§ 66. Расчет судовых электрических сетей

Расчет судовых электрических сетей в общем виде сводится к определению сечений кабелей и проводов по расчетным токам нагрузки с последующей проверкой сети на потерю напря­жения.

Расчетный ток нагрузки кабеля или провода, питающего от­дельный судовой потребитель, определяется по следующим формулам:

постоянный ток

однофазный переменный ток

трехфазный переменный ток

, (1)

где расчетный ток нагрузки, А; - номинальная полезная мощность потребителя, кВт; - номинальный к. п. д. потребителя; - номинальное напряжение, В; k - коэффициент загрузки по­требителя; cosφ - номинальный коэффициент мощности потребителя.

Расчетный ток кабеля, питающего группу потребителей, оп­ределяется с учетом максимальной нагрузки потребителей и ко­эффициента одновременности их работы:

постоянный ток

= (2)

переменный ток

= , (3)

где k - коэффициент одновременности работы потребителей; - сумма токов всех потребителей; - сумма активных токов по­требителей (I = Icosφ); - сумма реактивных токов потребите­лей (I = Isinφ).

По расчетным токам производят выбор площади сечения кабелей, числа жил и допустимых нагрузок на кабель с учетом режима работы. Необходимо, чтобы расчетный ток был несколь­ко меньше или равен допустимому.

В табл. 23 приведены предельно допустимые токи нагрузок кабелей марок КНР, КНРП, КНРЭ, КНРУ.

Таблица 23

Выбранное сечение кабеля проверяется на потерю напряже­ния. Согласно Правилам Регистра потеря на­пряжения между генератором и ГЭРЩ или АЭРЩ не должна превышать 1%. Потеря напряжения в судовых сетях от ГЭРЩ или АЭРЩ до потребителей электроэнергии не должна превы­шать; для силовой сети, нагревательных и отопительных прибо­ров - 7% от номинального напряжения; для силовых потребите­лей с кратковременным или повторно - кратковременным режима­ми работ - 10%; для осветительной сети и сигнализации при напряжении более 30 В - 5%; для осветительной сети и сигнали­зации при напряжении 30 В и менее - 10%; для средств радио­связи, радиоэлектронавигационных устройств и сети заряда акку­муляторных батарей - 5%. При прямом пуске электродвигате­лей переменного тока потеря напряжения на выводах двигателя в момент пуска не должна превышать 25% номинального напря­жения. Если по расчету сети потеря напряжения окажется боль­ше допустимой, то необходимо увеличить сечение кабеля, питаю­щего эту сеть.

Потеря напряжения ΔU, В, в двухпроводной цепи постоянно­го тока с нагрузкой на конце (рис. 2.132, а), согласно закону Ома, будет равна

ΔU = 2Ir (4)

Сотивление провода r, Ом, равно

r = l/(γS) (5)

Поэтому

ΔU = 2Il/(γS), (6)

или в процентах от номинального напряжения сети

ΔU = 200Il/(γSU), (7)

где в формулах (4) - (7): I - ток нагрузки, А; l - длина ли­нии, м; γ - удельная проводимость меди, 48 МСм/м (при температуре нагрева проводов до 65°С); S - площадь сечения прово­да, м; U - номинальное напряжение сети, В.

Рис. 2.132. Сеть с нагрузкой:

а - сосредоточенной на конце линии;

б - рассредоточенной по ее длине.

Если нагрузку потребителя выразить через его мощность (I = P/U), то формула для определения потери напряжения, %, примет вид:

ΔU = 200Рl/(γSU ), (8)

где Р - мощность потребителя, Вт.

Потеря напряжения от источника до последнего потребителя в сети постоянного тока с рассредоточенной нагрузкой (рис. 2.132, б) будет равна

ΔU = . После определения потерь напряжения ΔU, на каждом участке получим следующие формулы:

ΔU = ; (9)

ΔU = ; (10)

Потеря напряжения ΔU, %, в однофазной цепи переменного тока с сосредоточенной нагрузкой на конце определяется по формуле (8) и формуле

ΔU = 200Ilcosφ/(γSU), (11)

где cosφ - номинальный коэффициент мощности потребителя.

В трехфазных сетях переменного тока с сосредоточенной на­грузкой на конце линейная потеря напряжения ΔU , %, опреде­ляется по формулам:

ΔU = 100Ilcosφ/(γSU), (12)

ΔU = 100Рl/(γSU ). (13)

Расчет потери напряжения в сетях одно- и трехфазного перемен­ного тока с рассредоточенной нагрузкой аналогичен приведенно­му расчету сети постоянного тока. В первую очередь определяют потери напряжения на отдельных участках сети, а после находят потерю напряжения в конце линии, как сумму потерь напряже­ний на отдельных участках.