Какое сечение медного провода необходимо выбрать для двухпроводной линии передачи, если напряжение на шинах электростанции составляет 6,6 кВ, расстояние до потребителя равно 10 км, сила тока в линии равна 20 А, а потери напряжения не должны превышать 3%?
Математика11 классЗаконы Омасечение медного проводалиния передачинапряжение 6,6 кВрасстояние 10 кмсила тока 20 Апотери напряжения 3%
Для определения необходимого сечения медного провода, необходимо сначала рассчитать допустимые потери напряжения и затем, исходя из этого, найти сечение провода. Давайте рассмотрим шаги решения.
Шаг 1: Определение допустимых потерь напряженияНапряжение на шинах электростанции составляет 6,6 кВ. Потери напряжения не должны превышать 3%. Рассчитаем максимальные допустимые потери напряжения:
Потери напряжения в проводе можно выразить через закон Ома:
где Uпотери - потери напряжения, I - сила тока, R - полное сопротивление линии. Мы знаем, что:
Теперь подставим известные значения в формулу:
Отсюда находим R:
Мы знаем, что расстояние до потребителя составляет 10 км. Полное сопротивление R линии можно записать как:
где R1 - сопротивление на 1 км, L - длина линии (в км). Подставим значения:
Отсюда находим R1:
Теперь нам нужно использовать известную зависимость между сопротивлением провода и его сечением:
где ρ - удельное сопротивление меди (примерно 0,0175 Ом * мм²/м),S - сечение провода в мм². Подставим известные значения:
Преобразуем уравнение:
Необходимо учесть, что 1 км = 1000 м, и подставить это значение:
Так как сечение провода должно быть целым числом и учитывать стандартные размеры, мы выбираем ближайшее большее стандартное сечение. Стандартные сечения проводов включают 16 мм², 25 мм² и т.д. В данном случае, лучше выбрать сечение 25 мм².
Ответ: Необходимое сечение медного провода для линии передачи составляет 25 мм².