Este artigo descreve a queda de tensão da linha e suas características. A tensão de linha é a diferença de potencial entre duas fases ou linhas em um sistema polifásico. A alta resistência é a principal razão por trás da queda de tensão da linha.
A queda de tensão torna-se um fator crucial no caso de cabos longos ou linhas de transmissão. O excesso de queda de tensão na linha pode danificar aparelhos elétricos, danificá-los e diminuir sua vida útil. Para minimizar a queda de tensão da linha, uma maneira eficiente de aumentar o tamanho ou o diâmetro do condutor reduz a resistência geral da linha.
O que é queda de tensão na linha de transmissão?
A impedância na linha de transmissão é a principal razão para a queda de tensão através dela. A impedância é gerada a partir dos parâmetros da linha de transmissão, como resistência, indutância, capacitância e condutância shunt.
Os quatro parâmetros da linha de transmissão se somam para fornecer impedância ao fluxo de corrente e, assim, a queda de tensão ocorre em todo o comprimento da linha de transmissão. Com carga zero, a queda de tensão em ambas as extremidades é igual. Em carga, se a queda de tensão aumenta, a tensão na extremidade receptora da linha diminui e vice-versa.
O que causa queda de tensão na linha?
A queda de tensão na linha é resultado de múltiplos fatores presentes na linha de transmissão. Carga excessiva, conexões redundantes, aumento da resistência do condutor etc são responsáveis pela queda de tensão da linha.
As duas principais razões da queda de tensão da linha são:
- Queda de tensão na linha devido à reatância indutiva - É quase 10 vezes maior que a queda de tensão geral da resistência da linha.
- Queda de tensão causada pela alta resistência da linha - É nominal em comparação com a reatância indutiva queda de voltagem.
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Fórmula de queda de tensão de linha?
Existem duas fórmulas diferentes para cálculo da queda de tensão em monofásico e trifásico. No caso de um sistema monofásico, há apenas uma linha de energia. No caso de um sistema trifásico, existem três linhas de energia.
A queda de tensão de linha para monofásico é –
A queda de tensão de linha para trifásico é –
Onde, Z = Impedância da linha
I = corrente de carga
L = Comprimento em pés (dividido por 1,000 como valores de impedância padrão são fornecidos para cada 1,000 pés)
Perguntas Frequentes:
Gráfico de queda de tensão de linha
A queda de tensão máxima de 3% é permitida através do fio feito de qualquer material. Aqui está o gráfico de queda de tensão de 3% na conexão monofásica para 110 volts
Resistor de queda de tensão de linha
Embora todo resistor diminua o potencial quando a corrente passa por ele, um resistor de queda é um equipamento específico usado para reduzir a tensão. Ele é conectado em série com a carga para reduzir a tensão da carga.
O único propósito de usar um resistor de queda de tensão de linha é fornecer ao circuito uma resistência extra. A queda de tensão pode ser calculada apenas usando a lei geral de ohm.
Queda de tensão da linha aérea
Uma linha aérea é um cabo elétrico que transmite energia elétrica em grandes áreas ou em locomotivas elétricas. Geralmente as linhas aéreas têm maior queda de voltagem do que os cabos subterrâneos.
Em linhas aéreas, a indutância é muito maior do que a indutância dos cabos subterrâneos isolados. À medida que a queda de tensão aumenta com a indutância, maior queda de tensão ocorre em linhas aéreas de mesmo comprimento. Além disso, a maior distância entre os condutores causa queda de tensão nas linhas aéreas.
Cálculo da queda de tensão da linha aérea
A queda de tensão da linha aérea pode ser obtida de forma exata ou aproximada. Neste último, a queda de tensão
onde I= corrente de linha, R= resistência X= reatância e teta é o ângulo de fase.
No método exato, mais uma quantidade Es ou a tensão da fonte é adicionada. Assim, a queda de tensão de linha exata
Cosθ e pecadoθ também são conhecidos como fator de potência e fator reativo da carga, respectivamente.
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Queda de tensão da linha do capacitor
Os condutores presentes na linha de transmissão formam um capacitor atuando como placas paralelas e o ar funciona como meio dielétrico. A capacitância depende do comprimento da linha e amplifica a corrente nas linhas.
A capacitância na linha de transmissão depende da forma, tamanho e separação entre os condutores. Como a capacitância é inversamente proporcional à tensão, uma capacitância menor produzirá uma maior queda de tensão na linha de transmissão. Da mesma forma, um alto valor de capacitância resultará em baixa queda de tensão.
Queda de tensão da linha de alimentação
As linhas de alimentação são a combinação de longos fios elétricos e as estruturas para suportá-los para a transmissão de energia elétrica.
Muitos fatores como carga, muitos condutores, alta resistência, etc, induzem a queda de tensão na linha de alimentação. Para um circuito de derivação ou um alimentador individualmente, a queda de tensão recomendada nos condutores é de no máximo 3%. A queda de tensão combinada dos dois não deve exceder o nível de 5%.
Queda de tensão do reator de linha
Um reator de linha é um componente elétrico (basicamente um indutor) que pode ser usado para proteger os dispositivos semicondutores, como inversores de frequência variável e outros dispositivos, contra transientes, surtos e picos de energia.
A porcentagem mencionada no reator de linha não é a medida da queda de tensão nele. Como a reatância é indutiva e a tensão está em fase com a corrente, a queda de tensão é tangencial à corrente da linha. Portanto, se tivermos um reator de linha de 5%, a queda de tensão pode ser algo em torno de 2-3% da tensão total.
Queda de tensão do regulador linear
Um linear regulador de voltagem é um dispositivo que mantém uma certa tensão. A tensão de entrada em um regulador linear é sempre maior que a tensão de saída. Essa diferença de tensão faz com que o regulador linear funcione.
Os reguladores lineares ou abaixadores controlam uma tensão definida e fornecem energia elétrica à carga. A tensão regulada às vezes parece diferente devido à queda de tensão ocorrida nas linhas interconectadas. A queda de tensão depende da resistência ou da impedância líquida entre a carga e o regulador linear.
Cálculo da queda de tensão da linha para o neutro
Para um sistema monofásico, a linha para tensão neutra é a tensão mais baixa (geralmente 120 Volt). Esta é a tensão entre o neutro e uma das linhas. A queda de tensão da linha para o neutro é o valor monofásico de 2.
Para um sistema elétrico trifásico, podemos encontrar a tensão entre a linha e o neutro usando o mesmo processo. É a tensão mais baixa (geralmente 277-347 Volt). Esta é a tensão entre o neutro e uma das linhas trifásicas. A queda de tensão da linha para o neutro é o valor trifásico por √3.
Queda de tensão da fonte de alimentação linear
Quando as linhas usam reguladores de alimentação, eles regulam uma tensão definida para fornecer energia elétrica à carga. Em vários casos, a regulamentação tensão enfrenta flutuações devido à queda de tensão através as linhas.
O efeito de uma corrente alta na queda de tensão é maior do que a corrente baixa. Se a eletricidade for dividida de acordo com a área e a carga a ser fornecida, haverá uma diminuição da tensão entre a tensão controlada e a área onde a energia é necessária. Esta diminuição de potência depende da resistência que existe entre o controlador e a carga.
Perda de linha vs queda de tensão
A perda de linha em uma linha de transmissão refere-se à perda de energia devido a várias perdas, como perda ôhmica, perda de cobre, perda dielétrica etc. Queda de tensão em uma linha de transmissão é a perda de potencial causada por todos os fatores de impedância.
Aqui está uma tabela de comparação das razões de perda de linha e queda de tensão de linha
| Perda de linha | Queda de voltagem |
|---|---|
| A perda I2R é a causa mais significativa de perda de linha. | Um dos principais fatores que contribuem para a queda de tensão é a resistência da linha. |
| As outras perdas responsáveis são- Perda dielétrica e de condutânciaPerda corona em linhas aéreas de alta tensãoPerda de radiação em linhas de alta frequênciaPerda de indução devido ao acoplamento magnético entre os fios. | A queda de tensão causada pela reatância indutiva também é crucial, pois é muito alta. |
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