Электрические сети для установок повышенной частоты
При
повышенной частоте резко проявляется
поверхностный эффект, эффект близости
и индуктивного переноса мощности. Эл
ток вытесняется к периферийным частям
проводника и рабочая часть сечения
ограничивается глубиной проникновения
электромагн волны. Для волны, падающей
на плоскую поверхность металла глубина
проникновения определяется:
𝝆-
уд сопр проводника, Ом∙см
, 𝝁-
отн. Магн
прониц проводника. 𝝁0=4𝜋∙10-9
Гн/см
Эпюра распределения тока в прямоугольном проводнике
При круглом сечении проводника Z0 увеличивается по сравнению с электромагнитной волной, падающей на плоскую поверхность. Оптимальное сечение уединенного проводника имеет место при его диаметре равном d=2𝜋Z0
При частоте 50 Гц оптимальное сечение для Аl=42 мм2, для Cu=33 мм2/
При частотах до 1000 Гц активное сопр проводников незначительно отличается от сопротивления при 50 Гц, поэтому для проводников до 16 мм2 допустимые токи при частоте до 1000 Гц принимаются такими же, как и при 50 Гц.
Для расчета нагрузок проводников более 16 мм2 допустимые токи снижаются и принимаются по таблицам ПУЭ.В трехфазных сетях повышенной частоты резко проявляется эффект индуктивного переноса мощности, поэтому проводники таких сетях должны располагаться симметрично по вершинам равностороннего треугольника.
С
уществующие
кабели с Аl
жилами при частоте до 1000 Гц рационально
можно использовать при сечениях до 95
мм2.
Для больших сечений и больших частот применяются
специальные кабели, выполненные в виде
бифилярной концентрической системы:
В трехфазных сетях применяются такие же кабели,
Включенные по схеме спаренных фаз:
А В С
В С А
В
однофазных сетях при больших токах
также
применяются прямоугольные алюминиевые шины, h
сближенные широкими сторонами:
Если b=h/4, то токи будут протекать след образом: b
Однако при таком расположении шин между шинами возникает значительное
Электромагнитное поле, это приводит к увеличению индуктивного сопротивления
проводников, поэтому шины располагают возможно ближе друг к другу
Минимальные расстояния при U=400 В -10 мм, U=800 В -20 мм, U=1600 В -30 мм
Толщина шин по мех прочности принимается 6 мм и больше.
При использовании трехфазных шинопроводов на повышенной частоте оптимальным является расположение шин по схеме спаренных фаз с соотв. Снижением допустимой нагрузки шинопроводов.
Электрические сети для передвижных электроприемников. Расчет троллейных линий.
Электрические сети передвижных установок
В помещениях с нормальной окружающей средой, а также в пожароопасных зонах классов П-IIа, П-III передвижные электроприемники (краны, кран-балки, тельферы) питаются от контактных проводов, троллеев, выполненных из стали. Такие троллеи имеют большую механическую прочность и обеспечивают надежную работу передвижных устройств.
При относительно небольших токах применяется угловая сталь, размером 50x50x5мм до 75x75x8мм.
При необходимости применяется подпитка троллея, выполненная алюминиевой лентой размером 3x20мм или кабелем.
1-уголок подпитка лентой подпитка кабелем
2- алюминиевая лента (безындукционная подпитка)
Лента прокладывается на некотором удалении от стального волка, т.к. вокруг алюминиевого проводника создается довольно мощное магнитное поле, вызывающее повышенные потери энергии от вихревых токов в стальном уголке.
Подпитка кабелем является безындукционной, но более дорогой. Неизолированные троллеи из меди применяются только для контактных сетей внутризаводского и рудничного транспорта.
Рассмотрим основные схемы контактных сетей:
1-КУ-крановая установка (мостовой кран, кран-балка, но не тельфер)
2-троллей
3-крановые пути (рельсы)
Схема питания троллейной линии при 1 КУ от 2 ИП (ответственная работа КУ):
Если от троллейной лини питаются 2 КУ от 1 ИП, то предусматриваются ремонтные секции (загоны) по краям троллейной линии:
1-троллей
2-ремонтные секции
Если имеется 2 КУ и 2 ИП:
1-троллей
2-ремонтные секции
При питании от троллейной линии более 3 КУ от 1 ИП предусматривается также ремонтная секция в середине троллейной линии:
1-троллей
2-ремонтные секции
Схема питания более 3 КУ от 2 ИП:
1-троллей
2-ремонтные секции
Более современными являются системы, состоящие из троллейных комплектных шинопроводов (в частности многотроллейных).
В пожароопасных зонах классов П-I и П-II и во взрывоопасных зонах питание КУ осуществляется с помощью гибкого шлангового кабеля с медными жилами типа КГН, подвешенного на изоляторах и передвигающегося вдоль пути крана.
Расчет троллейных линий.
В результате расчета троллейных линий выбираются размеры уголковой стали или номинальный ток комплектного троллейного шинопровода, удовлетворяющие условию нагрева и допустимой потере напряжения.
Во всех режимах работы напряжение на зажимах крановых электродвигателей не должно быть <0,85 Uном. Выбор размеров уголковой стали производится по формуле:
Iр - расчетный ток троллейной линии с учетом всех электродвигателей крановых установок.
;
-
к-т спроса КУ, который определяется по
кривым в зависимости от эффективного
числа электроприемников и режимов
работы КУ.
-
потребляемая номинальная мощность КУ
-
среднее значение коэффициента реактивной
мощности КУ
-
номинальная мощность (при ПВ=100%) i-ого
двигателя
-
КПД i-ого
электродвигателя
n- общее количество двигателей КУ, которые питаются по троллейной линии
Двигатели для крановых установок: MTKF(кз. рот.), MTF(фазн. рот.).
Для MTKF cos =0,45-0,5
Расчет троллейной линии по потере напряжения производится по пиковому току:
Если троллейный шинопровод подключается не в начале, то в качестве расчетного участка принимается более длинное плечо:
l=max(
)
-
наибольший из пусковых токов крановых
двигателей при паспортной продолжительности
включения (без умножения на ПВ)
-
номинальный ток двигателя с наибольшим
пусковым током при ПВ=100% (здесь надо
умножать на ПВ).
В расчетах учитываются все краны, которые подключены к данной троллее.
Например при 2-ух кранах расчетная длина умножается на 0,8; при 3-х на 0,7.
Расчет потерь напряжения в стальных троллеях (из уголковой стали) проводятся по следующей формуле:
m-удельная потеря напряжения (%/м), которая дается в справочниках в зависимости от величины пикового тока и размеров принятого уголка.