Кабельдегі кернеудің төмендеуі: желінің ұзындығы мен жүктемесін есептеу

Кернеу жоғалтуын қалай есептеу керек: қысқа жауап

Кернеу жоғалтуы тізбек бөлігі үшін Ом заңы бойынша желі ұзындығын ескере отырып есептеледі: ΔU = I · R_желі. Бір фазалы желі үшін желі кедергісі екі рет (фазалық және нөлдік өткізгіш) ескеріледі, үш фазалы үшін — желілік кернеу және √3 коэффициенті арқылы. Нәтиже рұқсат етілген төмендеумен салыстырылады: жарықтандыру үшін 3 %-дан аспайды және күштік желілер үшін 5 %-дан аспайды (ҚР ПУЭ). Егер есептік төмендеу нормадан асса, қима шарт орындалатын мәнге дейін ұлғайтылады.

Негізгі тексеру: ΔU% = (ΔU / U_ном) · 100. 380 В желісі үшін рұқсат етілген 5 % төмендеу — бұл 19 В. 220 В желісі үшін — 11 В. Ұзындық пен жүктеме тогы жоғалтуларға сызықты әсер етеді, қима — кері пропорционалды.

Есептеу үшін қандай деректер қажет

• Жүктеме тогы I (А) немесе қуат P (Вт), кернеу U (В), cos φ.
• Желі ұзындығы L (м) — кабель трассасы бойынша көзден тұтынушыға дейінгі қашықтық.
• Өзек қимасы S (мм²) — қыздыру бойынша алдын ала таңдалған.
• Өзек материалы — меншікті кедергі ρ: мыс 0,0175 Ом·мм²/м, алюминий 0,028 Ом·мм²/м (+20 °C кезінде).
• Фазалар саны — бір фазалы (220 В) немесе үш фазалы (380 В) желі.
• cos φ — жүктеменің қуат коэффициенті.
• Төсеу түрі — ашық, құбырда, жерде, лотокта.
• Орта температурасы — егер нормаланғаннан өзгеше болса.

Формулалар және есептеу принципі

Өзектің белсенді кедергісі

R = ρ · L / S

R — бір өзектің кедергісі, Ом; ρ — меншікті кедергі, Ом·мм²/м; L — ұзындық, м; S — қима, мм².

Бір фазалы 220 В желісіндегі кернеу төмендеуі

ΔU = 2 · I · L · ρ / S · cos φ

2 көбейткіші фазалық және нөлдік өткізгіштердегі токты ескереді. I — ток, А; L — ұзындық, м; ρ — меншікті кедергі; S — қима; cos φ — қуат коэффициенті.

Үш фазалы 380 В желісіндегі кернеу төмендеуі

ΔU = √3 · I · L · ρ / S · cos φ

√3 ≈ 1,732. Есептеу бір фаза үшін жүргізіледі, бірақ желілік кернеу арқылы.

Кернеу төмендеуі пайызбен

ΔU% = ΔU / U_ном · 100

U_ном — желінің номиналды кернеуі: 220 В немесе 380 В.

Қадамдық мысал: қуаттан тексеруге дейін

Бастапқы деректер. Үш фазалы асинхронды қозғалтқыш: P_ном = 15 кВт білікте, U = 380 В, cos φ = 0,85, η = 0,88. Қалқаннан қозғалтқышқа дейінгі желі ұзындығы — 80 м. Лотокта тағы екі жүктелген кабельмен бірге ашық төсеу. Ауа температурасы +35 °C. Өзектер мыс, оқшаулау ПВХ.

1-қадам. Есептік жүктеме тогы.

I = P_ном / (√3 · U · cos φ · η) = 15 000 / (1,732 · 380 · 0,85 · 0,88) ≈ 30,4 А.

2-қадам. Қыздыру бойынша алдын ала таңдау.

ПВХ оқшаулауы бар мыс өзектер үшін ашық төсеу кезінде 4 мм² қиманың кестелік рұқсат етілген тогы 36 А (ҚР ПУЭ 1.3.6 кестесі). Алайда кестелік мән +25 °C және жалғыз кабель үшін жарамды.

3-қадам. Түзету коэффициенттері.

Температура +35 °C: коэффициент 0,88 (ҚР ПУЭ 1.3.3 кестесі өзектің нормаланған температурасы +65 °C және ауа +25 °C үшін).

Топтық төсеу: лотокта үш жүктелген кабель — коэффициент 0,85 (ҚР ПУЭ 1.3.26 кестесі жерде төсеу үшін; лотоктар үшін бірге төселген кабельдер саны бойынша ұқсас тәсіл қолданылады).

Түзетілген рұқсат етілген ток: 36 · 0,88 · 0,85 ≈ 26,9 А.

Есептік ток 30,4 А 26,9 А-дан асады — 4 мм² қима өтпейді.

4-қадам. Қайта таңдау.

6 мм² қима: кестелік ток 46 А. Түзетілген: 46 · 0,88 · 0,85 ≈ 34,4 А. 30,4 ≤ 34,4 шарты орындалады.

5-қадам. Кернеу төмендеуін тексеру.

ΔU = 1,732 · 30,4 · 80 · (0,0175 / 6) · 0,85 ≈ 12,5 В.

ΔU% = 12,5 / 380 · 100 ≈ 3,3 %.

Күштік желі үшін 5 %-ға дейін рұқсат етіледі (ҚР ПУЭ). Шарт орындалады.

6-қадам. Қорытынды.

Мыс өзекті 6 мм² кабельді қабылдаймыз. Бастапқы таңдалған 4 мм² қиманы температура мен топтық төсеу салдарынан ұлғайтуға тура келді. Егер желі ұзындығы 120–150 м-ге жетсе, кернеу төмендеуі шешуші болар еді. Күштік кабельдің құрылымы мен сипаттамалары бөлек материалда сипатталған.

Нәтижені не өзгертуі мүмкін

Кернеу төмендеуіне және қиманы таңдауға әсер ететін факторлар

Параметр	Нәтижеге қалай әсер етеді
Желі ұзындығы	Жоғалтулар ұзындыққа пропорционалды өседі. 100 м желі бірдей ток пен қимада 50 м-ге қарағанда екі есе көп жоғалтады.
Өзек қимасы	Жоғалтулар қимаға кері пропорционалды. Қиманы 4-тен 6 мм²-ге ұлғайту кернеу төмендеуін үштен біріне азайтады.
Өзек материалы	Алюминийдің меншікті кедергісі мысқа қарағанда шамамен 1,6 есе жоғары. Тең қимада алюминий желісіндегі жоғалтулар жоғарырақ. Мыс пен алюминийді салыстыру.
cos φ	cos φ 0,95-тен 0,8-ге төмендегенде бірдей белсенді қуатта ток өседі, жоғалтуларды арттырады.
Өзек температурасы	Мыстың кедергісі температурамен өседі: +20-дан +65 °C-қа қыздырғанда кедергі шамамен 17 %-ға артады. Ұзақ жүктелген желілер үшін кернеу төмендеуін есептеуде бұл температура коэффициенті арқылы ескеріледі.
Төсеу тәсілі	Рұқсат етілген токқа, демек алдын ала қимаға әсер етеді. Кернеу төмендеуіне төсеу тәсілі тікелей әсер етпейді, бірақ қай қима қыздырудан өткенін анықтайды.

Типтік қателіктер

• Кернеу төмендеуін cos φ-ны есепке алмай есептеу. Қозғалтқыштар мен трансформаторлар үшін cos φ = 0,7–0,9, және оны елемеу есептік токты, демек жоғалтуларды төмендетеді.
• Бір фазалы желіде қайтару өткізгішін ұмыту. 2 көбейткішінсіз формула екі есе төмендетілген нәтиже береді.
• Жұмыс температурасында кестелік кедергіні пайдалану. 0,0175 Ом·мм²/м меншікті кедергісі +20 °C кезінде берілген. Қыздырылған өзек үшін кедергі жоғарырақ.
• Кернеу төмендеуін тек бір жүктеме үшін тексеру. Егер желі бірнеше тұтынушыны қоректендірсе, жоғалтулар ең алыс нүкте үшін есептеледі немесе учаскелер бойынша қосылады.
• Үлкен қималар үшін индуктивті кедергіні елемеу. Қимасы 25–35 мм²-ден асатын кабельдер үшін индуктивті құраушы байқалады. Тұрмыстық және көптеген өнеркәсіптік 0,4 кВ желілері үшін белсенді кедергі басым.
• Қолданыстағы ҚР ПУЭ орнына КСРО ПУЭ 6-басылымын қолдану. Қолданыстағы құжат — ҚР ПУЭ 2015 ҚР Энергетика министрінің 31.10.2022 №340 бұйрығының редакциясында.

Кернеу төмендеуі бойынша тексерудің қысқаша алгоритмі

1. Қуат, кернеу, cos φ және ПӘК бойынша жүктеме тогы I есептеу.
2. Температура мен топтық төсеуге түзетулерді ескере отырып, рұқсат етілген токтар кестесі бойынша алдын ала қиманы таңдау.
3. Желінің белсенді кедергісін есептеу R = ρ · L / S.
4. Бір фазалы немесе үш фазалы желі үшін формула бойынша кернеу төмендеуін есептеу.
5. Пайызға ауыстырып, нормамен салыстыру: жарықтандыру үшін 3 %, күштік желілер үшін 5 %.
6. Егер норма асса — қиманы ұлғайтып, есептеуді қайталау.
7. Бір өзекті және көп өзекті орындау арасында таңдау кезінде монтаж қолайлылығы мен трасса жағдайларын ескеру. Бір өзекті және көп өзекті кабельдің айырмашылықтары.

Жиі қойылатын сұрақтар

Қандай кернеу төмендеуі рұқсат етілген болып саналады?

ҚР ПУЭ белгілейді: жарықтандыру үшін — номиналды кернеудің 3 %-дан аспайды, күштік желілер үшін — 5 %-дан аспайды. Қозғалтқыштар үшін іске қосу кезінде 20 %-ға дейін рұқсат етіледі. ГОСТ 32144-2013 тұтынушыдағы кернеу ауытқуларын нормалайды, бірақ жобалық тексеру ПУЭ бойынша орындалады.

Кабельдің индуктивті кедергісін ескеру қажет пе?

Қимасы 25–35 мм²-ге дейінгі 0,4 кВ кабельдері үшін индуктивті кедергі белсендіге қарағанда аз, және ол еленбейді. Үлкен қималар мен ұзын желілер үшін индуктивті құраушы бөлек ескеріледі, бірақ 220/380 В желілеріндегі көптеген практикалық есептеулер үшін белсенді кедергі жеткілікті.

Егер қиманы екі есе ұлғайтса, кернеу төмендеуі қалай өзгереді?

Кернеу төмендеуі қимаға кері пропорционалды. Қиманы 4-тен 8 мм²-ге ұлғайтқанда бірдей токта жоғалтулар шамамен екі есе азаяды.

Ұзын желі үшін алюминий кабельді пайдалануға бола ма?

Болады, бірақ тең қимада алюминий желісіндегі жоғалтулар мысқа қарағанда шамамен 1,6 есе жоғары. Ұзын желілер үшін бұл кернеу төмендеуі нормасына сыйдыру үшін алюминий өзек қимасын мысқа қарағанда ұлғайту қажеттілігіне жиі әкеледі.

Бірнеше жүктемесі бар желі үшін кернеу төмендеуін қалай тексеру керек?

Желі учаскелерге бөлінеді. Әрбір учаске үшін ол арқылы өтетін ток есептеледі, содан кейін учаскедегі жоғалтулар. Жалпы төмендеу — көзден ең алыс тұтынушыға дейінгі барлық учаскелердегі жоғалтулардың қосындысы.

Пайдаланылған дереккөздер

• Қазақстан Республикасының электр қондырғыларын салу ережелері 2015 ж., ҚР Энергетика министрінің 31.10.2022 №340 бұйрығының редакциясында — ҚР ИИДМ Техникалық реттеу және метрология комитеті — https://base.spinform.ru/show_doc.fwx?rgn=71151
• ГОСТ 32144-2013 Жалпы мақсаттағы электрмен жабдықтау жүйелеріндегі электр энергиясының сапа нормалары — Стандарттау, метрология және сертификаттау жөніндегі мемлекетаралық кеңес — https://docs.cntd.ru/document/1200104301
• ГОСТ Р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009 Төмен кернеулі электр қондырғылары. 5-52 бөлім. Электр жабдықтарын таңдау және монтаждау. Электр сымдары — Росстандарт — https://dokipedia.ru/document/5149532
• Кеден одағының техникалық регламенті ТР КО 004/2011 «Төмен кернеулі жабдықтың қауіпсіздігі туралы» — ЕАЭО — https://docs.eaeunion.org/docs/ru-ru/0145005