9.2 Определение предельно допустимых токов по нагреву

Найдем количество тепла, выделяемого в единицу времени током в проводе:

и количество тепла, отдаваемого в единицу времени в окружающую среду:

где с – коэффициент, учитывающий отдачу тепла в окружающую среду путем теплопроводности, лучеиспускания и конвекции (перемещение частиц воздуха), Вт/(см² К);

s – поверхность проводника, см².

При достижении предельной установившийся температуры для данного тока наступает тепловое равновесие между количеством тепла, выделенного током в проводнике, и количеством тепла, отданного в окружающую среду, т.е. Р = Р^´, следовательно:

,

откуда

.

Заменив s = πdl и R = r₀l, получим

. (9.2)

Зная допустимую для данного провода предельную температуру , можно определить и допустимый для него предельный ток по нагреву:

. (9.3)

Пользуясь формулами (9.2) и (9.3), можно получить выражение для определения значений предельного тока на провод для любых температур

(9.4)

где и - новые заданные значения для искомого тока.

10 Лекция. Выбор сечений проводников с учетом защитных аппаратов

Содержание лекции: типы защитных аппаратов, выбор защитных аппаратов.

Цель лекции: изучение методики выбора сечений проводников в сетях до 1000 В.

10.1 Типы защитных аппаратов

Каждый участок электрической сети должен быть снабжен защитными устройствами, назначение которых – автоматически отключать этот участок, если по нему протекает ток, превосходящий допустимый по нагреву.

Для защиты сетей до 1000 В применяются:

- плавкие предохранители;

- автоматические выключатели с расцепителями;

- тепловые реле, действующие на магнитный пускатель или контакторы.

Плавкие предохранители широко применяются, как правило, в сетях до 1000 В. Если ток короткого замыкания или перегрузки достигает заданной величины, в плавком предохранителе сгорает металлическая вставка и отключает защищаемый участок от источника питания.

Автоматические выключатели осуществляют отключение линий, питающих электродвигатели, при перегрузках или коротких замыканиях. Расцепители автоматических выключателей бывают трех видов:

а) электромагнитный расцепитель, для которого время срабатывания не зависит от тока;

б) тепловой расцепитель, имеющий время срабатывания, зависящее от тока;

в) комбинированный расцепитель, представляющий собой сочетание теплового и электромагнитного.

10.2 Выбор защитных аппаратов

Для правильной работы защитного аппарата его номинальный ток должен удовлетворять трем условиям.

1. В нормальном режиме

(10.1)

где - рабочий ток линии. Этот ток определяется

где К₀ – коэффициент одновременности, учитывающий неодновременность максимума нагрузок. В городских сетях К₀ = 0,8 – 0,3.

В промышленных сетях загрузка электродвигателей учитывается коэффициентом загрузки К_з, при этом рабочий ток i-го электродвигателя определяется

.

Рабочий ток линии, питающий n двигателей,

(10.2)

где К₀ К_зi = K_ci – коэффициент спроса.

Условие (10.1) с учетом предыдущего выражения можно записать

. (10.3)

2. В пусковом режиме осуществляется пуск одного из n двигателей. В линии протекает наибольший кратковременный ток, который с учетом (10.2) равен

(10.4)

где I_пуск – пусковой ток двигателя, у которого наибольшая разница между пусковым и рабочими токами.

Номинальный ток защитного аппарата для одного двигателя

(10.5)

где α – отношение пускового тока к номинальному току плавкой вставки.

Для линии, питающей несколько двигателей, можно записать

. (10.6)

3. Третье условие состоит в том, что защитные аппараты должны работать избирательно (селективно), т.е должен отключаться только поврежденный или перегруженный участок.