Al calcular la pérdida de electricidad en un cable, es importante tener en cuenta su longitud, las secciones transversales del núcleo, la resistencia inductiva específica y la conexión de los cables. Gracias a esta información de fondo, podrá calcular de forma independiente la caída de tensión.
Contenido
- 1 Tipos y estructura de las pérdidas
- 2 Las principales causas de la pérdida de voltaje.
- 3 Formas de reducir las pérdidas en las redes eléctricas
- 4 Calculadora de pérdida de tensión de cable
- 5 Cálculo de fórmula
- 6 Tabla de pérdidas de tensión a lo largo del cable
- 7 ¿Quién paga las pérdidas de electricidad?
Tipos y estructura de las pérdidas
Incluso los sistemas de suministro de energía más eficientes tienen alguna pérdida de energía real. Las pérdidas se entienden como la diferencia entre la energía eléctrica entregada a los usuarios y el hecho de que les llega. Esto se debe a la imperfección de los sistemas y las propiedades físicas de los materiales de los que están hechos.
El tipo más común de pérdida de potencia en las redes eléctricas está asociado con las pérdidas de tensión debidas a la longitud del cable.Para normalizar los gastos financieros y calcular su valor real, se desarrolló la siguiente clasificación:
- factor técnico. Está relacionado con las características de los procesos físicos y puede cambiar bajo la influencia de cargas, costos fijos condicionales y circunstancias climáticas.
- El costo de usar suministros adicionales y proporcionar las condiciones necesarias para las actividades del personal técnico.
- factor comercial. En este grupo se incluyen las desviaciones debidas a la imperfección de la instrumentación y otros puntos que provocan una subestimación de la energía eléctrica.
Las principales causas de la pérdida de voltaje.
La razón principal de la pérdida de energía en el cable es la pérdida en las líneas eléctricas. A la distancia de la planta de energía a los consumidores, no solo se disipa la potencia de la electricidad, sino también las caídas de voltaje (que, al alcanzar un valor inferior al valor mínimo permitido, pueden provocar no solo un funcionamiento ineficiente de los dispositivos, sino también su completa inoperancia.
Además, las pérdidas en las redes eléctricas pueden ser causadas por el componente reactivo de una sección de un circuito eléctrico, es decir, la presencia de cualquier elemento inductivo en estas secciones (pueden ser bobinas y circuitos de comunicación, transformadores, choques de baja y alta frecuencia, motor electrico).
Formas de reducir las pérdidas en las redes eléctricas
El usuario de la red no puede influir en las pérdidas en la línea de transmisión de energía, pero puede reducir la caída de voltaje en la sección del circuito conectando correctamente sus elementos.
Es mejor conectar cable de cobre a cable de cobre y cable de aluminio a cable de aluminio.Es mejor minimizar la cantidad de conexiones de cables donde cambia el material del núcleo, ya que en esos lugares no solo se disipa energía, sino que también aumenta la generación de calor, lo que, si el nivel de aislamiento térmico es insuficiente, puede ser un riesgo de incendio. Dada la conductividad y resistividad del cobre y el aluminio, es más eficiente usar cobre en términos de costos de energía.
Si es posible, al planificar un circuito eléctrico, es mejor conectar cualquier elemento inductivo como bobinas (L), transformadores y motores eléctricos en paralelo, ya que de acuerdo con las leyes de la física, la inductancia total de dicho circuito disminuye, y cuando conectado en serie, por el contrario, aumenta.
Las unidades capacitivas (o filtros RC en combinación con resistencias) también se utilizan para suavizar el componente reactivo.
Según el principio de conexión de los condensadores y el consumidor, existen varios tipos de compensación: personal, grupal y general.
- Con compensación personal, las capacidades se conectan directamente al lugar donde aparece la potencia reactiva, es decir, su propio condensador - a un motor asíncrono, uno más - a una lámpara de descarga de gas, uno más - a una de soldadura, uno más - para un transformador, etc En este punto, los cables entrantes se descargan de corrientes reactivas al usuario individual.
- La compensación de grupo consiste en conectar uno o más condensadores a varios elementos con grandes características inductivas. En esta situación, la actividad simultánea regular de varios consumidores está asociada con la transferencia de energía reactiva total entre cargas y capacitores. Se descargará la línea que suministra energía eléctrica a un grupo de cargas.
- La compensación general consiste en la inserción de condensadores con un regulador en el cuadro principal o centralita. Evalúa el consumo real de potencia reactiva y conecta y desconecta rápidamente el número necesario de condensadores. Como resultado, la potencia total extraída de la red se reduce al mínimo de acuerdo con el valor instantáneo de la potencia reactiva requerida.
- Todas las instalaciones de compensación de potencia reactiva incluyen un par de ramas de condensadores, un par de etapas, que se forman específicamente para la red eléctrica, dependiendo de las cargas potenciales. Dimensiones típicas de los escalones: 5; diez; veinte; treinta; cincuenta; 7,5; 12,5; 25 metros cuadrados
Para adquirir pasos grandes (100 o más kvar), se conectan pequeños en paralelo. Se reducen las cargas en la red, se reducen las corrientes de conmutación y sus interferencias. En redes con muchos armónicos altos de la tensión de red, los condensadores están protegidos por estranguladores.
Los compensadores automáticos aportan a la red equipada con ellos las siguientes ventajas:
- reducir la carga de los transformadores;
- simplificar los requisitos de sección transversal del cable;
- hacer posible cargar la red eléctrica más de lo posible sin compensación;
- eliminar las causas de una disminución en el voltaje de la red, incluso cuando la carga está conectada por cables largos;
- aumentar la eficiencia de los generadores móviles con combustible;
- facilitar el arranque de motores eléctricos;
- aumentar el coseno phi;
- eliminar la potencia reactiva de los circuitos;
- proteger contra sobretensiones;
- mejorar el ajuste del rendimiento de la red.
Calculadora de pérdida de tensión de cable
Para cualquier cable, el cálculo de la pérdida de tensión se puede realizar en línea. A continuación se muestra una calculadora de pérdida de cable de voltaje en línea.
La calculadora está en desarrollo y estará disponible pronto.
Cálculo de fórmula
Si desea calcular de forma independiente cuál es la caída de voltaje en el cable, dada su longitud y otros factores que afectan las pérdidas, puede usar la fórmula para calcular la caída de voltaje en el cable:
ΔU, % = (Un - U) * 100 / Un,
donde Un - voltaje nominal en la entrada a la red;
U es el voltaje en un elemento de red separado (las pérdidas se calculan como un porcentaje del voltaje nominal presente en la entrada).
A partir de esto, podemos derivar la fórmula para calcular las pérdidas de energía:
ΔP,% = (Un - U) * I * 100 / Un,
donde Un - voltaje nominal en la entrada a la red;
I es la corriente real de la red;
U es el voltaje en un elemento de red separado (las pérdidas se calculan como un porcentaje del voltaje nominal presente en la entrada).
Tabla de pérdidas de tensión a lo largo del cable
A continuación se muestran las caídas de tensión aproximadas a lo largo del cable (tabla de Knorring). Determinamos la sección requerida y miramos el valor en la columna correspondiente.
| ΔU, % | Par de carga para conductores de cobre, kW∙m, líneas de dos hilos para tensión de 220 V | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Con sección de conductor s, mm², igual a | ||||||
| 1,5 | 2,5 | 4 | 6 | 10 | 16 | |
| 1 | 18 | 30 | 48 | 72 | 120 | 192 |
| 2 | 36 | 60 | 96 | 144 | 240 | 384 |
| 3 | 54 | 90 | 144 | 216 | 360 | 576 |
| 4 | 72 | 120 | 192 | 288 | 480 | 768 |
| 5 | 90 | 150 | 240 | 360 | 600 | 960 |
Los hilos de alambre irradian calor cuando fluye la corriente. El tamaño de la corriente, junto con la resistencia de los conductores, determina el grado de pérdida. Si tiene datos sobre la resistencia del cable y la cantidad de corriente que pasa a través de ellos, puede averiguar la cantidad de pérdidas en el circuito.
Las tablas no tienen en cuenta la reactancia inductiva, ya que cuando se usan cables, es demasiado pequeño y no puede igualar a activo.
¿Quién paga las pérdidas de electricidad?
Las pérdidas de electricidad durante la transmisión (si se transmite a largas distancias) pueden ser significativas. Esto afecta el lado financiero de la cuestión. El componente reactivo se toma en cuenta al momento de determinar la tarifa general por el uso de corriente nominal para la población.
Para líneas monofásicas ya está incluido en el precio, teniendo en cuenta los parámetros de la red. Para las personas jurídicas, este componente se calcula independientemente de las cargas activas y se indica por separado en la factura proporcionada, a una tarifa especial (más barata que activa). Esto se hace debido a la presencia en las empresas de una gran cantidad de mecanismos de inducción (por ejemplo, motores eléctricos).
Las autoridades de supervisión energética establecen la caída de tensión permisible, o el estándar de pérdidas en las redes eléctricas. El usuario paga por las pérdidas durante la transmisión de energía. Por tanto, desde el punto de vista del consumidor, es económicamente beneficioso pensar en cómo reducirlos cambiando las características del circuito eléctrico.
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