Данные для проверки сечений проводов на нагрев

Сечение участка, мм^2	S1	S2	…	Sn
Ток, А
Время, мин tдоп
с, tп

В заключение дается вывод, что все сечения проводов электрической сети удовлетворяют условиям нагрева, если это не удается, то проверку можно произвести:

а) Аналитическим способом по формуле: , (23)

где j – плотность тока в зависимости от времени прохождения по проводу тока нагрузки, А/мм²;

t – время прохождения тока по проводу, с;

Пример. Для 3-секундной нагрузки пусковыми токами по формуле (23) плотность тока, которая может быть допущена, составит:

Исходя из плотности тока, минимально допустимое сечение провода, не перегревающегося сверх нормы, например, для I_п = 310 А, составит:

На основании полученного результата можно сделать вывод, что провод сечением 35 мм² не перегреется, так как допустимое сечение намного меньше и составляет 5,34 мм².

б) Графическим способом по ампер-секундным характеристикам (рис.3), которые показывают время действия кратковременной перегрузки при температуре окружающей среды 20° С.

Рис. 3. Ампер – секундные характеристики проводов БПВЛ

Зная время действия перегрузок и сечение провода, по ампер-секундной характеристике определяют допустимый ток перегрузки, значение которого должно быть больше тока перегрузки.

Пример. Для сечения 0,35 мм² провода БПВЛ-0,35 при 3-секундной перегрузке допустимый ток перегрузки будет равен 30 А.

3. Выбор аппаратуры защиты.

В условиях эксплуатации электрооборудования в электрической сети могут возникнуть короткие замыкания и перегрузки. Необходима защита, которая должна обладать следующими свойствами: избирательностью, быстродействием, высокой чувствительностью, высокой надежностью, стабильностью характеристик, в некоторых случаях – инертностью и простотой устройства.

Для защиты сети и потребителей применяются различные виды защиты: тепловая, максимальная, дифференциальная, направленная.

В настоящее время наиболее широкое применение нашла тепловая защита, которая выполняется посредством плавких предохранителей и биметаллических автоматов защиты.

Номинальный ток аппарата защиты указывается в его паспорте, а для каждого типа предохранителей существует следующая зависимость:

Плавкая вставка ПВ I_кр =(1,20 – 1,25);

Стеклянно-плавкий СП I_кр =(1,20 – 1,40);

Тугоплавкий ТП I_кр =(1,40 – 1,50);

Инерционно-плавкий ИП I_кр =(1,25 – 1,75).

Указанные соотношения соответствуют нормальным атмосферным условиям и окружающей температуре +20° С.

Если ток, протекающий по предохранителю, будет больше критического I_кр, то предохранитель срабатывает, если этот ток будет меньше критического, - предохранитель срабатывать не будет.

Предохранители серии ПВ изготавливаются на токи 2, 6, 10, 20, 30 и 40 А в закрытом исполнении.

Предохранители серии СП выпускаются на токи 1, 2, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30 и 40 А.

Предохранители серии ТП изготавливаются на номинальные токи 200, 400, 600 и 900 А.

Предохранители серии ИП изготавливаются на номинальные токи 5, 10, 20, 30, 35, 50, 75, 100, 150, 200, 250 А.

Данные предохранители предназначены для защиты электрических цепей от коротких замыканий и от небольших недлительных перегрузок, поэтому они наиболее удобны для защиты цепей электрических двигателей.

Биметаллические автоматы защиты типа АЗС выпускаются на токи 2, 5, 10, 15, 30, 40, 50 А; типа АЗР – на токи 2, 3, 4, 5, 6, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 125, 150 А.

Достоинствами биметаллических автоматов защиты являются:

- многократность действия;

- возможность визуального определения включения и отключения автомата;

- возможность использования в качестве коммутационного аппарата для ручного включения и выключения цепи.

При выборе аппаратуры защиты для распределительной сети необходимо учитывать характер работы потребителя. При этом возможны два случая:

Первый. Ток нагрузки потребителя при всех режимах его работы остается примерно постоянным, не превышает номинального значения. Такими потребителями являются лампы накаливания, обогревательные устройства, реле и т. д. Защита линий, идущих к таким потребителям, осуществляется или плавкими предохранителями (для маломощных, неответственных потребителей), или тепловыми автоматами защиты (для ответственных потребителей малой и средней мощности), или тугоплавкими предохранителями (для потребителей большой мощности).

Номинальный ток аппарата защиты выбирается по номинальному току потребителя с учетом коэффициента запаса:

, (24)

где – номинальный ток аппарата защиты, А;

– коэффициент запаса;

– номинальный ток потребителя, А.

Практически подбирается ближайший по номинальному току аппарат, что определяет величину коэффициента запаса, который должен удовлетворять условию:

= 1 – 2 (25)

Второй. Ток нагрузки потребителя зависит от режима его работы и может достичь величины, значительно превышающей номинальное значение, например, у электродвигателя постоянного тока. Для защиты цепей таких электродвигателей выбирают обычно биметаллические тепловые автоматы защиты, при этом, как показывает опыт, можно руководствоваться формулой:

, где (26)

т. е. номинальный ток предохранителя надо выбирать таким, чтобы он был в 1,5 раза меньше пускового тока I_п электродвигателя. В этом случае коэффициент запаса K_з значительно больше единицы и предохранитель не перегорит от пускового тока; он защитит цепь электродвигателя от короткого замыкания, но не будет защищать электродвигатель от небольших длительных перегрузок.

Для защиты цепей более мощных электродвигателей применяют инерционно-плавкие предохранители, которые обеспечивают защиту от коротких замыканий и от небольших, но длительных перегрузок.

При защите двигателей инерционными предохранителями следует выбирать ближайший больший предохранитель по номинальному току двигателя, т. е. по формуле (24).

Пример.

А

А

мм²

Выбор аппаратов защиты типа СП, ПВ, ТП, АЗС и АЗР производим по формуле (26):

(А).

Выбираем аппарат защиты типа ТП на номинальный ток 400 А, т. е. ТП-400. Исходя из этого, определяем коэффициент запаса:

Выбор аппаратов защиты типа ИП производим по формуле (24):

(А).

Выбираем аппарат защиты типа ИП-200 на номинальный ток 200 А, тогда коэффициент запаса будет равен:

Выбор аппаратов защиты необходимо производить с учетом характера работы потребителя, приближая коэффициент запаса к единице.

В данном примере наиболее рациональным будет инерционно-плавкий предохранитель ИП-200, имеющий коэффициент запаса , равный 1,05.

Все расчетные данные необходимо оформить в таблицу 6 выбора аппаратуры защиты, которая наглядно показывает правильность расчетов.

Т а б л и ц а 6

Участок	S1	S2	S3	…	Sn
Сечение, мм^2
Тип аппаратуры защиты	ИП-200
Коэффициент запаса Кз	1,05

В заключение дается вывод, что все аппараты защищают наименьшие сечения участков электрической сети, так как коэффициенты запаса К_з имеют значения не более 2.

4. Определение веса и стоимости проводов.

Вес провода из меди (алюминия) определяется по формуле:

(кг), (27)

где a - удельный вес 1 см³ проводникового материала (для меди 8,9 г/ см³, для алюминия 2,7 г/ см³);

- сечение провода, мм²;

- длина провода, м.

Пример. Для радиальной разветвленной сети (см. рис. 1) формула (27) примет частный вид:

(28)

Необходимо определить вес провода для каждого варианта электрической сети.

Стоимость провода из меди определяется по формуле:

(руб.), (29)

где - стоимость 1 км провода данного сечения, руб/км;

- длина провода, м.

Пример. Для радиальной разветвленной сети (см. рис. 1) формула (29) примет частный вид:

(30)

Необходимо также определить стоимость провода для каждого варианта электрической сети. Все расчетные данные свести в таблицу 7.

Т а б л и ц а 7

Вес и стоимость проводов

Вариант	Вес, кг	Стоимость, руб
I
II

Как правило, выполняется условие: если вес для первого варианта больше, чем для второго, то и стоимость первого варианта электрической сети будет также больше, чем второго.

5. Технико-экономическое обоснование наилучшего варианта

электрической сети.

Производится по трем параметрам:

- по наименьшему весу проводов электрической сети;

- по наименьшей стоимости;

- по среднему значению фактического падения напряжения электрической сети.

Определение первых двух параметров дано в предыдущем разделе.

Среднее значение фактического падения напряжения электрической сети определяется по формуле:

(В), (31)

где - количество направлений электрической сети от источника питания до конечного потребителя.

Для радиальной разветвленной сети (рис. 1) формула (31) примет частный вид:

, (32)

где OK, OC, ON – направление электрической сети до конечного потреби- теля.

Необходимо определить для обоих вариантов электрической сети. Все расчетные данные: вес, стоимость проводов и среднее значение фактического падения напряжения электрической сети необходимо оформить в таблицу 8.

Т а б л и ц а 8

Технико – экономические данные электрической сети

Вариант	Вес, кг	Стоимость, руб.	Среднее значение напряжения, В
I
II

В заключение расчетной части необходимо сделать вывод, какой из вариантов электрической сети имеет наилучшие технико-экономические показатели (параметры) и какой вариант рекомендуется к практическому исполнению.

Дата добавления: 2015-11-26