6平方铜线两公里长,带3000W的电器有问题吗?

这个看似只计算电压降的问题,实际上却难住了不少人,特别是不知道三相电路的电压降如何计算,因此我也来凑个热闹。

已知:导线长L=2000M

截面积S=6m㎡

功率P=3000W

铜电阻率ρ=0.0172

导线电阻R=ρ×L÷S=0.0172×2000÷6=5.7Ω

单相负载电流I=P÷U=3000÷220=13.6A

单根导线电压降U=IR=13.6×5.7=77.5V

单相电路(两根线)电压降77.5×2=155V

负载端电压220-155=65V

但是上述的计算不一定正确,负载端电压降低后,负载电流也会减小,从而电压降跟着减小。实际的负载端电压不会这么低,因此用负载电阻计算更为正确。

由于P=IU U=IR

因此,负载电阻

R=P÷(I×I)=3000÷(13.6×13.6)=16.2Ω

单相电路总电阻5.7+16.2+5.7=27.6Ω

实际工作电流I=U÷R=220÷27.6=8A

单根导线电压降U=IR=8×5.7=45.6V

单相电路电压降45.6×2=91.2V

负载端电压220-91.2=128.8=129V

可见,如果是单相220V负载,而且是电阻性的负载,功率因数为1。6平方铜线两公里长,带3000W电器,最终的电压只有129V,太低了不可用。

再来看三相380V负载。

三相负载线电流

I=P÷(√3×U)=3000÷(1.732×380)=4.56A

如果三相星形连接,每相1000W,每相线电流I=P÷U=1000÷220=4.55A

每相线上电压降U=IR=4.55×5.7=26V

三相电路电压降26×√3=26×1.732=45V

三相负载端电压380-45=335V

同上,这个计算不一定正确,因此也用负载电阻计算。

每相电阻

R=P÷(I×I)=1000÷(4.55×4.55)=48.3Ω

每相总电阻5.7+48.3=54Ω

每相实际工作电流I=U÷R=220÷54=4A

每根线上电压降4×5.7=22.8V

三相电路电压降22.8×√3=39.5V

三相负载端电压380-39.5=340.5V

结论:基本可以使用。也就是说当用三相电路供电时,6平方铜线两公里长,带3000W电器,最终的电压是340.5V,不过需要说明的是这是电阻性负载,如果是电动机负载要打八折,并密切监视电机电流是否超额?如果变压器输出端电压能保证400V电压,那就更理想了。

最后需要解释的是,电路电压降不能仅计算单根导线的电压降,对单相电路而言,是来回两根线,因此电压降是两根线的电压降之和。

那么三相电路的电压降为什么是单根导线的电压降乘以√3呢?

如图1是三相星形连接负载,电源是三相380V,负载电压是220V,也就是相电压220×√3等于线电压380V,而不是220×2等于440V。

同理,如图2,R1、R2、R3是三根相线的电阻,R1=R2=R3,R4、R5、R6是负载电阻,那么对于ab之间的电压降,不是R1的电压降乘2,而是R1的电压降乘√3。

有关计算线路电压降的问题,望各位同行一定注意上述之解释。

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