Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

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

.pdf
Скачиваний:
60
Добавлен:
27.10.2023
Размер:
22.99 Mб
Скачать

где

/ п у с к

— пусковой ток одного двигателя,

при

котором / т а х

 

Е /р-і)

имеет

наибольшее значение;

 

 

 

— сумма

рабочих токов всех остальных

двигателей;

 

т

— коэффициент одновременности.

 

 

 

Очевидно,

что для потребителей с небольшими

пусковыми токами

(асинхронные двигатели с фазным ротором) почти всегда большее значение тока плавкой вставки можно получить по правилу I [фор­ мула (35)].

Для потребителей, пусковой ток которых практически равен ра­ бочему (осветительные установки, тепловые потребители), ток плав­ кой вставки, определенный по правилу I , всегда больше определен­ ного по правилу I I .

Определив номинальный ток плавкой вставки, находят соответ­ ствующее ему сечение провода. Выбор сечения провода зависит от того, будет он защищен плавкой вставкой только от коротких замы­ каний или также и от перегрузок. По Правилам устройства электро­ установок, от перегрузок нужно защищать осветительные сети в жи­ лых и общественных зданиях, в торговых и служебно-бытовых поме­ щениях промышленных предприятий, а также в пожароопасных помещениях. Сети любого назначения, выполненные незащищенными проводами с горючей оболочкой, необходимо также защищать от пе­ регрузок. Это относится к сетям любого типа во взрывоопасных по­ мещениях. В этих случаях необходимо выбрать такое сечение, чтобы было соблюдено следующее соотношение:

/ д о п > 1 , 2 5 / в ,

(38)

где

/ д о п

— допустимый

ток провода.

 

 

Только

для кабелей

с

бумажной изоляцией

допускается

выбирать

 

 

 

 

/ д о п > / в -

'

(39)

 

Для

случаев, при которых необходимо защищать провода только

от

коротких замыканий,

должно быть выдержано соотношение:

 

 

 

 

/ Д О П > 0 , 3 3 / В .

 

(40)

 

После того как провод выбран, его проверяют на длительный ра­

бочий ток установки:

 

 

 

 

 

 

 

 

/ д о п > / р -

 

(41)

 

Если

вместо плавких

вставок для защиты

внутренних

проводок

применяются автоматические выключатели, то при защите от пере­ грузок выбирают те же соотношения (38—39), что и при плавких предохранителях, а при защите только от коротких замыканий для автоматов с тепловыми расцепителями

/ д о п > - ^ - ,

(42)

для автоматов с электромагнитными расцепителями

/ д о п > ^ - ,

(43)

где

/ а в т — ток срабатывания

автомата.

 

также

по формуле (41).

 

Выбрав

сечение

провода,

его проверяют

 

П р и м е р ы р а с ч е т о в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример

1.

Голый медный провод М25 на открытом воздухе при температу­

ре провода t

=

70° С и температуре воздуха t0 = 25° С допускает ток / =

180 А.

Определить,

какой ток может протекать

по проводу, если предположить,

что

его

температура V =

100° С при той же температуре

окружающего воздуха.

 

Допустимый ток

при температуре / ' =

100° С определяем по формуле

(33):

 

 

 

/ ' =

/ і / t - Z J s

= 180 і

/

1 0 0 —

2 5

= 232 А.

 

 

 

 

 

 

У

t 1 0

 

У

70 — 25

 

 

 

 

 

 

Пример 2. Определить допустимую нагрузку на провод из предыдущего

примера при t

= 70° С и окружающей температуре t0

=

35° С:

 

 

 

 

 

/ ' =

/ 1 /

* - * о = 180 - і / " 7 0 - 3 5

_

1 К

Я д

 

 

 

 

 

 

У

t — t0

 

У

70 — 25

 

 

 

 

 

 

Пример

3.

Определить

допустимую

нагрузку

на

алюминиевый

провод

с теми же данными и при тех же условиях, что и на медный провод в примере 1. По формуле (34)

/ а = / н і / Г ¥ = і 8 о / ї = і 4 0 А -

Пример 4. Установить, какую экономию металла даст прокладка двух алю­ миниевых проводов вместо одного, если нужно передать мощность 5000 кВт при

cos ф =

0,9 и напряжении 10 кВ на расстояние

0,45 км.

Расчет ведем, исходя из того,

что сечение

проводов определяют только до­

пустимой нагрузкой током.

 

 

1.

Если есть одна цепь, ток в ней

 

 

 

5000

 

 

/ =

=

322 А.

 

К З

• 10 • 0,9

 

Из приложения 4 выбираем провод А95. Масса 1 км провода (приложение 1) составляет 257 кг. Общая масса провода составит

257 • 3 • 0,45 = 347 кг.

2. Для двух цепей ток в проводе

 

322

/ =

= 161 А.

 

2

Берем провод А35, масса 95 кг/км. Общая масса составит

95 • 3 • 2 • 0,45 = 256 кг

или

256

100 = 73,7%

347 массы провода в первом варианте.

Пример

5. Необходимо

передать мощность 3700 кВт при

cos tp = 0,8

и

напряжении

10 кВ тремя

трехжильньши кабелями с бумажной

изоляцией

и

медными жилами, проложенными частично в земле при 5° С и частично в канале

при 35° С. Определить

необходимые сечения

кабеля из условий допустимого на­

грева.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.

Кабель проложен в земле. Ток в одном

кабеле

 

 

 

 

 

 

 

 

/ = — —

3700

 

=

84,6 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УЪ • 10 • 0,8

• 3

 

 

 

 

 

По

приложениям

11 и 12 находим поправочные

коэффициенты

1,12

и 0,85

(для расстояния между кабелями

в свету

100 мм). По приложению

7 находим

необходимое

сечение кабеля 16 мм2 . Допустимый ток равен

 

 

 

 

 

 

 

 

95 • 0,85 • 1,12 =

90,5 А .

 

 

 

 

2. Кабель проложен в канале.

 

 

 

 

 

 

 

 

Определяем по приложению 11 поправочный коэффициент 0,85 и

необхо­

димое сечение кабеля (приложение 8) 35 мм2 . Тогда

допустимый ток равен

 

 

 

 

 

105 • 0,85 =

89,2 А.

 

 

 

 

Пример 6. В

ремонтной мастерской

установлены электродвигатели

и све­

тильники. Данные

потребителей приведены

в таблице

7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а 7

 

 

Потребитель

 

 

 

 

Двигатели

 

 

Освещение Л

 

 

 

 

1

 

 

2

3

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мощность

Р , кВт

 

 

 

20,0

 

2,8

14,0

14,0

 

8,0

Тип

 

 

 

 

 

С

реостат­

к.з.

к.з.

к.з.

 

Кратность

пускового тока kj

ным пуском

6,0

5,0

5,0

 

 

1.6

 

 

 

1,0

Коэффициент

полезного действия Т)

 

0,88

 

0,84

0,88

0,88

 

Коэффициент

мощности

COS ф

 

0,90

 

0,85

0,88

0,88

 

1,0

Коэффициент

загрузки

k3

 

0,90

 

1,0

0,95

1,0

 

1,0

тп

Рис. 41. К примеру 6.

Схема электрической сети показана на рисунке 41. Линия ТПРЩ1

проложена кабелем с бумажной изоляцией по стене при темпера­ туре 20° С.

На линии РЩ1 — РЩ2 в канале при температуре

15° С проложен кабель

с бумажной изоляцией. Остальная проводка выполнена

проводом ПР на роли­

ках. Температура в помещениях показана на рисунке.' Расставить предохранители, подобрать плавкие вставки и выбрать необхо­

димые сечения проводов и кабелей по условиям нагрева. Напряжение сети 380 В. При выборе кабеля на линии ТП РЩ1 учесть коэффициент одновременности

нагрузки, равный 0,85.

Расставляем предохранители в соответствии с рисунком 42. Определяем номинальные токи плавких вставок и сечение проводов для отдельных линий.

Линия РЩ1 двигатель 1 (рис. 42). Номинальный ток электродвигателя

г —

^ Jx25+M6 !

I Ш

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

Рис.

42. К примеру 6.

 

 

 

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

38,4 А.

Рабочий ток

УU i\ cos <р

/ 3 -0,38-0,9-0,88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ н й з =

38,4 • 0,90 = 34,6 А.

Номинальный ток плавкой*вставки по правилу I

по

правилу I I

 

 

/ в > /р = 3 4 , 6 А ,

 

 

 

38,4 • 1,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

2,5

24,6 А.

 

 

 

 

 

 

 

По таблице 5 выбираем плавкую вставку на,ток 35 А. По формуле (38)

 

 

 

* / д о п >

1 , 2 5 / в = 1,2535 = 43,8 А.

По приложению 5 берем провод сечением 6 мм2 , ток которого

 

 

 

 

/ д о п

= 50 • kt = 50 • 1 = 50 А,

где

kt

= 1 —поправочный

коэффициент

по

приложению 11 для t0 = 25° С

 

 

 

 

 

 

50Л >

/ Р

=

3 4 , 6 А ,

то есть

сечение провода

удовлетворяет

требованиям.

 

Так же ведем расчеты для других

линий.

 

Линия РЩ1 двигатель

2. Номинальный ток электродвигателя

 

 

 

 

 

 

2,8

 

 

= 5,96 А,

 

 

 

'н =

— ~

 

 

 

тогда

 

 

V3 -0,38-0,84-0,85

 

 

 

Гр =

5,96 - 1 =

5 , 9 6 А

 

 

 

 

 

Ток

плавкой вставки

должен

 

удовлетворять следующим

условиям:

по

 

правилу I

 

 

 

 

 

 

/ в

> 5,96 А ,

 

 

 

по

правилу I I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5,96 • 6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ • >

 

 

= Н , З А .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 > 5

 

 

 

Берем плавкую вставку

на ток 15 А, а ток провода

 

 

 

 

 

 

 

 

' д о п = 1 - 2 5 . 15 = 1 8 , 7 А.

 

 

 

Выбираем провод

1,5 мм2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

• / Д 0 П

=

23Л > / р =

5 , 9 6 А .

 

 

 

 

 

Таким же образом определяем номинальные токи плавких вставок и сече­

ния

проводов для остальных линий.

 

 

 

 

 

 

 

 

Линия РЩ2 — двигатель

 

3:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14,0

 

= 27,7 А;

 

 

 

 

 

Vf-

 

0,38 • 0,88 • 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ р

=

27,7 • 0,95 =

26,3 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

/ В

=

26,ЗА;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

>

 

27,7

- 5

= 55,4 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

= 60 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/дол =

1,25-

60 = 75 А;

 

 

 

 

 

F =

10 мм2 ;

/ д

о п

=

 

80 • 0,91 =72, 8 А >

/ р

=

26,3 А.

Линия РЩ2 — двигатель

4:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14,0

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь

/„ = ——

 

 

 

 

 

:

 

= 27.7А = / р ;

 

 

 

 

УЪ-0,38-0,88-0,88

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

>

27,7 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

 

 

27,7

 

• 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

> — — — =55, 4 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

= 60 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ д

о

п

=

1,2560 = 75 А;

 

 

 

 

 

F =

10 мм2 ;

/доп =

 

80 • 0,91 = 7 2 , 8 А >

/ р

=

27,7 А.

Линия РЩ2 — осветительная

 

нагрузка:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ р

=

 

 

 

г

 

 

=

12,2 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 /3 - 0,38

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

>

 

12,2 А;

/ в =

15 А;

 

 

 

 

 

 

 

/ ' д о п

=

1,25 • 1 5 =

18,8 А;

 

 

 

 

 

F =

1,5 мм2 ;

/доп =

23 • 0,91 =

20,9 А > / р

=

12,2 А.

Сечение нулевого провода должно быть не менее 0,5 сечения фазного.

 

Принимаем F =

1,0 мм2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Линия РЩ1 — РЩ2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ р

= 26,3 +

27,7 +

12,2 = 66,2 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

>

66,2 А;

 

 

 

 

/max =

2

/ р

( n _ D +

Wk =

27,7 + 12,2 +

27,7 • 5 =

178 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

178

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/„>

 

-JT

=

7 1 , 2 А ;

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в = 80 А;

 

/ д о п = 1 • 80 = 80 А.

 

 

По приложению

8 сечение

F =

16 мм2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

/ д

о п = 80 • 1 =

80 А > / р = 66,2 А.

 

 

Сечение

нулевого

провода

берем

равным

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F0

 

=

10 мм2 .

 

 

 

Линия

ТП-РШ1:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ р

= 0 , 8 5

(34,6 +

5,96 +

26,3 + 27,7 +

12,2) = 90,8 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

=

90,8 А;

 

 

 

 

W

=

0,85 (34",6 + 5,96 +26, 3 +

12,2) +27, 7 • 5 =

206,5 А;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

206,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в > - 4 - ^ 8 2 , 5 А ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в

= 100А;

/ д

о п

= 1 • 100 =

100А.

 

 

По приложению

8 F =

25 мм2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ д о п

=

100 А > 90,8 А.

 

 

 

Сечение нулевого провода F0

16 мм2 .

8.

 

 

 

Результаты

подсчетов

сводим

в таблицу

 

Т а б л и ц а 8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетные

РЩІ-Д1

 

РЩ1-Д2

 

РЩ2-ДЗ

РЩ2-Д4

РЩ2-Л

РЩ1-РЩ2 ТП-РЩ1

величины

 

 

 

 

 

38,4

 

 

5,96

 

27,7

 

27,7

12,2

_

_

 

 

 

34,6

 

 

5,96

 

26,3

 

27,7

12,2

66,2

90,8

 

 

 

61,5

 

 

35,8

 

138,0

 

138,0

178,0

206,5

/max

 

 

24,6

 

 

14,3

 

55,4

55,4

71,2

87,5

2,5

 

 

 

 

 

 

 

35,0

 

 

15,0

 

60,0

60,0

15,0

80,0

100,0

/ в

 

 

 

 

 

F

 

 

6,0

 

 

1,5

 

 

10,0

10,0

1,5

16,0

25,0

kt

 

 

1,0

 

 

1,0

 

 

0,91

0,91

0,91

1,0

1,0

/доп

 

 

50

 

 

23,0

 

72,8

72,8

20,9

85,0

100,0

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

10,0

16,0

Номинальные

токи

плавких

вставок

и сечения проводов наносим

на ри­

сунок

42.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пример 7. Выбрать сечение провода марки ПР по нагреву для питания электродвигателя мощностью 20 кВт, 380 В с кратностью пускового тока 5, коэффициентом полезного действия ч) = 0,89 и cos ср = 0,89 при защите плавким предохранителем и автоматическим выключателем без выдержки времени. Ко­ эффициент загрузки двигателя 0,9.

1. Защита плавким предохранителем. Рабочий ток электродвигателя

 

 

 

0 , 9 Р

 

 

 

 

0,9 - 20,0

 

 

/р

= —z

= —

 

 

 

= 34,6 А.

 

 

УЗ и-г\ cos <р

УЗ • 0,38 • 0,89 • 0,89

Ток плавкой

вставки

по правилу I

 

 

 

 

 

по правилу II

 

 

 

/ „ > / р = 3 4 , 6 А ,

 

 

/ т

 

 

 

34,6 - 5, 0

 

 

 

 

 

а

х

=

 

 

 

 

 

/„ >

 

 

 

— — = 69,3 А.

 

 

 

а

 

 

 

2,5

 

 

Выбираем плавкую вставку

 

на 80 А. Ток провода

 

 

 

 

/ д о п = 1,25 • 80 =

100 A ,

F =

16 мм2 .

2. Защита

автоматическим

выключателем.

 

 

Уставка

автомата

35 А ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ д о

п

= 1,25-

35 = 43,8 А;

 

 

 

 

F = 6 мм2 ;

 

/ д

о п =

50 А >

/ р =

34,6 А.

Г л а в а VI

РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ПО ПОТЕРЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Электрический ток, проходя по проводнику, создает в нем паде­ ние напряжения. Вследствие этого напряжение в конце линии в боль­ шинстве случаев оказывается ниже ее напряжения в начале. Кроме того, оно изменяется при изменении нагрузки. Провода электрической линии выбирают так, чтобы падение напряжения в них не Выходило за некоторые допустимые пределы и, следовательно, в конце линии напряжение поддерживалось на необходимом для потребителей уров­ не. Электрический расчет проводов сводится к определению в них падения напряжения, если задано сечение, и, наоборот, к нахожде­ нию сечений проводов при известном допустимом падении напряже­ ния.

§ 1. Расчет разомкнутых трехфазных сетей с равномерной нагрузкой фаз по потере напряжения

Расчет линий постоянного тока. На рисунке 43, а изображена линия постоянного тока с тремя нагрузками. В связи с тем, что пря­ мой и обратный провода такой линии выполняют одинаковыми, мож-

Рис. 43. К расчету линий постоянного тока.

но заменить ее однолинейным изображением (рис. 43, б). Такой метод применяют также и в трехфазных симметричных сетях.

Принимаем следующие обозначения:

Ч. П> h — токи нагрузки, или нагрузочные токи; Л» h' h — токи в линии, или линейные токи. Очевидно, что

 

 

 

11 =

П ~\~ И ~Ь 'З' ^2 =

 

П ~Ь 'з»

 

~ П'

U,

П< h

— длины

отдельных

участков

линии;

 

ri>

г 2>гз

— сопротивления отдельных участков линии;

L t ,

L 2 , L 3

— расстояния от нагрузки до начала

линии;

Ru

 

R2, R3

—сопротивления участков от нагрузки до начала линии.

 

Из рисунка 43

следует, что

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Li

 

=

/jj

L2

=

/j

-\- /2 ;

L3

=

/j -f-

l2

-\- /3

и

соответственно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rt

=

fi,

R2

=

rt

+ r2 ;

R3

=

r t

+

r2

+ r3.

 

Падение

напряжения

AU

равно

разности

напряжений в начале

и

в

конце линии;

оно может

быть найдено

по закону Ома. Тогда

 

 

 

AU =

ил—иа

= 2 / ^

4- 2г2

+ 2/3Г3.

Падение напряжения удваивается, так как оно есть в прямом

иобратном проводах.

Всокращенном виде предыдущее выражение можно изобразить

так:

 

 

 

 

Д£/ =

2 2 / г .

 

 

 

 

 

 

(44)

С другой стороны, если линейные токи

заменить

нагрузочными

то выражение (44) примет следующий вид:

 

 

 

 

 

AU

= 2 [(ij + i2 +

ig) гх

+ 2 +

і3)

г2 + і3г3)\

 

= 2 ( г ^

+

rj2

+ гх

і 8 +

 

+ г2н +

га і„ +

г3і3)

= 2 [ГІІ!

+

х +

r2 )

t2

+ (гх 4- г2

+

г8 ) і8 ]

=

 

 

 

= 2 ( i 1 # 1

+

i 2 # 2 +

t,#3 ),

 

 

 

 

или

в общей

форме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

MJ

=

2^iR.

 

 

 

 

 

 

(45)

Если линия выполнена проводами одного сечения,

то

 

 

 

 

 

 

/

 

 

L

 

 

 

 

 

 

 

 

г = — — ,

а # = _ _ ,

 

 

 

 

 

 

 

 

Т г

 

 

 

7 F

 

 

 

 

где 7 — удельная проводимость материала

провода,

м/(Ом-мм2 );

 

F — сечение провода, мм2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда падение

напряжения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Д*/ =

- р г 2 / / ;

 

 

 

 

 

(46)

Если задано допустимое падение напряжения в линии, то сечение проводов находят по уравнению

F = 7 ^ 2 "

(48)

ИЛИ

В ряде случаев нагрузки в исходных данных могут быть выраже­ ны мощностями.

Обозначим через р мощность нагрузки и через Р мощность в ли­ нии.

Приближенно можно считать, что

/ — P i •

/ — Р2 . ;

_ Рз

ин

ин

ин

гР1 . / Pj . т _ Рз

1~~~й~'

2~~й~'

3~~~и~'

ии

ин

где U„ — номинальное напряжение сети. Подставляя эти значения в уравнения

F = — - У\ pi-

Y Д UUH ^ r t '

ин

(48) и (49), получим

(50)

v '

F = ^ p L . (51)

Наконец, если падение напряжения выразить не в вольтах, а, как это часто делается, в процентах от номинального напряжения сети

AU % = —

100,

 

 

 

и»

 

 

 

то уравнения (48) и (49) можно

превратить

в следующие:

«

F =

Ш

у л-

 

(52)

tAU%UH

Л

'

V >

F =

У.И.

 

(53)

Соответственно могут быть преобразованы формулы (50) и (51). Выбор для расчета одной из формул (48—53) зависит только от того, в каких величинах даны исходные данные по сети, и определя­

ется стремлением сократить вычислительную работу.

Падение и потеря напряжения в сетях переменного тока. Рассмот­ рим линию трехфазного переменного тока с нагрузкой на конце. Бу-

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ