Сравнение систем тока по расходу металла

6.13. Сравнение систем тока по расходу металла

Сравним различные системы тока с точки зрения расхода проводникового материала при одинаковой длине линии, передаваемой мощности и напряжении на зажимах потребителя U_п. Для постоянного и однофазного токов сечения проводов по допустимой потере напряжения при прочих одинаковых условиях будут:

                        
где Р_i – активная мощность на i‑м участке сети длиной L_i;

DU_доп – допустимая потеря напряжения.

Предполагается, что в сети переменного тока имеется только активная нагрузка.

Вес проводникового материала для постоянного и переменного однофазного тока будет:

                              
где q₁ – вес провода на единицу длины (1 м) и единицу поперечного сечения (1 мм²) провода;

L – суммарная длина сети.

Для трехфазного переменного тока при соединении нагрузки в треугольник напряжение потребителя равно линейному напряжению сети и вес проводов будет:

                            

При соединении в звезду напряжение потребителя равно фазному напряжению:

                                     
и потерю напряжения следует отнести к одной фазе:

                                         

Сечение в этом случае будет

             
и вес проводникового материала:

                             

Если сеть имеет нулевой провод, сечение которого берется равным половине фазного провода, тогда:

                          

Затраты проводникового материала для рассматриваемых систем тока будут относится:

G_п : G_1ф : G_D : G : G₀ = 4 : 4 : 3 : 1 :  = 100 : 100 : 75 : 25 : 29,2.

Отсюда видно, что наименьшие затраты проводникового материала получаются при соединении нагрузки в звезду: затраты металла для соединения звездой без нулевого провода составляют 25% от расхода металла для постоянного тока и однофазного переменного тока и около 30% при соединении звездой с нулевым проводом. Заметим, что напряжение сети в этом случае в  раз больше, чем при соединении нагрузки треугольником.

Для всех систем тока можно дать обобщенные формулы расчета по потере напряжения. Покажем это на примере разомкнутой сети.

Для постоянного тока:

                                

Для однофазного переменного тока

                               

Для трехфазного тока:

                              

Все эти формулы можно представить в общем виде:

                                или
где значение а и M указаны в табл. 9.

                                                                                        Таблица 6.1

Значения коэффициентов а и М

Система тока	Нагрузка задана	а	М
Постоянный	Ток, А		åIiLi åPiLi
Однофазный	Ток, А Мощность, кВт		åIaiLi åPiLi
Трехфазный	Активный ток, А Мощность, кВт		åIaiLi åPiLi