Как рассчитать потери напряжения в кабеле

Как рассчитать потери напряжения в кабеле?

7 июня 2012 k-igor

Расчет потери напряжения для сетей постоянного тока 12, 24, 36В.
Расчет потери напряжения без учета индуктивного сопротивления 220/380В.
Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления 380В.

При проектировании сетей часто приходится рассчитывать потерю напряжения в кабеле. Сейчас я хочу рассказать про основные расчеты потери напряжения в сетях постоянного и переменного тока, в однофазных и трехфазных сетях.

Обратимся к нормативным документам и посмотри какие допустимые значения отклонения напряжения.

ТКП 45-4.04-149-2009 (РБ).
9.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения недолжны превышать в нормальном режиме ±5 %,
а в после аварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках—±10%. В сетях напряжения
12–42 В (считая от источника напряжения, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Допускается отклонение напряжения для электродвигателей в пусковых режимах, но не более 15 %.При этом должна обеспечиваться устойчивая работа пусковой аппаратуры и запуск двигателя.
В нормальном режиме работы при загрузке силовых трансформаторов в ТП, не превышающей 70 % от их номинальной мощности, допустимые (располагаемые) суммарные потери напряжения
от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях, учитывающие потери холостого хода трансформаторов и потери напряжения в них, приведенные ко вторичному напряжению, недолжны, как правило, превышать 7,5 %. При этом потери напряжения в электроустановках внутри зданий недолжны превышать 4 % от номинального напряжения, для постановочного освещения — 5%.
СП 31-110-2003 (РФ).
7.23 Отклонения напряжения от номинального на зажимах силовых электроприемников и наиболее удаленных ламп электрического освещения не должны превышать в нормальном режиме ±5%, а предельно допустимые в послеаварийном режиме при наибольших расчетных нагрузках — ±10%. В сетях напряжением 12-50 В (считая от источника питания, например понижающего трансформатора) отклонения напряжения разрешается принимать до 10%.
Для ряда электроприемников (аппараты управления, электродвигатели) допускается снижение напряжения в пусковых режимах в пределах значений, регламентированных для данных электроприемников, но не более 15%.
С учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной лампы общего освещения в жилых и общественных зданиях не должны, как правило, превышать 7,5%.
Размах изменений напряжения на зажимах электроприемников при пуске электродвигателя не должен превышать значений, установленных ГОСТ 13109.
ГОСТ 13109.
5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dUy и размаха изменений напряжения в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно 10 % от номинального напряжения.

Потери напряжения зависят от материала кабеля (медь, алюминий), сечения, длины линии, мощности (силы тока) и напряжения.

Для расчета потери напряжения я сделал 3 программки в Excele на основе книги Ф.Ф. Карпова «Как выбрать сечение проводов и кабелей».

1 Для сетей постоянного тока индуктивное сопротивление не учитывают. Рассчитать потерю напряжения можно по следующим формулам (для двухпроводной линии):

По этим формулам я считаю потерю напряжения электроприводов открывания окон (24В), а также сети освещения (220В).

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 12, 24, 36, 42В

2 Для трехфазных сетей, где косинус равен 1 индуктивное сопротивление также не учитывают. Этот метод также можно использовать для сетей освещения, т.к. у них cos близок к 1, погрешность получим не значительную. Формула для расчета потери напряжения (380В):

Внешний вид программы для расчета потери напряжения 220/380В

3 Расчет потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления применяют в остальных случаях, в частности в сетях. Формула для расчета потери напряжения с учетом индуктивного сопротивления:

Потеря тока от длины кабеля 24 вольта

Калькулятор позволяет рассчитать сечение токоведущих жил электрических проводов и кабелей по электрической мощности.

Вид электрического тока

Вид тока зависит от системы электроснабжения и подключаемого оборудования.

Выберите вид тока :

Материал проводников кабеля

Материал проводников определяет технико-экономические показатели кабельной линии.

Выберите материал проводников:

Суммарная мощность подключаемой нагрузки

Мощность нагрузки для кабеля определяется как сумма потребляемых мощностей всех электроприборов, подключаемых к этому кабелю.

Введите мощность нагрузки: кВт

Номинальное напряжение

Введите напряжение: В

Только для переменного тока

Коэффициент мощности cosφ определяет отношение активной энергии к полной. Для мощных потребителей значение указано в паспорте устройства. Для бытовых потребителей cosφ принимают равным 1.

Читайте так же:

Поменять выключатель света пошагово

Коэффициент мощности cosφ:

Способ прокладки кабеля

Способ прокладки определяет условия теплоотвода и влияет на максимальную допустимую нагрузку на кабель.

Выберите способ прокладки:

Количество нагруженных проводов в пучке

Для постоянного тока нагруженными считаются все провода, для переменного однофазного — фазный и нулевой, для переменного трехфазного — только фазные.

Выберите количество проводов:

Кабель с рассчитанным сечением не будет перегреваться при заданной нагрузке. Для окончательного выбора сечения кабеля необходимо проверить падение напряжения на токонесущих жилах кабельной линии.

Длина кабеля

Введите длину кабеля: м

Допустимое падение напряжения на нагрузке

Введите допустимое падение: %

Рассчитанное значение представляет собой минимально допустимое значение фактического сечения кабеля. Значительная часть реализуемой в магазинах кабельной продукции не соответствует маркировке и имеет заниженное сечение проводника. Проверяйте фактическое сечение проводников кабеля перед применением!

Рассчитанное значение сечения кабеля является ориентировочным и не может использоваться в проектах систем электроснабжения без профессиональной оценки и обоснования в соответствии с нормативными документами!

Помогите определиться с проводом. Подключаю светодиодную ленту. Лента управляемая ws2801, подключается последовательно. Всего 14 кусков, соединенных 80см провода между ними. Мощность ленты 9ватт на метр. 3 метра будет.

30ватт всего. 5вольт. Взял провод КСПВ 4х0.4. Достаточно ли?

Очень полезная вещь. Могли бы прислать формулу расчёта?

Добавить комментарий

Как работает водяной регулятор газовой колонки Нева 3208?

Как промыть и смазать старинные настенные часы?

Ремонт газовой колонки Нева 3208 – слабый напор воды

Как работает водяной регулятор газовой колонки Нева 3208? (82)
Как промыть и смазать старинные настенные часы? (115)
Ремонт газовой колонки Нева 3208 – слабый напор воды (86)
Калькулятор расчета концентрации водных растворов (14)
Как заделать отверстие вокруг стояков? (10)

Интеллектуальный калькулятор для расчета сечения электрических проводов и кабелей

Калькулятор схем разведения водных растворов (уксус, спирт, кислота)

H omo habilis — журнал для умелых людей всегда открыт для новых авторов и читателей. Если вы умеете делать что-то лучше, чем другие, если вы знаете секреты, помогающие делать жизнь легче и удобнее — поделитесь этим с читателями. Рекомендации для авторов журнала помогут вам в этом.

Как полоскать рот хлоргексидином?
Как применять хлоргексидин?
Хлоргексидин или мирамистин. Что лучше?
Как снять зубную боль в домашних условиях
Какой диаметр отверстия сверлить под метрическую резьбу?

Homo habilis (человек умелый) — первый представитель рода Homo, живший на Земле 2,5 — 1,5 млн. лет назад. Homo habilis является предком современного Homo sapiens и первым живым существом, освоившим сознательное преобразование окружающей его природы в соответствии со своими потребностями.

К сожалению, в начале ХХI века наметился выраженный регресс, в ходе которого наблюдается постепенное превращение Homo sapiens в Homo consumens – человека потребляющего. H omo habilis — журнал для умелых людей, не желающих становиться Homo consumens.

age18

Материалы сайта могут содержать информацию, предназначенную для пользователей старше 18 лет, согласно Федерального закона № 436-ФЗ от 29.12.2010 года «О защите детей от информации, причиняющей вред их здоровью и развитию

Мнение редакционной коллегии может не совпадать с точкой зрения авторов статей. Публикация или отказ в публикации не выражают отношения редакционной коллегии к содержанию материалов. Предложенные к публикации статьи не рецензируются и могут быть отклонены без объяснения причин.

Любое использование материалов сайта возможно только при указании автора статьи и источника — Homo habilis (прямая, доступная пользователю и поисковым системам, гиперссылка). Несанкционированное использование материалов сайта запрещено.

Подключение мощных светодиодных лент

В подключении светодиодных лент масса тонкостей. Вот просто огромное количество. Они относятся к физическому подключению ленты и блока питания, к кабелям между ними и к расчётам, которые нужно сделать для того, чтобы правильно подключить ленту и выбрать кабель.

Соблюдать правила подключения лент важно потому, что в лентах и подходящих к ним кабелях могут идти очень большие токи, которые могут расплавить и ленту, и кабель.

Напишу про некоторые важные моменты при проектировании светодиодных лент.

Считайте токи и падения напряжения

Не далее как сегодня мне написал монтажник, который по моему проекту кладёт кабель. Написал «давайте для подсветки кухни не силовой кабель потянем к блоку питания в шкафу, а разместим блок в щите и протянем слаботочный кабель». Это очень распространённая точка зрения. К сожалению, распространённая именно среди электриков. Тех самых «обычных электриков», про которых я писал. Раз 230 вольт бьёт током, то кабель нужен толстый, а 12-24 вольта током не бьёт, поэтому можно их тонким кабелем вести.

Читайте так же:

Bn44 00700a ограничить ток подсветки

Толщина кабеля определяется током, а не напряжением! Только током! Напряжением определяется толщина изоляции, например, по витой паре нельзя вести 230 вольт (хотя сечение позволяет маленький ток вести), потому что изоляция на такое напряжение не рассчитана — об этом тоже некоторым электрикам надо бы сказать.

Напоминаю: мощность = напряжение * ток. Мощность измеряется в ваттах, напряжение в вольтах, а ток в амперах.

Для каждой светодиодной ленты нам надо посчитать ток и падение напряжения в питающем её кабеле.

Сначала считаем ток. На каждой светодиодной ленте написано, какая у неё мощность. Пусть у нас светодиодная лента 9.6 ватта на метр, длина 10 метров, всего 96 ватт. Напряжение 24 вольта, значит, ток 4 ампера. Кажется, что ток маленький, поэтому думать не о чем, можно класть кабель сечением 0.75? Нет, когда мы говорим о невысоком напряжении, надо учитывать ещё и падение напряжения. Падение напряжения — это уменьшение напряжения на кабеле, то есть, на прибор придёт напряжение меньше, чем выходило от блока питания. Падение напряжения присутствует во всех кабелях, но если от щита выходило 230 вольт, а на нагрузке будет 220 вольт, то это не будет заметно. А вот если выходило 24 вольта, а придёт 21 вольт, то будет заметно по яркости ленты. Если у вас на калитке электромагнитный 12-вольтовый замок, блок питания в доме, а кабель сечением 0.75 имеет длину в несколько десятков метров, то замок может держать значительно хуже, так как приходить на него будет не 12 вольт, а меньше. Поэтому падение напряжения в кабеле важно считать, когда имеем дело с 12 и 24-вольтовыми приборами.

Чем тоньше кабель, тем больше падение напряжения. Чем больше ток, тем больше падение напряжения. Подробнее про расчёт в статье Кабели для светодиодных лент, там же можно скачать таблицу в excel для расчёта падения. Шина KNX или RS485 может иметь большую длину с минимальным падением напряжения, потому что токи потребления устройств очень малы. С датчиками разных типов аналогично — ток маленький, поэтому падение напряжения тоже маленькое, даже несмотря на тонкий кабель.

Вот табличка расчёта лент из одного моего проекта:

По каждой ленте посчитаны ток, падение напряжения в процентах, исходя из длины и сечения кабеля, а также удельной мощности и длины ленты. Посчитано таким образом, чтобы нигде падение напряжения не превышало 8%. При падении 10% это становится заметно. В крайнем случае можно чуть поднять напряжение на блоке питания (у многих есть регулировочный винтик). Но лучше заранее перестраховаться и заложить кабель потолще, либо несколько кабелей.

На сайте Transistor.ru есть калькуляторы для разных расчётов, в том числе и для падения напряжения в кабеле. Очень удобно.

Планируйте точки подключения лент заранее

Ленты длиной более 5 метров подключаются к питанию с обоих концов (если это не слабые ленты 5 ватт на метр, с ними таких проблем нет), иначе на самой ленте напряжение может просесть, и на конечных диодах оно будет меньше. И к 5-метровому куску ленты нельзя подключать следующий кусок ленты, по этой же причине, следующий кусок надо запитывать от отдельного кабеля. А если у нас 15 метров ленты, то подключать питание нужно уже в трёх точках: с краёв и посередине.

Схемы подключения лент из инструкции к лентам Arlight

У нас есть два варианта подключения мощной ленты, которую надо запитать в нескольких точках. Первый вариант — тянем несколько кабелей от щита, а в щите уже осуществляем коммутацию этих кабелей. Второй вариант — тянем от щита один кабель нужного сечения до распределительной коробки где-то у начала ленты, а в коробке от этого кабеля разводим несколько кабелей до точек подключения ленты. Я лично не люблю скрытые монтажные коробки, поэтому предпочитаю первый вариант. Но кому-то будет удобнее второй, с коробками. И третий промежуточный вариант — без коробок, но с перемычками.

Читайте так же:

Сшитый полиэтилен кабель 240 ток

Приведём пример. Пусть у нас в комнате по периметру 20 погонных метров ленты мощностью 9.8 ватт на метр, 24 вольта. Итого 196 ватт, 8.17 ампер. Подключать к ленте питание надо в 4-х точках, каждые 5 метров. Если мы хотим разместить блок питания ленты в щите, прикинем среднюю длину кабеля от блока питания до точки подключения. Пусть это 15 метров.

Дальше считаем падение напряжения исходя из длины кабеля, сечения кабеля, тока, удельного сопротивления кабеля. Если кабель будет сечением 1.5мм2, то падение напряжения составит 11.6% — многовато, будет заметно. Подбираем сечение кабеля и количество кабелей. Если вести от щита 4 кабеля сечением 0.75мм2 (то есть, общее сечение 3мм2), то падение напряжения будет 5.8%, это уже лучше. Можно получить такую же цифру падения напряжения, если протянуть два кабеля 1.5мм2, от каждого кабеля запитать два угла прямоугольника ленты. Можно пойти по второму варианту — протянуть один кабель сечением 4мм2 до распределительной коробки, от неё максимально короткие перемычки до точек питания ленты сечением 1.5 или даже 0.75. До распределительной коробки падение напряжения при длине кабеля 15 метров составит 4.3%, если перемычки будут короткими и надёжно припаянными к ленте, проблем не будет при их сечении 0.75мм2.

Чем тоньше кабель подходит к самой ленте, тем удобнее подключать. Например, 0.75мм2 подключать удобно, а 1.5мм2 уже не очень.

То есть, в нашем примере можно сделать тремя способами:

Протянуть до ленты 4 кабеля 0.75мм2 (без промежуточных коробок, самое удобное подключение). Плюс — отсутствие коробки. Минус — 4 кабеля тянуть и заводить в щит.
Протянуть один кабель 4мм2 до распределительной коробки, от коробки 4 кабеля 0.75мм2 до углов ленты. Плюс — меньше падение напряжения. Минус — наличие коробки.
Протянуть два кабеля 1.5мм2 и запитать ленту с перемычками. Плюс — всего два кабеля небольшого сечения. Минус — неудобно делать перемычку, ведь надо в одной точке соединить подходящий от щита кабель, ленту и перемычку.

В каждом варианте надо считать падение напряжения, чтобы до ленты оно было не больше 8%, а лучше не больше 6%.

Выбирайте качественный кабель

Кабели для подключения светодиодных лент необходимо приобретать нормального качества, чтобы их сечение соответствовало номинальному. У дешёвых кабелей сечение может быть меньше на 20-30%, что увеличит падение напряжения в кабеле и снизит яркость свечения ленты.

Это относится вообще ко всем кабелям, включая ВВГнг и даже витую пару — дешёвый кабель почти всегда имеет меньшее сечение, чем на нём написано. На кабелях для освещения, если он сечением 1.5мм2, или для розеток, сечением 2.5мм2, защищённых автоматами 16А, небольшое уменьшение сечения не скажется на работе, а в случае с лентами оно может повлиять на результат сильно.

Напоминаю: кабели ШВВП и ПВС для стационарной прокладки использовать нельзя ни для каких целей. Ленту, разумеется, удобно подключать многожильным гибким кабелем, а не одножильным жёстким, так что можно использовать кабели МКШ, КГВВ, в качестве перемычек даже одножильные ПУГВ.

У самого Arlight, кстати, есть соединительные кабели для светодиодных лент. Они удобны тем, что цвета жил у них понятные. Для монтажа и пайки они удобны. Но максимальное сечение там 0.84мм2 — подойдёт для подключения немощных кабелей или для монтажа от распределительной коробки до ленты. И стоимость гораздо выше, чем у КГВВнг(А)-LS.

Делайте качественные подключения кабелей

Подключения кабелей и лент производится качественной пайкой и термоусадкой либо клеммниками Wago. После подключения следует проконтролировать, что клеммник или место пайки не нагреваются при работе ленты на максимальной мощности в течение 15 минут.
Подключение к ленте специальных коннекторов возможно только при подключении маленьких кусочков ленты, примерно до 0.5 ампера, если больше, то подключаем пайкой.

Защищайте плюсы питания лент предохранителями

А вот это важный момент. Пусть у нас стоит мощный блок питания, например, на 960 ватт 24 вольта. Это 40 ампер. Блок питания качественный, он может кратковременно работать с перегрузом до 150%. К блоку подключены сразу несколько лент, но в одной из них происходит какая-то проблема, например, ленту заливает водой или она частично замыкается. Если произойдёт короткое замыкание, то блок питания это увидит и отключится (это называется «защита от короткого замыкания», есть у большинства блоков питания для лент и, конечно, у всех блоков Meanwell, среди которых есть модели такой мощности). Но если короткого замыкания нет, но частично лента замкнулась, то блок может отдать в эту ленту ток до 60 ампер. При таком токе расплавится и лента, и кабель, и усилитель, а потом сработает защита от КЗ или от перегрузки самого блока. При отключении блока при сработке защиты он через какое-то начнёт периодически включаться, что тоже довольно плохо.

Читайте так же:

Mp3398e уменьшить ток светодиодов

Можно поставить на 24-вольтовые линии автоматы. Существуют специальные автоматы для постоянного тока (в несколько раз дороже обычных), в интернете можно найти много обсуждений того, как срабатывают автоматы на постоянном токе. Моё мнение в том, что автоматы на постоянном токе срабатывают плохо. Недостаточно быстро. Отключение должно происходить мгновенно, даже минимальная задержка здесь недопустима. Поэтому я считаю лучшим вариантом предохранители. На кабель сечением 1.5мм2 ставим предохранитель 10 ампер, на кабель 0.75мм2 ставим предохранитель 5 ампер. Предохранители используем самые простые, 5х20. Вот такой блистер из 10 штук стоит в Чип-Дипе 120 рублей. На радиорынках можно найти дешевле.

На предохранителях написано «250 вольт», это не значит, что он только с этим напряжением работает, это значит, что 250 вольт — максимальное напряжение для него. Предохранитель же срабатывает на превышение тока. Проволочка внутри него является в нашем кабеле от блока питания до ленты самым тонким местом, она сгорит первой при превышении тока.

Предохранитель удобно вставляется в клемму на DIN рейку. Ширина клеммы ABB 8мм, предохранитель легко вынимается, можно быстро отключить цепь, достав предохранитель.

Такие предохранители присутствуют у меня в проектах для защиты всех слаботочных кабелей, отходящих от щита: питание всех приводов и датчиков, питание шины. У ABB есть модель M 4/8.D2.SF с дополнительным проходным вторым контактом. Есть модель M 4/8.D2.SFD с 24-вольтовым светодиодом, который используется для контроля целостности предохранителя и наличия питания.

Более дешёвый и простой вариант — обычный держатель предохранителя, его можно подключить в любом месте кабеля.

Такие предохранители на 1.25 ампера даже прилагаются к диммерам Fibaro Dimmer, чтобы их не забывали ставить. В нашем случае, номинал предохранителя выбирается исходя из максимально допустимого тока для кабеля, возможно, с поправкой на максимальный ток диммера или усилителя.

Покупая предохранители, помните про запас. Если нужно 5 штук, то купите минимум 10, а лучше 20. Бывает, что пока разберёшься с какой-то проблемой, уже десяток предохранителей сгорит.

Предохранитель на каждый кабель нам удобен тем, что он сразу отключит проблемную ветку, всё остальное продолжит работать.

Кстати, предохранитель ставим на плюс питания ленты.

Проверяйте напряжение в точке подключения ленты

После установки и подключения светодиодных лент желательно проконтролировать напряжение на всех точках подключения лент, оно не должно быть ниже 22.5 вольт. Замер нужно производить после 10 минут работы ленты на максимальной яркости. Если напряжение на ленте ниже, то нужно проверить качество соединений кабелей и ленты и кабелей и элементов управления в щите, напряжение на выходе блока питания.

Если кабель плохо зажат в наконечник-гильзу, или припаяны к ленте не все «волоски», или клеммник в соединении закручен неплотно, то проблемное место будет греться, а напряжение на нём проседать.

Если лент у вас очень много или вы занимаетесь их установкой постоянно, возможно, имеет смысл приобрести пирометр или даже тепловизор, чтобы сразу видеть проблемные места. Тепловизор также пригодится при строительстве дома и анализе работы отопления, так что пригодится. Если видите, что в подключениях ленты какое-то место греется сильнее других, надо проверить качество этого подключения, при необходимости подтянуть, поджать, подпаять. И имеет смысл иногда смотреть на электрощит в тепловизор в поисках мест нагрева, предварительно повключав побольше приборов и подождав, пока что надо прогреется.

Отдельный вопрос — это подключение управляемых светодиодных лент в щите. Плюсы лент можно подключать на кросс-модуль либо на распределительный блок. Через некоторое время у меня будут фото реализации таких подключений, обязательно поделюсь.

Читайте так же:

Расчетный ток кабельной линий