Пример 6.20.

Рассчитать потерю напряжения в линии электропередачи, соединяющей источник электроэнергии с её приёмником, мощность которого Р = 2,2 кВт и напряжение U = 220 В.

Линия выполнена из медного провода с удельной проводимостью 57 м/Ом*мм , длина каждого провода = 114 м, площадь поперечного сечения S = 4 мм² .

Решение.

1. ток приёмника электроэнергии

= 10 А

2. потеря напряжения в проводах

ΔU = , = В

3. напряжение в начале линии, т.е. на зажимах источника

ΔU = 220 + 10 = 230 В.

 

Влияние колебаний напряжения сети на работу приёмников электроэнергии

Отклонение напряжения от номинального значения отрицательно действует на приёмники электроэнергии.

Широко применяемые на судах люминесцентные лампы при повышении напряжения быстро перегорают, при понижении – гаснут. Затем, после восстановления напряжения, они загораются не сразу, а через несколько десятков с и даже минут.

Последнее просто опасно, если такие лампы освещают центральный пост управления (ЦПУ) в машинном отделении или другие ответственные служебные помещения.

Асинхронные электродвигатели при повышении напряжения увеличивают потребляемый из сети ток, что приводит к перегреву обмоток статора и ротора, порче изоляции и выходу двигателя из строя.

При понижении напряжения резко, пропорционально квадрату напряжения, уменьшается электромагнитный момент этих двигателей.

Двигатель перестаёт «тянуть» и может остановиться и стоять под током (центробежные насосы и вентиляторы) либо даже реверсировать (грузовые лебедки и краны).

Более подробно о последствиях понижения напряжения для 3-фазных асинхронных двигателей см. РАЗДЕЛ 10 «Судовые электрические приводы» этого Пособия).

 

Высоковольтные линии электропередачи

Опуская промежуточные выводы, можно показать, что падение напряжения в линии обратно пропорционально квадрату напряжения линии U, т.е.

ΔU (6.20).

Теперь становится понятным, почему стремятся передавать электроэнергию при помощи высоковольтных линий – чем больше напряжение в линии, тем потери напряжения, а значит, и мощности источника электроэнергии, меньше.

Напряжение таких линий достигает на постоянном токе – 110 кВ, на переменном –

660 кВ.

 

Нормированные значения напряжения судовых линий и приёмников электроэнергии

Правила Регистра устанавливают следующие значения напряжений переменного и постоянного тока:

для источников электроэнергии (генераторов, преобразователей) – 400 и 230 В при частоте 50 Гц, 460 и 270 В при частоте 60 Гц, 230 В на постоянном токе;

для приемников электроэнергии – 380, 220, 42, 24 и 12 В при частоте 50 Гц, 250 В при частоте 60 Гц, 220, 24 и 12 В на постоянном токе.

Например, при напряжении 400 В переменного тока на шинах ГРЩ допускаемое напряжение на приемнике электроэнергии – 380 В, т. е. потеря напряжения в линии электропередачи ΔU = 400 – 380 = 20 В.

Уровень применяемого напряжения зависит от назначения приемника электроэнергии. Для силовых приемников, цепей управления, нагревательных и отопительных приборов служебных помещений используют напряжение 380 В.

Напряжение 220 В переменного и постоянного тока применяют для отопительных приборов в каютах, освещения, сигнализации, розеток в сухих помещениях.

Переносные инструменты и ручные пульты управления выполняют на напряжение 42 В переменного и 24 В постоянного тока.

В помещениях с повышенной влажностью применяют переносные светильники напряжением 24 В, а в особо сырых – напряжением 12 В переменного и постоянного тока.

В специальных электрических установках (гребные и др.) Правила Регистра допускают применение напряжения до 11 кВ переменного и до 1,2 кВ постоянного тока.

 

Нормы потери напряжения в линиях электропередачи

Нормы потери напряжения в судовых линиях электропередачи устанавливаются Правилами Регистра. Они состоят в следующем.

При номинальном токе нагрузки приемников электроэнергии падение напряжения должно составлять:

1. на участке генератор – ГЭРЩ (АРЩ) – ≤ 1%;

2. на участке ГЭРЩ – приемник электроэнергии: а) для приемников освещения и сигнализации при напряжении выше 55 В – ≤5%; б) для приемников освещения и сигнализации при напряжении 55 В и ниже 55 В ≤10%; в) для силовых, нагревательных и отопительных приемников независимо от напряжения – ≤7%; г) для силовых приемников с кратковременным (S2) или повторно-кратковременным (S3) режимом работы независимо от напряжения – ≤10%; д) на клеммах асинхронного двигателя при прямом пуске – ≤25%.

Если падение напряжения в линии электропередачи превышает допустимое Правилами Регистра, надо увеличить площадь поперечного сечения s (мм^{2 )} жил проводников линии.