Oncool.ru

Строй журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет сопротивления кабеля постоянного тока

Расчёт сечения провода по мощности и току.

Вы планируете заняться модернизацией электросети или дополнительно протянуть силовую линию на кухню для подключения новой электроплиты? Здесь пригодятся минимальные знания о сечении проводника и влиянии этого параметра на мощность и силу тока.

Согласитесь, что неправильный расчёт сечения кабеля приводит к перегреву и короткому замыканию или к неоправданным расходам.

Очень важно провести вычисления на стадии проектирования, так как выход из строя скрытой проводки и последующая замена сопряжена со значительными издержками. Мы поможем вам разобраться с тонкостями проведения расчетов, чтобы избежать проблем при дальнейшей эксплуатации электросетей.

Чтобы не нагружать вас сложными расчетами, мы подобрали понятные формулы и варианты вычислений, привели информацию в доступном виде, снабдив формулы пояснениями. Также в статью добавили тематические фото и видеоматериалы, позволяющие наглядно понять суть рассматриваемого вопроса.

Расчет сечения по мощности потребителей

Основное назначение проводников – доставка электрической энергии к потребителям в необходимом количестве. Поскольку в обычных условиях эксплуатации сверхпроводники не доступны, приходится принимать в расчет сопротивление материала проводника.

Расчет необходимого сечения проводников и кабелей в зависимости от общей мощности потребителей основан на продолжительном опыте эксплуатации.

Общий ход вычислений начнем с того, что сначала проводим расчеты, используя формулу:

P = (P1+P2+..PN)*K*J,

  • P – мощность всех потребителей, подключенных к рассчитываемой ветке в Ваттах.
  • P1, P2, PN – мощность первого потребителя, второго, n-го соответственно, в Ваттах.

Получив результат по окончанию вычислений по вышеприведенной формуле, настал черед обратиться к табличным данным.

Этап #1 — расчет реактивной и активной мощности

Мощности потребителей указаны в документах на оборудование. Обычно в паспортах оборудования указана активная мощность вместе с реактивной мощностью.

Устройства с активным видом нагрузки превращают всю полученную электрическую энергию, с учетом КПД, в полезную работу: механическую, тепловую или в другой ее вид.

К устройствам с активной нагрузкой относятся лампы накаливания, обогреватели, электроплиты.

Для таких устройств расчет мощности по току и напряжению имеет вид:

P = U * I,

  • P – мощность в Вт;
  • U – напряжение в В;
  • I – сила тока в А.

Устройства с реактивным видом нагрузки способны накапливать энергию поступающую от источника, а затем возвращать. Происходит такой обмен за счет смещения синусоиды силы тока и синусоиды напряжения.

К устройствам с реактивной мощностью относятся электродвигатели, электронные приборы всех масштабов и назначений, трансформаторы.

Электрические сети построены таким образом, что могут производить передачу электрической энергии в одну сторону от источника к нагрузке.

Поэтому возвращенная энергия потребителя с реактивной нагрузкой является паразитной и тратится на нагрев проводников и других компонентов.

Реактивная мощность имеет зависимость от угла смещения фаз между синусоидами напряжения и тока. Угол смещения фаз выражают через cosφ.

Для нахождения полной мощности применяют формулу:

P = Q / cosφ,

Где Q – реактивная мощность в ВАрах.

Обычно в паспортных данных на устройство указана реактивная мощность и cosφ.

Пример: в паспорте на перфоратор указана реактивная мощность 1200 ВАр и cosφ = 0,7. Следовательно, общая потребляемая мощность будет равна:

P = 1200/0,7 = 1714 Вт

Если cosφ найти не удалось, для подавляющего большинства электроприборов бытового назначения cosφ можно принять равным 0,7.

Этап #2 — поиск коэффициентов одновременности и запаса

K – безразмерный коэффициент одновременности, показывает сколько потребителей одновременно может быть включено в сеть. Редко случается, чтобы все устройства одновременно потребляли электроэнергию.

Маловероятна одновременная работа телевизора и музыкального центра. Из устоявшейся практики K можно принять равным 0,8. Если Вы планируете использовать все потребители одновременно, K следует принять равным 1.

J – безразмерный коэффициент запаса. Характеризует создание запаса по мощности для будущих потребителей.

Прогресс не стоит на месте, с каждым годом изобретаются все новые удивительные и полезные электрические приборы. Ожидается, что к 2050 году рост потребления электроэнергии составит 84%. Обычно J принимается равным от 1,5 до 2,0.

Этап #3 — выполнение расчета геометрическим методом

Во всех электротехнических расчетах принимается площадь поперечного сечения проводника – сечение жилы. Измеряется в мм 2 .

Часто бывает необходимо узнать, как грамотно рассчитать сечение провода по диаметру проволоки проводника.

В этом случае есть простая геометрическая формула для монолитного провода круглого сечения:

S = π*R 2 = π*D 2 /4, или наоборот

D = √(4*S / π)

Для проводников прямоугольного сечения:

S = h * m,

  • S – площадь жилы в мм 2 ;
  • R – радиус жилы в мм;
  • D – диаметр жилы в мм;
  • h, m – ширина и высота соответственно в мм;
  • π – число пи, равное 3,14.

Если Вы приобретаете многожильный провод, у которого один проводник состоит из множества свитых проволочек круглого сечения, то расчет ведут по формуле:

S = N*D 2 /1,27,

Где N – число проволочек в жиле.

Провода, имеющие свитые из нескольких проволочек жилы , в общем случае имеют лучшую проводимость, чем монолитные. Это обусловлено особенностями протекания тока по проводнику круглого сечения.

Электрический ток представляет собой движение одноименных зарядов по проводнику. Одноименные заряды отталкиваются, поэтому плотность распределения зарядов смещена к поверхности проводника.

Другим достоинством многожильных проводов является их гибкость и механическая стойкость. Монолитные провода дешевле и применяют их в основном для стационарного монтажа.

Этап #4 —рассчитываем сечение по мощности на практике

Задача: общая мощность потребителей на кухне составляет 5000 Вт (имеется ввиду, что мощность всех реактивных потребителей пересчитана). Все потребители подключаются к однофазной сети 220 В и имеют запитку от одной ветки.

Решение:

Коэффициент одновременности K примем равным 0,8. Кухня место постоянных инноваций, мало ли что, коэффициент запаса J=2,0. Общая расчетная мощность составит:

P = 5000*0,8*2 = 8000 Вт = 8 кВт

Используя значение расчетной мощности, ищем ближайшее значение в таблице 1.

Ближайшим подходящим значением сечения жилы для однофазной сети является медный проводник с сечением 4 мм 2 . Аналогичный размер провода с алюминиевой жилой 6 мм 2 .

Для одножильной проводки минимальный диаметр составит 2,3 мм и 2,8 мм соответственно. В случае применения многожильного варианта сечение отдельных жил суммируется.

Расчет сечения по току

Расчеты необходимого сечения по току и мощности кабелей и проводов представят более точные результаты. Такие вычисления позволяют оценить общее влияние различных факторов на проводники, в числе которых тепловая нагрузка, марка проводов, тип прокладки, условия эксплуатации т.д.

Весь расчет проводится в ходе следующих этапов:

  • выбор мощности всех потребителей;
  • расчет токов, проходящих по проводнику;
  • выбор подходящего поперечного сечения по таблицам.

Для этого варианта расчёта мощность потребителей по току с напряжением берется без учета поправочных коэффициентов. Они будут учтены при суммировании силы тока.

Этап #1 — расчет силы тока по формулам

Тем, кто подзабыл школьный курс физики, предлагаем основные формулы в форме графической схемы в качестве наглядной шпаргалки:

Выпишем зависимость силы тока I от мощности P и линейного напряжения U:

  • I — cила тока, принимается в амперах;
  • P — мощность в ваттах;
  • Uл — линейное напряжение в вольтах.

Линейное напряжение в общем случае зависит от источника электроснабжения, бывает одно- и трехфазным.

Взаимосвязь линейного и фазного напряжения:

  1. Uл = U*cosφ в случае однофазного напряжения.
  2. Uл = U*√3*cosφ в случае трехфазного напряжения.

Для бытовых электрических потребителей принимают cosφ=1, поэтому линейное напряжение можно переписать:

  1. Uл = 220 В для однофазного напряжения.
  2. Uл = 380 В для трехфазного напряжения.
Читать еще:  Ток для телефонного кабеля

Далее суммируем все потребляемые токи по формуле:

I = (I1+I2+…IN)*K*J,

  • I – суммарная сила тока в амперах;
  • I1..IN – сила тока каждого потребителя в амперах;
  • K – коэффициент одновременности;
  • J – коэффициент запаса.

Коэффициенты K и J имеют те же значения, что были применены при расчете полной мощности.

Может быть случай, когда в трехфазной сети через разные фазные проводники течет ток неравнозначной силы.

Такое происходит, когда к трехфазному кабелю подключены одновременно однофазные потребители и трехфазные. Например, запитан трехфазный станок и однофазное освещение.

Возникает естественный вопрос: как в таких случаях рассчитывают сечение многожильного провода? Ответ прост — вычисления производят по наиболее нагруженной жиле.

Этап #2 — выбор подходящего сечения по таблицам

В правилах эксплуатации электроустановок (ПЭУ) приведен ряд таблиц для выбора требуемого сечения жилы кабеля.

Проводимость проводника зависит от температуры. Для металлических проводников с повышением температуры повышается сопротивление.

При превышении определенного порога процесс становится автоподдерживающимся: чем выше сопротивление, тем выше температура, тем выше сопротивление и т.д. пока проводник не перегорает или вызывает короткое замыкание.

Следующие две таблицы (3 и 4) показывают сечение проводников в зависимости от токов и способа укладки.

При использовании таблиц к допустимому длительному току применяются коэффициенты:

  • 0,68 если 5-6 жил;
  • 0,63 если 7-9 жил;
  • 0,6 если 10-12 жил.

Понижающие коэффициенты применяются к значениям токов из столбца «открыто».

Нулевая и заземляющая жилы в количество жил не входят.

По нормативам ПЭУ выбор сечения нулевой жилы по допустимому длительному току, производится как не менее 50% от фазной жилы.

Расчет и выбор медных жил до 6 мм 2 или алюминиевых до 10 мм 2 ведется как для длительного тока.

В случае больших сечений возможно применить понижающий коэффициент:

0,875 * √Тпв

где Tпв — отношение продолжительности включения к продолжительности цикла.

Продолжительность включения берется из расчета не более 4 минут. При этом цикл не должен превышать 10 минут.

При выборе кабеля для разводки электричества в деревянном доме особое внимание уделяют его огнестойкости.

Этап #3 — расчет сечения проводника по току на примере

Задача: рассчитать необходимое сечение медного кабеля для подключения:

  • трехфазного деревообрабатывающего станка мощностью 4000 Вт;
  • трехфазного сварочного аппарата мощностью 6000 Вт;
  • бытовой техники в доме общей мощностью 25000 Вт;

Подключение будет произведено пятижильным кабелем (три жилы фазные, одна нулевая и одна заземление), проложенным в земле.

Решение.

Шаг # 1. Рассчитываем линейное напряжение трехфазного подключения:

Uл = 220 * √3 = 380 В

Шаг # 2. Бытовая техника, станок и сварочный аппарат имеют реактивную мощность, поэтому мощность техники и оборудования составит:

Pтех = 25000 / 0,7 = 35700 Вт

Pобор = 10000 / 0,7 = 14300 Вт

Шаг # 3. Ток, необходимый для подключения бытовой техники:

Iтех = 35700 / 220 = 162 А

Шаг # 4. Ток, необходимый для подключения оборудования:

Iобор = 14300 / 380 = 38 А

Шаг # 5. Необходимый ток для подключения бытовой техники посчитан из расчета одной фазы. По условию задачи имеется три фазы. Следовательно, ток можно распределить по фазам. Для простоты предположим равномерное распределение:

Iтех = 162 / 3 = 54 А

Шаг # 6. Ток приходящийся на каждую фазу:

Iф = 38 + 54 = 92 А

Шаг # 7. Оборудование и бытовая техника работать одновременно не будут, кроме этого заложим запас равный 1,5. После применения поправочных коэффициентов:

Iф = 92 * 1,5 * 0,8 = 110 А

Шаг # 8. Хотя в составе кабеля имеется 5 жил, в расчет берется только три фазные жилы. По таблице 8 в столбце трехжильный кабель в земле находим, что току в 115 А соответствует сечение жилы 16 мм 2 .

Шаг # 9. По таблице 8 применяем поправочный коэффициент в зависимости от характеристики земли. Для нормального типа земли коэффициент равен 1.

Шаг # 10. Не обязательный, рассчитываем диаметр жилы:

D = √(4*16 / 3,14) = 4,5 мм

Если бы расчет производился только по мощности, без учета особенностей прокладки кабеля, то сечение жилы составит 25 мм 2 . Расчет по силе тока сложнее, но иногда позволяет экономить значительные денежные средства, особенно когда речь идет о многожильных силовых кабелях.

Расчет сечения кабеля по мощности, току, длинне

В зависимости от потребляемой мощности оборудования, рассчитывается сечение кабеля, которое зависит от силы тока, напряжения и длине самого кабеля. Производители кабельной продукции предлагают рынку богатый ассортимент, разобраться в котором и выбрать то, что нужно не просто.

От правильного выбора зависит не только его стоимость, но и электробезопасность при эксплуатации электрооборудования. Если сечение кабеля рассчитано неправильно и оно значительно ниже требуемого, то это может привести к перегреву изоляции, короткому замыканию и возможному возгоранию, что приведет к пожару.

Затраты на устранение последствий от такой ситуации несоизмеримы с теми, которые нужны чтобы выполнить грамотный расчет проводки, даже с привлечением специалиста.

В этой статье предлагается простая методика расчета сечения проводника, которая окажет методическую помощь, желающим самим правильно рассчитать и смонтировать кабельную проводку.

Расчет по мощности электроприборов

Любой кабель или провод, в зависимости от материала из которого он изготовлен, может выдержать определенную (номинальную) силу тока, а она имеет прямую зависимость от его сечения и длины. Определить общую потребляемую мощность всех установленных приборов не сложно. Для этого составляется перечень всего оборудования с указанием потребляемой мощности каждой единицы. Все указанные значения суммируются.

Этот расчет выполняется по следующей формуле:
Pобщ = (P1+P2+P3+…+Pn)×0.8

  • Pобщ – общая сумма всех нагрузок.
  • (P1+P2+P3+…+Pn) – потребляемая мощность каждого оборудования.
  • 0,8 – это поправочный коэффициент, который характеризует степень загрузки всех приборов. Обычно приборы редко когда используются одновременно. Такие, как фен, пылесос или электрокамин, используются довольно редко

Полученная сумма будет использоваться для дальнейшего расчета.

Таблицы, по которым выбирается сечение кабеля

Расчет для алюминиевого провода Расчет для медного провода

Выбрать нужное сечение по данным таблицы не так, сложно. По установленной мощности, величине напряжения и тока, выбирается размер сечения кабеля для закрытой и открытой проводки. Так же подбирается и материал, из которого изготовлен кабель.

На примере это будет выглядеть так: допустим общая потребляемая мощность электроэнергии в доме составила 13 кВт. Если это значение умножить на поправочный коэффициент 0.8, то номинальная потребляемая мощность составит 10.4 кВт. По таблице выбирается близкая по значению величина мощности. В данном случае для однофазной сети будет число 10.1 кВт, а для трехфазной 10.5 кВт. Для этих значений потребляемой мощности, выбирается сечение 6 мм2 и 1.5 мм2 соответственно.

Расчет сечения кабеля по силе тока

Если расчет по мощности не такой уж точный, то расчет по силе тока может дать самые оптимальные размеры сечения кабеля, что довольно важно, если используется медный кабель и в большом количестве.

Для начала необходимо определить токовую нагрузку на всю электропроводку. Она складывается из такой нагрузки для каждого из приборов и рассчитываются по таким формулам.

Для однофазной сети применяется следующая формула: I= P:(Uˑcos), а для трехфазной I=P÷√3×Uˑcos

  • I- сила тока
  • U – напряжение в сети
  • Cos – коэффициент мощности

Полученные таким способом расчета данные суммируются, и определяется токовая нагрузка на всю проводку. Из таблицы подбираются точные размеры сечения для всей сети. В таблице имеются значения для открытой и закрытой проводки. Они значительно отличаются друг от друга.

Читать еще:  Снизить ток в светодиодном драйвере

Таблица по выбору сечения кабеля в зависимости от силы тока.

Соотношения диаметра жил к токовым нагрузкам

Расчет по длине кабеля

В любом проводнике, сопротивление тока зависит от его длины. На этом свойстве и основан третий способ расчета сечения кабеля. Чем длиннее проводник, тем больше потери в сети. Если они превышают более 5%, то выбирают кабель с большим сечением.

Для определения сечения кабеля определяют суммарную мощность всех установленных приборов и силу тока, который будет протекать по проводнику. Для этого можно использовать, выше приведенную форму расчета. Далее выполняется расчет сопротивления проводки по следующей формуле:

  • R=(p×L)÷S, где p — удельное сопротивление проводника, которое приводится в специальных таблицах;
  • L – длина проводника в метрах, умножается на два, так как ток течет по фазному и нулевому проводу;
  • S- площадь поперечного сечения кабеля.

Далее производится расчет потери напряжения, где сила тока умножается на сопротивление, полученное при расчете. Полученное значение делится на величину напряжение в сети и умножается на 100%.

Если итоговое значение меньше 5%, то сечение кабеля выбрано правильно. В противном случае необходимо подобрать проводник большего сечения.

В любом случае при расчете сечения проводки, необходимо делать соответствующие поправки на перспективу. Возможно, появится желание приобрести более современные дополнительные бытовые приборы, которые будут потреблять больше электроэнергии. Поэтому желательно увеличить сечение проводки хотя бы на одну ступень. При этом вся проводка должна быть выполнена из медного провода.

Как рассчитать сопротивление провода — инструкция с таблицами и формулами

  • Формула для расчета
  • Удельное сопротивление
  • Расчет по диаметру
  • Обязательны ли расчеты?

Формула для расчета

Любые вычисления начинаются с формулы. Основной формулой для расчета сопротивления проводника является:

R=(ρ*l)/S

Где R – сопротивление в Омах, ρ – удельное сопротивление, l – длина в м, S – площадь поперечного сечения провода в мм 2 .

Эта формула подходит для расчета сопротивления провода по сечению и длине. Из неё следует, что в зависимости от длины изменяется сопротивление, чем длиннее – тем больше. И от площади сечения – наоборот, чем толще провод (большое сечение), тем меньше сопротивление. Однако непонятной остаётся величина, обозначенная буквой ρ (Ро).

Удельное сопротивление

Удельное сопротивление – это табличная величина, для каждого металла она своя. Она нужна для расчета и зависит от кристаллической решетки металла и структуры атомов.

Из таблицы видно, что самое меньшее сопротивление у серебра, для медного кабеля оно равняется 0,017 Ом*мм 2 /м. Такая размерность говорит нам, сколько приходится Ом при сечении в 1 миллиметр квадратный и длине в 1 метр.

Кстати, серебряное покрытие используется в контактах коммутационных аппаратов, автоматических выключателей, реле и прочего. Это снижает переходное контактное сопротивление, повышает срок службы и уменьшает нагрев контактов. При этом в контактах измерительной и точной аппаратуры используют позолоченные контакты из-за того, что они слабо окисляются или вообще не окисляются.

У алюминия, который часто использовался в электропроводке раньше, сопротивление в 1,8 раза больше чем у меди, равняется 2,82*10 -8 Ом*мм 2 /м. Чем больше сопротивление проводника, тем сильнее он греется. Поэтому при одинаковом сечении алюминиевый кабель может передать меньший ток, чем медный, это и стало основной причиной почему все современные электрики используют медную электропроводку. У нихрома, который используется в нагревательных приборах оно в 100 раз больше чем у меди 1,1*10 -6 Ом*мм 2 /м.

Расчет по диаметру

На практике часто бывает так, что площадь поперечного сечения жилы не известна. Без этого значения ничего рассчитать не получится. Чтобы узнать её, нужно измерить диаметр. Если жила тонка, можно взять гвоздь или любой другой стержень, намотать на него 10 витков провода, обычной линейкой измерить длину получившейся спирали и разделить на 10, так вы узнаете диаметр.

Ну, или просто замерить штангенциркулем. Расчет сечения выполняется по формуле:

Обязательны ли расчеты?

Как мы уже сказали, сечение провода выбирают исходя из предполагаемого тока и сопротивления металла, из которого изготовлены жилы. Логика выбора заключается в следующем: сечение подбирают таким способом, чтобы сопротивление при заданной длине не приводило к значительным просадкам напряжения. Чтобы не проводить ряд расчетов, для коротких линий (до 10-20 метров) есть достаточно точные таблицы:

В этой таблице указаны типовые значения сечения медных и алюминиевых жил и номинальные токи через них. Для удобства указана мощность нагрузки, которую выдержит эта линия. Обратите внимание на разницу в токах и мощности при напряжении 380В, естественно, что это предполагается трёхфазная электросеть.

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на котором подробно рассказывается, как рассчитать сечение проводника, а также предоставлены примеры расчетных работ:

Расчет сопротивления провода сводится к использованию пары формул, при этом вы можете скачать готовые калькуляторы из Плэй Маркета для своего смартфона, например, «Electrodroid» или «Мобильный электрик». Эти знания пригодятся для расчетов нагревательных приборов, кабельных линий, предохранителей и даже популярных на сегодняшний день спиралей для электронных сигарет.

Материалы по теме:

2. 3. Расчет кабеля постоянного тока

В кабеле постоянного тока через изоляцию протекает ток I, плотность которого равна:

, (2.12)

где S=2rl– цилиндрическая поверхность,l– длина кабеля.

(2.13)

находим напряженность электрического поля:

(2.14)

где – проводимость изоляции.

Из формулы (2.14) видно, что напряженность электрического поля зависит от проводимости изоляции, которая в свою очередь зависит от температуры и напряженности электрического поля:

(2.15)

где - перепад температур в изоляции,

a– температурный коэффициент удельного объемного сопротивления,

k– коэффициент, который зависит от типа диэлектрика,

E– напряженность электрического поля в любой точке изоляции,

E2– напряженность электрического поля на радиусеr2(поверхность изоляции).

Таким образом, отличительной особенностью расчета кабеля постоянного тока, по отношению к кабелю переменного тока, является то, что изоляция неоднородна по своим свойствам, так как проводимость диэлектрика существенно зависит от температуры и напряженности электрического поля.

— класс напряжения U, кВ,

— сечение токопроводящей жилы S, мм 2 .

Находим в литературных источниках:

— допустимую напряженность электрического поля Eдоп([6], стр. 45);

— температурный коэффициент проводимости a([6], стр. 37);

— коэффициент k([2], стр. 90).

— удельное тепловое сопротивление изоляции из ([2], стр. 128).

Рассчитываем токопроводящую жилу в соответствии с разделом 1.2.

Вычисляем сопротивление токопроводящей жилы постоянному току по формулу (1.19).

Предварительно определяем толщину изоляции по средней напряженности:

(2.17)

Вычисляем радиус по изоляции:

Задает первое значение тока жилы I1(1 – 5 А), что соответствует ненагруженному кабелю. В этом случае распределение напряженности будет подобно распределение напряженности в кабеле переменного тока, так как нет перепада температуры и, следовательно, изоляция однородна. Сделайте проверку по формуле для кабеля переменного тока.

Вычисляем мощность теплового потока от тока I1:

(2.19)

Вычисляем коэффициент b:

, (2.20)

где l= 1 м.

Вычисляем m:

(2.20)

Вычисляем напряженность электрического поля для тока I1для различных значенийr:

(2.20)

Рисуем график E=f(r, I1).

Увеличиваем ток от I1 доI2 с шагом 100-200А и повторяем расчет с пункта8. Рисуем кривуюE=f(r, I2) на том же графике. Повторение расчетов производим до тех пор, пока напряженность не превысит допустимую.

Изменяем толщину изоляции в меньшую сторону и повторяем расчет с пункта 6. Рисуем новый график.

Читать еще:  Розетка интернет кабельное телевидение

Изменяем толщину изоляции в большую сторону и повторяем расчет с пункта 6. Рисуем новый график.

Пункт 14или15повторяем до достижения максимального тока жилы, при этом напряженность на жиле не должна превысить допустимую.

Расчет проводов

Электрические провода и сети должны; 1) обеспечить безопасность в пожарном отношении и в отношении жизни людей; 2) быть надежными в отношении бесперебойного снабжения электроэнергией; 3) обеспечить высокое качество энергии, определяемое малым отклонением подводимого к приемникам напряжения от номинального напряжения приемника; 4) быть дешевыми. Выполнение первого условия обеспечивается правильным выбором сечения проводов по условию допустимого нагревания их, правильным выбором плавких предохранителей, а также выбором изоляции проводов, определяемой его маркой.

Рис. 19-31. Линия с тремя нагрузками.

Второе условие выполняется достаточной механической прочностью проводов неправильным выбором плавкого предохранителя.

Выполнение третьего условия обеспечивается выбором сечения проводов по условию допустимой потери напряжения.

Расчет проводов имеет цель правильного выбора проводов.

Определение сечения проводов по допустимому нагреву

Для определен и я сечения проводов необходимо знать длины участков проводов и нагрузки на этих участках.

Нагрузка определяется мощностью или при неизменном номинальном напряжении соответствующим током.

При расчете проводов пользуются понятиями: 1) номинальная мощность Рн — указанная на приемнике 2) установленная мощность Ру — сумма номинальных мощностей установленных приемников; 3) р а -счетная мощность Рр — Мощность, по которой производится расчет.

Перечисленным мощностям соответствуют токи: Iн, I у, Iр, которым присваиваются те же дополнительные названия.

Практически никогда не включаются одновременно все приемники энергии, а двигатели, кроме того, не все время загружены полностью, поэтому при расчете исходят не из установленной, мощности, а из той части ее Рр которая может одновременно использоваться потребителем.

Отношение расчетной мощности к установленной принято называть коэффициентом спроса

При осветительной нагрузке: а) для сетей наружного освещения Ʀс = 1; б) для сетей бытового освещения Ʀс = 0,7 ÷ 0,8; в) для сетей промышленных предприятий Ʀс = 0,7 ÷ 0,9.

При осветительной нагрузке расчетный ток для цепей однофазного переменного тока и для постоянного тока, а для цепей трехфазного тока

При силовой нагрузке для цехов холодной обработки Металлов в зависимости от числа установленных электродвигателей коэффициент спроса имеет ориентировочные значения, указанные в табл. 19-2.

Коэффициент спроса в зависимости от числа двигателей

Номинальный ток двигателя постоянного тока

а двигателя трехфазного тока

где η — к. п.д. В электродвигателя.

Значения η и cosφ для двигателей берутся из справочников или каталогов. При ориентировочных расчетах для двигателей небольшой мощности до 10—12 квт величину произведения η cosφ можно считать равной 0,7—0,8. Расчетный ток двигателей

Определение сечения проводов по допустимому нагреву их производится обычно по таблице, в которой для стандартных сечений различных марок проводов даются предельные длительные допустимые токи (Iл).

Допустимый ток провода должен быть не меньше расчетного, т.е.

Таким образом, выбирается провод того сечения, допусти мый ток которого равен расчетному или несколько больше.

Выбранное сечение провода необходимо проверить по току плавкой вставки и по допустимой относительной потере напряжения.

Выбор плавких вставок предохранителей

Плавкие вставки предохранителей предназначены для защиты проводов от токов короткого замыкания и больших перегрузок.

I При прохождении токов выше расчетного плавкая вставка должна перегореть.

При выборе плавкой вставки исходят из трех условий: 1. Номинальный ток плавкой вставки Iвст должен быть равен или больше расчетного тока защищаемого участка линии, т. е.

Например, если Iр = 30 а, то по шкале номинальных токов плавких вставок (табл. 19-4) выбираем ближайший номинальный ток вставки Iвст = 35 а.

2. Номинальный ток плавкой вставки Iвст должен быть равен или больше величины пускового тока, уменьшенного в 2,5 раза для защищаемого участка линии, к которой присоединен один короткозамкнутый электродвигатель, т. е.

Например, если; I пуск = 200а, то

I вст ≥ 200/2,5 = 80 а.

Ближайший номинальный ток плавкой вставки

Номинальный ток плавкой вставки для линии, к которой присоединено несколько короткозамкнутых электродвигателей, производится, по формуле

где Iпуск — пусковой ток того двигателя, который имеет больший пусковой ток; Iр — расчетный ток линии без учета того двигателя, который имеет больший пусковой ток. Выбирают плавкую вставку с большим током Iвст, найденным из условий 1 и 2.

Плавкая вставка, найденная по пусковому току, защищает линию от недопустимо больших кратковременных пусковых токов; для того чтобы плавкая вставка защищала линию и от длительных перегрузок, должно быть выполнено условие .

3. При выборе плавких вставок предохранителей, последовательно установленных в сети, каждую следующую вставку, считая от приемника, следует выбирать на одну ступень выше по шкале стандартных токов плавких вставок . В этом случае обеспечивается селективная (избирательная) работа предохранителей, т. е. предохранитель будет отключать только тот участок на котором произойдет короткое. Предохранитель должен устанавливаться в начале участка (считая по направлению движения энергии), так как только в этом случае он может защищать свой участок.

Выбор сечения проводов по допустимой потере напряжения

Потерей напряжения называется арифметическая разность напряжений в начале и конце линии

Часто потерю напряжения выражают в процентах от напряжения в начале линии, называя ее относительной потерей напряжения

ε =∆U/U 100%.

Допустимая относительная потеря напряжения на участке от подстанции до потребителя для осветительной нагрузки составляет 2—3%, а для силовой 4—6%.

Формула для определения сечения проводов

S = 2Il/γ∆U

Заменив ∆U относительной потерей напряжения, получим

S = (2 • 100Il)/γεU

или, умножив и разделив на U, придадим формуле другой вид

S = (2 • 100Рl)/γεU 2

Из последнего выражения следует, что

ε = (2 • 100Рl)/γSU 2

По формулам определяют сечение проводов линии с нагрузкой на конце ее по заданной относительной потере напряжения или соответственно определяют относительную потерю напряжения в линиях по заданному сечению проводов.

Эти формулы можно применять для постоянного тока, для однофазного переменного и для трехфазного тока, в этом последнем случае напряжение U является линейным напряжением, т. е. = Uл, а мощность Р — активной мощностью трехфазной нагрузки.

Если линий, получающая энергию от питательного пункта А (рис. 19-31), имеет несколько нагрузок в разных точках ее, то при одинаковом сечении и материале всех участков линии определение сечения проводов производится по формуле

S = (2 • 100(P1l1 + P2l2 + P3l3 + …))/γεU 2 = (2 • 100ΣPl)/γεU 2

а относительная потеря напряжения

ε = (2 • 100(P1l1 + P2l2 + P3l3 + …))/γSU 2 = (2 • 100ΣPl)/γSU 2

Две последние формулы отличаются от предыдущих тем, что выражение Рl — произведения нагрузки Р и длины линии l, называемое моментом нагрузки, заменено суммой моментов нагрузок (рис. 19-31). Сечения проводов, найденные из условий допустимого нагрева удовлетворяющие требованиям в отношении допустимой потери напряжения, проверяются по условия механической прочности по табл. 19-5.

Шнуры и легкие шланговые провода для подвесных, настольных и других светильников

Провода в среднем и тяжелом шланге для

Статья на тему Расчет проводов

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector