我发现不少人在计算电压降时都犯了个错误,把计算出的相电压电压降数据当成了线电压电压降数据,这样得出的结论肯定是错误的。
供电距离超过100米时,一般电压降成了主要问题,在满足电压降要求情况下,导线载流量基本都能满足要求。因此这种情况首先根据电压降要求来选导线,然后再复核一下导线载流量是否满足要求。
由于题主没有具体说明是单相还是三相负载,是什么性质(阻性、感性)负载,就假设为三相电动机负载,那么20千瓦工作电流约为40安培。
电动机负载要求电压降不超过5%,那么380×5%=19V,380-19=361V,也就是末端线电压允许降低19V,最终的线电压不小于361V。
单根导线电压降可以用公式△U=IR来计算,
I是通过导线的电流,R是导线电阻。但必须注意这个电压降△U≠19V,而是△U=11V,为什么?见下图
从这个图中可知,△U=IR是黄线段a-L1之间的电压降,而19V应该是L1-L2或L1-L3之间允许的电压降,实际上△U=IR是相电压允许的电压降,所以△U=220×5%=11V。也就是说我们用IR计算出的电压降实际是相电压的电压降,而不是线电压的电压降。如果把计算结果与线电压的允许电压降19V作比较,那么得出的结论肯定是错误的。
因此以下的计算都以相电压的允许电压降11V为依据,考虑到交流电路存在感抗以及实际电路存在接触电阻,这些阻抗造成的电压降约占总的电压降的10%,所以又把计算依据从11V修改为10V。因为那1V电压降是由感抗及接触电阻造成的,不包括在以导线电阻计算出的电压降内。
单根导线电阻可用以下公式计算R=ρL/S
把R=ρL/S代入△U=IR得△U=IρL/S变换得
S=IρL/△U
S……导线截面积m㎡
I……导线电流A
ρ……电阻率
L……导线长度(米)
△U……相电压允许电压降V
已知:I=40A,
铜20ºC、ρ=0.0172,铜45ºC、ρ=0.02
L=500米,△U=10V
S=IρL/△U=40×0.0172×500÷10=34.4m㎡
计算结果是需要34.4平方的铜线,实际用35平方的铜线,但这是铜线温度为20ºC时的结果,实际温度肯定高于这个温度,因此用45ºC时铜的电阻率来计算
S=IρL/△U=40×0.02×500÷10=40m㎡
结果需用40平方的铜线,实际就只能用50平方的铜线了。
那么用50平方铜线时的电压降是多少呢?
△U=IρL/S=40×0.02×500÷50=8V
加上感抗电压降1V,线电压电压降是
(8+1)×1.732=15.6V<19V
下面计算一下分别采用35平方与50平方铜线时的线路损耗功率。
线损功率P=I²R,又R=ρL/S代入前式得
(1)P=I²ρL/S=40×40×0.02×500÷35=457W
(2)P=I²ρL/S=40×40×0.02×500÷50=320W
三相线路3根线因此457×3=1371W,
320×3=960W,二者相差1371-960=411W。
也就是说用50平方铜线比35平方铜线减少损耗411W。