Расчёт сечения токоведущей жилы по условиям нагрева

Некоторые примеры решения задач по разделу электроснабжение.

ЧАСТЬ 7. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

7.1. Изучение данного раздела надо начать с изучения понятий: «Система электроснабжения» и «схема получения и распределения электрической энергии». Разобраться с элементами данной системы и её разновидностями.

Особое внимание в этом разделе следует обратить на расчёт электрических сетей. Этот расчёт имеет практическое значение, поэтому необходимо хорошо владеть им. Следует помнить, что расчёт электрических сетей ведётся по двум категориям: по нагреву и по падению напряжения. Выбранное сечение электрической линии должно одновременно удовлетворять и условиям нагрева, и условиям падения напряжения, а не одному из них. Обратить внимание на защиту электрических сетей от токов короткого замыкания (ТКЗ).

После изучения настоящего раздела студент должен:

1) знать схему производства, передачи и распределения электрической энергии, иметь представление об элементах системы электроснабжения; разбираться в разновидностях схем распределения электрической энергии для низковольтовых сетей и их классификации по типу проводки и назначению;

2) знать о разновидностях электрических станций в зависимости от их назначения и вида перерабатываемой энергии;

3) уметь рассчитать (выбрать) сечение токоведущей жилы по нагреву и по потере напряжения; знать допустимые значения потери напряжения для различного рода нагрузок; выбрать плавкую вставку предохранителя.

Первопричиной нагрева провода является электрический ток. Поэтому целесообразно создать аналитическую зависимость, учитывающую все факторы, определяющие нагрев и охлаждение провода и допустимый по условиям нагрева ток для этого сечения. Однако такая аналитическая зависимость получается сложной и, следовательно, неудобной для инженерных расчётов.

Значения длительно допустимых токовых нагрузок на провода и кабели с разным материалом токоведущих жил, различной изоляцией, различными условиями прокладки определены централизованно на основании расчётов и экспериментов. Они сведены в таблицы, опубликованные в «Правилах устройства электроустановок» (ПУЭ), и являются официальными нормативными материалами, обязательными на всей территории РФ.

Следует помнить, что многочисленные справочники по электротехнике, содержащие таблицы длительно допустимых токовых нагрузок на провода и кабели, являются лишь копиями таблиц из ПУЭ (см. таблицу приложения 1).

Выбор сечения проводов по условиям нагрева с помощью таблиц заключается в сравнении длительно допустимого тока для данного сечения провода, взятого из таблиц, с расчётным значением тока. При этом должно соблюдаться условие I_доп > I_расч, где I_доп – длительно-допустимый ток по условиям нагрева; I_расч – расчётное значение тока.

Задача 7. Выбрать по условиям нагрева сечение алюминиевых проводов марки АПР-500 для питания осветительного трёхфазного щита с мощностью нагрузки 36кВт. Напряжение сети 380/220В. Проводка выполняется в стальной трубе.

РЕШЕНИЕ:

1. Определяем ток нагрузки:

=55А

2. По таблице Приложения 1 длительно допустимых токовых нагрузок на провода и кабели с резиновой или полихлорвиниловой изоляцией с алюминиевыми жилами в столбце (три провода в трубе) находим ближайший (с превышением) допустимый ток I_доп=60А для сечения S=16мм².

Принимаем сечение проводов S=16мм², так как условие соблюдено:

I_доп = 60А > 55A = I_расч

7.2.2. Проверка сечения токоведущей жилы на потерю напряжения.

Расчёт на потерю напряжения сводится к определению величины потери напряжения в линии, (сечение токоведущих жил которой выбраны по условиям нагрева) и сравнению её с нормативными значениями.

Допустимые отклонения напряжения в процентах от номинального напряжения сети составляют:

А) на зажимах приборов рабочего освещения в производственных и общественных помещениях, наружных осветительных приборах прожекторного типа – 2,5%;

Б) на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления – 5%;

В) для основной массы электроприёмников электрической энергии (бытовые электроприёмники, осветительные установки жилых помещений, наружного освещения не прожекторного типа и т.п.) – 5%.

Расчётные формулы для потери напряжения в процентах (DU %):

· Для случая постоянного тока.

где I – расчётный ток, U_н – номинальное напряжение потребителя электрической энергии, L – длина линии, g - удельная проводимость материала, P_н – номинальная мощность потребителя электрической энергии, S – сечение токоведущей жилы линии, r₀ – удельное (погонное) активное сопротивление линии, Ом/км.

· Для случая однофазного переменного тока.

где r₀, x₀ – удельное (погонное) активное и реактивное сопротивления линии соответственно, Ом/км.

Для всех сечений и материалов линий напряжением до 1000В можно брать x₀=0,35 Ом/км.

r₀ находим из соответствующих таблиц для заданного материала токоведущей жилы линии и её сечения.

· Для случая трёхфазного тока.

Задача 8. Определить потерю напряжения в линии длиной L=120м, напряжением 380/220В, выполненной алюминиевыми проводами (изолированными) сечением 10мм² с нагрузкой на конце 7кВт, Cosj=0,7. Прокладка – открытая на изоляторах.

		P=7кВт Cosj=0,7

РЕШЕНИЕ:

1) Определяем расчётный ток:

2) По таблице Приложения 2 определяем r₀.

r₀=2,95 Ом/км.

3) Находим потерю напряжения:

Задача 9. Рассчитать кабельную линию трёхфазного переменного тока напряжением 380/200 В, предназначенную для питания силового распределительного щита строительства жилого дома. Расчётная нагрузка щита 78 кВт при Cosj=0,75, протяжённость линии 110м.

РЕШЕНИЕ:

1. Определим расчётный ток нагрузки:

2. По таблице допустимых токовых нагрузок на кабели с медными жилами (см. Приложение 1) в столбце «трёхжильные в воздухе» выбираем медный кабель сечением 70мм². Длительно допустимый ток для этого кабеля I_доп=180А. Так как I_доп > I_p, то по условию нагрева кабель подходит.

3. Проверим выбранный кабель на потерю напряжения:

где r_о=0,257 Ом/км; x_o=0,35 Ом/км.

Допустимая потеря напряжения в силовых низковольтовых сетях U_доп£5%. DU<DU_доп следовательно, по потере напряжения выбранное сечение кабеля подходит.

Дата добавления: 2015-05-06