Потери электроэнергии в электрических сетях формула

Вопрос 31. За счет чего напряжение и мощность в начале линии отличается от напряжения и мощности в конце линии?

Определение потери напряжения в линии

Потерю напряжения для трехфазной системы принято обозначать для линейных величин определять по формуле

где l — протяженность соответствующего участка сети, км.

Если заменить ток мощностью, то формула примет вид:

Электрическая нагрузка, как правило, имеет переменный характер, поэтому потери мощности и электроэнергии в линиях зависят от изменения нагрузки. Потери мощности и электроэнергии по проектируемому объекту можно рассчитывать или по величине среднеквадратичного тока Iср с учетом времени включения линии Tдейств, или по максимальному току Iмакс при времени потерь  .

Среднеквадратичный ток представляет собой эквивалентный ток, который, проходя по линии за время Тдейств, вызывает те же потери мощности и электроэнергии, что и действительный, изменяющийся за то же время ток.

Время потерь  — это расчетное время, в течение которого линия. работая с неизменной максимальной нагрузкой Iмакс имела бы те же потери мощности и электроэнергии, что и при работе по действительному переменному графику нагрузки.

Среднеквадратичный ток находят по среднему току Iср и коэффициенту формы графика нагрузки кф: Iск=кфIср

где

Здесь W — расход активной электроэнергии (кВт-ч) за время Тдейств (сутки, год); cosсрв- средневзвешенный коэффициент мощности.

Потери мощности и электроэнергии в воздушных и кабельных линиях.

Пример

Электрическая нагрузка, как правило, имеет переменный характер, поэтому потери мощности и электроэнергии в линиях зависят от изменения нагрузки. Потери мощности и электроэнергии по проектируемому объекту можно рассчитывать или по величине среднеквадратичного тока Iср с учетом времени включения линии Tдейств, или по максимальному току Iмакспри времени потерь t .

Среднеквадратичный токпредставляет собой эквивалентный ток, который, проходя по линии за время Тдейств, вызывает те же потери мощности и электроэнергии, что и действительный, изменяющийся за то же время ток.

Время потерь t- это расчетное время, в течение которого линия. работая с неизменной максимальной нагрузкой Iмакс имела бы те же потери мощности и электроэнергии, что и при работе по действительному переменному графику нагрузки.

Среднеквадратичный ток находят по среднему току Iср и коэффициенту формы графика нагрузки кф:

Iск=кфIср

где

Здесь W — расход активной электроэнергии (кВт-ч) за время Тдейств(сутки, год); cosjсрв- средневзвешенный коэффициент мощности.

С достаточной для практических расчетов точностью по данным проектных организаций при любом числе (более двух) токоприемников с длительным режимом работы и числом токоприемников более двадцати с повторно-кратковременным режимом коэффициент формы кф=1,05-1,1.

Потери активной мощности(кВт) и электроэнергии(кВт-ч) по среднеквадратичному току определяют по формулам:

Потери реактивной мощности(квар) и реактивной энергии(квар-ч) составят:

где R и X — активное и индуктивное сопротивления воздушной или кабельной линий.

Если известен расход электроэнергии W, учтенный за определенное время (сутки, год), а также максимальная мощность нагрузки Рмакс,то можно найти время Тмакс, в течение которого данная линия могла бы передать эту электроэнергию:

Тмакс=W/Рмакс

Время использования максимума нагрузки Тмакс определяется характером производства и сменностью работы потребителя и составляет в среднем в год (ч):

для осветительных нагрузок — 1500-2000;

для односменных предприятий — 1800-2500;

для двухсменных предприятий — 3500-4500;

для трехсменных предприятий — 5000-7000.

По величинам W и Тмакс можно определить максимальный ток за рассматриваемый промежуток времени (сутки, год):

При расчете потери мощности и электроэнергии по максимальному току вводится понятие времени потерь t , которое зависит от времени использования максимума Тмакс и коэффициента мощности cosj срв. Зная эти величины, по кривым зависимости t=f(Тмакс,cosj срв) находят время потерь, а затем определяют активные и реактивные потери электроэнергии:

Зная потери электроэнергии, можно найти соответствующие им потери мощности:

Электрическое сопротивление
Любое тело, по которому протекает электрический ток, оказывает току сопротивление – это явление называется электрическим сопротивлением.
Сопротивление обозначается латинскими буквами R, X, Z. Используются также прописные буквы r, x, z.
R – активное сопротивление (омическое)
X – реактивное сопротивление (индуктивное, емкостное)
Z – полное сопротивление (активное)
Размерность сопротивления Ом, размерность записывается так – Ом.
Сопротивление рассчитывается, в определённых пределах, постоянной величиной для данного проводника; её можно рассчитать по формуле:
R=U/I где
R – сопротивление
U – разность электрических потенциалов на концах проводника (напряжение)
I – сила тока, протекающая между концами проводника под действием разности потенциалов (напряжения).
Сопротивление различных проводников зависит от материала и называется удельным сопротивление, единица измерения удельного сопротивления Ом*м, а величина удельного сопротивления обозначается символом ρ (ро).
Удельное сопротивление
Удельное сопротивление проводника может быть рассчитано по формуле:
R= (ρ *l)/S где
ρ – удельное сопротивление проводника
l – длинна проводника
S – площадь сечения проводника
Удельное сопротивление некоторых веществ (при t 20° C)

Вещество Удельное сопротивление, ρ
Ом*мм2/м
Алюминий 0,028
Вольфрам 0,055
Железо 0,098
Золото 0,023
Константан 0,44-0,52
Латунь 0,025-0,06
Манганин 0,42-0,48
Медь 0,0175
Молибден 0,057
Никелин 0,39-0,45
Никель 0,100
Олово 0,115
Ртуть 0,958
Свинец 0,221
Серебро 0,016
Тантал 0,155
Фехраль 1,1-1,3
Хром 0,027
Цинк 0,059

Чем больше сопротивление проводника, тем хуже он проводит электрический ток.
Удельное сопротивление обратно пропорционально электрической проводимости.
Электрическая проводимость – это способность материала пропускать через себя электрический ток.
Из выше изложенного следует – чем меньше сопротивление проводника, тем больше его электрическая проводимость, тем легче электрическому току пройти через этот проводник.
Виды электрического сопротивления:
Существует четыре вида электрического сопротивления:
1. Омическое сопротивление (активное сопротивление постоянному току)
2. Активное сопротивление (сопротивление переменному току)
3. Индуктивное сопротивление (реактивное сопротивление)
4. Емкостное сопротивление (реактивное сопротивление)
Рассмотрим каждое подробно:
Омическое сопротивление – сопротивление цепи постоянному току вызывающие безвозвратные потери энергии постоянного тока.
Величина омического сопротивления не зависит от величины тока, это сопротивление материала (удельное сопротивление) и рассчитывается по формуле:
R=U/I где
R – сопротивление
U – разность электрических потенциалов на концах проводника (напряжение)
I – сила тока, протекающая между концами проводника под действием разности потенциалов (напряжения).
Причиной потерь постоянного тока при омическом сопротивление является преодоление противодействия материала (его удельного сопротивления), энергия затраченная на преодоления противодействия материала превращается в тепловую.
Активное сопротивление – это сопротивление цепи переменному току вызывающие безвозвратные потери энергии переменного тока. Активное сопротивление обозначается латинской буквой Z и рассчитывается по формуле:
Z=R+jX где
Z – импеданс
R — величина активного сопротивления
X — величина реактивного сопротивления
j — мнимая единица
Основной причиной вызывающей потери при активном сопротивление остается тоже, что и при омическом сопротивление – преодоление противодействия материала. Есть и другие причины, такие как
— поверхностный эффект
— вихревые токи
— потери за счет излучения электромагнитной энергии и др.
Абстрактно омическое и активное сопротивление можно представить как передвижение человека по узкому захламленному (препятствиями) коридору, который основную часть своей энергии будет безвозвратно тратить на преодоление этих препятствий, и чем больше удельное сопротивление проводника, тем захламленнее будет коридор.
Индуктивное сопротивление — обусловлено возникновением ЭДС самоиндукции в элементе электрической цепи. Изменение тока и, как следствие, изменение его магнитного поля вызывает препятствующее изменению этого тока ЭДС самоиндукции. Величина индуктивного сопротивления зависит от индуктивности элемента и частоты протекающего тока. Не вызывает безвозвратных потерь энергии.

Индуктивное сопротивление рассчитывается по формуле:
XL=ωL=2πfL где
XL — индуктивное сопротивление проводника переменному току
ω — циклическая частота переменного тока
L — индуктивность проводника (катушки)
f- частота
На преодоление этого противодействия затрачивается часть энергии переменного тока генератора. Вся эта часть энергии полностью превращается в энергию магнитного поля катушки. Когда ток генератора будет убывать, магнитное поле катушки тоже будет убывать, пересекая витки катушки и индуктируя в цепи ток самоиндукции. Теперь ток самоиндукции будет идти в одном направлении с убывающим током генератора. Таким образом, вся энергия затраченная током генератора на преодоление противодействия тока самоиндукции катушки полностью вернулась в цепь в виде энергии электрического тока. Поэтому индуктивное сопротивление является реактивным, что значит не вызывающим безвозвратных потерь энергии.
Абстрактно индуктивное сопротивление можно представить как воду, текущую по трубе в которой установлена крыльчатка (водомер (счетчик воды) который установлен почти в каждой квартире), крыльчатка создает индуктивное сопротивление, чем больше ток (в нашем случае напор воды), тем больше сопротивление, при убывании напора воды крыльчатка пропустить всю оставшуюся воду, так как она крутиться в том же направлении, в которой течет вода. Из этого примера видно что такое индуктивное сопротивление и почему оно не вызывает безвозвратных потерь.
Индуктивную нагрузку (сопротивление) вызывают – индукционные печи и плиты, асинхронные двигатели (пылесосы, миксеры, фены) и т.д.
При индуктивной нагрузке в сеть генеруется реактивная мощность (ток по фазе отстает от напряжения), которая является паразитной и приводит к перегрузке электрический сетей и требует компенсации. Подробнее об этом будет написано в следующих статьях.
Емкостное сопротивление — величина, характеризующая сопротивление, оказываемое переменному току электрической емкостью цепи (или ее участка).
Емкостное сопротивление рассчитывается по формуле:
Xc=1/ωC=1/2πfC
где
Xc — емкостное сопротивление проводника переменному току
C — емкости элемента
Вся энергия затрачиваемая источником тока на преодоление емкостного сопротивления превращается в энергию электрического поля конденсатора. Когда конденсатор будет разряжаться вся энергия электрического поля вернется обратно в цепь в виде энергии электрического тока. Таким образом, емкостное сопротивление является реактивным.
Абстрактно емкостное сопротивление можно представить как кастрюлю объемом 5 литров, в нашем случае объем кастрюли это не что иное, как ее емкость. При ее наполнении водой до краев, она будет переворачиваться, и вода из неё выливаться, после чего кастрюля будет снова наполняться (так же как и конденсатор при полном заряде будет разряжаться в сеть, после чего вновь заряжаться).
При емкостной нагрузке (конденсаторы) в сеть генерируется активная мощность (ток по фазе опережает напряжение). Активная мощность (конденсаторные батареи) используется для компенсации реактивной мощности.

омические потери

Смотреть что такое «омические потери» в других словарях:

  • омические потери — ominiai nuostoliai statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. ohmic loss; resistance loss vok. ohmsche Verluste, m; Wirkverluste, m rus. омические потери, f pranc. pertes ohmiques, f … Fizikos terminų žodynas

  • потери в активном сопротивлении — омические потери активные потери — Тематики электротехника, основные понятия Синонимы омические потериактивные… … Справочник технического переводчика

  • потери на сопротивлении — активные потери омические потери — Тематики информационные технологии в целом Синонимы активные потериомические потери EN resistance loss … Справочник технического переводчика

  • Целостность сигналов — (Signal Integrity) набор качественных характеристик для определения качества электрического сигнала. Любой цифровой сигнал по своей сути является аналоговым, то есть представлен эпюрами напряжения (или тока) определенной формы. Очевидно, что… … Википедия

  • Электрическая сеть — Высоковольтная линия электропередачи Электрическая сеть совокупность электроустановок предназначенных для передачи и распределения электроэнергии … Википедия

  • Электросеть — Высоковольтная линия электропередачи Электрическая сеть совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещенных на территории района, населенного пункта, потребителя электрической энергии . ГОСТ… … Википедия

  • Электроснабжение — Высоковольтная линия электропередачи Электрическая сеть совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещенных на территории района, населенного пункта, потребителя электрической энергии . ГОСТ… … Википедия

  • СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ — (батарея солнечных элементов) устройство … Физическая энциклопедия

  • Радиопульсар — Сигналы PSR B1919+21 на частоте 72,7 МГц Радиопульсар космический источник импульсного радиоизлучения, приходящего на Землю в виде периодически повторяющихся всплесков (импульсов) … Википедия

  • Волоконный лазер — Цельноволоконный фемтосекундный эрбиевый лазер. Волоконный лазер лазер, активная среда и, возможно, резонатор которого являются элементами оптического … Википедия

Физика > Среднеквадратичное значение корня

Изучите соотношение среднеквадратичного напряжения и тока – формула и как найти. Читайте определение среднеквадратичного значения, применение, уравнения.

Среднеквадратичное напряжение или ток – усредненное по времени напряжение или ток в системе переменного тока.

Применение к напряжению и току

Давайте взглянем на синусоидально меняющееся напряжение:

(а) – Постоянное напряжение и ток остаются стабильными. (b) – График напряжения и тока в зависимости от времени для мощности переменного тока в 60 Гц. Напряжение и ток выступают синусоидальными и расположены в фазе для простой схемы сопротивления. Частоты и пиковые напряжения сильно отличаются

V = V0sin (2πft), где V – напряжение в момент времени, V0 – пиковое напряжение, f – частота в Гц. Для этой простой схемы сопротивления I = V/R, поэтому ток переменного выглядит как:

I = I0sin (2πft), где I – ток в момент времени, а I0 = V0/R – пиковый ток. Теперь, используя вышеприведенное определение, выведем среднеквадратичные напряжение и ток. Прежде всего, у нас есть

Здесь мы заменили 2πf на ω. Поскольку V0 выступает постоянной, можно разложить ее из квадратного корня и использовать тригонометрическую формулу для замены квадрата синусоидальной функции.

Интегрируя написанное:

Поскольку интервал отображает целое число полных циклов, члены отменяются, оставляя:

Вы также поймете, что СКЗ можно выразить через

Обновленное уравнение контура

Многие из выведенных уравнений относятся к переменному току. Если нам нужно получить усредненный по времени результат, то соответствующие переменные выражаются в СКЗ. К примеру, закон Ома передается как

Различные выражения для мощности переменного тока выглядят как:

Отсюда видно, что можно вывести среднюю мощность, основываясь на пиковом напряжении и токе.

Мощность переменного тока, основываясь на времени. Напряжение и ток пребывают в фазе, а их продукт колеблется между нулем и I0V0. Средняя мощность – (1/2) I0V0

СКЗ полезны, если напряжение меняется по форме сигнала, отличающегося от синусоидов (квадратные, треугольные или пилообразные волны).

Синусоидальные, квадратные, треугольные и пилообразные волны

Раздел Физика

Обзор
  • Обзор электрического тока
Электрический ток
  • Батарея
  • Измерения тока и напряжения в цепях
  • Микроскопический вид: скорость дрейфа
Сопротивление и резисторы
  • Закон Ома
  • Температура и сверхпроводимость
  • Сопротивление и удельное сопротивление
  • Зависимость сопротивления от температуры
Электрическая энергия и энергия
  • Использование энергии
Переменные токи
  • Фазоры
  • Средниеквадратное значение корня
  • Меры предосторожности в домашнем хозяйстве
Электричество в мире
  • Люди и электрическая опасность
  • Проводимость нервов и электрокардиограммы
  • Электрическая активность в сердце

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *