2.5.5 Расчет аппаратов защиты, проводов кабелей

Расчет проводов и кабелей:

Выбор марки и сечения проводов и кабелей:

Так как кабель, подающий питание от распределительного устройства до щита прокладывается по несущим конструкциям, не испытывает механических нагрузок, влияния внешних электрических полей, не подвергается значительным растягивающим усилиям и эксплуатируется при средней температуре окружающей среды 40С и относительной влажности 80-90%, то выбирается кабель марки АКВВГ  контрольный кабель с алюминиевыми жилами, имеющий изоляцию жил и защитную оболочку из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова.

Для монтажа средств автоматизации в дипломном проекте использованы кабели следующих марок:

АКВВГ  контрольный кабель с алюминиевыми жилами, имеющий изоляцию жил и защитную оболочку из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова;

КВВГ  контрольный кабель с медными жилами, имеющий изоляцию жил и защитную оболочку из поливинилхлоридного пластиката, без защитного покрова.

Сечение жил кабеля должно находиться в пределах от 0,75 до 2,5 мм².

Расчет сечения жилы кабеля, подающего питание от распределительного устройства до щита, осуществляется по допускаемому току нагрузки.

Расчет сечения кабеля от РУ до щита:

Для расчета сечения жилы кабелей командных и питающих цепей необходимо знать ток нагрузки (расчетный), который определяется из суммарной мощности.

= 40 Вт;

= 40 Вт;

Рмэо =80Вт

Р_ТРМ212 =40Вт

Р=Р_ПБР+3Р_БП-04+Рмэо+3Р_ТРМ212=3*40+3*40+80+3*40=440Вт

= 520/220=2,37А

, где

- номинально - допустимый ток,

= , где

- поправка на температуру окружающей среды. Для его определения необходимо знать допустимую температуру нагревания проводов и кабелей, которая зависит от изоляции.

Для выбора этой температуры необходимо знать тип изоляции. В данном случае изоляция поливинилхлоридная. Кроме температуры нагрева проводов и кабелей необходимо знать среднюю температуру и действительную температуру окружающей среды. Средняя температура окружающей среды примерно равна 25 С, а действительной температурой в данных условиях можно пренебречь. Из этого следует, что =1.

- это поправка на количество кабелей, проложенных в одной трубе и где проложена сама труба. В данном случае все трубы прокладываются в земле, значит из таблицы выбираем =1.

= 1 1 = 1;

(А)

также находится по таблице, равное 29А. Затем необходимо сравнить табличное и расчетное значение номинально-допускаемого тока:

2,37А<29А, следовательно сечение кабеля будет равно 2,5мм .

Количество жил определяется в зависимости от количества задействованных (рабочих) жил. Так как в работе должны быть задействованы 2 жилы, то выбираем ближайший стандарт 4 жилы. Значит, 2 будут резервными.

После выбора кабеля осуществляется проверка сечения на допускаемую потерю напряжения U для цепей автоматики электрической защиты при максимальной нагрузке. U должно быть 3%.

, где

- удельная электропроводность. =31,7 м/Ом м.

так как U 3%, следовательно, сечение выбрано правильно.

Расчет аппаратов защиты:

Выбор двухполюсных выключателей В зависимости от выбранного сечения кабеля производим расчет пускозащитной аппаратуры . Расчет осуществляется по методу сравнения выбранных характеристик аппаратуры защиты с их расчетными значениями. Защита средств автоматизации осуществляется с помощью автоматических выключателей, при помощи которых необходимо соблюдать следующие неравенства

, где

- напряжение автоматического выключателя;

- ток автоматического выключателя;

- ток срабатывания электромагнитного расцепителя;

- номинальный ток теплового расцепления;

Исходя из этих условий выбирается двухполюсный выключатель типа АЕ-20056 ММ, техническая характеристика которого следующая:

= 220В;

= 25А;

= 75А;

= 1,25А.

Проверяем правильность выбора:

220В = 220В;

25А 2,37А;

75А 2,97А;

4А 2,61А.

Так как вышеперечисленные условия соблюдаются, то выключатель выбран верно.

Проверяем защищает ли автоматический выключатель выбранное сечение кабеля. Для этого рассчитывается номинальный допустимый ток:

, где

- кратность допустимого тока, которая выбирается в зависимости от аппаратуры защиты. Для автоматического выключателя =0,22.

- коэффициент учитывающий условия прокладки. Так как в данном случае кабель прокладывается в земле, то =1.

Так как > , то автоматический выключатель защищает выбранное сечение кабеля.

29А > 16,5А , где

- это допустимый то кабеля, который выбирается по таблице.

Проверяем, срабатывает ли автоматический выключатель при коротком замыкании в самой удаленной точке. Для этого определяется значение удельного сопротивления петли «Фаза-Нуль» для участков линии от источников питания до короткого замыкания.

, где

- удельное сопротивление;

- активное сопротивление для алюминиевой жилы сечения 2,5мм равное 13,3 Ом/км;

- реактивное сопротивление, равное 0,09 Ом.

Определяем общее удельное сопротивление по формуле:

, где

l - длина кабеля (в километрах).

Зная величину U потребителя, определяем ток короткого замыкания:

автоматический выключатель срабатывает при коротком замыкании, если выполняется следующее условие:

Так как условие выполняется, то автоматический выключатель срабатывает и защищает схему от короткого замыкания. Проверяем защищает ли автоматический выключатель выбранное сечение кабеля. Для этого рассчитываем номинальный допустимый ток.

Так как I_н.д.>I_н.доп., то автоматический выключатель защищает выбранное сечение кабеля.

Расчет автоматических выключателей для щита 2 и 3 производится аналогично и выбирается АЕ-2000, техническая характеристика, которого следующая:

= 220В;

= 25А;

= 75А;

= 1,25А.

2. Выбор однополюсных выключателей:

Для того, чтобы выбрать однополюсный выключатель необходимо знать мощность потребителя и найти ток нагрузки. В качестве мощности потребителя берем максимальную мощность. В данном случае – это мощность блока трансформаторов тока суммарной загрузки (БТТЗ).

= 40 Вт;

Теперь необходимо рассчитать ток нагрузки:

После определения тока нагрузки (расчетного) необходимо проверить защищает ли однополюсный выключатель линию питания. Для этого проверим:

220В = 220В;

25А 0,18А;

75А 0,225А;

1,25А 0,198А.

Так как вышеперечисленные условия соблюдаются, значит, однополюсный выключатель защищает линию питания. Следовательно, выбираем однополюсный выключатель АЕ 20056 ММ.