Вопрос по физике: РАСЧЕТ СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ ПО ДОПУСТИМОЙ ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Как определить ток B линии I и площадь поперечного сечения S проводов линии, если допустимая относительная потеря напряжения в линии равна е=5%? Также, какие формулы использовать для определения сопротивления проводов линии Rпр, абсолютной потери напряжения ΔU, потери мощности в линии ΔР и коэффициента полезного действия линии η, если мощность потребителя Р2=9,12 кВт, напряжение потребителя U2= 380В, а длина линии 1= 350м? В качестве материала проводов используется медь с удельной проводимостью у=57м/Ом×мм2.

Физика 11 класс Электрические цепи и их характеристики расчет сечения проводов допустимая потеря напряжения ток B линии площадь поперечного сечения сопротивление проводов абсолютная потеря напряжения потери мощности в линии коэффициент полезного действия медь проводимость физика электричества Новый

Для решения задачи начнем с определения необходимых параметров и формул, которые нам понадобятся.

Шаг 1: Определение тока B линии I

Сначала мы можем рассчитать ток, используя формулу:

I = P2 / U2

где:

• P2 - мощность потребителя (9,12 кВт = 9120 Вт),
• U2 - напряжение потребителя (380 В).

Подставляем значения:

I = 9120 Вт / 380 В = 24 А.

Шаг 2: Определение допустимой абсолютной потери напряжения ΔU

Допустимая относительная потеря напряжения составляет 5%. Это значит, что:

ΔU = e * U2 = 0,05 * 380 В = 19 В.

Шаг 3: Определение сопротивления проводов линии Rпр

Сопротивление проводов можно рассчитать по формуле:

ΔU = I * Rпр

Отсюда Rпр = ΔU / I.

Подставляем значения:

Rпр = 19 В / 24 А = 0,79 Ом.

Шаг 4: Определение площади поперечного сечения S проводов линии

Сопротивление проводов также можно выразить через удельное сопротивление материала и длину провода:

Rпр = (ρ * l) / S,

где:

• ρ - удельное сопротивление меди (ρ = 1 / у = 1 / 57 м/Ом×мм2 = 0,01754 Ом×мм2/м),
• l - длина линии (350 м).

Теперь подставим известные значения и выразим S:

0,79 Ом = (0,01754 Ом×мм2/м * 350 м) / S.

Решая это уравнение относительно S, получаем:

S = (0,01754 * 350) / 0,79.

Вычисляем:

S ≈ 7,78 мм².

Шаг 5: Определение потерь мощности в линии ΔР

Потери мощности можно рассчитать по формуле:

ΔР = I² * Rпр.

Подставляем известные значения:

ΔР = 24² * 0,79 ≈ 456 Вт.

Шаг 6: Определение коэффициента полезного действия линии η

Коэффициент полезного действия можно рассчитать по формуле:

η = P2 / (P2 + ΔР).

Подставляем значения:

η = 9120 / (9120 + 456) ≈ 0,952.

Умножаем на 100, чтобы получить в процентах: η ≈ 95,2%.

Итак, мы получили следующие результаты:

• Ток I = 24 А,
• Площадь поперечного сечения S ≈ 7,78 мм²,
• Сопротивление Rпр ≈ 0,79 Ом,
• Абсолютная потеря напряжения ΔU = 19 В,
• Потери мощности ΔР ≈ 456 Вт,
• Коэффициент полезного действия η ≈ 95,2%.