這個看似只計算電壓降的問題,實際上卻難住了不少人,特別是不知道三相電路的電壓降如何計算,因此我也來湊個熱鬧。
已知:導線長L=2000M
截面積S=6m㎡
功率P=3000W
銅電阻率ρ=0.0172
導線電阻R=ρ×L÷S=0.0172×2000÷6=5.7Ω
單相負載電流I=P÷U=3000÷220=13.6A
單根導線電壓降U=IR=13.6×5.7=77.5V
單相電路(兩根線)電壓降77.5×2=155V
負載端電壓220-155=65V
但是上述的計算不一定正確,負載端電壓降低后,負載電流也會減小,從而電壓降跟著減小。實際的負載端電壓不會這么低,因此用負載電阻計算更為正確。
由于P=IU U=IR
因此,負載電阻
R=P÷(I×I)=3000÷(13.6×13.6)=16.2Ω
單相電路總電阻5.7+16.2+5.7=27.6Ω
實際工作電流I=U÷R=220÷27.6=8A
單根導線電壓降U=IR=8×5.7=45.6V
單相電路電壓降45.6×2=91.2V
負載端電壓220-91.2=128.8=129V
可見,如果是單相220V負載,而且是電阻性的負載,功率因數為1。6平方銅線兩公里長,帶3000W電器,最終的電壓只有129V,太低了不可用。
再來看三相380V負載。
三相負載線電流
I=P÷(√3×U)=3000÷(1.732×380)=4.56A
如果三相星形連接,每相1000W,每相線電流I=P÷U=1000÷220=4.55A
每相線上電壓降U=IR=4.55×5.7=26V
三相電路電壓降26×√3=26×1.732=45V
三相負載端電壓380-45=335V
同上,這個計算不一定正確,因此也用負載電阻計算。
每相電阻
R=P÷(I×I)=1000÷(4.55×4.55)=48.3Ω
每相總電阻5.7+48.3=54Ω
每相實際工作電流I=U÷R=220÷54=4A
每根線上電壓降4×5.7=22.8V
三相電路電壓降22.8×√3=39.5V
三相負載端電壓380-39.5=340.5V
結論:基本可以使用。也就是說當用三相電路供電時,6平方銅線兩公里長,帶3000W電器,最終的電壓是340.5V,不過需要說明的是這是電阻性負載,如果是電動機負載要打八折,并密切監視電機電流是否超額?如果變壓器輸出端電壓能保證400V電壓,那就更理想了。
最后需要解釋的是,電路電壓降不能僅計算單根導線的電壓降,對單相電路而言,是來回兩根線,因此電壓降是兩根線的電壓降之和。
那么三相電路的電壓降為什么是單根導線的電壓降乘以√3呢?
如圖1是三相星形連接負載,電源是三相380V,負載電壓是220V,也就是相電壓220×√3等于線電壓380V,而不是220×2等于440V。
同理,如圖2,R1、R2、R3是三根相線的電阻,R1=R2=R3,R4、R5、R6是負載電阻,那么對于ab之間的電壓降,不是R1的電壓降乘2,而是R1的電壓降乘√3。
有關計算線路電壓降的問題,望各位同行一定注意上述之解釋。
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