книги из ГПНТБ / Будзко И.А. Электроснабжение сельского хозяйства учеб. пособие

Если ток заменить активной мощностью, напряжением и коэффи­

В трансформаторах мощность теряется в проводах обмоток (по­ тери в меди или потери короткого замыкания Д Р М ) и в стали сердеч­ ников на вихревые токи и гистерезис (потери в стали или потери хо­ лостого хода Д Р Х ) .

Потери в меди, как это следует из закона Ленца—Джоуля, зави­ сят от тока нагрузки, будучи пропорциональны квадрату его значе­ ния. Для трехфазного трансформатора

Д Р м = 3/*гт ,

где гт — активное сопротивление обмоток одной фазы трансформа­ тора.

При токе нагрузки, равном номинальному, потери в меди также будут номинальными:

АРм . н = 3 / „ 2 г т .

Разделив первое выражение на второе, будем иметь

откуда

ложенного к первичной обмотке напряжения, а так как в подобных расчетах его считают практически неизменным, то и потери мощности в стали принимают постоянными.

Потери энергии в трансформаторе, так же как и потери мощности, складываются из потерь энергии в меди и потерь энергии в стали.

Определять потери энергии в электрических линиях и трансфор­ маторах необходимо как при проектировании электрических сетей, так и при их эксплуатации. Однако в разветвленных линиях с боль­ шим количеством ответвлений и трансформаторных пунктов опреде­ лять потери энергии методами, приведенными выше, сложно и гро­ моздко. Поэтому разработаны упрощенные методы, которые позволя­ ют решать эту задачу с меньшей затратой времени, хотя с меньшей точностью.

П р и м е р ы р а с ч е т о в

Пример 1. Определить экономическое сечение проводов сельской линии электропередачи напряжением 35 кВ, длиной 28 км, выполненной алюминиевы­

Максимальный ток в линии

1. При разных сечениях на отдельных участках по формуле (13)

Сечение на всех участках по формуле (15):

Принимаем провод А70.

Пример 3. Определить потери энергии ДЛ в трехфазной воздушной линии с проводами А35 длиной 8 км, напряжением 10 кВ, если нагрузка с cos <р = 0,9 изменяется по графику, изображенному на рисунке 40.

0 W00 Ж 3000WOO 50006000 WOO 80008760

Рис. 40. К примеру 3.

Определить для этого графика также Т, і и /ср.кв. По приложению 1 активное сопротивление линии

г = rQl = 0,92 • 8 = 7,36 Ом.

Годовые потери энергии

8760

ДЛ = Зг j t'2 dt = З - 7,36 (100а • 500 + 802 . 500 + 602 • 1000 + 402 • 2000 +

о

+ ЗО2 . 3000 + 252 • 1760) Ю - 8 = 415 000 кВт • ч.

Г л а в а V

РАСЧЕТ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ ПО НАГРЕВУ

§ 1. Допустимая нагрузка на голые провода по нагреву

Когда электрический ток проходит по проводу, выделяется теп­ ло, определяемое по закону Ленца—Джоуля:

Провод нагревается проходящим по нему током до температуры, при которой количество тепла, получаемое проводом, становится рав­ ным количеству тепла,, отдаваемому его поверхностью окружающей среде. По мере повышения температуры провода скорость ее нараста­ ния снижается.

Для данного провода при заданном токе превышение температуры над температурой окружающей среды — величина постоянная, если неизменны окружающие условия (сила ветра, осадки и т. п.).

Потери тепла проводами воздушных линий происходят главным образом за счет конвекции, то есть теплового движения воздуха, окружающего провод. Значительно меньше тепла теряется лучеис­ пусканием и совсем ничтожное количество — за счет теплопроводно­ сти воздуха. Сказанное выше целиком относится также к изолирован­ ным проводам и кабелям, проложенным на воздухе, в блоках, кана­ лах и т. п. У кабелей, проложенных в земле, отдача тепла происходит только благодаря теплопроводности почвы.

Температура провода не должна превышать установленное значе­ ние. Поэтому задача расчета — определить ток, который можно про­ пустить по проводу при данных условиях, с тем чтобы температура, провода не превзошла допустимую. ^

Для голых проводов воздушных линий максимальная допустимая^ температура не должна превышать 70° С. Такое невысокое значение объясняется, конечно, не опасениями за состояние провода, а не­ обходимостью создания надежных соединений. Дело в том, что при повышении температуры усиливаются окислительные процессы и на проводах образуются окиси, обладающие высоким сопротивлением. Это увеличивает сопротивление контакта, а значит, и количество вы­ деляемого в нем тепла. Температура соединения растет, увеличива­ ется окисление и т. д. до полного разрушения провода в месте соеди­ нения.

При коротком замыкании или значительной перегрузке электри­ ческая проводка должна быть автоматически отключена, в противном случае может воспламениться изоляция проводов, что приведет к пожару. Для автоматического отключения проводки при превышении установленных значений тока предназначены аппараты защиты. В сельском хозяйстве для этой цели чаще всего применяют плавкие

фазный провод линии. Если ток линии возрастет сверх допустимого, плавкая вставка перегорит, отключив цепь раньше, чем температура защищаемых ею проводов станет недопустимо высокой. В сельских сетях низкого напряжения для внутренней установки применяют пре­

Предохранители устанавливают во всех местах, где сечение про­ водника по направлению к местам потребления энергии уменьшается, а также на" вводах в здания и в головных участках сети. Для избира­ тельности действия, то есть чтобы при аварии перегорел только бли­ жайший к месту повреждения предохранитель, номинальный ток плавкой вставки каждого последующего от источника питания пре­ дохранителя должен быть по крайней мере на одну ступень меньше, чем предыдущего.

Плавкий предохранитель обычного типа представляет собой весь­ ма несовершенный аппарат. Время перегорания его плавкой вставки зависит от тока перегрузки. При токах, в 2,5 раза превышающих номинальный, новая плавкая вставка перегорает сравнительно быст­ ро (через 8—10 с). Токи, большие номинального в 1,5 раза, вставка

выдерживает не менее часа, а в 1,2—1,3 раза — неопределенно про­ должительное время. Понизить эти величины и выполнить новую плавкую вставку, так чтобы она перегорела при меньших перегруз­ ках, нельзя. Дело в том, что со временем плавкая вставка окисляется, стареет и перегорает при токах меньших, чем новая. Поэтому, если понизить токи перегорания у новой вставки, старая перегорит при номинальном токе или даже при значениях тока, меньших номи­ нального.

Пусковой ток короткозамкнутых асинхронных двигателей, при­ меняющихся для привода сельскохозяйственных потребителей, в 5— 7 раз превышает номинальный. Продолжительность пуска таких дви­ гателей достигает 5—10 с и более. Если выбрать плавкую вставку по номинальному току двигателя, то при пуске она мгновенно перегорит. Поэтому приходится повышать номинальный ток плавкой вставки, что приводит к увеличению сечения проводов.

При защите проводов и кабелей плавкими предохранителями (кро­ ме кабелей, проложенных в земле) расчет электрической сети начи­ нают с выбора плавкой вставки. Ее выбирают по следующим правилам.

Правило I. Ток плавкой вставки должен быть больше рабочего тока нагрузки или равняться ему, то есть

Для предохранителей обычного типа, защищающих ответвления с короткозамкнутыми асинхронными двигателями с нормальными ус­ ловиями работы (редкие пуски, продолжительность разбега 5—10 с),

а = 2,5.

При защите двигателей с тяжелыми условиями работы (частые пуски, продолжительность разбега до 40 с)

а = 1,6^-2,0.

Максимальный ток в цепи с одним двигателем равен его пусково­ му току. В каталогах обычно приводится кратность пускового тока двигателя k. Тогда максимальный ток в цепи

/— Ы

1 max n l н>

где / н — номинальный ток двигателя, А.

Если предохранитель защищает линию, к которой присоединены