2. Расчет допустимого тока нагрузки трехжильного кабеля

Составляем тепловую схему замещения кабеля, в котором источником тепла являются три токопроводящие жилы.

S_б

Рис17. Тепловая схема замещения кабеля при прокладке на воздухе

Запишем уравнение теплового баланса:

_(5.2.1)

Выразим допустимый ток:

_(5.2.2)

где I= I_доп – допустимый ток нагрузки, А;

T_ж = T_раб – допустимая рабочая температура изоляции, ⁰С.

Тепловое сопротивление изоляции:

, _(5.2.3)

Где σ_из=3( ·м²/Вт)–удельное тепловое сопротивление полиэтиленовой изоляции;

r₁ = r_ж =7,11 – внутренний радиус по изоляции, мм;

r₂ =r₁+_из =7,11+1,5 = 8,61 – внешний радиус по изоляции, мм;

= 0,091

Тепловое сопротивление брони:

_(5.2.4)

где σ_об = 0,13( ·м²/Вт) – удельное тепловое сопротивление стали;

r₁ = + = = 18,56– внутренний радиус по броне, мм;

r₂ = = = 19,45– внешний радиус по броне, мм;

Имея все необходимые данные для расчета I_доп, найду его значение:

По найденному значению определим температуру поверхности кабеля T_П:

_(5.2.5)

где = I²_доп*R_≈ = 361²*0,00031 =40,3 Вт;

=12+3*40,3*0,6 = 84,5 ^oC;

Это уточненное значение подставляем в самое начало теплового расчета (тепловое сопротивление конструктивных элементов, Пункт 1). Данный цикл повторяем до стабилизации тока с точностью 1 А.

Результаты циклических вычислений по нахождению допустимого тока нагрузки:

Таблица 5.3

Tп, oС	Gr*Pr	Nu	Sб,	Iдоп, A	Tп,oС
20	2,4*104	8,92	0,0023	351	63
84,5	2,16 *105	11,6	0,00097	361	84
50	3,02*105	12,63	0,0011	353	50

Таким образом определил, что температура поверхности кабеля T_п= 84 ^oС.

Допустимый ток I_доп= 361A.

5.3. Расчет распределение температуры в кабеле

Расчет начинается от температуры окружающей среды.

Температура окружающей среды

Найдем распределение температуры по слоям по следующей формуле:

где r – текущий радиус;

r₁ и r₂ –внешний и внутренний радиус слоя;

T₁ и T₂ – температура на внешнем и внутреннем радиусе слоя.

Данные для остальных точек занесем в таблицу 5.4:

Распределение температуры по радиусу кабеля

Таблица 5.4.

	r, м	T, оС
Фазная и поясная изоляция	0,017057	90
	0,017207	89,72
	0,017357	89,47
	0,017507	88,89
	0,017657	88,30
	0,017807	87,77
	0,017957	86,66
	0,018107	86,26
	0,018257	85,86
	0,018407	85,37
	0,018557	84,6
Стальные оцинкованные ленты	0,018557026	84,6
	0,018646324	84,56
	0,018735621	84,47
	0,018824918	84,39
	0,018914216	84,39
	0,019003513	84,34
	0,01909281	84,26
	0,019182108	84,17
	0,019271405	84,13
	0,019360703	84,13
	0,01945	84,07
	0,01945	84

Рис.5.1. Кривая распределения температуры по радиусу кабеля