Введення в спеціальність

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1

Тема роботи: Допустимі струмові навантаження на проводи, кабелі і шини

Мета роботи: навчитись виконувати розрахунки, необхідні для вибору перетинів проводів і кабелів найпростіших мереж до 1000 В

Теоретична частина

Електрична мережа служить для передачі і розподілу електричної енергії. Залежно від призначення і конструктивного виконання лінії електричної мережі мають різні найменування.

Повітряною лінією електричної мережі називається пристрій для передачі і розподілу електричної енергії по проводах, розташованих на відкритому повітрі і прикріплених за допомогою ізол яторів та арматури до спеціальних дерев'яних, залізобетонних або металевих опор. Дроти повітряної лінії можуть також прокладатися на кронштейнах мостів шляхопроводів і інших інженерних споруд.

Кабельною лінією називається лінія, виконана з одного або декі - лькох кабелів, прокладених в земляній траншеї, в спеціальних спорудах (блоках, шахтах і т. п.), на відкритому повітрі по стінах або стелі будівель. Кабелі можуть прокладатися також у воді.

Електропроводкою називається силова і освітлювальна розподільна мережа напругою до 1000 В, виконана ізольованими проводами або кабелями перетином до 16 мм2, прокладеними всередині будівель і споруд або по зовнішніх стінах, а також по території дворів і присадибних ділянок. За способом виконання електропроводки можуть бути відкритими, прокладеними по поверхні стенів, стель, балок і т. п. або прихованими, прокладеними приховано в конструктивних елементах будівель (стінках, стелях, перекриттях).

У промислових підприємствах набули широкого поширення струмопроводи, що є пристроєм з шин, укріплених на ізолюючих опорах всередині коробів, галерей і тунелів. Застосовується також прокладка шин струмопроводів відкрито на опорних конструкціях як всередині будівель, так і на відкритому повітрі.

Практична частина

Електричний струм, що протікає по провідниках ліній електричної мережі, нагріває струмопровідні жили. Одночасно відбувається охолоджування провідників шляхом відведення тепла в навколишнє середовище. Через деякий час, якщо величина струму, що протікає в провідниках, не міняється, температура провідника досягає деякого граничного значенні, яке надалі залишається незмінним.

Найбільша допустима температура для проводів і кабелів

2

Використана література

1. ДНАОП 0.00-1.32-01. Правила будови електроустанонок. Електро-

обладнання спеціальних установок. Львів, 2002.

2.Указания по определению электрических нагрузок в промышленных установках. Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. Тяжпромэлектропроект, 1968, № 6.

3.В.Л. Лихачев. Электротехника. Справочник, том 2. Москва, СОЛОН-Пресс, 2003. 448с.

4.Карпов Ф. Ф. Козлов В. Н. Справочник по расчету проводов и кабелей. М, «Энергия», 1969.

71

Вимоги до оформлення лабораторної роботи

1.Звіт оформляється на стандартних листках формату А4 в стандартних рамках.

2.Рекомендується виконувати звіт машинописним способом.

3.Звіт повинен містити титульний листок, тему і мету роботи,

теоретичну частину, розрахункову частину з поясненням виконаних розрахунків згідно свого варіанту.

4.В кінці звіту оформляються висновки до виконаної роботи.

70

визначається умовами безпеки, надійності і економічності.

Надмірно висока температура ізольованого дроту або кабелю служить причиною швидкого зношення ізоляції і скорочення терміну служби проводки.

Особливо небезпечним є перегрівання ізоляції провідників в пожежонебезпечних і вибухонебезпечних приміщеннях, де займання ізоляції може викликати пожежу або вибух.

Таким чином, величина струмового навантаження на провідник заданого перетину повинна бути обмежена таким чином, щоб найбільша температура провідника не перевищувала певної межі. Правила улаштування електроустановок (ПУЕ) встановлюють наступні найбільші допустимі температури при нагріванні тривалим струмовим навантаженням: оголені дроти і шини - до 70 0С, дроти і кабелі з гумовою або пластмасовою ізоляцією – до 65 °С, кабелі з паперовою ізоляцією на напругу до 3000 В – до 80 °С.

Допустимі струмові навантаження залежать від перетинів провідника, його конструктивного виконання і умов охолоджування.

У таблицях 1-3 приведені допустимі струмові навантаження для ізольованих проводів, кабелів з паперовою ізоляцією і голих проводів. Ці таблиці складені для провідників з алюмінієвими жилами, що мають в даний час найбільше розповсюдження. Таблиці допустимих струмових навантажень для проводів і кабелів інших марок можна знайти в довідниках або ПУЕ.

Таблиця 1 – Допустиме струмове навантаження дротів з алюмінієвими жилами з резиновою і поліхлорвініловою ізоляцією

3

Таблиця 2 – Допустиме струмове навантаження для кабелів з алюмінієвими жи лами з паперовою ізоляцією в свинцевій або алюмінієвій оболонці

Таблиця 3 – Допустимі тривалі струмові навантаження на оголені алюмінієві дроти

Допустимі навантаження у вказаних таблицях приведені для нор - мальних умов прокладки. Нормальними умовами при прокладці проводів і кабелів в повітрі вважається температура повітря +25°С, причому відстань на світлі між сусідніми кабелями при прокладці їх всередині і поза будівлями та в тунелях повинна бути не менше 35 мм і при прокладці в каналах - не менше 50 мм. Число кабелів, що прокладаються, не обмежується. Нормальною температурою при прокладці кабелів в землі або у воді вважається +15 °С. Допустимі навантаження для кабелів, прокладених в землі, приведені за умови прокладки в траншеї одного кабелю.

4

Таблиця А3 – Питомі втрати напруги в трифазній повітряній лінії 380 В, виконаній алюмінієвими дротами, %/(кВт км)

Таблиця А4 – Питомі втрати напруги в струмопроводах типу ШРА-64 при напрузі 380 В, %/(кВт км)

Таблиця А5 – Маса алюмінієвих дротів

69

Додаток А. Таблиці питомих втрат напруги

Таблиця А1 - Питомі втрати напруги в двопровідній лінії змінного струму при cos = 1 або постійного струму, виконаній алюмінієвими дротами або кабелем алюмінієвими жилами

Таблиця А2 – Питомі втрати напруги в трифазній лінії 380 В, виконаній кабелем з алюмінієвими дротами або ізольованими алюмінієвими дротами в трубах, %/(кВт км)

68

Розглянемо випадок, коли потрібно визначити допустиме струмове навантаження для трижильного кабелю з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією перетином 95 мм2 при прокладці в землі, у воді і в повітрі.

За табл. 2 знаходимо для трижильного кабелю вказаного перетину допустимі струмові навантаження: при прокладці в землі – 260 А, у воді - 340 А і в повітрі - 190 А. Допустиме навантаження на один і той же кабель міняється залежно від умов охолодження: краще всього кабель охолоджується при прокладці у воді, гірше - при прокладці в землі і ще гірше - при прокладці в повітрі.

Якщо умови прокладки проводів і кабелів відрізняються від нормальних, величина допустимого навантаження Iд (А) на дріт або кабель визначається з урахуванням поправочного коефіцієнта

де Iд.н. – табличне значення допустимого струмового навантаження за нормальних умов, А;

Кп - поправочний коефіцієнт, що враховує зміну умов охолодження провідника.

Поправка на температуру навколишнього середовища. Якщо фактична температура навколишнього середовища відрізняється від нормальної, вводиться поправочний коефіцієнт Кп1, величина якого визначається за таблицею 4 залежно від допустимої максимальної температури провідника і фактичної температури середовища.

Поправка на число кабелів, прокладених в одній траншеї . При прокладці в загальній траншеї більше одного кабелю вводиться

5

поправочний коефіцієнт Кп2, який визначається за таблицею 5.

Ненавантажені резервні кабелі при цьому не враховуються.

Поправка на повторно-короткочасний і короткочасний режим роботи. Допустимі навантаження в таблицями 1, 2 і 3 визначені за умови тривалого проходження струму по провідниках. Проте електродвигуни багатьох верстатів працюють в повторнокороткочасному режимі. Двигун працює при обробці деталі, потім на час установки для обробки нової деталі він зупиняється. Таким чином, час роботи двигуна чергується з часом відключення. Зрозуміло, що провідники лінії, що живилять двигун з таким режимом роботи, знаходяться в кращих умовах охолодження порівняно з провідниками такої ж лінії, що несе навантаження без перерв. Провідники лінії з повторно-короткочасним режимом роботи допускають збільшення навантаження, що враховується поправочним коефіцієнтом Кп3, який визначається за формулою

де ПВ — відносна тривалість робочого періоду, рівна відношенню часу включення лінії до загальної до загальної тривалості часу включення і відключення.

де tр - тривалість робочого періоду; tц - загальна тривалість циклу.

Необхідно відзначити, що коефіцієнт, що враховує збільшення допустимого навантаження на провідник, може бути застосований лише за наступних умов:

а) тривалість робочого періоду циклу повторно-короткочасного режиму роботи не перевищує 4 хв., а тривалість відключення - не менше 6 хв.;

6

67

Лінія: однофазна, кабельна

24 Uн = 220 В

Uдоп = 5,6% cos = 1

Лінія: трифазна, повітряна

Uн = 380 В

25 Uдоп = 4,7% cos = 0,80

Завдання 3. Вибрати струмопроводи за величині струму навантаження і визначити втрату напруги до точок В і Г для трансформаторного пункту промислового підприємства (рис. 2, а). Навантаження вздовж струмопроводів розподілено рівномірно. Замінити рівномірно розподілене навантаження вздовж струмопроводів зосередженим всередині цих ділянок. Haпруга мережі 380 В.

66

б) перетин мідних провідників не менше 10 мм2 і перетин алюмінієвих провідників не менше 16 мм2.

Якщо умови роботи проводки вимагають введення декількох поправок, то загальний поправочний коефіцієнт визначається пере - множуванням окремих коефіцієнтів.

Наприклад, необхідно визначити допустиме тривале струмове навантаження на трижильний кабель з алюмінієвими жилами з паперовою ізоляцією на напругу до 3000 В перетином 3х120 мм2, прокладений а траншеї при температурі ґрунту 25°С. Всього в загальній траншеї прокладено сім кабелів, відстань між ними на світлі 100 мм. Один кабель резервний і навантаження не несе.

За таблицею 2 знаходимо допустиме тривале струмове навантаження для кабелю перетином 3×120 мм2 за нормальних умов прокладки в землі:

Iд.н = 300 А.

Згідно тадлиці 4 знаходимо значення поправочного коефіцієнта на температуру грунту +25°С для нормованої температури жил кабелю +80°C: Кп1= 0.92. Нагадаємо, що при прокладці в землі за нормальну температуру беруть +15°С.

За таблицею 5 знаходимо значення поправочного коефіцієнта на число прокладених в траншеї кабелів при відстані між ними в траншеї 100 мм (число робочих кабелів без врахування резервного рівно шести): Кп2 = 0.75.

Загальний поправочний коефіцієнт рівний добутку знайдених коефіцієнтів:

Кп = 0.92 0.75 = 0.69

Величину допустимого навантаження на кабель з урахуванням погір - шення умов охолоджування кабелю визначуваний за формулою (2)

Iд = 0.69 300 = 207 А.

Розглянемо випадок, коли потрібно визначити допустиме навантаження на прокладені відкрито алюмінієві дроти з гумовою ізоляцією перетином 50 мм2, якщо по них отримує живлення електродвигун з повторно-короткочасним режимом роботи. Тривалість робочого періоду двигуна складає tр = 3 хв. і тривалість перерви в роботі - 7 хв. Температура приміщення, в якому прокладені дроти, +25 0С.

За умовами наведеного випадку тривалість роботи двигуна рівна

7

3 хв. і тривалість часу, протягом якого двигун відключений, 7 хв. Отже, загальна тривалість одного циклу tц =3+7=10 хв.

Визначаємо за формулою (3) відносну тривалість робочого періоду двигуна

ПВ = 3/10 = 0.3

Значення поправочного коефіцієнта визначаємо за формулою (2)

Допустиме тривале струмове навантаження на дроти для заданих умов прокладки згідно табл. 1 складає:

Iд.н. = 165 А

Допустиме навантаження для повторно-короткочасного режиму, заданого для наведеного випадку, визначається з врахуванням значення поправочного коефіцієнта за формулою (1)

Iд = 1.6 165 = 264 А.

8

65