Netzspannungsabfall: Was, warum, wie und detaillierte Fakten

Dieser Artikel beschreibt den Netzspannungsabfall und seine Eigenschaften. Die Netzspannung ist die Potenzialdifferenz zwischen zwei Phasen oder Leitungen in einem mehrphasigen System. Hoher Widerstand ist der Hauptgrund für den Netzspannungsabfall.

Bei langen Kabeln oder Übertragungsleitungen wird der Spannungsabfall zu einem entscheidenden Faktor. Ein zu hoher Netzspannungsabfall kann elektrische Geräte beschädigen, beschädigen und ihre Lebensdauer verkürzen. Um den Leitungsspannungsabfall zu minimieren, ist eine effiziente Möglichkeit, die Größe oder den Durchmesser des Leiters zu erhöhen, wodurch der Gesamtleitungswiderstand gesenkt wird. 

Was ist Spannungsabfall in der Übertragungsleitung?

Die Impedanz in der Übertragungsleitung ist der Hauptgrund für den Spannungsabfall darüber. Die Impedanz ergibt sich aus den Übertragungsleitungsparametern wie Widerstand, Induktivität, Kapazität und Shunt-Leitwert. 

Die vier Übertragungsleitungsparameter summieren sich, um dem Stromfluss eine Impedanz bereitzustellen, und somit tritt ein Spannungsabfall in der gesamten Länge der Übertragungsleitung auf. Bei Nulllast ist der Spannungsabfall an beiden Enden gleich. Steigt unter Last der Spannungsabfall, sinkt die Spannung am Empfangsende der Leitung und umgekehrt. 

Das Kraftwerk Lethaba
Übertragungsleitung; Bildnachweis: flickr

Was verursacht einen Netzspannungsabfall?

Der Leitungsspannungsabfall ist das Ergebnis mehrerer Faktoren, die in der Übertragungsleitung vorhanden sind. Überhöhte Last, redundante Verbindungen, erhöhter Leiterwiderstand usw. sind für den Abfall der Netzspannung verantwortlich.

Die zwei Hauptgründe für den Netzspannungsabfall sind: 

  1. Spannungsabfall in der Leitung aufgrund induktiver Reaktanz - Er ist fast 10-mal höher als der allgemeine Spannungsabfall des Leitungswiderstands.
  2. Spannungsabfall durch hohen Leitungswiderstand- Er ist im Vergleich zum Nennwert induktive Reaktanz Spannungsabfall.

Lesen Sie mehr auf…Spannungsabfall für eine Phase: Berechnung und detaillierte Fakten

Formel für Netzspannungsabfall?

Es gibt zwei verschiedene Formeln für Spannungsabfall berechnen einphasig und dreiphasig. Bei einem Einphasensystem gibt es nur eine Stromleitung. Bei einem Dreiphasensystem gibt es drei Stromleitungen.

Der Netzspannungsabfall für eine Phase beträgt –

Der Netzspannungsabfall für drei Phasen beträgt –

Wobei Z = Impedanz der Leitung 

I = Laststrom

L = Länge in Fuß (geteilt durch 1,000, da Standardimpedanzwerte für jeweils 1,000 Fuß angegeben werden)

FAQs

Diagramm des Netzspannungsabfalls

Maximal 3 % Spannungsabfall durch den Draht aus beliebigem Material sind zulässig. Hier ist das Diagramm von 3% Spannungsabfall bei einphasiger Verbindung für 110 Volt- 

Bildnachweis: Pinterest

Vorwiderstand der Netzspannung

Obwohl jeder Widerstand das Potenzial absenkt, wenn Strom durch ihn fließt, ist ein Vorwiderstand ein spezielles Gerät, das zum Reduzieren der Spannung verwendet wird. Es ist mit der Last in Reihe geschaltet, um die Lastspannung zu senken.

Der einzige Zweck der Verwendung eines Netzspannungsabfallwiderstands besteht darin, der Schaltung zusätzlichen Widerstand zu verleihen. Der Spannungsabfall kann einfach mit dem allgemeinen Ohmschen Gesetz berechnet werden.

Spannungsabfall der Oberleitung 

Eine Oberleitung ist ein elektrisches Kabel, das elektrische Energie über große Flächen oder in elektrischen Lokomotiven überträgt. Im Allgemeinen sind Freileitungen höher Spannungsabfall als Erdkabel. 

In Freileitungen ist die Induktivität viel höher als die Induktivität der isolierten Erdkabel. Wenn der Spannungsabfall mit der Induktivität zunimmt, tritt ein höherer Spannungsabfall in Freileitungen gleicher Länge auf. Außerdem verursacht der längere Abstand zwischen den Leitern einen Spannungsabfall in Freileitungen. 

Berechnung des Spannungsabfalls der Oberleitung

Der Spannungsabfall der Oberleitung kann entweder mit der exakten oder der ungefähren Methode ermittelt werden. In letzterem Spannungsabfall

wobei I = Leitungsstrom, R = Widerstand, X = Reaktanz und Theta der Phasenwinkel ist.

Bei der exakten Methode wird eine weitere Menge Es oder die Quellenspannung wird hinzugefügt. Also der genaue Netzspannungsabfall

Cosθ und Sündeθ werden auch als Leistungsfaktor bzw. Blindfaktor der Last bezeichnet. 

Lesen Sie mehr auf…Transformator-Spannungsabfall: Was, warum, wie zu finden und detaillierte Fakten

Spannungsabfall der Kondensatorleitung

Die in der Übertragungsleitung vorhandenen Leiter bilden einen Kondensator, der als parallele Platten wirkt, und Luft wirkt als dielektrisches Medium. Die Kapazität hängt von der Leitungslänge ab und verstärkt den Strom in den Leitungen. 

Die Kapazität in der Übertragungsleitung hängt von der Form, Größe und dem Abstand zwischen den Leitern ab. Da die Kapazität umgekehrt proportional zur Spannung ist, führt eine geringere Kapazität zu einem größeren Spannungsabfall durch die Übertragungsleitung. Ebenso führt ein hoher Kapazitätswert zu einem geringen Spannungsabfall. 

Spannungsabfall der Versorgungsleitung

Versorgungsleitungen sind die Kombination aus langen elektrischen Drähten und den Strukturen, um sie für die Übertragung elektrischer Energie zu unterstützen. 

Viele Faktoren wie Last, zu viele Leiter, hoher Widerstand usw. induzieren den Spannungsabfall in der Versorgungsleitung. Für einen Abzweigkreis oder eine einzelne Zuleitung beträgt der empfohlene Spannungsabfall in den Leitern maximal 3 %. Der kombinierte Spannungsabfall der beiden darf 5 % nicht überschreiten.

Spannungsabfall der Netzdrossel

Eine Netzdrossel ist eine elektrische Komponente (im Grunde ein Induktor), die verwendet werden kann, um Halbleitergeräte wie Frequenzumrichter und andere Geräte vor Transienten, Überspannungen und Stromspitzen zu schützen. 

Der in der Netzdrossel genannte Prozentsatz ist nicht das Maß für den Spannungsabfall darüber. Da die Reaktanz induktiv ist und die Spannung mit dem Strom in Phase ist, ist der Spannungsabfall tangential zum Leitungsstrom. Wenn wir also eine 5-%-Netzdrossel haben, kann der Spannungsabfall darüber etwa 2-3 % der Gesamtspannung betragen.

Spannungsabfall des Linearreglers

Eine lineare Spannungsregler ist ein Gerät, das eine bestimmte Spannung aufrechterhält. Die Eingangsspannung in einem Linearregler ist immer größer als die Ausgangsspannung. Dieser Spannungsunterschied lässt den Linearregler arbeiten. 

Linear- oder Abwärtsregler regeln eine eingestellte Spannung und versorgen den Verbraucher mit elektrischer Energie. Die geregelte Spannung erscheint manchmal aufgrund eines Spannungsabfalls, der in den miteinander verbundenen Leitungen auftritt, anders. Der Spannungsabfall hängt vom Widerstand bzw. der Netzimpedanz zwischen der Last und dem Linearregler ab.

Berechnung des Spannungsabfalls von Leitung zu Neutralleiter

Bei einem einphasigen System ist die Spannung zwischen Leiter und Neutralleiter die niedrigere Spannung (im Allgemeinen 120 Volt). Dies ist die Spannung zwischen dem Neutralleiter und einer der Leitungen. Der Spannungsabfall zwischen Leitung und Neutralleiter ist einphasig und beträgt den Wert 2. 

Für ein dreiphasiges elektrisches System können wir die Leiter-zu-Neutral-Spannung mit dem gleichen Verfahren finden. Es ist die niedrigere Spannung (in der Regel 277-347 Volt). Dies ist die Spannung zwischen dem Neutralleiter und einer der drei Phasenleitungen. Der Spannungsabfall zwischen Leiter und Neutralleiter ist der dreiphasige Wert um √3. 

Linearer Spannungsabfall der Stromversorgung

Wenn Netzstromregler verwendet werden, regeln sie eine festgelegte Spannung, um den Verbraucher mit elektrischer Energie zu versorgen. In mehreren Fällen ist das geregelt Die Spannung ist Schwankungen aufgrund des Spannungsabfalls ausgesetzt Die Linien. 

Die Wirkung eines hohen Stroms auf den Spannungsabfall ist größer als die eines niedrigen Stroms. Wenn der Strom nach dem Bereich und der zu versorgenden Last aufgeteilt wird, kommt es zu einem Abfall der Spannung zwischen der geregelten Spannung und dem Bereich, in dem die Leistung benötigt wird. Diese Leistungsabnahme hängt von dem Widerstand ab, der zwischen dem Controller und der Last vorhanden ist.

Leitungsverlust vs. Spannungsabfall

Der Leitungsverlust in einer Übertragungsleitung bezieht sich auf den Leistungsverlust aufgrund verschiedener Verluste wie ohmscher Verlust, Kupferverlust, dielektrischer Verlust usw. Spannungsabfall in a Übertragungsleitung ist der Potentialverlust, der durch alle Impedanzfaktoren verursacht wird.

Hier ist eine Vergleichstabelle der Gründe für Leitungsverlust und Leitungsspannungsabfall.

LeitungsverlustSpannungsabfall
Der I2R-Verlust ist die bedeutendste Ursache für Leitungsverluste. Einer der Hauptfaktoren des Spannungsabfalls ist der Leitungswiderstand. 
Die anderen verantwortlichen Verluste sind- Dielektrizitäts- und LeitfähigkeitsverlustKoronaverlust in HochspannungsfreileitungenStrahlungsverlust in HochfrequenzleitungenInduktionsverlust aufgrund magnetischer Kopplung zwischen Drähten. Der durch die induktive Reaktanz verursachte Spannungsabfall ist ebenfalls entscheidend, da er sehr hoch ist. 

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