2.4. Расчёт проводов на потерю напряжения

Одним из практически важных расчётов электрических цепей является расчёт проводов на потерю напряжения.

При таком расчёте обычно задаются: напряжение источника U, расстояние от этого источника до приёмника электроэнергии l, сила тока I или мощность нагрузки P и номинальное напряжение  Uн, которое необходимо для нормальной работы приёмников электроэнергии (например, электродвигателей, ламп накаливания и т.п.). Задача состоит в расчёте такого сечения проводов, при котором обеспечивается номинальное напряжение на зажимах источника электроэнергии. Согласно закону Ома, напряжение источника электроэнергии равно сумме падения напряжения на проводах и напряжения на нагрузке.

U = I·Rл + Uн     (2.31)

Сопротивление проводов линии будет равно:

Rл = ρ·2·l / S  (2.32), где 2·l – общая длина линии; ρ – удельное сопротивление материала проводов;  S – искомое сечение проводов.

Подставляя (2.32) в (2.31) получим,

S = I·ρ·2·l / ΔU,     (2.33)

Где ΔU = (U – Uн) – потеря напряжения в линии.

Нагрузка в линии обычно бывает непостоянной и её колебания вызывают соответствующие изменения ΔU в проводах. Поэтому нужно рассчитывать отклонения напряжения на нагрузке от номинального значения при минимальном и максимальном режимах нагрузки. Рассмотрим, как влияет напряжение на распределение мощности в линии электропередачи. Возьмём уравнение (2.31):

 U = I·Rл + Uн

Умножим это уравнение на силу тока I, получим:

I·U = I²·Rл +I·Uн    (2.34)

Uн – напряжение на нагрузке,

I·U – мощность, отдаваемая источником электроэнергии,

I²·Rл – потери мощности в проводах линии на нагревание,

I·Uн – мощность, потребляемая нагрузкой.

Если повысить в два раза напряжение источника электроэнергии, то сила тока в линии при той же передаваемой мощности уменьшится в 2 раза, а потери мощности в проводах уменьшатся в 4 раза, так как они пропорциональны I² . Следовательно, для уменьшения потерь в линиях передачи желательно передавать электроэнергию при возможно более высоком напряжении.