Zhrnutie na Výpočet nízkonapäťových jednosmerných vedení
Výpočet Nízkonapäťových Jednosmerných Vedení | Sprievodca
Úvod
Elektrické vedenie v nízkom napätí (NN) sa zaoberá transportom elektrickej energie medzi zdrojom(zdrojmi) a odbermi na krátke až stredné vzdialenosti. Tento materiál vysvetľuje charakteristiky NN vedení, parametre potrebné pri ich výpočte, riešenia pre napájanie z jednej a z dvoch strán a princípy rozvetvených vedení. Cieľom je poskytnúť jasné postupy, definície a praktické príklady vhodné pre samostatné štúdium.
Základné pojmy a charakteristika vedení NN
Definícia: Vedenie nízkeho napätia (NN) sú elektrické vedenia s menovitým napätím zhruba $U_N$ v rozsahu DC $120,-,1500,\mathrm{V}$ alebo AC $50,-,1000,\mathrm{V}$ určené na distribúciu energie na krátke vzdialenosti.
- Dĺžky vedení sú typicky od niekoľkých metrov po stovky metrov.
- Môžu byť vzdušné (vnútorné/vonkajšie) alebo káblové.
- Napájanie môže byť z jednej strany (jednosmerné napájanie z jedného zdroja) alebo z dvoch strán (dva zdroje alebo obojsmerné napájanie).
- Odbery môžu byť jeden alebo viac (bodové, viac‑bodové).
Ciele výpočtu vedení NN
- Určiť skutočný úbytok napätia $\Delta U$ na vedení, ak je daný prierez vodiča.
- Stanoviť potrebný prierez vodiča $S$, ak je známy dovolený úbytok napätia.
- Určiť napätie na začiatku vedenia tak, aby napätie na konci bolo menovité ($U_1$ tak, aby $U_2 = U_N$).
Parametre uplatnené pri výpočte vedení NN
- Dĺžka vedenia $l$.
- Odpor vodiča $R$ na jednotku dĺžky, prípadne celkový odpor $R_{celk}$.
- Prúd odberu $I$ v danom bode alebo rozdelenie prúdov pri viacerých odberoch.
- Dovolený (maximálny) úbytok napätia $\Delta U_{max}$.
- Geometria vedenia (jednovodičové, viac vodičové, rozvetvené).
Definícia: Úbytok napätia $\Delta U$ je rozdiel napätia medzi začiatkom a koncom vedenia spôsobený prúdom prechádzajúcim odporom vodičov.
Výpočet úbytku napätia pre vedenie napájané z jednej strany s viacerými odbermi (metodika)
Rozumný postup pri viac‑odberovom vedení:
- Rozdeľte vedenie na úseky medzi odbermi s dĺžkami $l_1, l_2, \dots, l_n$.
- Pre každý úsek určte prúd, ktorý tým úsekom preteká (sčítanie všetkých odberov za daným úsekom).
- Pre úsek s odporom $R_i$ (alebo odporom na meter $r$ a dĺžkou $l_i$) je príspevok k úbytku napätia $\Delta U_i = I_{pretekajuci,i} \cdot R_i$.
- Celkový úbytok napätia od začiatku po koniec je súčtom príspevkov jednotlivých úsekov: $$\Delta U = \sum_{i=1}^{n} I_{pretekajuci,i} ; R_i$$
Príklad (praktický):
- Vedenie má tri úseky s dĺžkami $l_1$, $l_2$, $l_3$ a rovnakým odporom na meter $r$. Odbery na koncoch sú $I_a$, $I_b$, $I_c$ (umiestnené postupne). Prúd pretekajúci prvým úsekom je $I_a+I_b+I_c$, druhým $I_b+I_c$, tretím $I_c$. Potom $$\Delta U = (I_a+I_b+I_c),r,l_1 + (I_b+I_c),r,l_2 + I_c,r,l_3$$
Tabuľka: Porovnanie dvoch postupov výpočtu úbytku
| Postup | Výhody | Nevýhody | | + | + | + | | Analytický súčet úsekov | Presný pre pevné prúdy | Vyžaduje znalosti rozdelenia prúdov | | Priemet priemerného prúdu | Jednoduchší odhad | Môže podceniť lokálne úbytky |
Vedenie napájané z dvoch strán s jedným odberom
Pri napájaní z dvoch strán (dva zdroje na oboch koncoch rovnakého úseku) sú prúdy do stredu vedenia z oboch strán. Ak predpokladáme symetrické napájanie a rovnaké odpory, prúd z každej strany bude polovica celkového prúdu plynúceho do spotrebiča.
Model: jediný odber $I$ v strede medzi dvoma zdrojmi s rovnakými charakteristikami a odporom v každom ramene $R/2$ (ak celý odpor vedenia je $R$). Úbytok napätia od jedného zdroja ku spotrebiču je $$\Delta U_{polovica} = \frac{I}{2} ; \frac{R}{2}$$ Celkový úbytok medzi oboma zdrojmi a spotrebičom neprekračuje hodnoty pri napájaní z jednej strany, pretože prúd a dĺžky v každom ramene sú znížené.
Praktické dôsledky:
- Napájanie z dvoch strán znižuje maximálny úbytok napätia na každom ramene.
- V praxi je potrebné porovnať napätia oboch zdrojov, zabezpečiť súlad fáz a prípadne dodržať pravidlá paralelnej prevádzky zdrojov.
Rozvetvené vedenie (topológia a výpočty)
- Rozvetvené vedenie obsa
Zaregistruj sa pre celé zhrnutieUž máš účet? Prihlásiť sa
Elektrické vedenie - nízke napätie
Klíčová slova: Elektrické vedenie, D.C. vedenie, Meranie odporu vedenia
Klíčové pojmy: Vedenia NN majú menovité napätie približne DC 120–1500V alebo AC 50–1000V, Úbytok napätia sa počíta ako súčet prúdov pretekajúcich úsekmi krát odpor úsekov: $\Delta U = \sum_i I_{pretekajuci,i} R_i$, Pri viac odberoch určíte prúd pre každý úsek ako súčet odberov za týmto úsekom, Pri napájaní z dvoch strán sa prúd a úbytok na každom ramene členia, čo znižuje lokálny úbytok, Rozvetvené vedenie riešte rozdelením na uzly a postupným sčítaním prúdov a odporov, Pri návrhu volíme prierez vodiča tak, aby dodržal dovolený úbytok napätia $\Delta U_{max}$, Pre praktické výpočty rozdeľte sieť na úseky s konštantným odporom na meter $r$ a použite hodnoty dĺžok $l_i$, Pri napájaní z dvoch zdrojov overte zhodu napätí a podmienky paralelnej prevádzky