8.1: Рівняння лінії електропередачі

Загальні властивості ліній електропередачі проілюстровані на малюнку 8-1 паралельними пластинчастими електродами на невеликій відстані d один від одного, що охоплюють лінійні середовища з діелектричною проникністю \(\varepsilon \) і проникністю \(\mu \) . Оскільки цей інтервал \( d\) набагато менше ширини \(w\) або довжини \(l\) , ми нехтуємо ефектами окантовки поля і припускаємо, що поля залежать лише від \( z\) координати. Ідеально проводять електроди накладають граничні умови: (i) Тангенціальна складова \(\textbf\) дорівнює нулю.
(ii) Нормальна складова \(\textbf\) (і, отже, \(\textbf\) в лінійних середовищах) дорівнює нулю. З цими обмеженнями і, нехтування окантовкою біля країв електродів, поля не можуть залежати \(x\) або \(y\) , таким чином, мають наступну форму: \ [\ textbf =E_ \ ліворуч (z, t\ праворуч)\ textbf _x\
\ textbf =H_ \ ліворуч (z, t\ праворуч)\ textbf _y\ nonumber\] які при підстановці в рівняння Максвелла дають Малюнок 8-1 Найпростіша лінія електропередачі складається з двох паралельних ідеально провідних пластин на невеликій відстані \(d\) один від одного. \[\nabla \times \textbf=-\mu \frac<\partial \textbf><\partial t>\Rightarrow \frac<\partial E_><\partial z>=-\mu \frac<\partial H_><\partial t>\\\nabla \times \textbf=\varepsilon \frac<\partial \textbf><\partial t>\Rightarrow \frac<\partial H_><\partial z>=-\varepsilon \frac<\partial E_> <\partial t>\nonumber \] Ми визнаємо ці рівняння такими ж, як ті, що розроблені для плоских хвиль у розділі 7-3-1. Виявлені там хвильові рішення також дійсні тут. Однак тепер зручніше вводити в ланцюг змінні напруги і струму по лінії електропередачі, які будуть залежати від \(z\) і \(t\) . Закони напруги та струму Кірхоффа не триматимуть уздовж лінії електропередачі, оскільки електричне поле в (2) має ненульовий завиток, а струм вздовж електродів матиме розбіжність через час змінюється розподілом поверхневого заряду, \(\sigma _=\pm \varepsilon E_\left ( z,t \right )\) . Оскільки \(\textbf\) має завиток, різниця напруги, виміряна між будь-якими двома точками, не є унікальною, як показано на малюнку 8-2, де ми бачимо магнітний потік, що змінюється в часі, що проходить через контур \(L_\) . Однак ніякий магнітний потік не проходить через шлях \(L_\) , де різниця потенціалів вимірюється між двома електродами при однаковому значенні \(z\) , так як магнітний потік паралельний поверхні. Таким чином, напруга може бути однозначно визначено між двома електродами при однаковому значенні \(z\) : \[v\left ( z,t \right )=\underset><\int_^>\textbf\cdot \textbf=E_\left ( z,t \right )d \nonumber \] Малюнок 8-2 Різниця потенціалів, виміряна між будь-якими двома довільними точками в різних положеннях \(z_\) і \(z_\) на лінії електропередачі, не є однозначною – лінійний \(L_\) інтеграл L, електричного поля ненульова, оскільки контур має проходить через нього магнітний потік. Якщо контур \(L_\) лежить в площині постійної, \(z\) наприклад при \(z_\) , через нього не проходить магнітний потік, так що різниця напруг між двома електродами при однаковому значенні \(z\) є унікальною. Аналогічно, тангенціальна складова \(\textbf\) розривається на кожній пластині поверхневим струмом \(\pm \textbf\) . Таким чином, сумарний струм, \(i\left ( z,t \right )\) що протікає в \(z\) напрямку на нижній пластині, становить \[i\left ( z,t \right )=K_w=H_w \nonumber \] Підстановка (3) і (4) назад в (2) призводить до рівняння лінії електропередачі: \[\frac<\partial v><\partial z>=-L\frac<\partial i> <\partial t>\nonumber \] де \(L\) і \(C\) – індуктивність і ємність на одиницю довжини паралельної конструкції пластини: \[L=\frac<\mu d>\,\textrm\quad C=\frac\,\textrm \nonumber \] Якщо обидві величини помножити на довжину лінії \(l\) , то отримаємо індуктивність одного виткового контуру площини, якщо лінія була коротким замиканням, і ємність паралельного пластинчастого конденсатора, якщо лінія була розімкнута. Не випадково \(LC\) продукт \[LC=\varepsilon \mu =1/c^ \nonumber \] пов’язаний зі швидкістю світла в середовищі.

Загальні структури ліній електропередачі

1. \(\nabla_T\times \textbf_\) і \(\nabla_T\times \textbf_\) лежати чисто в \(z\) сторону.
2. \(\textbf_\times \textbf_\) і \(\textbf_\times \textbf_\) лежати чисто в \(xy\) літаку.

Таким чином, рівняння в (10) можуть бути розділені рівнянням векторних компонентів:

\ почати
\ naBla_t\ раз\ textbf _ &= 0,\ квад\ nabla_t\ раз\ textbf _ =0\ nonnumber\
\ nabla_t\ cdot\ textbf _ &= 0,\ квадрад\ nabla_t\ cdot\ textbf _ =0\
\ розриву \ ліворуч (\ textbf _ \ times\ textbf _ \ праворуч) &=-\ му \ frac <\ часткове\ textbf _ > \ Стрілка вправо\ frac <\ частковий\ textbf _ > =\ mu\ frac \ лівий (\ textbf _ \ час\ textbf _ )\ номер\\ frac \ частковий> \ лівий (\ textbf _ \ times\ textbf _ \ праворуч) &=\ varepsilon\ frac < \ часткове\ textbf _ >
\ кінець

де рівності закону Фарадея отримують шляхом перетину з подвійним \( \textbf_\) перехресним добутком та розширенням

\[\textbf_\times \left ( \textbf_\times \textbf_ \right )= \textbf_\left ( \textbf_ \underset<\overset<\qquad 0><\overset<\quad \nearrow>>> \textbf_ \right ) -\textbf_\left ( \textbf_\cdot \textbf_ \right )=-\textbf_ \nonumber \]

і пам’ятаючи про це \(\textbf_\cdot \textbf_\) .

Набір рівнянь у (11) говорить нам, що польові залежності від поперечних координат такі ж, як якщо б система була статичною та вільною від джерела. Таким чином, всі інструменти, розроблені для розв’язання статичних польових розв’язків, включаючи двовимірні рівняння Лапласа і метод зображень, можуть бути \(\textbf_\) використані для розв’язання для і \(\textbf_\) в поперечній \(xy\) площині.

Нам потрібно співвіднести поля з напругою і струмом, визначеними як функція \(z\) і \(t\) для лінії електропередачі довільної форми, показаних на малюнку 8-4 як

\ [v\ ліворуч (z, t\ праворуч) =\ нижня > ^ >\ textbf _ \ cdot\ textbf \\
я\ ліворуч (z, t\ праворуч) =\ point_ \, L\
\ textrm m \, z\
\\ textrm \
\ textrm >\ textbf _ \ cdot\ textbf \ номер\]

Пов’язані величини заряду на одиницю довжини \(\) q і потоку на одиницю довжини \(\) A вздовж лінії електропередачі є

\ [q\ ліворуч (z, t\ праворуч) =\ varepsilon\ нижня > >\ textbf \ cdot\ textbf \, D\\ лямбда
\ ліворуч (z, t\ праворуч) =\ mu\ underset <\ textbf > ^ >\ textbf _ \ cdot\ ліворуч (\ textbf _ \ times\ textbf \ право)\ номер\]

Ємність та індуктивність на одиницю довжини визначаються як співвідношення:

Малюнок 8-4 Загальна лінія електропередачі має два ідеальних провідника, площа поперечного перерізу яких не змінюється в напрямку вздовж своєї \(z\) осі, але форма яких в поперечній \(xy\) площині довільна. Електричне і магнітне поля перпендикулярні, лежать в \(xy\) поперечній площині, і мають однакову залежність від \(x\) і \(y\) як якщо б поля були статичними.

які є константами, оскільки геометрія ЛЕП не змінюється \(z\) . Незважаючи на те, що поля змінюються \(z\) , співвідношення в (16) не залежать від амплітуди поля.

Щоб отримати загальні рівняння лінії електропередачі, ми розставимо крапки над верхнім рівнянням у (12) з \(\textbf\) , яке може бути внесено всередину похідних, оскільки змінюється \(\textbf\) лише з \(x\) \(y\) і не \(z\) або \(t\) . Потім ми інтегруємо отримане рівняння над лінією при постійному \(z\) з’єднанні двох електродів:

\[\begin\frac<\partial > <\partial z>\left ( \int_^\textbf_\cdot \textbf \right )&=\frac<\partial ><\partial t>\left ( \mu \int_^\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \textbf \right )\nonumber \\ &=-\frac<\partial ><\partial t>\left ( \mu \int_^ \textbf_\times \left (\textbf_ \cdot \textbf\right ) \right )\end \nonumber \]

де остання рівність виходить за допомогою скалярного потрійного добутку, що дозволяє здійснювати обмін крапкою і хрестом:

\[\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \textbf=-\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \textbf=-\textbf_ \cdot \left ( \textbf_\times\textbf \right ) \nonumber \]

Ми визнаємо ліву сторону (17) як \(z\) похідну напруги, визначеної в (14), тоді як права – негативна похідна за часом потоку на одиницю довжини, визначену в (15):

Ми також могли б вивести це останнє відношення, встановивши верхнє рівняння в (12) з нормаллю \(\textbf\) до внутрішнього провідника, а потім інтегруючи по контуру, \(L\) що оточує внутрішній провідник:

\[\frac<\partial > <\partial z>\left ( \oint _L \textbf\cdot \textbf_ds \right )=\frac<\partial ><\partial t>\left ( \mu \oint _L \textbf\cdot \left ( \textbf_\times \textbf_ \right )ds \right )=-\frac<\partial ><\partial t>\left ( \mu \oint _L \textbf_\cdot \textbf \right ) \nonumber \]

де остання рівність знову була отримана шляхом зміни точки і хреста в скалярному потрійному добутку тотожності:

\[\textbf\cdot \left ( \textbf_\times \textbf_ \right )=\left ( \textbf\times \textbf_\right )\cdot \textbf_ =-\textbf_\cdot \textbf \nonumber \]

Ліва сторона (20) пропорційна заряду на одиницю довжини, визначену в (15), тоді як права сторона пропорційна струму, визначеному в (14):

Оскільки (19) і (22) повинні бути ідентичними, ми отримуємо загальний результат, отриманий раніше в розділі 6-5-6, що індуктивність і ємність на одиницю довжини будь-якої лінії передачі довільної форми пов’язані як

\[LC=\varepsilon \mu \nonumber \]

Ми отримуємо друге рівняння лінії передачі, розставивши нижнє рівняння в (12) з \(\textbf\) і інтегруючи між електродами:

\[\frac<\partial > <\partial t>\left ( \varepsilon \int_^ \textbf_\cdot \textbf \right )=\frac<\partial ><\partial z>\left (\int_^\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \textbf \right )=-\frac<\partial ><\partial z>\left (\int_^ \textbf_\cdot\left ( \textbf_z \times \textbf\right )\right ) \nonumber \]

для прибутку від (14) – (16) і (23)

Приклад \(\PageIndex\) EXAMPLE 8-1 THE COAXIAL TRANSMISSION LINE

Розглянемо коаксіальну лінію передачі, показану на малюнку 8-3, складену з двох ідеально провідних концентричних циліндрів \(b\) радіусів \(a\) і охоплюють лінійне середовище з діелектричною проникністю \(\varepsilon \) і проникністю \(\mu \) . Вирішено поперечну залежність полів так, ніби задачу статичну, незалежну від часу. Якщо різниця напруги між циліндрами полягає \(v\) у внутрішньому циліндрі, що несе загальний \(i\) струм, статичні поля

Поверхневий заряд на одиницю довжини \(q\) і магнітний потік на одиницю довжини \(\lambda \)

так що ємність та індуктивність на одиницю довжини цієї структури

де відзначимо, що в міру необхідності

Заміна \(E_r\) і \(H_<\phi >\) в (12) дає наступні рівняння лінії електропередачі:

Представлення розподіленої схеми

Поки ми наголосили на точці зору теорії поля, з якої ми вивели відносини для напруги та струму. Однак ми також можемо легко вивести рівняння лінії електропередачі, використовуючи розподілену еквівалентну схему, отриману з наступних критеріїв:

1. Протікання струму через середовище без втрат між двома провідниками повністю здійснюється струмом зміщення, точно так само, як і конденсатор.
2. Потік струму по електродах без втрат генерує магнітне поле, як в індукторі.

Таким чином, ми можемо дискретизувати лінію електропередачі на багато невеликих додаткових ділянок довжини \(\Delta z\) з послідовною індуктивністю \(L\,\Delta z\) та ємністю шунта \(C\,\Delta z\) , де \(L\) і \(C\) є індуктивністю та ємністю на одиницю довжини. Ми також можемо врахувати малий послідовний опір електродів \(R\,\Delta z\) , де \(R\) – опір на одиницю довжини (Ом на метр) і втрати провідності шунта в діелектрику \(\) G Az, де \(\) G – провідність на одиницю довжини (сіменс на метр). Якщо лінія електропередачі і діелектрик без втрат,\ R =0 (\), \(G =0\) .

Отримана еквівалентна схема для лінії передачі з втратами, показана на малюнку 8-5, показує, що струм при \(z+\Delta z\) і \(z\) відрізняються величиною, що протікає через шунт ємності і провідності:

\[i\left ( z,t \right )-i\left ( z+\Delta z,t \right )=C\Delta z\frac<\partial v\left ( z,t \right )><\partial t>+G\Delta z\,v\left ( z,t \right ) \nonumber \]

Аналогічно різниця напруги при \(z+\Delta z\) від \(z\) обумовлена падінням на послідовному індукторі і резисторі:

\[v\left ( z,t \right )-v\left ( z+\Delta z,t \right )=L\Delta z\frac<\partial i\left ( z+\Delta z,t \right )><\partial t>+i\left ( z+\Delta z,t \right )R\,\Delta z \nonumber \]

Діливши (26) і (27) через \(\Delta z\) і взявши межу як \(\Delta z\rightarrow 0\) , отримаємо рівняння лінії передачі з втратами:

які зменшують до (19) і (25) коли \(R\) і \(G\) дорівнюють нулю.

Потужність потоку

Множення верхнього рівняння в (28) \(v\) і нижнього на \(i\) , а потім додавання дає еквівалентну форму теореми Пойнтінга:

Малюнок 8-5 Модель розподіленої схеми лінії електропередачі, що включає малі серії та шунтуючі резистивні втрати.

Потік потужності \(vi\) перетворюється в накопичувач енергії \(\left ( \fracCv^+\fracLi^ \right )\) або розсіюється в опорі і провідності на одиницю довжини.

З точки зору полів загальна електромагнітна потужність, що стікає по лінії електропередачі в будь-якому положенні \(z\) , становить

\[P\left ( z,t \right )=\int_>\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \textbf_d\textrm=\int_>\textbf_\cdot \left ( \textbf_\times \textbf_ \right )d\textrm \nonumber \]

де \(\textrm\) – область між електродами на малюнку 8-4. Оскільки поперечне електричне поле є вільним, ми можемо визначити скалярний потенціал

\[\nabla \times \textbf_=0\Rightarrow \textbf_=-\nabla_V \nonumber \]

так що (30) можна переписати як

\[P\left ( z,t \right )=\int_>\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \nabla_Vd\textrm \nonumber \]

Корисно вивчити векторне розширення

\[\nabla_\cdot \left [ V\left ( \textbf_\times \textbf_ \right ) \right ]=\left ( \textbf_\times \textbf_ \right )\cdot \nabla_V+V\nabla_\cdot \left ( \textbf_ \underset<\overset<\qquad 0><\overset<\quad \nearrow>>> \textbf_ \right ) \nonumber \]

де останній член дорівнює нулю, тому що \(\textbf_\) є постійним вектором і також \(\textbf_\) curl free:

\[\nabla_\cdot \left ( \textbf_\times \textbf_ \right )=\textbf_\cdot \left ( \nabla_\times \textbf_ \right )-\textbf_\cdot \left ( \nabla_\times \textbf_ \right )=0 \nonumber \]

Потім (32) можна перетворити в лінійний інтеграл, використовуючи двовимірну форму теореми розбіжності:

\ begin P\ ліворуч (z, t\ праворуч) & =\ int_ >\ nabla_ \ cdot\ ліворуч [V\ left (\ textbf _ \ times\ textbf \ праворуч)\ праворуч] d\ textrm \ number\\\\ underвстановити \\ textrm \\ textrm > V\ left (\ textbf _ \ times\
textbf _ \ праворуч)\ cdot\ textbf \, ds\ end

де лінійний інтеграл оцінюється при постійній \(z\) уздовж поверхні обох електродів. Знак мінуса виникає в (35), оскільки \(\textbf\) визначається всередину на малюнку 8-4, а не назовні, як це зазвичай в теоремі розбіжності. Оскільки ми вільні вибирати наш нульовий потенціал в будь-якому місці, ми приймаємо зовнішній провідник, щоб бути при нульовій напрузі. Тоді лінійний інтеграл в (35) є лише ненульовим над внутрішнім провідником, де \(V=v\) :

\ begin P\ ліворуч (z, t\ праворуч) &=\ нижнє \\ textrm > \ лівий (\ textbf _ \ times\ textbf _ \ праворуч)\ cdot\ textbf ds\ nomnumber\\
=\ нижній \\ текст > \ лівий (\ textbf _ \ times\ textbf _ \ праворуч)\ cdot\ textbf ds\ number\\ &
=\ нижнє \\ текст > \ textbf _ \ cdot\ ліворуч (\ textbf _ \ times\ textbf \ право) ds\ number\\ &
=\ underset \\ текст > \ textbf _ \ textbf \ number\\ &
=vi\ end

де ми зрозуміли \(\left (\textbf_\times \textbf\right )ds= \textbf\) , що, визначено на малюнку 8-4 якщо \(L\) лежить уздовж поверхні внутрішнього провідника. Електромагнітна потужність, що стікає по лінії електропередачі, просто дорівнює потужності ланцюга.

Хвильове рівняння

Обмежуючись зараз лініями електропередачі без втрат, так що \(R = G =0\) в (28) два пов’язані рівняння напруги та струму можуть бути зведені до двох однохвильових рівнянь в \(v\) і \(i\) :

де швидкість хвиль

Як ми виявили в розділі 7-3-2, розчини до (37) поширюють хвилі в \(\pm z\) напрямках зі швидкістю \(c\) :

\ [v\ ліворуч (z, t\ праворуч) =\ textrm _ \ ліворуч (t-z/c\ праворуч) +\ textrm _ \ ліворуч (t+z/c\ праворуч)\\
ліворуч (z, t\ праворуч) =I_ \ ліворуч (t-z/c\ праворуч) +I_ \ ліво (t+z/z) c\ праворуч)\ nonumber\]

де функції \(\textrm_\) ,, \(\textrm_\) \(I_\) , і \(I_\) визначаються граничними умовами, що накладаються джерелами і закінчень ліній електропередачі. Підставляючи ці рішення назад у
(28) з \(R = G = 0\) , ми знаходимо функції напруги та струму, пов’язані як

відомий як характеристичний імпеданс лінії електропередачі, аналогічний хвильовому \(\eta \) опору в главі 7. Його \(Y_=1/Z_\) зворотний також використовується і називається характерним допуском. На практиці важко виміряти \(L\) і \(C\) лінію електропередачі безпосередньо. Простіше виміряти швидкість хвилі \(c\) і характеристичний опір, \(Z_\) а потім обчислити \(L\) і \(C\) з (38) і (41).

Найбільш корисною формою рішень лінії електропередачі (39), яку ми будемо використовувати, є

\ [v\ ліворуч (z, t\ праворуч) =\ textrm _ \ ліворуч (t-z/c\ праворуч) +\ textrm _ \ ліворуч (t+z/c\ праворуч)\\ вліво (z, t\ праворуч) =Y_ \ ліворуч [\ textrm _ \ ліворуч (z, t\ праворуч) =Y_ \ ліворуч [\ textrm _ \ ліворуч (z, t\ праворуч) =Yправоруч) -\ текст _ \ ліворуч (t+z/c\ праворуч)\ праворуч]\ number\]

Зверніть увагу на повну подвійність між цими розв’язками напруги та рішеннями плоских хвиль у розділі 7-3-2 для електричного та магнітного полів.

Повний посібник з ліній електропередачі: все, що вам потрібно знати

Лінії електропередач є важливою складовою нашої сучасної електричної системи. Хоча вони часто залишаються непоміченими, ці лінії передають електричну енергію від електростанцій до наших будинків і підприємств. У цьому вичерпному посібнику ми вивчимо все, що вам потрібно знати про лінії електропередачі: від їх основної роботи до новітніх технологій, що використовуються в їх проектуванні та будівництві. Будьте готові поринути у захоплюючий світ електропередачі та дізнатися, як ці невидимі лінії утримують наше світло. Давайте розпочнемо!

• Як класифікуються лінії електропередач
• Повний посібник з ліній електропередачі: все, що вам потрібно знати
  • Класифікація ліній електропередачі
  • Які параметри має лінія електропередачі
  • Характеристичний опір
  • Затухання
  • Ємність та індуктивність
  • швидкість поширення

  Як класифікуються лінії електропередач

  Повний посібник з ліній електропередачі: все, що вам потрібно знати

  Лінії електропередач необхідні для розподілу електроенергії на великі відстані. У цій статті ми надамо вам повний посібник про те, як класифікуються ці лінії, і все, що вам потрібно про це знати.

  Класифікація ліній електропередачі

  Лінії електропередачі можна класифікувати різними способами залежно від кількох факторів. Нижче ми наведемо основні класифікації:

  • Залежно від напруги: Лінії електропередачі можна класифікувати на лінії високої напруги (HT), лінії середньої напруги (MT) і лінії низької напруги (LV). Лінії високої напруги використовуються для передачі великої кількості електроенергії на великі відстані, тоді як лінії середньої та низької напруги використовуються для розподілу електроенергії в міських і сільських районах.
  • Залежно від типу драйвера: Лінії електропередачі можуть бути повітряними і підземними. Повітряні лінії використовують провідники, підвішені на стовпах або вежах, тоді як підземні лінії використовують закопані кабелі. Обидва типи мають переваги та недоліки з точки зору вартості, обслуговування та безпеки.
  • Залежно від конфігурації: Лінії електропередачі можна класифікувати на одинарні лінії, подвійні лінії та багатолінійні лінії. Одинарні лінії складаються з одного провідника на фазу, тоді як подвійні та багаторядні лінії мають кілька провідників на фазу. Подвійні та кілька ліній забезпечують більшу пропускну здатність і більшу надійність.
  • Залежно від частоти: Лінії електропередачі можна класифікувати на лінії змінного струму (AC) і лінії постійного струму (DC). Змінний струм найчастіше використовується в лініях електропередачі завдяки своїй здатності ефективно передавати електроенергію на великі відстані.

  Це лише деякі з основних способів класифікації ліній електропередач.

  Скільки існує типів ліній електропередач?

  Скільки існує типів ліній електропередач?

  Лінії електропередач є основними елементами інфраструктури розподілу електроенергії. Вони дозволяють транспортувати електроенергію від електростанцій до кінцевих споживачів. Існують різні типи ліній електропередачі, які використовуються залежно від потреб і характеристик кожної електричної системи. Нижче ми представляємо повний довідник щодо різних типів ліній електропередачі.

  Повітряні лінії електропередачі

  Повітряні лінії електропередач є найпоширенішими і відрізняються простотою монтажу та обслуговування. Ці лінії зазвичай знаходяться на стовпах або вежах і використовують повітряні провідники для передачі електроенергії. Основними видами повітряних ліній електропередачі є:

  – Лінії електропередач високої напруги: Ці лінії використовуються для транспортування великої кількості електроенергії на великі відстані. Для цього використовують провідники великої ємності та високі вишки.

  – Лінії електропередачі середньої напруги: Ці лінії використовуються для транспортування електроенергії на короткі відстані та в міських або сільських районах. Використовуються провідники меншої пропускної здатності та опори меншої висоти.

  – Лінії електропередач низької напруги: ці лінії використовуються для доставки електроенергії до кінцевих споживачів, таких як будинки та підприємства. Використовувані провідники мають меншу потужність і зазвичай встановлюються на коротших стовпах.

  Підземні лінії електропередачі

  Підземні лінії електропередач використовуються в районах, де встановлення повітряних ліній неможливе або небажане. Ці лінії закопані під землею та використовують ізольовані дроти для транспортування електроенергії. Основними видами підземних ліній електропередачі є:

  – Підземні лінії електропередач високої напруги: Ці лінії використовуються в міських районах, де встановлення повітряних ліній неможливе. Використовувані кабелі мають високу пропускну здатність і захищені підземними трубами або коробами.

  – Підземні лінії електропередач середньої напруги: Ці лінії використовуються в міських або сільських районах, де встановлення неможливо.

  Які параметри має лінія електропередачі

  Повний посібник з ліній електропередачі: все, що вам потрібно знати

  У цій статті ми розглянемо параметри лінії електропередач і все, що вам потрібно про це знати. Лінії електропередач є важливими компонентами в системах електроенергії та телекомунікацій, і розуміння їх параметрів має важливе значення для їх правильного проектування, будівництва та обслуговування.

  Характеристичний опір

  Характеристичний повний опір є одним з найважливіших параметрів лінії електропередачі. Це співвідношення між напругою та струмом у лінії, яке вимірюється в Омах. Характерний повний опір залежить від геометрії та матеріалів, які використовуються в лінії передачі.

  Важливо відзначити, що характеристичний опір лінії електропередач повинен відповідати опору навантаження, щоб уникнути відбиття сигналу та втрат потужності.

  Затухання

  Загасання є ще одним ключовим параметром ліній електропередачі. Це означає зменшення амплітуди сигналу під час його поширення вздовж лінії. Загасання вимірюється в децибелах (дБ) і залежить від частоти сигналу та характеристик лінії передачі.

  Високе загасання може призвести до погіршення сигналу та вплинути на якість передачі.

  Ємність та індуктивність

  Ще одним важливим параметром є ємність і індуктивність лінії передачі. Ємність означає здатність накопичувати електричний заряд і вимірюється у фарадах, тоді як індуктивність відноситься до здатності зберігати магнітну енергію та вимірюється в генрі.

  Ємність та індуктивність впливають на швидкість розповсюдження сигналу вздовж лінії та можуть вносити спотворення в передачу.

  швидкість поширення

  Швидкість розповсюдження є ще одним параметром, який слід враховувати в лініях електропередачі. Це означає швидкість, з якою сигнали переміщуються по лінії, і вимірюється в метрах за секунду.

  Ось і все, що вам потрібно знати про лінії електропередач! Тепер ви експерт у цій темі і можете вразити своїх друзів своїми знаннями напруги, струму та опору. Не хвилюйтеся, якщо ви все ще відчуваєте вогник у своєму мозку, електроніка може бути складним світом. Але пам’ятайте, завжди краще бути на зв’язку, ніж роз’єднатися. Давайте продовжувати електрифікувати світ!

  Як розрахувати необхідну потужність електричного щита

  Розрахунок потужності щитка необхідно виконувати для:

  • оптимального розподілу навантаження в наявних однофазних мережах з урахуванням перетину кабелю;
  • рівномірного розподілення навантаження між фазами в трифазній мережі;
  • виявлення «вузьких місць» мережі для подальшої модернізації;
  • підбору кабелю потрібного діаметру задля прокладки нової проводки;
  • підбору захисного обладнання;
  • визначення рівня витрат на електроенергію.

  Як видно з переліку, розрахунок потужності є основоположним у побудуві електромережі та збиранні електрощита.

  Теоретична основа розрахунків

  Номінальна потужність електроприладів зазвичай вказується на шильдику на приладі або ж у паспорті до нього. Якщо ж потужність не вказана, але є показник струму, то в розрахунку використовується така формула:

  де, І — сила струму, А

  U — напруга в мережі, В

  Щоби визначити сумарну потужність групи споживачів на одній лінії застосовується така формула:

  де п – коефіцієнт попиту,

  Р₁ , Р₂ , Р₃ , Р_n – номінальні потужності окремих приладів, Вт

  Коефіцієнт попиту вказує на можливість одночасного ввімкнення всіх приладів лінії. Під час одночасного ввімкнення всіх приладів К_с=1. На практиці це відбувається рідко, тому для житлових приміщень коефіцієнт помиту прийнятий на рівні 0,8 для 2х споживачів, 0,75 для 3х та 0,7 — 5 та більше.

  Також у розрахунках потужності потрібно враховувати співвідношення реактивної та активної складових опору навантаження (cos φ, Вт / ВА ).

  Тому формула повної розрахункової потужності буде виглядати так:

  де cos φ – коефіцієнт потужності.

  У розрахунку потужності для житлового приміщення цей коефіцієнт приймають рівним 0,95 — 0,98. Якщо ж планується підключення приладів із більшим індуктивним опором (наприклад, компресор, насос, електродриль, перфоратор), то в розрахунок потрібно закладати cos рівний 0,8.

  Саме цей показник потрібно використовувати під час побудови мережі, розподілу навантаження на фази. Також на підставі отриманих даних проводиться обчислення розрахункової величини сили струму:

  На підставі цього показника відбувається підбір перетину кабелю проводки, а також захисної автоматики для установки в щиток.

  Приклад розрахунку потужності електрощита

  Розберемо докладніше розрахунок на наступному прикладі.

  Припустимо, потрібно підключити до щита кухню, на якій передбачається використовувати такі прилади:

  • електропіч із духовкою, 8800 Вт;
  • мікрохвильова піч, 2200 Вт;
  • чайник, 2000 Вт;
  • мультиварка, 1000 Вт;
  • тостер, 750 Вт;
  • витяжка, 400 Вт;
  • холодильник, 250 Вт.

  Зробимо розрахунок загальної потужності приміщення. З цією метою складаємо показники потужності всіх приладів:

  Р_заг =8800+2200+2000+1000+750+400+250=15400 ( Вт)

  До лінії планується підключати всі прилади, тому коефіцієнт попиту приймемо к_п=0,7. Розрахункова потужність скаде:

  Із переліку електроприладів видно, що у їхньому числі немає пристроїв із великим індуктивним опором. Тому cos можна взяти однаковий для всіх — 0,98. Уточнити цей показник за кожним приладом можна за довідковими таблицями. Повна розрахункова потужність із врахуванням cos складе:

  Також необхідно зробити обчислення сили струму:

  Обчислені показники використовуються у визначенні вхідної потужності електричного щита, а також у визначенні параметрів ввідного автомату та захисних пристроїв на вводі.

  Також потрібно зробити розрахунок за кожним окремим споживачем. Це буде потрібно для рівномірного розподілення всіх споживачів за фазами, визначення навантаження кожної окремої лінії та підбір захисної автоматики за кожною з ліній. Це зручно робити в табличному документі Excel.

  Зазвичай для підключення розеток використовується кабель перетином 2,5 мм 2 та встановлюються автоматичні вимикачі на 16 А. Тому навантаження на розеточні лінії варто розподілити так, щоби не перевищувати ці значення. В іншому випадку буде відбуватися постійне спрацьовування захисного автомату. За умов встановлення автомату більшим номіналом виникатиме перевантаження проводки, що призведе до її перегріву та небезпечно загорянням.

  Потужних споживачів потрібно виводити окремою лінією відповідного перетину кабелю та установкою на неї спеціальної силової розетки та автомату підходящого номіналу.

  У таблиці кольорами виділені окремі лінії, які потрібно передбачити під час проєктування щита для підключення всіх споживачів.

  Розрахунок потужності щитка мусить у обов’язковому порядку виконуватися під час проєктування проводки та самого щита. Без цих обчислень висока вірогідність неефективного використання або перевантаження ліній електромережі.