной работы генераторы переменного тока с внутренним регулированием должны находиться в пределах 2% диапазона.

Однофазный 240 В переменного тока

То же, что и выше, за исключением 240 вольт.4X расстояние или 4X мощность 120 вольт

480 В однофазный

То же, что и выше, за исключением 480 вольт. 4X расстояние или 4X мощность 240 вольт

Расчет трехфазного переменного тока на проводник
Вт / линейное напряжение X 0,667 = ток на проводник. Диапазон составляет от 0,61 до 0,71 в зависимости от напора и объема источника воды и результирующей рабочей частоты (PF). Существует так много переменных, связанных с дикой частотой, а математика не проста, поэтому это руководство предназначено для того, чтобы показать только наиболее вероятные расстояния.Площадки с напором менее 50 футов должны быть уменьшены примерно на 3%.

—– Осторожно—-

Высоковольтные турбины должны быть установлены внутри подходящего сухого и надежного сооружения из соображений безопасности. Мы не несем ответственности за ненадлежащее использование наших продуктов.

3 фазы, 120 В, 3 провода

Эта таблица предназначена для использования с нашими не исправленными версиями моделей PM 1800 и PM 2500 для передачи на большие расстояния, которые являются трехфазными. Частотный диапазон определяется напором и громкостью, но обычно составляет от 50 до 150 Гц.Напряжение также будет зависеть от состояния заряда аккумулятора после TR / rect. Ед. изм. Диапазон напряжения обычно составляет от 80 до 120 В переменного тока между фазами. Большинство из них будут иметь линейный ток около 100 В переменного тока, и эта таблица построена на этом предположении. Трехфазное напряжение 120 В — это необычно, но на некоторых объектах не соблюдаются минимальные значения вращения для получения более высокого напряжения. В таблице предполагается, что проводники выполнены из меди и из ПВХ. В таблице также предполагаются потери 4% на проводник или 8% общих потерь напряжения для расстояния передачи при указанном уровне мощности.При выборе кабеля для обычных генераторов переменного тока расстояния могут быть увеличены на 20% в зависимости от типа генератора, чтобы обеспечить более высокое рабочее напряжение. Потери в проводе 2% составляют 50% указанного расстояния.

3 фазы, 240 В переменного тока, 3 провода

Аналогично приведенному выше напряжению 120 В, за исключением 240 В переменного тока. Диапазон напряжения обычно составляет от 160 до 240 В переменного тока между фазами. Большинство из них будут иметь межфазное напряжение около 200 В переменного тока. Все остальные предположения такие же. Обрыв цепи на этих турбинах может составлять 350-400 В переменного тока.Потери 2% на проводник составляют 50% расстояния стола.

4X расстояние или 4X мощность 120 вольт

, 3 фазы, 480 В переменного тока, 3 провода

Подобно 240 единицам выше, за исключением 480 вольт. Диапазон напряжения обычно составляет от 320 до 480 В переменного тока между фазами. Большинство из них будет около 400 В переменного тока.