Jak vypočítat ztráty elektřiny po délce kabelu?

Pomocí této kalkulačky můžete vypočítat ztráty napětí (výkonu) a vybrat požadovaný průřez kabelu.

K tomu potřebujete znát provozní napětí, průtok proudu a délku kabelu. Níže je uveden příklad výpočtu.

* Celková délka plusových a mínusových kabelů
Měděný odpor ve vzorcích 0,0175 Ohm*mm 2 /m (při 20 C o)

Vyberme například průřez kabelu od solárních panelů po regulátor na příkladu solární elektrárny pro domácnost, sestávající z následujících komponent:

1. Monokrystalická solární baterie Suoyang SY-200WM – 4 ks;
2. Ovladač nabíjení ITracer IT6415ND – 1 ks;
3. Měnič PI 2000W/12V (čistý sinus) – 1 ks;
4. Gelová baterie 200Ah – 2 ks.

Takže napětí v bodě maximálního výkonu monokrystalické solární baterie Suoyang SY-200WM je 37,2Va proud má maximální výkon 5,38Аpřesně tyto hodnoty použijeme ve výpočtech. Nejprve se ale musíme rozhodnout, jak solární panely propojit dohromady.

Naše sada obsahuje 60A regulátor nabíjení Epsolar s funkcí vyhledávání maximálního výkonu (MPPT). Maximální vstupní napětí ze solárních panelů do tohoto regulátoru je 150Va výstupní napětí do baterie bude 12/24/36 nebo 48V, automaticky v závislosti na napětí baterie, kterou jsme připojili. V našem případě se jedná o dvě 12voltové gelové baterie Delta 12-200 zapojené paralelně.

Se čtyřmi solárními panely SY-200 a výše popsaným ovladačem solární panely můžeme připojit dvěma způsoby:

1. Paralelní připojení (všechny čtyři kusy jsou vzájemně rovnoběžné). Zároveň budeme mít stále napětí 37,2Va maximální proud ze solárních panelů bude 5,38A * 4 = 21,52А

2. Sériovo-paralelní připojení (dva po sobě jdoucí řetězy po dvou kusech). V tomto případě bude napětí 37,2V * 2=74,4Va proud je 5,38 * 2 = 10,76А.

Musíte to pochopit мощность ve dvou případech bude STEJNÝ. Rozdíl je pouze v proudu a napětí – v prvním případě máme více proudu, ale menší napětí a ve druhém – naopak. Pokud zapojíme všechny čtyři solární panely do série, napětí bude vyšší než maximální vstupní napětí regulátoru nabíjení, které je 150V, navíc musíte vzít v úvahu teplotní koeficient a napětí naprázdno, ale o to teď nejde.

Průřez kabelu se volí podle aktuálního, čím větší proud, tím větší průřez!

Zapojíme to do kalkulačky Data výpočtu ztráty napětí první způsob připojení (všechny čtyři kusy paralelně), vezmeme vzdálenost od solárních panelů k ovladači na 15 metrů (15 plus a 15 minus), celková délka kabelu bude 30 metrů, vezměme průřez kabelu rovný 6 mm²:

• Napětí: 37,2V
• Průřez kabelu: 6mm²
• Délka: 30m
• Maximální proud: 21,52A

Dostaňte se ztráty napětí a výkonu více než 5% (ztráta napětí: 1,88V, ztrátový výkon: 40,45W).

Pojďme nahradit druhý způsob připojení (Dva po sobě jdoucí řetězce po dvou):

• Napětí: 74,4V
• Průřez kabelu: 6mm²
• Délka: 30m
• Maximální proud: 10,76A

Díky zvýšenému napětí a nižšímu proudu získáme mnohem lepší výsledek: ztráty napětí a výkonu 1,26% (ztráta napětí: 0,94V, ztrátový výkon: 10,11W)

Závěry: Zřejmě díky příležitosti zvýšení napětí, Spojením solárních panelů v sérii a paralelně jsme byli schopni snížit proud a při použití kabelu stejné sekce snížit ztráty v tom 4krát!

Elektrická energie je nejpraktičtější a nejuniverzálnější forma energie. Vyrábí se ve velkých objemech a dopravuje se na velké vzdálenosti pomocí drátů. Při přepravě přes hlavní kabely je úroveň ztrát až přibližně 9 %. V domech a jiných objektech je tedy napětí nižší než na začátku cesty po elektrických dálnicích.

Jak vypočítat ztráty

Výběr materiálu pro elektrické sítě je velmi důležitý, protože musí splňovat všechny vaše požadavky na maximální výkon a musí být navržen tak, aby vydržel přetížení a náhlé změny. Musíte také zvážit délku drátu, ve kterém dochází ke ztrátám.

Dráty pro proud se vybírají podle minimální hodnoty, pak musíte vypočítat ztrátu napětí v kabelu. Při konstantním zatížení se velikost ztráty napětí nemění, ale se zvýšeným zatížením se vodiče zahřívají, což zvyšuje ztráty.

Ztrátu napětí v kabelu lze vypočítat následovně:

• ∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ unnom,
• kde: ∆U – hodnota ztráty;
• L – délka řetízku;
• P a Q – výkon, W (aktivní) a VAR (jalový);
• r0 a x0 jsou odpor podél linie Ohm/m;
• Unom – jmenovité napětí, V;
• Poslední hodnota je uvedena v technickém listu elektrického zařízení.

Pravidla elektrické instalace (ELD) upravují možné odchylky napětí od normy. Pro silové obvody a osvětlení obytných budov a ulic je přijatelné ±5%, pro osvětlení průmyslových a veřejných budov – od +5 do -2,5%.

Od transformátoru, součet celkových výkonových ztrát v kabelu k úplně poslednímu příjemci elektřiny podél kabelového vedení, s přihlédnutím k účelu budov (průmyslové nebo obytné), nemůže pokles napětí překročit 9 %. V tomto případě 5% jde do oblasti před hlavním vstupem a 4% – od vstupního bodu ke klientovi. Pro velké sítě s napětím do 400 V je přípustných 10 % při běžném zatížení bez přetížení.

Výpočet ztráty napětí v elektrické síti

Elektrické vedení je součást elektrické sítě, jejíž funkcí je přenos elektřiny. Pro výpočet jalových ztrát v napájecím kabelu je nutné vzít průměrnou reaktanci pro hliníkové nebo ocelo-hliníkové kabely, vypočítat zatížení P a Q. Reaktivní ztrátu lze vypočítat následovně: ∆U = P∙r0∙L/ Unom + Q∙x0∙L/Unom, aktivní – podle vzorce ∆Ua = ∆U – ∆UR.

Podobné: Jednožilový a vícežilový kabel

Dále je nutné určit průřez vodiče (s = P∙L∙r0/(∆Ua∙Unom)) a najít odpovídající nebo nejbližší ve standardní řadě a také najít tuto hodnotu v tabulce aktivní a reaktivní odpor na kilometr vedení.

Na základě vypočtených ukazatelů lze stanovit upravenou hodnotu ztráty. Při překročení přípustné hodnoty je nutné vyměnit drát s větším průřezem.

Způsoby snížení energetických ztrát v kabelech

Největší počet ztrát je obvykle spojen s instalací drátu a jeho provozem. Hlavním způsobem, jak je snížit, je co nejvíce snížit odpor ve všech úsecích elektrické sítě. Navzdory tomu, že samozřejmým řešením je zvětšení průřezu vodičů, při kterém se odpor snižuje, vede to ke zvýšení nákladů na instalaci a materiál. PUE se doporučuje používat vodiče o průřezu 2,5 mm2 ve vnitřních rozvodech a 5 mm2 v domácích sítích.

Můžete také použít opatření ke snížení nulového vodiče. V jednofázovém dvouvodičovém obvodu je proud přijímán fázovým vodičem, po kterém opouští další vodič – nulu. Snížení fázového odporu je na rozdíl od neutrálního vodiče pracný a nákladný úkol. K tomu je nula znovu uzemněna na každém nosiči elektrického vedení, to znamená, že ve skutečnosti je druhý vodič tažen z nuly domácí sítě k nule transformátoru.

Při výpočtu výkonových ztrát v kabelu tato metoda vykazuje značné úspory proudu a také zajišťuje větší bezpečnost při používání elektřiny.

Kromě toho dochází k významným úsporám energie, když je elektrická síť udržována ve správném stavu. K tomu je nutné pravidelně kontrolovat pevnost a těsnost kontaktů, vyměnit všechny zkroucené a podobné kontakty za moderní svorkovnice. Tím se ztráty sníží na minimum.

1. Při použití venkovního vedení, při přetržení elektrického vedení, vzniká zóna lokálního zvýšení odporu tzv. kroucení, kde dochází k deformaci součástí a zahřívání.
2. Jako náhradu je třeba vzít samonosný hliníkový izolovaný (SIP) drát. „Samonosná“ znamená, že nevyžaduje další kabel k zajištění lana, může unést svou vlastní váhu při poryvu větru nebo sněhu.
3. Výměna kabelů na sloupech. K tomu budete potřebovat materiál typu SIP-2A, SIP-3, SIP-4 o průřezu nejméně 15 mm2, který je schopen procházet až 63 A proudu, což se rovná 14 kW pro jednu fázi a 42 kW pro tři. Takový prvek bude trvat dlouhou dobu díky přítomnosti dvojité izolace a speciálního vnějšího povlaku.
4. Pro snížení průtoku uvnitř drátu se na vstupu do domácí sítě nebo průmyslové budovy používá stabilizátor. Stabilizátor poskytuje ±5% na výstupu a s kolísáním na vstupu – o ±30%.
5. Chcete-li snížit, můžete použít třífázový měřič připojený ke konstrukci. Díky třem fázím se sníží množství proudu procházející každou z nich.

Problém, jako je ztráta napětí, vás může stát cenná zařízení a nástroje kvůli kolísání vstupního napětí. Proto musíte k otázce úspory energie přistupovat zodpovědně. Neměli byste zanedbávat opatření na úsporu energie, stejně jako stabilizátory, které vyrovnávají přepětí, a tím chrání domácí spotřebiče v domácnostech a zařízení v podnicích.