Раздел3 .Расчет судовой электрической сети

3.1.Рекомендации по выбору силовых кабелей и шин распределительных устройств

Литература: Яковлев Г.С. Судовые электроэнергетические системы. Учебник 5-е изд., перераб. и доп. – Л.: Судостроение. 1987.

Передача электроэнергии от генераторов до главного распределительного щита и от главного распределительного щита до потребителей осуществляется кабелями.

Группа кабелей или проводов, имеющая общее крепление, где каждый (кроме крайних) соприкасается с двумя соседними, образуют ряд. Группа соприкасающихся между собой кабелей или проводов, состоящая из трех или более рядов и имеющая общее крепление, образует пучок.

Обозначение кабеля и провода состоит из марки, числа жил и площади их поперечного сечения, а также значения допустимого напряжения (например, кабель КНР Зх25-500) .

На практике наибольшее распространение получил упрощенный метод, согласно которому расчет кабеля производится исходя из допустимой плотности тока на 1 мм ² сечения меди провода, температуры окружающей среды и условий прокладки кабеля. Данный метод позволяет не производить проверку выбранных сечений кабелей на термическую устойчивость и ограничиться только проверкой на потери напряжения.

Расчет электрической сети сводится к следующему:

- определение расчетных (рабочих) токов в различных участ­ках судовой электрической сети;

- выбор сечений кабелей и проводников и их проверка по условиям работы и прокладки;

- определение потерь напряжения в сети с выбранными кабелями и проводами. Рассмотрим процедуру и особенности этого расчета.

.

2. Выбор типа и сечения кабелей и проводов.

Расчет кабельной сети включает в себя следующие этапы:

• определение рабочих токов в кабелях;

• выбор сечения кабелей с учетом условий прокладки;

• определение потери напряжения в кабельной сети.

Сечение жил кабеля определяется с помощью таблиц норм нагрузки на электрические кабели и провода (Приложение 4) по величине расчетного тока кабеля по формуле :

, (.7)

где  _раб.  действительный ток, протекающий по кабелю;

К ₁  коэффициент, учитывающий уменьшение допустимой нагрузки кабеля в связи с ухудшением теплоотдачи при прокладке кабелей пучком:

К₁ = 0,6  для трехрядных пучков;

К₁ = 0,8  для двухрядных пучков;

К₁ = 0,9  для однорядных пучков;

К ₂  коэффициент, учитывающий число часов работы кабеля, определяемый по формуле :

, (8)

где t ₃  суммарное время работы кабеля под нагрузкой.

Произведение К₁*К₂ должно быть меньше единицы. Если по расчету оно получается больше, то его приравнивают к единице.

В таблицах значений нагрузок одиночно проложенных кабелей ( Приложение 9) предусмотрен учет продолжительности их работы. При использовании этих таблиц коэффициент К₂ принимается равным единице.

В тех случаях, когда температура окружающей среды выше 40 ⁰, ток кабеля следует уменьшить, руководствуясь формулой :

I = 0,2 I_т  65⁰ - _сред. (10)

где  _т  табличное значение тока;

 _сред.  температура окружающей среды.

Из данного выражения определяется коэффициент К₃:

К_{3 =} 0,2  65⁰ - _сред. (.11)

Известно, что номинальная температура жилы кабеля типа КНР равна 65 ⁰. Для других типов кабелей (например, КБН, КОВЭ и др.) следует брать их номинальную температуру.

А. Выбор генераторного кабеля.

Рабочий ток кабеля, соединяющего генератор 3-х фазного переменного тока с ГРЩ

I _раб..г =I _ном.г = Р _ном._г * 10³ / √3U_{ном г} *Cosφ _{ном .г}

Расчетный ток определяется исходя из следующего:

-режим работы длительный,

-прокладка двухрядная,

-температура окружающей среды не превышает 40⁰

Определить расчетный ток и выбрать сечение кабеля КНР по таблице Приложение . Рекомендуется выбирать максимальное сечение трехжильных кабелей не выше 3*240 мм ². При больших токах следует выбрать параллельное соединение кабелей меньшего сечения. Например 2(3*120).

Б. Выбор кабелей питания моторов М1, М2 и М3.

Рабочий ток [А] кабеля, питающего трехфазный асинхрон­ный двигатель

I _{раб..дв. =} Р _ном._дв.*К _загр. *10³ /√3U_{ном дв}*Cosφ _{ном .дв.}*η _{ном. дв}

Определить расчетный ток для однорядной прокладки и при времени работы кабеля 8ч в сутки для каждого мотора. При величине произведения К₁*К₂ более единицы принимаем его равным единице. (далее выбор сечения таблица Приложения )

В. При определении сечения кабеля к распределительному щиту РЩ рабочий ток кабеля определяется как геометрическая сумма активных и реактивных токов подключенных к этому РЩ моторов. Расчетный ток кабеля, питающего от РЩ группу из n моторов переменного тока

n n

I_{раб. рщ} = ( Σ I_αi )² +( Σ I_pi )²

i=1 i=1

где Σ I_αi = I_{α 1} + I_{α 2} + _….. + I_αn

Σ I_pi = I_{p 1} + I_{p 2} + _….. + I_pn

I_αi = I_i cosφ_i активная составляющая полного тока i-го присоединения;

I_рi = I_i sinφ_i реактивная составляющая полного тока i-го присоединения;

I_i - полный ток i-го присоединения

n – число моторов в группе.

При условии, что cosφ_i моторов, питающихся от РЩ примерно одинаковы воспользуемся приближенной формулой:

I_{раб. рщ} = Σ I _раб..дв

Далее определить расчетный ток для однорядной прокладки, 24 часового режима и температуры окружающей среды 40⁰ .

Г. Рабочий ток кабеля, питающего трансформатор

I _{1 раб. тр.} =S_ном.тр. * 10³ / √3U_1ном

Рабочий ток кабеля, питающего потребители 220В

I _{2 раб. тр.} =S_ном.тр. * 10³ / √3U_2ном

Далее определить расчетный ток для однорядной прокладки, 24 часового режима и температуры окружающей среды 40⁰ .

При выборе типа кабеля необходимо учитывать условия, в которых будет работать кабель. Из условия монтажа на судах и с учетом механической прочности существующими правилами и нормами определяются максимальные и минимальные сечения кабеля, допустимые к прокладке..

. Минимально допустимое сечение жил кабеля и проводов соответственно равно 1 мм ².