книги из ГПНТБ / Электрические сети жилых зданий

Ре ше ние.

1.По формулам (5-41) определяем ластичные потери напряже­

ния:

"» - ж й б - 2-32"-*-

“» “ ЖУТЕГ2-715 « '

ІС,” - Т І 5 Т 5 - 3'И% -

2. По формулам (5-38)—(5-40) определяем полные потери напря­ жения:

д г / х = 1,16 + 2,32 - J (2,76 + 3,54) = 0,33 %;

ДН2= 1,38 + 2,76— 1(2,32 + 3,54) = 1,2 %;

Д£7,= 1,77+ 3 ,5 4 -1(2,32 +2,76) = 2,77 %.

Как видно из примера, потери напряжения в фазах существенно различны.

Для сравнепия подсчитаем величину потерн напряжения, если предположить, что нагрузки равномерно распределены между фазами

Приведенный пример наглядно иллюстрирует влияние неравно­ мерности нагрузки фаз на величину потери напряжения в сети. Неучтенная асимметрия нагрузок может привести к выбору зани­ женных сечений проводов.

Для облегчения практических расчетов, как упоминалось в гл. 3, нормированные удельные нагрузки квартир учитывают асиммет­ рию, что равнозначно расчету по наиболее нагруженной фазе. Рас­ чет с учетом неравномерности нагрузки фаз приходится выполнять для сетей освещения лестниц и подпольев в крупных протяженных зданиях.

5-7. РАСЧЕТ ПРОВОДОВ НА МИНИМУМ РАСХОДА ЦВЕТНОГО МЕТАЛЛА

При расчете линии, имеющей ответвления при заданной общей потере напряжения, возникает вопрос, как рас­ пределить заданную потерю напряжения между участками

171

линии. Здесь возможны различные решения, однако всегда есть оптимальное, при котором обеспечивается минимум расхода цветного металла проводов. Теоретически эта задача решается путем составления уравнения, связываю­ щего объем металла всех проводов линии с параметрами линии, в том числе с переменной потерей напряжения на одном из участков.

Если взять первую производную объема металла по этой переменной и приравнять ее нулю, можно получить значение сечения этого участка (или оптимальную потерю напряжения па этом участке), отвечающее минимуму рас­ хода цветного металла проводов. Однако этот метод весьма трудоемок и практически распространения в проектиро­ вании не получил. С достаточной точностью можно при определении сечения проводов каждого участка пользо­ ваться приближенной формулой

где s — сечение проводов данного участка сети, мм2; С — коэффициент, соответствующий данному участку сети (см. табл. 5-11); АU, %; Мпр = ЕМ + 2am — приве­ денный момент нагрузки, кВт-м; ЕМ — сумма моментов нагрузки данного и всех последующих по направлению потока энергии участков (включая ответвления с тем же числом проводов в линии, что и данный участок); Earn —

сумма моментов нагрузки всех последующих по направле­ нию потока энергии участков с другим числом проводов, умноженных на коэффициент приведения моментов, при­ нимаемый по табл. 5-12.

172

В гл. 4 было показано, что распределение допустимой потери напряжения по участкам сети целесообразно про­ изводить из условий минимума приведенных затрат, что не всегда отвечает минимуму затрат цветного металла. Однако вопросы экономии цветных металлов всееще являются актуальными, поэтому расчет сети на минимум цветного металла следует считать целесообразным.

5-8. РАСЧЕТ ПРОСТОЙ ЗАМКНУТОЙ СЕТИ

В ряде случаев при выборе схем питающих линий квар­ тир либо внутриквартирной групповой сети целесообразно применять простые замкнутые сети. Расчет такой сети может выполняться как обычной разомкнутой, если пред­ варительно определить точку токораздела. Простая зам­ кнутая сеть с несколькими сосредоточенными нагрузками и однородным сечением представлена на рис. 5-16.

Мощность (или ток), передаваемая по линии от источника А, может быть определена по формуле

г> _ р гЬ г -\-p 3L a

1 ь = ----------г---------- • (5-43)

Зачерненный треуголъник на рис. 5-16 указывает

точку токораздела. Нагрузка, приложенная в этой точке, питается с двух сторон, причем сумма составляющих на­ грузки от источников питания А и Б равна: Ра + Рв =

=Рі + Рг + Рз-

После определения точки токораздела замкнутая ли­

ния условно разрезается в точке токораздела и дальней­ ший расчет ведется как для двух разомкнутых линий.

С принципиальной точки зрения выполнение расчета замкнутой внутридомовой сети осложняется тем обстоя­ тельством, что из-за перетекания токов по участкам сети задача становится неопределенной, поскольку число квар­ тир, участвующих в создании нагрузки на данном участке, неизвестно. Точное решение задачи возможно лишь при применении специальных методов. Использование их требует трудоемких расчетов, выполнение которых наи­ более целесообразно на электронной вычислительной ма­

173

шине. Тем не менее изложенная методика расчета при простой замкнутой сети дает приближенные, но возможные для использования результаты, позволяющие оценить преимущества замкнутой сети.

Рассмотрим пример замкнутой штепсельной групповой линии в квартире, которая применяется в типовых про­ ектах зданий для Москвы.

Пример 5-7. Произвести расчет замкнутой штепсельной груп­ повой линии квартиры. Линия имеет восемь штепсельных розеток.

Рі=0,1кВт PfZfinBm р3=0,15кВт р<=0,0бкВт

б)

Рис. 5-17. Замкнутая штепсельная группа квар­ тиры.

а — план сети; б — схема. Подчеркнутые цифры указы­ вают длины кабелей и проводов.

К четырем из них присоединены в данный момент в кухне автомати­ ческая стиральная машина мощностью 2,5 кВт, холодильник мощ­ ностью 0,1 кВт, а в комнатах — телевизор 0,15 кВт и настольная лампа 0,06 кВт. Линия выполнена проводом АППВС 1 (2 X 2,5),

длины указаны на рис. 5-17.

Решение .

1. Определяем точку токораздела

2. Потеря напряжения до точки токораздела

174

Расчет показывает, что при применении разомкнутой схемы сети и неизменной ее конфигурации потеря напря­ жения возрастает более чем в 2 раза и сечение потребова­ лось бы увеличить.

5-9. КОЛЕБАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СЕТИ. СНИЖЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ПРЯМОМ ПУСКЕ ДВИГАТЕЛЯ С К. 3. РОТОРОМ

Под колебанием напряжения понимается быстро про­ текающий процесс снижения и повышения напряжения со скоростью изменения более 1% в секунду. Наиболее характерным примером колебания напряжения в сети является снижение напряжения, вызываемое пуском ко­ роткозамкнутого асинхронного электродвигателя, пуско­ вой ток которого в 4—8 раз больше его номинального тока. Из-за этого в первый момент пуска в сети возникает резкое снижение напряжения, длящееся сравнительно малое время, затем по мере разгона двигателя и уменьшения ве­ личины пускового тока напряжение снова повышается.

Предельно допустимая величина колебания напряже­ ния Vt (%) в осветительной сети согласно ГОСТ 13109-67 может быть получена из выражения

где п — число колебаний в час.

Если принять, что в часы наиболее напряженной ра­

Отсюда следует, что при проектировании электрических сетей жилого дома возможность совмещенного питания ра­ бочего освещения и лифтов должна быть проверена рас­ четом на колебание напряжения, причем величина этого колебания напряжения не должна превышать 1,4% *.

* Сеть аварийного освещения присоединяется к силовой сети независимо от величины колебания напряжения, поскольку для этого вида освещения величина колебания напряжения не норми­ руется.

175

Расчет колебания напряжения в сети непосредственно связан с расчетом снижения напряжения ори прямом пуске короткозамкнутого асинхронного электродвигателя. Этим расчетом определяется как возможность прямого пуска двигателя, так и величина колебания напряжения на шинах вводно-распределительного устройства здания, к которому, помимо силовых электропрнемников, может быть присоединена осветительная нагрузка.

Методически расчет дополнительной потери напряже­ ния (В), возникающей при пуске электродвигателя, ос­ нован на уже известной приближенной формуле

Если принять, что пусковой ток электродвигателя уменьшается практически пропорционально уменьшению напряжения на его зажимах:

Напряжение на зажимах электродвигателя £/д будет равно разности между напряжением холостого хода пи­ тающего трансформатора и полными потерями напряже­ ния в сети, которые в свою очередь складываются из по­ тери напряжения, вызванной нагрузкой до пуска электро-

176

двигателя, и дополнительной потери напряжения, вы­ званной пусковым током электродвигателя:

Ua= Ux.x - (At/C+ At/д) = 1,05UH- (AUс+ At/д). (5-47)

Нетрудно показать, что с учетом сказанного формула (5-46) после подстановок и преобразований примет вид:

Для большинства практических случаев формулу (5-48) можно упростить, если принять, что для режима макси­ мальной расчетной нагрузки величина Аt/c составляет 0,08t/д. Тогда

Для определения величины А в формулах (5-48) и (5-49) нужно знать величину коэффициента мощности при пуске электродвигателя cos фп. Коэффициент мощности в первый момент после включения можно определять как среднее арифметическое из двух вычисленных значений по формулам (5-50) и (5-51):

где t/д* — напряжение на зажимах электродвигателя в до­ лях номинального напряжения; тыех = Ммех/Мн — тре­ буемая кратность начального момента приводимого ме­ ханизма; Кз — коэффициент загрузки электродвигателя; 1,1 — коэффициент запаса.

При определении значений кратности начальных мо­ ментов некоторых механизмов, установка которых воз­ можна в жилом долге, можно руководствоваться следую­ щими данньши.

177

Устойчивая работа отдельных включенных электро­ двигателей не будет нарушена при пуске еще одного элек­ тродвигателя, если максимальные их моменты будут больше моментов сопротивления приводимых механизмов. В этом случае

риваемой сети, не нарушается, так как магнитные пуска­ тели и контакторы не отключаются при снижении напря­ жения на их зажимах до 60—65% номинального. В связи с этим в большинстве случаев проверка нормальной ра­ боты пусковой аппаратуры остальных электродвигателей не требуется.

Расчетом снижения напряжения на зажимах электро­ двигателя при его пуске определяется также и колебание напряжения на шинах вводно-распределительного уст­ ройства, к которому может быть присоединена осветитель­ ная нагрузка. Наиболее серьезным случаем, требующим обязательной проверки на колебание напряжения, яв­ ляется пуск л и ф т а . Здесь следует иметь в виду, что, помимо собственного электродвигателя лифта, создаю­ щего пусковой ток в момент включения, существенную роль играет электромагнитный тормоз, включение кото­ рого в сеть (одновременно с электродвигателем) вызы­ вает дополнительный пусковой ток тормоза. Расчеты, выполненные для различных схем жилых зданий, пока­ зали,'что дополнительное снижение напряжения, вызван­ ное включением электромагнитного тормоза, составляет 0,3—0,5%. В практических расчетах это дополнительное снижение напряжения может приниматься равным 0,4%.

Нужно иметь в виду, что в любых случаях не следует допускать снижения напряжения более чем на 15% (Um ^ 5* 0,85), поскольку при этом может не включиться пуско­ вая аппаратура и не сработает электромагнитный тормоз.

Дополнительное снижение напряжения, вызванное включением тормоза, можно не учитывать при проверке воз-

178

можности пуска электродвигателя лифта. Дело в том, что тормоз обычно глухо подключен параллельно обмоткам электродвигателя, поэтому напряжение на обмотку тор­ моза подается через основные контакты контактора од­ новременно с включением электродвигателя. Как только якорь тормоза начинает втягиваться, ток в его обмотке быстро снижается, и лишь после освобождения затормо­ женной лебедки лифта становится возможным пуск элек­ тродвигателя. Следовательно, наличие электромагнитного тормоза лишь несколько увеличивает время пуска элек­ тродвигателя, что должно учитываться при расчете элек­ тропривода и выборе мощности и типа электродвигателя. Вместе с тем пусковой ток тормоза, накладываясь на пус­ ковой ток электродвигателя, ухудшает режим работы электроосвещения, ввиду чего этот ток необходимо учи­ тывать при определении резких изменений напряжения в осветительной сети при пуске лифта.

Пример 5-8.

Определить . возможность пуска электродвигателя лифта мощ­ ностью 4,5 кВт серии ACM 52-6, включенного в сеть по схеме на

Осветительная

. нагрузка '

4,5кВт j4,5кВт

Рис. 5-18. Схема к примеру 5-8. Подчеркнутые цифры указывают длины, цифры в кружках — сечения жил ка­ белей и проводов.

рис. 5-18 в точке г. Определить допустимость присоединения к ши­ нам вводно-распределительного устройства осветительной нагрузки. Выяснить влияние пуска электродвигателя на работу другого

электродвигателя лифта.

Решение .

1. Определяем параметры сети, руководствуясь приложениями

4 и 5:

2. По каталогу принимаем параметры электродвигателей:

/ц.д=12А; A'j=4,5;тп= 2,2;німакс — 2,3.

179

3. Определяем коэффициент мощности при пуске двигателя по формулам (5-50) и (5-51):

cos фп= 0,52.

4. Определяем величину А для точки б:

А,5 = [(49,5 + 5,7) • 0,52 + (9+17,2) ■0,85] 10~з = 0,051 Ом.

5. Определяем величину А для точки в:

Ав= [(49,5 + 5,7 +119) • 0,52 + (9+17,2 + 5,4) • 0,85] 10~»= 0,12 Ом.

О. Определяем величину А для точки г:

^г = [(49,5 + 5,7 + 119+ 59,5) • 0,52 + (9+17,2 4-5,4+ 2,7) х X 0,85] 10-3 = 0,15 Ом.

7. Определяем дополнительную потерю напряжения при пуске электродвигателя в точках б, в, г по формуле (5-49):

8. Определяем по формуле (5-47) напряжение на зажимах электро­ двигателя при его пуске (полная потеря напряжения в сети принима­ ется равной 8%) в долях номинального напряжения:

Нд.г* = 1,05 - (0,08 + 0,034) = 0,94.

9. Проверяем возможность пуска электродвигателя по формуле (5-52), принимая коэффициент загрузки равным 1:

0,942- 2,2 2>1,1.1,7-1, т. е. 1,94 >1,87.

Расчет показывает, что прямой пуск двигателя обеспечивается. Напряжение на зажимах работающего двигателя (точка в)

Нд.в* = 1,05 - (0,08 + 0,028) = 0,95.

10. Проверяем условия нормальной работы двигателя второго лифта, руководствуясь формулой (5-53)

0,952 • 2,3 =>1,1-1; 2,07 ^ 1,1,

и убеждаемся в том, что второй двигатель будет продолжать рабо­ тать.

11. Определяем величину колебания напряжения на вводном устройстве в точке б при пуске двигателя лифта. Полная величина колебания напряжения в точке б складывается из величины сниже­ ния напряжения при пуске двигателя и потери напряжения от вклю­ чения электромагнитного тормоза:

k+B* = ljl9 + 0>4—1,59 % и превышает допустимую (1,4 %).

Таким образом, присоединение осветительной нагрузки к сило­ вому вводу в данном случае недопустимо,

180