Расчет конструктивных элементов кабеля
1. Расчет конструкции силового кабеля с секторными жилами
Кабели с секторными жилами изготавливаются на напряжение до 10 кВ, так как из-за малого радиуса закругления ребра сектора на нем возникают значительная напряженность электрического поля.
Расчет секторных жил отличается от расчета круглых жил тем, что он производится совместно с электрическим расчетом.
Для расчета секторных жил необходимо знать сечение жилы (дано в задании) и допустимую напряженность электрического поля для выбранного типа изоляции (из литературного обзора).
На рис. 2 представлена секторная жила.
Рис.2. Секторная жила
где R – радиус сектора ; r – радиус закругления ;2 = 2/3 – для трех секторов.
,
из – толщина изоляции.
.
Порядок расчета секторной жилы.
Дана площадь поперечного сечения токопроводящей жилы S=240 мм2.
1. Задаем радиусу закругления сектора r=1 мм и толщину изоляции из=2 мм
2.
Вычисляем приближенное значение R=
мм,
где f
=0,92 - коэффициент заполнения жилы
R=
=16,151 мм
3.
Вычисляем γ = β – arcsin
γ
= 60 – arcsin
=
48,56o
4.
Вычисляем
a =
*sinγ
a
=
*sin(48,56)
= 11, 359 мм
5. Вычисляем сечение Sр. Сравниваем рассчитанное значение Sр с заданным S. В том случае, если рассчитанное значение Sр меньше заданного S, произвольно увеличиваем R на некоторую небольшую величину и повторяем расчет с пункта 4 до тех пор, пока Sр = S, с наперед заданной точностью.
S=
где f – коэффициент заполнения жилы
S=
= 260,86 мм2
6. Вычисляем напряженность электрического поля в 2-х точках:
,
где
.
,
где r2= r1+ф.
7. Из формулы для напряженности в точке С выражаем ΔП:
,
,
где EC=Eдоп.
8. Вычисления повторяются многократно: для каждого другого радиуса закругления r (всего 8-12 значений) толщина изоляции Δиз изменяется 6-10 раз.
Вычисленные значения ΔП и (R+ ΔП) заносим в табл. 1
Таблица 1
Результаты вычислений( R+ ΔП)
№ п/п |
r, мм |
№ п/п |
Δиз, мм |
EA, кВ/мм |
EB, кВ/мм |
R, мм |
ΔП, мм |
(R+ ΔП), мм |
1 |
1 |
1 |
2 |
4,011391 |
4,662565 |
17,75 |
0,466595 |
18,2166 |
2 |
2,5 |
3,485058 |
4,146425 |
18,25 |
-0,03789 |
18,21211 |
||
3 |
3 |
3,128262 |
3,783609 |
18,75 |
-0,54213 |
18,20787 |
||
4 |
3,5 |
2,869041 |
3,512509 |
19,26 |
-1,04621 |
18,21379 |
||
5 |
4 |
2,671279 |
3,300938 |
19,77 |
-1,55008 |
18,21992 |
||
6 |
4,5 |
2,51483 |
3,130371 |
20,29 |
-2,05382 |
18,23618 |
||
2 |
1,5 |
1 |
2 |
3,53486 |
3,899797 |
17,78 |
0,466319 |
18,24632 |
2 |
2,5 |
3,020597 |
3,435092 |
18,28 |
-0,03815 |
18,24185 |
||
3 |
3 |
2,674261 |
3,108376 |
18,78 |
-0,54238 |
18,23762 |
||
4 |
3,5 |
2,424228 |
2,864653 |
19,29 |
-1,04645 |
18,24355 |
||
5 |
4 |
2,234632 |
2,674922 |
19,8 |
-1,5503 |
18,2497 |
||
6 |
4,5 |
2,085508 |
2,522406 |
20,32 |
-2,05403 |
18,26597 |
||
3 |
2
|
1 |
2 |
3,287977 |
3,466164 |
17,82 |
0,465952 |
18,28595 |
2 |
2,5 |
2,778988 |
3,036735 |
18,32 |
-0,0385 |
18,2815 |
||
3 |
3 |
2,437334 |
2,733765 |
18,83 |
-0,54278 |
18,28722 |
||
4 |
3,5 |
2,191499 |
2,507463 |
19,34 |
-1,04684 |
18,29316 |
||
5 |
4 |
2,005695 |
2,331282 |
19,85 |
-1,55067 |
18,29933 |
||
6 |
4,5 |
1,860024 |
2,189747 |
20,37 |
-2,05437 |
18,31563 |
||
4 |
2,5 |
1 |
2 |
3,136578 |
3,174496 |
17,88 |
0,465404 |
18,3454 |
2 |
2,5 |
2,630381 |
2,772932 |
18,38 |
-0,03902 |
18,34098 |
||
3 |
3 |
2,29125 |
2,488205 |
18,89 |
-0,54327 |
18,34673 |
||
4 |
3,5 |
2,047709 |
2,274951 |
19,4 |
-1,0473 |
18,3527 |
||
5 |
4 |
1,864005 |
2,108697 |
19,92 |
-1,55118 |
18,36882 |
||
6 |
4,5 |
1,720265 |
1,975061 |
20,44 |
-2,05486 |
18,38514 |
||
5 |
3 |
1 |
2 |
3,034131 |
2,958351 |
17,95 |
0,46477 |
18,41477 |
2 |
2,5 |
2,529596 |
2,580336 |
18,46 |
-0,0397 |
18,4203 |
||
3 |
3 |
2,191985 |
2,310776 |
18,97 |
-0,54392 |
18,42608 |
||
4 |
3,5 |
1,949841 |
2,10818 |
19,49 |
-1,04798 |
18,44202 |
||
5 |
4 |
1,76743 |
1,949899 |
20,01 |
-1,55183 |
18,45817 |
||
6 |
4,5 |
1,624889 |
1,82251 |
20,53 |
-2,05547 |
18,47453 |
||
6 |
3,5 |
1 |
2 |
2,960156 |
2,787871 |
18,05 |
0,463872 |
18,51387 |
2 |
2,5 |
2,456692 |
2,430488 |
18,56 |
-0,04055 |
18,51945 |
||
3 |
3 |
2,120069 |
2,174106 |
19,08 |
-0,5448 |
18,5352 |
||
4 |
3,5 |
1,878844 |
1,980665 |
19,6 |
-1,04882 |
18,55118 |
||
5 |
4 |
1,697287 |
1,82915 |
20,12 |
-1,55262 |
18,56738 |
||
6 |
4,5 |
1,555546 |
1,707 |
20,65 |
-2,05629 |
18,59371 |
||
7 |
4 |
1 |
2 |
2,904215 |
2,647521 |
18,17 |
0,46281 |
18,63281 |
2 |
2,5 |
2,401481 |
2,308604 |
18,69 |
-0,04163 |
18,64837 |
||
3 |
3 |
2,065539 |
2,063978 |
19,21 |
-0,54582 |
18,66418 |
||
4 |
3,5 |
1,824949 |
1,878651 |
19,74 |
-1,04986 |
18,69014 |
||
5 |
4 |
1,643988 |
1,733082 |
20,27 |
-1,55368 |
18,71632 |
||
6 |
4,5 |
1,502807 |
1,615496 |
20,8 |
-2,05729 |
18,74271 |
||
8 |
4,5 |
1 |
2 |
2,86042 |
2,528364 |
18,32 |
0,461501 |
18,7815 |
2 |
2,5 |
2,358208 |
2,206195 |
18,85 |
-0,04295 |
18,80705 |
||
3 |
3 |
2,022754 |
1,972234 |
19,38 |
-0,54714 |
18,83286 |
||
4 |
3,5 |
1,782623 |
1,794245 |
19,91 |
-1,05111 |
18,85889 |
||
5 |
4 |
1,602095 |
1,654025 |
20,44 |
-1,55486 |
18,88514 |
||
6 |
4,5 |
1,461323 |
1,540518 |
20,98 |
-2,05848 |
18,92152 |
||
9 |
5 |
1 |
2 |
2,8252 |
2,424857 |
18,51 |
0,459876 |
18,96988 |
2 |
2,5 |
2,323372 |
2,118017 |
19,04 |
-0,04448 |
18,99552 |
||
3 |
3 |
1,988281 |
1,893843 |
19,58 |
-0,54867 |
19,03133 |
||
4 |
3,5 |
1,748493 |
1,722579 |
20,11 |
-1,05255 |
19,05745 |
||
5 |
4 |
1,568289 |
1,587248 |
20,65 |
-1,55629 |
19,09371 |
||
6 |
4,5 |
1,427824 |
1,477452 |
21,2 |
-2,0599 |
19,1401 |
9. Из таблицы выбираем те значения r и Δиз, при которых напряженность в точках A и B близка к допустимой и любая из них не превышает её. Из этих значений выбираем ту строчку, в которой радиус R минимален.
Eдоп=2,5 кВ/мм – допустимая напряженность
r= 3,5 мм; Δиз= 2,5 мм; R=18,56 мм ; γ=36,53о
10. Ширина сектора
b=
2
b=
2
=24,93
мм
11. Высота сектора
h=
R
–
h=
18,56 -
=15,13 мм