УДК 621.315

Влияние типа провода или его конфигурации на потери

Голубев Андрей Васильевич – студент Электротехнического факультета Самарского государственного технического университета.

Аннотация: В данной статье рассматривается влияние типа провода или его конфигурации на потери электрической энергии. Будут проанализированы различные типы проводов и их влияние на эффективность передачи электроэнергии.

Ключевые слова: провод, потери, электрическая энергия, конфигурация, тип, эффективность, передача, анализ.

Электрический провод (провод) — кабельное изделие, содержащее одну или несколько скрученных проволок или одну или более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может иметься лёгкая неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплётка из волокнистых материалов или проволоки, и не предназначенное, как правило, для прокладки в земле (— ГОСТ 15845-80).

В современном мире электрическая энергия играет важную роль в повседневной жизни людей и промышленности. Она используется для освещения, обогрева, привода механизмов, а также для многих других целей. Однако при передаче электрической энергии через провода происходят потери, которые зависят от многих факторов, включая тип провода, его конфигурацию и другие параметры.

Один из ключевых факторов, влияющих на потери электрической энергии, - это тип провода (рис.1). Различают провода с разным сопротивлением, индуктивностью и другими характеристиками. Например, алюминиевые провода имеют большее сопротивление, чем медные, что приводит к большим потерям энергии при передаче.

Рисунок 1. Типы проводов и их маркировка.

Конкретные значения характеристик алюминиевых проводов могут варьироваться в зависимости от их диаметра, марки, типа изоляции и других факторов. Однако в среднем, у алюминиевых проводов могут быть следующие значения:

1. Сопротивление: сопротивление алюминиевых проводов приблизительно в 1.6 раза выше, чем у медных проводов. Например, для алюминиевого провода с сечением 1 мм² его сопротивление составит около 0,027 Ом/м.
2. Плотность: плотность алюминия примерно 2.7 г/см³, что делает его легким материалом для проводов.
3. Индуктивность: индуктивность алюминиевых проводов может быть примерно на 20-30% выше, чем у медных проводов того же диаметра.
4. Цена: алюминиевые провода обычно стоят примерно в 40-50% дешевле, чем медные провода с теми же характеристиками.

Поэтому выбор материала провода играет важную роль в эффективности передачи электроэнергии.

Потери в алюминиевых проводах могут быть вызваны несколькими факторами, включая сопротивление провода, ток, длину провода, напряжение и частоту. Сам расчет потерь в проводе можно рассчитать по формуле «потерь напряжения в переменном токе»:

P_пот = I² * R

где P_пот – потери энергии, I – электрический ток, R – сопротивление провода.

Результат расчета потерь для двухкомнатной квартиры площадью 60 квадратных метров:

• материал токопроводящей жилы: Алюминий
• мощность электрической сети: 10 кВт.
• протяженность кабельной линии: 130 м.
• сечение основной жилы кабеля: 2.5 мм2
• напряжение в сети: 220 В

Потери при таких данных:

• Потери напряжения в кабельной линии (в сети): 61,9 %.
• Напряжение на конце кабельной линии (в сети): 83,81 В.

Кроме того, конфигурация провода также влияет на потери электрической энергии. Например, использование кабелей с изолированными жилами может снизить потери из-за снижения электрических искрений и других факторов. Также важно правильно расположить провода (рис.2), чтобы избежать пересечения их с другими элементами инфраструктуры, что может привести к повышенным потерям.

Рисунок 2. Правильное расположение проводов в электрическом щитке.

Для оптимизации передачи электрической энергии необходимо провести анализ различных типов проводов и их конфигураций. Существуют специальные программы и методики расчета, позволяющие оценить потери энергии при использовании различных проводов. Такой анализ позволяет выбрать оптимальный вариант проводов для конкретной ситуации и повысить эффективность использования электроэнергии.

Таким образом, тип провода и его конфигурация оказывают существенное влияние на потери электрической энергии при ее передаче. Правильный выбор проводов и их расположение позволяют снизить потери энергии и повысить эффективность передачи электроэнергии. Современные методы анализа и расчета позволяют оптимизировать выбор проводов и создать эффективные системы передачи электроэнергии.

Список литературы

1. Семенова, Е. Ю. Влияние тока тяговой сети на провода по системе «Два провода - рельс» / Е. Ю. Семенова, Б. А. Дудин, Д. А. Дюдалова // Кабели и провода. – 2023. – № 6(404). – С. 19-25.
2. Асанбаев, Ю. А. О потерях при передаче реактивной энергии и мощности / Ю. А. Асанбаев // Релейная защита и автоматизация. – 2016. – № 4(25). – С. 35-38.
3. Караханян, Л. О. Оценка дополнительных потерь в трансформаторах 10(6)/0,4 кВ, вызванных токами нулевой последовательности / Л. О. Караханян, А. С. Арутюнян, А. Н. Арзуманян // Вестник Национального политехнического университета Армении. Электротехника, энергетика. – 2016. – № 1. – С. 97-105.
4. Чемчугова, Е. Д. Потеря напряжения в проводах / Е. Д. Чемчугова // Студенческий форум. – 2023. – № 18-2(241). – С. 14-16.
5. Определение потерь электрической энергии в четырехпроводной системе самонесущих изолированных проводов на базе метода конечных элементов / А. А. Бубенчиков, С. С. Гиршин, Н. В. Кириченко [и др.] // Динамика систем, механизмов и машин : VIII Международная научно-техническая конференция, посвященная 70-летию ОмГТУ, в 5-ти книгах, Омск, 13–15 ноября 2012 года / Редакционная коллегия: А. В. Косых; О. И. Бабенко; И. М. Чумаченко; И. В. Шукшина; М. А. Галега М. С. Романовская. Том Книга 1. – Омск, 2012. – С. 92-96.