Всегда мучал один вопрос про сечение провода и род тока, который идёт по поводу.
В сети используется 50 Гц, так как его удобно трансформировать в разные напряжения, 110 кВ, 10 кВ, 380 В и так далее.
Но он не эффективен на очень длинные трассы, так как идут потери в виде радиоволн, паразитные ёмкости и индуктивности, всякие искровые разряды, и ток идёт из-за скин-эффекта не по всему сечению провода, а ближе к наружней части, так как магнитное поле вытесняет его к краю.
Но!
Вопрос, когда используются постоянное напряжение, те же 220 вольт, то длина трассы резко сокращается, если бы использовалось переменное напряжение.
Для постоянного тока сечение провода берут в два, а то и в три раза больше.
Те же электромагнитные клапанаклапана одной и той же марки и одинаковой мощностью, которые могут работать от переменного тока 220 В и длина трассы хоть 5 км, и электромагнитные клапана с постоянным током 220 В уже длина трассы не превышает не более 100 метров.
Почему всё так на оборот или я тупой?
Почему для постоянного тока берут сечение провода больше, чем для переменного и длина использования трасс уменьшается?
Спасибо.
Техника
Сечение провода по току и его рода. Длина трассы.
Формулы для расчета потерь для однофазного переменного тока и для постоянного тока примерно одинаковы:
Для переменного однофазного тока 50 Гц ΔU=2*L*(P*r+Q*x)/(Uф*N), где L - длина линии, м; Р - активная мощность, Вт; Q - реактивная мощность, вар; r - активное сопротивление материала, Ом/м; х - реактивное сопротивление материала, Ом/м; N - число параллельных цепей в линии.
Для постоянного тока все тоже самое, но без реактивной составляющей ΔU=2*L*P*r/(U*N)
А теперь вопрос: где потери выше? Ответ: практически нигде, т.к. х - очень маленькое сопротивление.
Рассмотрим примеры (КПД не учитываем), проводник алюминиевый для лучшей наглядности, напряжение 220 В, цепей в линии 1:
1. Переменный ток 50 Гц, нагрузка 5000 Вт, cosφ=0,85 для примера, чтобы выделить реактивную составляющую, длина линии 100 м. Сначала делаем расчет тока, получим 25,575 А. По этому току выбираем номинальное сечение двухжильного алюминиевого, пусть кабеля, по ПУЭ, таблице 1.3.7, получим сечение 4 мм². Теперь подставим значения в формулу и получим потери ΔU=2*100*(5000*0,007202+3000*,0001441)/220=33,13 В
2. Постоянный ток, нагрузка 5000 Вт, длина линии 100 м, реактивности нет. Сначала делаем расчет тока, получим 22,727 А. По этому току выбираем номинальное сечение двухжильного алюминиевого, пусть кабеля, по ПУЭ, таблице 1.3.7, получим сечение 4 мм². Если возьмем 4 мм², то практически потери будут те же. Подставим значения в формулу и получим потери ΔU=2*100*5000*0,007202/220=32,74 В.
Вывод. Потери в линии что при переменном токе 50 Гц, что при постоянном токе на одну длину будут одинаковы. А для реального проявления скин-эффекта нужна частота уже в кГц и выше. Подбор проводника ведется по таблицам из ПУЭ главы 1.3 хоть для постоянного, хоть для переменного тока или по формулам, если значения не подпадают под условия допустимых длительных токов, например повторно-кратковременный режим.
Твои клапаны для постоянного тока при одинаковом рабочем моменте, как говорится, на валу, потребляют больше ток, чем те же клапаны, но для переменного тока.
Для переменного однофазного тока 50 Гц ΔU=2*L*(P*r+Q*x)/(Uф*N), где L - длина линии, м; Р - активная мощность, Вт; Q - реактивная мощность, вар; r - активное сопротивление материала, Ом/м; х - реактивное сопротивление материала, Ом/м; N - число параллельных цепей в линии.
Для постоянного тока все тоже самое, но без реактивной составляющей ΔU=2*L*P*r/(U*N)
А теперь вопрос: где потери выше? Ответ: практически нигде, т.к. х - очень маленькое сопротивление.
Рассмотрим примеры (КПД не учитываем), проводник алюминиевый для лучшей наглядности, напряжение 220 В, цепей в линии 1:
1. Переменный ток 50 Гц, нагрузка 5000 Вт, cosφ=0,85 для примера, чтобы выделить реактивную составляющую, длина линии 100 м. Сначала делаем расчет тока, получим 25,575 А. По этому току выбираем номинальное сечение двухжильного алюминиевого, пусть кабеля, по ПУЭ, таблице 1.3.7, получим сечение 4 мм². Теперь подставим значения в формулу и получим потери ΔU=2*100*(5000*0,007202+3000*,0001441)/220=33,13 В
2. Постоянный ток, нагрузка 5000 Вт, длина линии 100 м, реактивности нет. Сначала делаем расчет тока, получим 22,727 А. По этому току выбираем номинальное сечение двухжильного алюминиевого, пусть кабеля, по ПУЭ, таблице 1.3.7, получим сечение 4 мм². Если возьмем 4 мм², то практически потери будут те же. Подставим значения в формулу и получим потери ΔU=2*100*5000*0,007202/220=32,74 В.
Вывод. Потери в линии что при переменном токе 50 Гц, что при постоянном токе на одну длину будут одинаковы. А для реального проявления скин-эффекта нужна частота уже в кГц и выше. Подбор проводника ведется по таблицам из ПУЭ главы 1.3 хоть для постоянного, хоть для переменного тока или по формулам, если значения не подпадают под условия допустимых длительных токов, например повторно-кратковременный режим.
Твои клапаны для постоянного тока при одинаковом рабочем моменте, как говорится, на валу, потребляют больше ток, чем те же клапаны, но для переменного тока.
Непонятно, откуда вы взяли про 5 км и 100 м.
Сечение одинаковое для постоянки или переменки, если одинаковое значение тока.
Сечение одинаковое для постоянки или переменки, если одинаковое значение тока.
Леся Шаповалова
51 272
Похожие вопросы
- Как рассчитать сечение провода, постоянный ток (нужна методика расчета)
- Будет ли задействовано для передачи тока всё сечение провода 16мм², если подсоединить к зажиму
- Можно ли удлинить провод малого сечения - проводом бОльшего сечения? При условии, что питающим будет первый провод.
- Как рассчитать сечение проводов кабеля и определить ток.
- Расчет сечения провода. (Прев. вопрос не в ту категорию кинул, сорри)
- Сечение провода и допустимая нагрузка в кВт
- Есть ли зависимость сечения провода от напряжения ?
- нужно вывести розетку под стиральную машину. Какое сечение провода брать лучше? медный провод
- Какое сечение провода выбрать?
- Почему повышенное значение тока трансформатора требует большего сечения проводов?