¿Qué es la pérdida de voltaje y las causas de la pérdida de voltaje?

Pérdida de voltaje de línea

Para comprender qué es la pérdida de voltaje, considere el diagrama vectorial de voltaje de una línea de CA trifásica (Fig. 1) con una sola carga al final de la línea (Fig. 1)I).

Suponga que el vector actual se descompone en componentes Azi y AzP. En la Fig. 2 los vectores de voltaje de fase al final de la línea se dibujan a escala U3ph y AziLing actual en fase por un ángulo φ2.

Para obtener el vector de voltaje al comienzo de la línea U1φ sigue el vector al final U2ph, dibuje el triángulo de caída de voltaje de línea (abc) en la escala de voltaje. Para ello, se ubica paralelo a la corriente el vector ab, igual al producto de corriente y resistencia activa de la línea (AzR), y el vector b° C, igual al producto de corriente y resistencia inductiva de la línea ( AzX), es perpendicular al vector actual.En estas condiciones, la línea recta que une los puntos O y c corresponde a la magnitud y posición en el espacio del vector de tensión al principio de la línea (U1e) con respecto al vector de tensión al final de la línea (U2e). Conectando los extremos de los vectores U1f y U2e, obtenemos el vector de caída de voltaje de la impedancia lineal ac = IZ.

Arroz. 1. Esquema con una sola carga de fin de línea

Arroz. 2. Diagrama vectorial de voltajes para una línea con una sola carga. Pérdida de voltaje de línea.

Conviene llamar pérdida de tensión a la diferencia algebraica entre las tensiones de fase al principio y al final de la línea, es decir segmento ad o casi igual segmento ac'.

El diagrama vectorial y las relaciones que de él se derivan muestran que la pérdida de tensión depende de los parámetros de la red, así como de los componentes activos y reactivos de la corriente o carga.

Al calcular la cantidad de pérdida de voltaje en la red, siempre se debe tener en cuenta la resistencia activa, y la resistencia inductiva puede despreciarse en redes de alumbrado y en redes hechas con secciones transversales de hasta 6 mm2 y cables de hasta 35 mm2.

Determinación de la pérdida de tensión en la red.

La pérdida de voltaje para un sistema trifásico generalmente se indica para cantidades lineales, que están determinadas por la fórmula

donde l — longitud de la sección correspondiente de la red, km.

Si reemplazamos corriente por potencia, la fórmula tomará la forma:

donde P. — potencia activa, B- potencia reactiva, kVar; l — longitud de la sección, km; Un — voltaje nominal de la red, kV.

Cambio en el voltaje de línea

Caída de voltaje permitida

Para cada receptor de potencia, una cierta pérdida de tensión... Por ejemplo, los motores de inducción tienen una tolerancia de tensión de ± 5% en condiciones normales.Esto quiere decir que si la tensión nominal de este motor eléctrico es de 380 V, entonces la tensión U„extra = 1,05 Un = 380 x1,05 = 399 V y U»add = 0,95 Un = 380 x 0,95 = 361 V debe considerarse como los valores máximos de tensión permitidos. Naturalmente, todos los voltajes intermedios entre los valores 361 y 399 V también satisfarán al usuario y constituirán una cierta zona que puede llamarse la zona de los voltajes deseados.

Dado que durante el funcionamiento de la empresa hay un cambio constante en la carga (potencia o corriente que fluye a través de los cables en un momento determinado del día), se producirán varias pérdidas de voltaje en la red, que varían desde los valores correspondientes más altos al modo de carga máxima dUmax, al menor dUmin correspondiente a la carga mínima del usuario.

Para calcular la cantidad de estas pérdidas de tensión, utilice la fórmula:

Del diagrama vectorial de voltajes (Fig. 2) se deduce que el voltaje real del receptor U2f se puede obtener si restamos el valor dUf del voltaje al comienzo de la línea U1f, o cambiando a lineal, es decir, fase -voltaje entre fases, obtenemos U2 = U1 — dU

Cálculo de pérdidas de tensión

Un ejemplo. El consumidor, que consiste en motores asíncronos, está conectado a los buses de la subestación transformadora de la empresa, que mantienen un voltaje constante durante todo el día U1 = 400 V.

La mayor carga de usuario se observa a las 11 am, mientras que la pérdida de voltaje dUmax = 57 V, o dUmax% = 15%. La carga de consumo más pequeña corresponde a la hora del almuerzo, mientras que dUmin — 15,2 V, o dUmin% = 4%.

Es necesario determinar el voltaje real en el usuario en los modos de carga más alto y más bajo y verificar que esté dentro del rango de voltaje deseado.

Arroz. 3. Diagrama de potencial de una línea con una sola carga para determinar la pérdida de tensión

Respuesta. Determine los valores reales de voltaje:

U2máx = U1 — dUmáx = 400 — 57 = 343 V

U2min = U1 — dUmin = 400 — 15.2 = 384.8V

La tensión deseada para motores asíncronos con Un = 380 V debe cumplir la condición:

399 ≥ U2zhel ≥ 361

Sustituyendo los valores de tensión calculados en la desigualdad, nos aseguramos que para el modo de carga más grande no se cumple la relación 399> 343> 361, y para las cargas más pequeñas se cumple 399> 384.8> 361.

Salida. En el modo de mayores cargas, la pérdida de voltaje es tan grande que el voltaje en el usuario se sale de la zona de los voltajes deseados (disminución) y no satisface al usuario.

Este ejemplo se puede ilustrar gráficamente mediante el diagrama de potencial de la figura. 3. En ausencia de corriente, la tensión en el usuario será numéricamente igual a la tensión de las barras de alimentación. Dado que la caída de tensión es proporcional a la longitud de la línea de alimentación, la tensión en presencia de una carga cambia a lo largo de la línea en una línea recta inclinada del valor U1 = 400 V al valor U2Max = 343 V y U2min = 384,8 V .

Como se puede ver en el diagrama, el voltaje en la carga más alta ha salido de la zona de voltajes deseados (punto B en el gráfico).

Por lo tanto, incluso con un voltaje constante en las barras colectoras del transformador de suministro, los cambios repentinos en la carga pueden crear un valor de voltaje inaceptable en el receptor.

Además, puede suceder que cuando la carga en la red cambie de la carga más alta durante el día a la carga más baja durante la noche, el sistema de potencia por sí mismo no podrá proporcionar el voltaje necesario en las terminales del transformador. En ambos casos se debe recurrir a medios de cambio local, principalmente de tensión.

Pérdida de tensión en el transformador (en imágenes)