В линиях переменного тока (рис. 203,а) следует различать падение и потерю напряжения. Потерей напряжения называется алгебраическая разность между напряжениями в начале и в конце линии U1 — U2. По допустимой потере напряжения выбирают площадь поперечного сечения проводов линии (см. § 15). Падением напряжения называется векторная разность ??л = ?1 — ?2 (рис. 203,б) между напряжениями в начале и в конце линий, численно равная произведению действующего значения тока Iл в линии на ее полное сопротивление Zл.
Падение и потерю напряжения в линии можно определить по векторной диаграмме (см. рис. 203,б), построенной для активно-индуктивной нагрузки Zн, при которой ток iл отстает по фазе от напряжения u2 на угол ?. При построении диаграммы исходят из следующего векторного уравнения:
?1 = ?2+ ??ал+ ??рл
где ??ал и ??рл — векторы падений и напряжений в активном и реактивном сопротивлениях линии.
Рис. 203. Схема (а) и векторная диаграмма (б) электрической линии переменного тока
При этом ?Uал = IлRл и ?Uрл = IлXл (здесь Rл и Xл, — активное и реактивное сопротивления линии) .
При построении векторной диаграммы вначале откладывают вектор напряжения ?2 и вектор тока ?л, затем к вектору ?2 прибавляют вектор ??ал, параллельный ?л, (совпадает с ним по фазе), и вектор ??рл, опережающий Iл на угол .90°. При этом получают вектор ?1.
Падение напряжения в линии ?Uл = ?1 — ?2 представляет собой вектор, соединяющий концы векторов ?1 и ?2.
Его можно подсчитать по формуле
?Uл = IлZл = Iл ?(Rл2+Xл2)
В качестве потери напряжения в линии обычно принимают отрезок AD (см. рис. 203,б). Из треугольника ABC получаем:
U1 — U2 = Iл (Rл cos ? + Хл sin ?)
Таким образом, падение напряжения в линии ?Uл зависит от ее параметров Rл и Хл и тока Iл в линии, а потеря напряжения, кроме того, от угла ? между током Iл и напряжением U2.
При чисто активной нагрузке cos?=1 и sin? = 0. Поэтому потеря напряжения в линии
U1 – U2 = IлRл
При Хл = 0 разность U1 — U2 = IлRл cos ?. Это условие можно принять при расчете внутренних проводок. При активно-емкостной нагрузке линии, когда ток Iл опережает напряжение U2, угол ? становится отрицательным и sin ? изменяет свой знак. Поэтому
U1 — U2 = Iл (Rл cos ? – Хл sin ?)
Из этой формулы следует, что при активно-емкостной нагрузке напряжение U2 может стать больше U1.
