Предельно допустимый по условиям нагрева ток

Допустимый по условиям нагрева ток I_доп – это такой ток, при длительном протекании которого проводник нагревается до допустимой температуры.

Исходя из определения допустимый ток определяется из выражения (4.54):

.

Отсюда выразим значение допустимого тока:

.

Подставив значение сопротивления проводника единичной длины R = /F, получим

. (4.57)

Формула (4.57) не является расчетной, так как в ней не раскрыто значение тепловой проводимости. В то же время по ней можно судить о зависимости I_доп от ряда факторов, числовые значения которых входят в формулу в явном виде. Этот ток тем больше, чем меньше удельное сопротивление провода. Увеличение нормированной температуры, равно как и уменьшение температуры окружающей среды, позволяет повысить величину допустимого тока. Чем выше теплопроводность, тем больше допустимый ток.

Зависимость I_доп от сечения более сложная, чем это следует из уравнения (4.57), так как от сечения зависит и теплопроводность . Совместное рассмотрение этих зависимостей показывает, что допустимый ток для неизолированного провода пропорционален сечению в степени 3/4.

В практических расчетах уравнением (4.57) не пользуются, и определяют допустимые токи по таблицам, составленным для большинства конкретных случаев применения проводов и кабелей, приведенным в ПУЭ и прил. 4.8. Значения допустимых токов по условиям нагрева определены для стандартных сечений проводов и кабелей F_ст и заданных условий прокладки по формуле

(4.58)

Все величины в формуле (4.58) с индексом "т" соответствуют табличным условиям. Для кабелей проложенных в грунте θ_0т = = +15 ^оС, для проводов ВЛ θ_0т = +25 ^оС. Максимальные допустимые температуры проводников θ_max.т, принятые в расчетах табличных значений токов, приведены в прил. 4.8.

Условием выбора сечения провода по допустимому току нагрева является

I_м  I_доп.т , (4.59)

где I_м – расчётный ток, соответствующий 30-минутному максимуму нагрузки.

Реальные условия прокладки проводника, как правило, отличаются от табличных. Используя уравнения (4.57) и (4.58), можно получить поправочные коэффициенты, учитывающие отличие реальных условий от табличных. Так, например, если температура окружающей среды θ₀, а максимальная температура проводника θ_mах, то, разделив (4.57) на (4.58) и считая F,  и  одинаковыми в двух формулах, получаем

, (4.60)

где К_ – поправочный коэффициент, учитывающий температуру окружающей среды.

Этой расчетной формулой можно пользоваться не только при изменившихся от расчетных температурных условиях, но и в расчетах срока службы проводника, когда температура жил может быть выше табличной. Иcходным для такого рода расчетов является свойство изоляции ускорять вдвое старение при повышении рабочей температуры на 8 С ("восьмиградусное правило"). В практических расчетах поправочные коэффициенты К_ определяются по таблице (прил. 4.9) или ПУЭ.

Аналогично К_ могут вычисляться коэффициенты, учитывающие сопротивление проводникового материала К_:

.

Коэффициент К_ показывает, что допустимый ток алюминиевого провода составляет 77 % от тока для соответствующего по конструкции медного.

Прокладка рядом нескольких кабелей в земляной траншее ухудшает условия теплоотдачи в грунт из-за теплового влияния кабелей друг на друга. В этих случаях допустимые по нагреву нагрузки, указанные в справочных таблицах, должны быть уменьшены введением поправочного коэффициента на число кабелей К_n. Этот коэффициент указан в табл. 4.5.

Таким образом, допустимый по нагреву ток определяется следующим выражением:

I_доп = I_доп.т  К_θ  К_п . (4.61)

Таблица 4.5