Rezistență activă și reactivă. triunghi de rezistență. Determinarea pierderii de putere a liniilor electrice Rezistența activă și inductivă a barelor de cupru

DETERMINAREA REZISTENTEI ACTIVE SI REACTIVE A BAREI COMBISTRALE

a) Rezistența activă a barei colectoare
La determinarea rezistenței active, se ia ca bază rezistența ohmică, care se calculează prin formula unde este rezistența specifică a conductorului, la o temperatură (de obicei luată egală cu 20 ° C); l - lungimea conductorului, m; s - sectiunea conductorului, ; - coeficientul de temperatură de modificare a rezistenței (pentru cupru și aluminiu); - temperatura la care se determină rezistența conductorului, ° С
Așa cum este descris în secțiune, rezistența activă a conductorului crește datorită efectului de piele, efectului de proximitate și histerezis și pierderilor de curenți turbionari în structurile metalice sau armăturile din oțel ale structurilor de bare colectoare din beton armat.
Cresterea rezistentei conductorului datorita efectului de suprafata si a efectului de proximitate se ia in considerare prin introducerea coeficientului de pierderi suplimentare din (10-4), si anume: canalizare de bare, Ohm, este determinata de expresia sau in mod specific mărimi (Ohm / km) b) Reactanța barelor colectoare
Pentru canalele de bare de lungime mare (lungimea depășește semnificativ dimensiunile liniare ale canalelor de bare în secțiune transversală), inductanța canalului de bare, H/km, se calculează prin formula unde l este lungimea barei colectoare, cm; g este distanța medie geometrică a ariei secțiunii transversale a pachetului de anvelope față de el însuși, vezi Fig.
Inductanța reciprocă, H/km, pentru același caz este determinată de formula unde este distanța medie geometrică dintre două pachete de canale de bare, vezi Fig.
Un pachet de bare colectoare format din mai multe benzi ar trebui să fie considerat ca un singur conductor, dar cu o distanță medie geometrică adecvată pentru execuția sa. Distanțele medii geometrice ale zonelor de secțiune transversală între ele și față de ele însele pot fi consumate din Tabel. 10-1.

Tabel 10-1 Formule pentru determinarea distanței medii geometrice a barelor colectoare în funcție de proiectarea canalului de bare colectoare

Tabel de definire a funcției f

Când axele anvelopelor sunt situate într-un triunghi echilateral, adică pentru cazul în care reactanța barei este egală cu: Din formulele (10-8) și (10-9) la f = 50 Hz, l - 1 km, găsim:

unde d este distanța dintre axele fazelor, vezi
Când axele anvelopelor sunt situate în același plan (vertical sau orizontal) și distanțele dintre axele fazelor 1-2 și 2-3 sunt egale cu d, iar între axele fazelor 1-3 2d

Când axele fazelor barelor colectoare sunt situate în același plan, din cauza inducției reciproce inegale între diferite perechi de faze, puterea este transferată de la o fază la alta. Pentru a elimina asimetria sarcinilor cu bare asimetrice, se folosește transpunerea fazelor acestora. Dacă este nevoie de a scăpa complet de manifestarea efectului transferului de putere, atunci recurgeți la conductori simetrici.

Rezistența activă a anvelopelor se calculează prin formula (4). În tabel. 20 prezintă valorile rezistenței active a anvelopelor la 70°C.

Rezistența inductivă internă a anvelopelor din aluminiu și cupru nu este de obicei luată în considerare în calcule din cauza valorii sale mici.

Pentru a calcula rezistența barelor colectoare deschise cu 4 fire, rezistența activă a circuitului de magistrală fază zero este luată din tabel. 20, iar reactanța inductivă externă este calculată prin formula

Unde d– distanta intre cauciucuri, m; g 0 este distanța medie geometrică a ariei secțiunii transversale a fazei față de ea însăși pentru o singură anvelopă, m.

Pentru o bară colectoare dreptunghiulară cu laturi bȘi h, m

g 0 = 0,2235(b + h). (7)

Pentru o bară pătrată cu o latură b = h, m

g 0 = 0,44705 b. (8)

Pentru bară pătrată tubulară

g 0 = 0,68 DIN· în n, (9)

Unde în n - latura exterioară (exterioară) a secțiunii pătrate, m; DIN- coeficient determinat din tabel. optsprezece.

Tabelul 18

Tabelul 19

Cele mai multe valori ale distanțelor geometrice medii

pachete de anvelope utilizate în mod obișnuit, cu spații între anvelope,

egale cu grosimea anvelopei, sunt date în tabel. optsprezece

Tabelul 20

Rezistența activă a anvelopelor deflate, Ohm/km

Atunci când se utilizează un canal de bare deschise cu 3 fire, structurile metalice ale clădirii sau benzile de oțel special așezate sunt de obicei folosite ca conductor neutru.

Un calcul precis al rezistenței inductive externe în acest caz este foarte dificil, mai ales când structurile metalice ale clădirii sunt folosite ca „zero”. Pentru o determinare aproximativă a reactanței inductive externe, se recomandă utilizarea curbelor din Figura 1 și Tabelul 9. Rezistența este determinată de secțiunea transversală maximă a conductorului dată în curbe, indiferent de secțiunea transversală a barei colectoare deschise, ca precum și proiectarea și secțiunea transversală a conductorului neutru.

Pentru a facilita determinarea rezistenței totale de proiectare a circuitului de fază zero a barelor colectoare de aluminiu deschise cu 3 și 4 fire, vezi tabel. 21, 22, 23 (pe baza).

Metoda de calcul a rezistențelor active și interne ale conductoarelor neutre din oțel este dată în secțiunea 7.

Valorile rezistenței pentru barele colectoare au fost luate conform datelor Biroului central de proiectare al trustului Elektromontazhkonstruktsiya, nomenclatorului HEM și producătorilor de bare colectoare.

Tabelul 21

Rezistența totală de proiectare a circuitului fază-zero deschis

Bare colectoare cu 4 fire realizate cu bare din aluminiu

Tabelul 22

Impedanță nominală a circuitului trunchi deschis cu 3 fire - structură din oțel cu unghi dublu

Tabelul 23

Linie deschisă cu 3 fire de impedanță a circuitului - grindă în I

Tabelul 24

Rezistențele barelor colectoare

Prin urmare, luarea în considerare a rezistențelor active este obligatorie. Mai mult, în unele cazuri, fără prea multă deteriorare a preciziei calculelor, reactanțele pot fi neglijate. În acest sens, nu numai rezistența transformatorului de putere are o influență semnificativă, ci și rezistența unor elemente precum barele colectoare, secțiunile mici ale cablurilor de conectare, transformatoarele de curent, bobinele de curent și contactele dispozitivelor de comutare. În sfârșit, un efect sesizabil asupra curenților de scurtcircuit din instalațiile luate în considerare este exercitat de diverse contacte de tranziție (conexiuni anvelope, cleme, contacte detașabile ale dispozitivelor etc.), precum și rezistența de tranziție direct în punctul circuitului. .

Sunt furnizate scurte informații teoretice despre calculul curentului unui scurtcircuit trifazat, precum și calculul curenților scurtcircuitelor asimetrice (monofazate și bifazate). Se are în vedere calculul rezistenței diferitelor elemente ale instalației electrice. În conformitate cu standardul actual, se dau recomandări cu privire la necesitatea de a lua în considerare elementele individuale ale instalației electrice.

Rezistența activă a firelor de oțel este semnificativ diferită de rezistența lor ohmică. Acest lucru se datorează faptului că în interiorul firului de oțel are loc un flux magnetic din cauza permeabilității magnetice ridicate a oțelului. Cărțile de referință conțin curbe și tabele care oferă dependențe experimentale ale rezistenței active a oțelului

Reactanța internă pentru firele de oțel este de multe ori mai mare decât rezistența internă a unei linii din material nemagnetic, datorită permeabilității magnetice mari, care depinde de puterea curentului care curge prin fir.

În practica de proiectare acceptată, calculul scurtcircuitelor monofazate. pentru a verifica oprirea lor automată este simplificată. În special, curentul de scurtcircuit monofazat, kA, este determinat doar ținând cont de rezistența transformatorului de putere și a liniei conform formulei

TSZGL, TSZGLF - transformatoare trifazate tip uscat cu izolație turnată gaffoli, clasa de rezistență termică a izolației - F (geafol - compus epoxidic cu umplutură de cuarț): TSZGL - bucșe HV în interiorul carcasei; Intrările TSZGLF - VN sunt aduse la flanșa situată pe suprafața de capăt a carcasei. TMG este un transformator trifazat etanșat cu ulei. TMGSU este un transformator trifazat etanșat cu ulei, cu un dispozitiv de echilibrare, care menține simetria tensiunilor de fază în rețelele de consumatori cu sarcină neuniformă pe fază. Rezistența de secvență zero a acestor transformatoare este în medie de trei ori mai mică decât cea a transformatoarelor fără dispozitiv de echilibrare.

În timpul topirii încărcăturii, în timpul procesului de topire apar frecvent scurtcircuite operaționale și pauze moarte în timpul eliberării oțelului și o nouă sarcină a cuptorului, în urma căreia se observă sarcini de șoc în rețelele de alimentare. Sarcina de la cuptoarele monofazate este asimetrică. În ceea ce privește fiabilitatea alimentării cu energie, cuptoarele cu arc aparțin receptoarelor din prima categorie.

Cuptoarele sunt produse în versiuni monofazate și trifazate, cu o capacitate de până la câteva mii de kilowați. Natura sarcinii lor este chiar, totuși, cuptoarele monofazate pentru rețelele trifazate reprezintă o sarcină asimetrică. Cuptoarele cu rezistență aparțin categoriei II în ceea ce privește fiabilitatea alimentării cu energie.

Schemele radiale sunt utilizate în încăperi cu orice mediu. Aceste scheme se caracterizează prin faptul că sunt așezate linii de la sursa de alimentare (PTS) care alimentează direct EP de mare putere sau aparate de comutație complete (dulapuri, puncte, ansambluri, scuturi), de la care consumatorii de putere mică și medie sunt alimentați prin linii separate. . Dispozitivele de distribuție ar trebui să fie amplasate în centrul sarcinilor electrice ale unui anumit grup de consumatori (dacă mediul o permite) pentru a reduce lungimea liniilor de distribuție. Liniile prin care sunt alimentate aparatele de distribuție se numesc linii de alimentare și sunt de obicei realizate prin cabluri. Circuitele radiale necesită instalarea unui număr mare de dispozitive de comutare la substațiile de atelier și un consum semnificativ de cabluri.

Dispunerea reciprocă a firelor de fază (nuclee) influențează și rezistența inductivă f?? În plus față de EMF de auto-inducție, în fiecare fază este indus un EMF opus de inducție reciprocă. Prin urmare, cu o aranjare simetrică a fazelor, de exemplu, de-a lungul vârfurilor unui triunghi echilateral, EBW opus rezultat este același în toate fazele și, prin urmare, rezistențele de fază inductive proporționale cu acesta sunt aceleași. Cu o aranjare orizontală a firelor de fază, legătura de flux a fazelor nu este aceeași, astfel încât rezistențele inductive ale firelor de fază diferă unele de altele. Pentru realizarea simetriei (identității) parametrilor de fază pe suporturi speciale se realizează o transpunere (rearanjare) a firelor de fază.

Reactanța inductivă se datorează câmpului magnetic care apare în jurul și în interiorul conductorului atunci când curentul trece prin acesta. În conductor, se induce un EMF de autoinducție, dirijat în conformitate cu principiul Lenz, opus EMF al sursei.

Capacitatea de lucru a liniilor de cablu este semnificativ mai mare decât capacitatea liniilor aeriene, deoarece miezurile sunt foarte apropiate unele de altele și împământate de mantale metalice. In plus, constanta dielectrica?? izolarea cablului este mult mai mult decât unitate - constanta dielectrică a aerului. O mare varietate de modele de cabluri, absența dimensiunilor lor geometrice complică determinarea capacității sale de lucru și, prin urmare, în practică, folosesc datele măsurătorilor operaționale sau din fabrică.

Rezistența ohmică poate fi interpretată într-un mod simplificat ca un obstacol în calea mișcării direcționate a sarcinilor la nodurile rețelei cristaline?? material conductor, oscilând în jurul stării de echilibru. Intensitatea oscilațiilor și, în consecință, rezistența ohmică cresc odată cu temperatura conductorului.

Lipsa unei înțelegeri clare între producători și clienți cu privire la diferențele fundamentale în proprietățile transformatoarelor de putere redusă cu diferite scheme de conectare a înfășurării duce la erori în aplicarea acestora. Mai mult, alegerea greșită a schemei de conectare a înfășurărilor transformatorului nu numai că înrăutățește performanța tehnică a instalațiilor electrice și reduce calitatea energiei electrice, dar duce și la accidente grave.

Rezultatele căutării au arătat că invenția revendicată nu decurge în mod explicit din stadiul tehnicii pentru un specialist, deoarece invenția se bazează pe calcule, generalizare și unificare a calculelor, care au devenit posibile odată cu noua utilizare a proprietăților de rezistență ale unui scurtcircuit. circuitul valorii maxime admisibile în funcţie de condiţia de sensibilitate. Prin urmare, invenția revendicată îndeplinește condiția „activității inventive”.

Rezultatul tehnic specificat în implementarea invenției se realizează prin faptul că, într-o metodă cunoscută, selecția și verificarea cablurilor de protecție împotriva scurtcircuitelor și a setărilor de protecție pentru sensibilitate conform nomogramelor se realizează prin compararea cablurilor selectate sau testate ( marca, secțiunea, lungimea) și setările de protecție cu cele de control pe nomograme, date sub formă de lungimi maxime de cablu, la care setarea de protecție corespunzătoare este sensibilă la curenții de scurtcircuit; o analiză comparabilă a soluției propuse cu prototipul arată că metoda propusă diferă de cea cunoscută prin faptul că dă rezultate precise, tk. folosiți nomograme rafinate, care permit utilizarea metodei revendicate nu pentru o analiză aproximativă (cum o metodă cunoscută este un prototip), ci pentru verificarea și selectarea cablurilor și protejarea nevoilor proprii ale centralelor electrice (CNE și TPP), etc. .

Utilizarea nomogramelor actualizate, gata și verificate, nu necesită lucrări pregătitoare și calcule (în comparație cu metoda actuală), aceasta reduce probabilitatea erorilor și costurile cu forța de muncă de multe ori și vă va permite să efectuați și să finalizați verificările recomandate. prin circulare (trebuie avut în vedere că numărul cablurilor și protecțiilor la centrală se ridică la câteva mii, iar cu metoda de verificare existentă este de multe ori mai dificil să acoperiți acest volum). Nomogramele rafinate dau valori maxime admise, acest lucru exclude optiunile intermediare (care apar cu metoda curenta prin calculul pentru fiecare cablu si protectie) si face ca volumul nomogramelor sa fie o vedere de ansamblu, convenabil pentru analiza operationala, verificare, selectie.

Motivele care împiedică obținerea rezultatului tehnic indicat mai jos la utilizarea metodei cunoscute includ faptul că în metoda cunoscută se fac calcule pentru fiecare cablu verificat (selectat) și setările de protecție corespunzătoare în mai multe aplicații (trebuie avut în vedere că în schema nevoilor auxiliare ale centralei electrice numărul cablurilor şi protecţiilor este de câteva mii).

Deoarece un scurtcircuit poate apărea în orice punct al rețelei de distribuție, iar valoarea curentului de scurtcircuit se dovedește, de obicei, a fi mai mare decât setarea curentă a dispozitivelor de protecție, generatorul poate fi oprit și sistemul de alimentare complet întrerupt. . Prin urmare, dispozitivele de protecție împotriva curenților de scurtcircuit trebuie să asigure deconectarea selectivă (selectivă) a secțiunilor de rețea.

Rezistența activă și reactivă - rezistența în inginerie electrică este o valoare care caracterizează rezistența unei părți a circuitului la curentul electric. Această rezistență se formează prin schimbarea energiei electrice în alte tipuri de energie. În rețelele de curent alternativ, există o schimbare ireversibilă a energiei și transferul de energie între participanții la circuitul electric.

Când energia electrică a unei componente a circuitului se schimbă ireversibil în alte tipuri de energie, rezistența elementului este activă. În implementarea procesului de schimb de energie electrică între o componentă a circuitului și o sursă, atunci rezistența este reactivă.

Într-o sobă electrică, electricitatea este transformată ireversibil în căldură, drept urmare soba electrică are rezistență activă, precum și elemente care transformă electricitatea în lumină, mișcare mecanică etc.

Într-o înfășurare inductivă, un curent alternativ formează un câmp magnetic. Sub influența curentului alternativ, în înfășurare se formează un EMF de autoinducție, care este îndreptat către curent când crește și de-a lungul curentului când scade. Prin urmare, EMF are efectul opus de modificare a curentului, creând o reactanță inductivă a bobinei.

Cu ajutorul EMF de auto-inducție, energia câmpului magnetic al înfășurării este returnată circuitului electric. Ca rezultat, înfășurarea inductorului și sursa de alimentare schimbă energie. Acest lucru poate fi comparat cu un pendul care, atunci când oscilează, convertește energia potențială și cinetică. Rezultă că rezistența unei bobine inductive are reactanță.

Auto-inducția nu se formează într-un circuit DC și nu există rezistență inductivă. În circuitul capacității și al sursei de curent alternativ, sarcina se modifică, ceea ce înseamnă că între capacitate și sursa de curent circulă curent alternativ. Când condensatorul este complet încărcat, energia sa este cea mai mare.

Într-un circuit, tensiunea de capacitate creează rezistență la fluxul de curent și este numită reactivă. Se schimbă energie între condensator și sursă.

După ce capacitatea este complet încărcată cu curent continuu, tensiunea câmpului său egalizează tensiunea sursei, deci curentul este zero.

Și în circuitul de curent alternativ funcționează de ceva timp ca un consumator de energie atunci când acumulează o încărcare. Și funcționează și ca generator atunci când energia este returnată înapoi în circuit.

În termeni simpli, activ și reactanța este opoziția cu curentul a unei scăderi a tensiunii pe un element de circuit. Mărimea căderii de tensiune pe rezistența activă este întotdeauna în direcția opusă, iar pe componenta reactivă - de-a lungul curentului sau spre, creând rezistență la o schimbare a curentului.

Elementele circuitelor reale au, în practică, toate cele trei tipuri de rezistență simultan. Dar uneori le poți neglija pe unele din ele din cauza unor valori nesemnificative. De exemplu, o capacitate are doar rezistență capacitivă (neglijând pierderile de energie), lămpile de iluminat au doar rezistență activă (ohmică), iar înfășurările unui transformator și ale unui motor electric sunt inductive și active.

Rezistență activă

În circuitul de acțiune, creează o contraacțiune, reducând tensiunea la rezistența activă. Căderea de tensiune creată de curent și contracarându-l este egală cu rezistența activă.

Când curentul trece prin componente cu rezistență activă, reducerea puterii devine ireversibilă. Puteți lua în considerare un rezistor pe care se generează căldură. Căldura generată nu este convertită înapoi în energie electrică. Rezistența activă poate avea și o linie de transmisie a puterii, cabluri de conectare, conductori, bobine de transformator, înfășurări de motor electric etc.

O caracteristică distinctivă a elementelor de circuit care au doar o componentă activă a rezistenței este coincidența tensiunii și curentului în fază. Această rezistență se calculează prin formula:

R = U/I, Unde R este rezistența elementului, U- tensiune pe el, eu este curentul care circulă prin elementul circuitului.

Rezistența activă este influențată de proprietățile și parametrii conductorului: temperatură, secțiune transversală, material, lungime.

Reactanţă

Tipul de rezistență care determină raportul dintre tensiune și curent pe o sarcină capacitivă și inductivă, nedeterminată de cantitatea de energie electrică consumată, se numește reactanță. Are loc numai cu curent alternativ și poate avea o valoare negativă și pozitivă, în funcție de direcția defazării curentului și tensiunii. Când curentul rămâne în urma tensiunii, valoarea componentei reactive a rezistenței are o valoare pozitivă, iar dacă tensiunea este în urmă față de curent, atunci reactanța are semnul minus.

Activ și reactanță, proprietăți și varietăți

Luați în considerare două tipuri de această rezistență: capacitivă și inductivă. Transformatoarele, solenoizii, înfășurările generatoarelor și motoarelor se caracterizează prin rezistență inductivă. Tipul capacitiv de rezistență are condensatori. Pentru a determina raportul dintre tensiune și curent, trebuie să cunoașteți valoarea ambelor tipuri de rezistență pe care le oferă conductorul.

Reactanța se formează prin reducerea puterii reactive cheltuite pentru formarea unui câmp magnetic în circuit. Reducerea puterii reactive este creată prin conectarea unui dispozitiv cu rezistență activă la transformator.

Un condensator conectat la circuit are timp să acumuleze doar o parte limitată a încărcăturii înainte de a schimba polaritatea tensiunii la opus. Prin urmare, curentul nu scade la zero, ca în cazul unui curent constant. Cu cât frecvența curentului este mai mică, cu atât condensatorul va acumula mai puțină sarcină și va crea mai puțină opoziție la curent, care formează reactanța.

Uneori, un circuit are componente reactive, dar, ca rezultat, componenta reactivă este zero. Aceasta implică egalitatea tensiunii de fază și a curentului. Dacă reactanța diferă de zero, se formează o diferență de fază între curent și tensiune.

Bobina are o reactanță inductivă într-un circuit de circuit AC. În mod ideal, rezistența sa activă nu este luată în considerare. Reactanța inductivă se formează cu ajutorul EMF de auto-inducție. Pe măsură ce frecvența curentului crește, crește și reactanța inductivă.

Reactanța inductivă a bobinei este influențată de inductanța înfășurării și de frecvența din rețea.

Condensatorul formează o reactanță datorită prezenței capacității. Odată cu creșterea frecvenței în rețea, reacția sa capacitivă (rezistența) scade. Acest lucru face posibilă utilizarea activă în industria electronică sub forma unui șunt cu o valoare variabilă.

Triunghiul de rezistență

Un circuit conectat la curent alternativ are o impedanță, care poate fi definită ca suma pătratelor reactanței și rezistenței active.

Dacă reprezentați această expresie sub forma unui grafic, obțineți un triunghi de rezistență. Se formează dacă se calculează circuitul în serie al tuturor celor trei tipuri de rezistență.

Din această diagramă triunghiulară, puteți vedea că catetele sunt active și reactanța, iar ipotenuza este rezistența totală.