电工兄弟们都清楚,电缆越长,电压越容易掉。这事儿说简单也简单,说复杂也确实有点技术门道。今天咱们聊聊这个问题的本质和优化方法!
电压降,说白了就是电缆传输过程中“吃”掉了部分电压。为什么吃掉?咱一条条说清楚:
1、电缆有“电阻”,长了当然“吃”得多
电缆里的导体(铜或铝)本身有阻力,电流通过时会损耗电压。导体电阻 R 的计算公式是这样的:
ρ:电阻率
L:电缆长度(米),实际为回路长度(单程长度的两倍)
A:导体横截面积,单位平方毫米(mm²)
所以,电缆越长 L,电阻越大,电压降自然就大
2、不光有“电阻”,还有“感抗”捣乱
电缆中除了电阻,还有感抗 X。特别是交流系统,电缆周围的磁场会产生感抗,感抗也会“抢”掉一部分电压。公式如下:
f:电网频率,50 Hz。
L:电缆长度(米),此处应具体指“电缆回路长度”。
感抗由电缆的物理布局、电感值,以及交流频率共同决定。
长电缆=高感抗,这个“账”你算算就知道了。
3、负载功率因数低,“吃电压”更猛
功率因数低的话,感抗的影响会被放大。电压降公式直接看结果:
I:电流(A)
R:电阻(Ω)
X:感抗(Ω)
cosϕ:功率因数。
功率因数越低(比如 cosϕ=0.7),感抗部分占比越高,电压降就越大。
已知条件:
单程电缆长度 L=100m,回路长度 L回路=200m。
负载电流I=50A。
铜电缆电阻R=0.017Ω/km。
感抗 X=0.08Ω/km。
功率因数 cosϕ=0.85。
1、计算电缆总阻抗:电缆的电阻和感抗按回路长度折算:
2、计算功率因数角的正弦值:
3、单相电压降计算:
代入:
4、验证电压降是否合理:系统电压为 220 V,相对电压降为:
低于 5% 的标准,说明合格
1、 换大截面积电缆
电阻跟截面积成反比,截面积越大,电阻越小。比如用 16 mm² 电缆代替 10 mm²,电阻会大幅降低,电压降也随之减少。
2、提高功率因数
用电容补偿装置提高功率因数,减小感抗的影响,优化公式中的 sinϕ 部分。
3、缩短电缆路径
电缆越短,电阻和感抗越小。合理规划线路,尽量减少多余长度。
4、用铜代替铝
铜的电阻率比铝低很多(铜是铝的 60%),直接换成铜芯电缆,效果立竿见影。
5、多点供电
对于超长线路,可以在中途增加中继供电点,降低电缆的总长度。
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