Cos'è la perdita di tensione e le cause della perdita di tensione

Perdita di tensione di linea

Per capire cos'è la perdita di tensione, si consideri il diagramma del vettore di tensione di una linea CA trifase (Fig. 1) con un solo carico all'estremità della linea (Fig. 1)I).

Supponiamo che il vettore corrente sia scomposto nelle componenti Azi e AzP. Nella fig. 2 i vettori tensione di fase all'estremità della linea sono disegnati in scala U3ph e la corrente AziLing in fase di un angolo φ2.

Per ottenere il vettore di tensione all'inizio della linea U1φ che segue il vettore alla fine U2ph, disegnare il triangolo di caduta di tensione della linea (abc) sulla scala di tensione. Per questo, il vettore ab, uguale al prodotto della corrente e della resistenza attiva della linea (AzR), si trova parallelo alla corrente, e il vettore b° C, uguale al prodotto della corrente e della resistenza induttiva della linea ( AzX), è perpendicolare al vettore corrente .In queste condizioni, la linea retta che collega i punti O e c corrisponde all'ampiezza e alla posizione nello spazio del vettore di sollecitazione all'inizio della linea (U1e) rispetto al vettore di sollecitazione alla fine della linea (U2e). Collegando le estremità dei vettori U1f e U2e, otteniamo il vettore di caduta di tensione dell'impedenza lineare ac = IZ.

Riso. 1. Schema con un singolo carico di fine linea

Riso. 2. Diagramma vettoriale delle tensioni per una linea con un solo carico. Perdita di tensione di linea.

Conveniamo di chiamare perdita di tensione la differenza algebrica tra le tensioni di fase all'inizio e alla fine della linea, cioè segmento ad o segmento quasi uguale ac'.

Il diagramma vettoriale e le relazioni che ne derivano mostrano che la perdita di tensione dipende dai parametri della rete, nonché dalle componenti attive e reattive della corrente o del carico.

Nel calcolo dell'entità della perdita di tensione nella rete si deve sempre tenere conto della resistenza attiva e si può trascurare la resistenza induttiva nelle reti di illuminazione e nelle reti realizzate con sezioni fino a 6 mm2 e cavi fino a 35 mm2.

Determinazione della perdita di tensione nella rete

La perdita di tensione per un sistema trifase è solitamente indicata per quantità lineari, che sono determinate dalla formula

dove l — lunghezza della sezione corrispondente della rete, km.

Se sostituiamo la corrente con la potenza, la formula assumerà la forma:

dove P. — potenza attiva, B- potenza reattiva, kVar; l — lunghezza della sezione, km; Un — tensione di rete nominale, kV.

Variazione della tensione di linea

Caduta di tensione ammissibile

Per ogni ricevitore di potenza, una certa perdita di tensione... Ad esempio, i motori a induzione hanno una tolleranza di tensione di ± 5% in condizioni normali.Ciò significa che se la tensione nominale di questo motore elettrico è 380 V, allora la tensione U„extra = 1,05 Un = 380 x1,05 = 399 V e U»add = 0,95 Un = 380 x 0,95 = 361 V sono da considerarsi come i valori massimi di tensione consentiti. Naturalmente, tutte le tensioni intermedie comprese tra i valori 361 e 399 V soddisferanno anche l'utente e costituiranno una certa zona che può essere chiamata la zona delle tensioni desiderate.

Poiché durante il funzionamento dell'impresa si verifica un cambiamento costante nel carico (potenza o corrente che scorre attraverso i fili in un determinato momento della giornata), nella rete si verificheranno varie perdite di tensione, che variano dai valori corrispondenti più alti alla modalità di carico massimo dUmax, al più piccolo dUmin corrispondente al carico minimo dell'utente.

Per calcolare la quantità di queste perdite di tensione, utilizzare la formula:

Dal diagramma vettoriale delle tensioni (Fig. 2) segue che la tensione effettiva del ricevitore U2f può essere ottenuta se sottraiamo il valore dUf dalla tensione all'inizio della linea U1f, oppure, passando a un lineare, cioè fase -to-fase, otteniamo U2 = U1 — dU

Calcolo delle perdite di tensione

Un esempio. Il consumatore, costituito da motori asincroni, è collegato ai bus della sottostazione di trasformazione dell'azienda, che mantengono una tensione costante per tutto il giorno U1 = 400 V.

Il massimo carico di utenza è rilevato alle ore 11, mentre la caduta di tensione dUmax = 57 V, ovvero dUmax% = 15%. Il carico di consumo minimo corrisponde alla pausa pranzo, mentre dUmin — 15,2 V, o dUmin% = 4%.

È necessario determinare la tensione effettiva presso l'utente nelle modalità di carico più alto e più basso e verificare che rientri nell'intervallo di tensione desiderato.

Riso. 3. Diagramma del potenziale di una linea con un solo carico per determinare la perdita di tensione

Risposta. Determinare i valori di tensione effettivi:

U2Max = U1 — dUmax = 400 — 57 = 343 V

U2min = U1 — dUmin = 400 — 15,2 = 384,8V

La tensione desiderata per i motori asincroni con Un = 380 V deve soddisfare la condizione:

399 ≥ U2zhel ≥ 361

Sostituendo i valori di sollecitazione calcolati nella disuguaglianza, ci assicuriamo che per la modalità di carico maggiore il rapporto 399> 343> 361 non sia soddisfatto e per i carichi più piccoli 399> 384,8> 361 sia soddisfatto.

Uscita. Nella modalità di maggior carico, la perdita di tensione è così grande che la tensione all'utenza esce dalla zona delle tensioni desiderate (diminuzione) e non soddisfa l'utenza.

Questo esempio può essere illustrato graficamente dal diagramma di potenziale in Fig. 3. In assenza di corrente la tensione all'utenza sarà numericamente uguale alla tensione delle sbarre di alimentazione. Poiché la caduta di tensione è proporzionale alla lunghezza della linea di alimentazione, la tensione in presenza di un carico varia lungo la linea in una retta inclinata dal valore U1 = 400 V al valore U2Max = 343 V e U2min = 384,8 V .

Come si può vedere dal diagramma, la tensione al massimo carico ha lasciato la zona delle tensioni desiderate (punto B del grafico).

Pertanto, anche con una tensione costante sulle sbarre del trasformatore di alimentazione, variazioni improvvise del carico possono creare un valore di tensione inaccettabile al ricevitore.

Inoltre, può accadere che quando il carico sulla rete passa dal carico più elevato durante il giorno al carico più basso durante la notte, il sistema di alimentazione stesso non sarà in grado di fornire la tensione necessaria ai terminali del trasformatore. In entrambi i casi si deve ricorrere a mezzi di variazione locale, principalmente di tensione.

Perdita di tensione nel trasformatore (in foto)