Расчет и выбор сечения проводов по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения

Практическое занятие №5

Цель: познакомиться с методикой расчета и выбора сечения проводов по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения

Оборудование: методические указания, учебник,калькулятор, линейка.

Образовательные результаты по ФГОС:

Знать: основные законы электротехники:электрические цепи переменного тока; основные сведения о синусоидальном электрическом токе, линейные электрические цепи синусоидального тока.

Уметь: контролировать качество выполняемых работ; производить контроль различных параметров электрических приборов; работать с технической документацией.

Краткие теоретические сведения

Выбор сечения проводников производится по нагреву длительно допустимым током нагрузки с учётом температуры окружающей среды, способа прокладки и количества проложенных рядом кабелей. Допустимые нагрузки указываются в соответствующих таблицах. Расчетная температура для воздуха +25⁰с, для земли +15⁰С. 2. Проверка выбранного сечения проводится по допустимым потерям напряжения в нормальном и пусковом режимах: (линии небольшой длины проверять необязательно)

где проводимость g =53 для меди,g = 32 для алюминия, DUдоп. = 5 % от Uном. - для нормального режима (В); DUдоп. = 20 % - для пускового режима (В), l- длина линии (м). Например:5% от 380 В будет: 0.05х380=19 В.

Проводники, выбранные по нагреву допустимым длительным током, должны быть проверены по допустимой потере напряжения. Допустимые отклонения напряжения у электроприемников устанавливает ГОСТ 13109—87 "Электрическая энергия. Нормы качества электрической энергии у приемников, присоединенных к электрическим сетям общего назначения". В соответствии с требованиями этого стандарта, электрические сети должны обеспечивать на зажимах электроприемников отклонения напряжения, не превышающие установленных значений. Потеря напряжения в кабельной или воздушной линиях электропередачи рассчитывается по формуле:

где Iраб – рабочий ток нагрузки (А); l – длина линии (м); cos φ – коэффициент мощности; γ – проводимость для меди γ = 53 м/Ом; для алюминия γ = 32 м/Ом; S – площадь сечения проводника (мм ²). Допустимые потери напряжения для силовых приёмников ΔU = 0,05 Uном.

Порядок выполнения расчета

1. Рассчитать сечение по длительно допустимому току нагрузки.

2. Проверить по экономической плотности тока.

3. Проверить по допустимым потерям напряжения

4. Проверить в режиме короткого замыкания (провода должны выдержать ток КЗ, чтобы сработал расцепитель автомата).

Задание.

Рассчитать сечение по длительно допустимому току нагрузки, проверить по экономической плотности тока, по допустимым потерям напряжения и в режиме короткого замыкания (провода должны выдержать ток КЗ, чтобы сработал расцепитель автомата). Выбрать провод для питания стационарных приемников внутри помещения производственного цеха без наличия пожароопасных и взрывоопасных объектов. Способ прокладки в трубах, на воздухе. Провода защищены автоматом на номинальный ток расцепителя I р. а.= 63 А. Номер варианта (таблица 3) соответствует номеру последней цифре по списку в журнале.

Пример расчёта.

Дано:

-рабочее напряжение Uном. = 380 В,

-мощность электродвигателя Pрасч. = 25 кВт,

-cosj = 0,85,

-длина линии L=80 м;

-число часов использования максимума нагрузки в год Tmax. =3200 ч./год.

Решение.

1. Принимаем алюминиевый провод, т. к. он дешевле и по условию (в цехе) отсутствуют ограничения по применению алюминия. Прокладка осуществляется по бетонным стенам в трубах и в каналах (на воздухе). Выбираем марку провода АПВ- алюминиевый провод с изоляцией из винилхлорида, всего проводов 5: три токоведущих, один нулевой и один заземляющий.

2. Находим рабочий ток:

Iраб. = Pрасч. / (Ö3 * U * cosj) = 25000 / (Ö3 * 380 * 0.85) = 44,7 А.

По справочным таблицам принимаем минимальное сечение алюминиевого провода по допустимому току нагрузки равное 16 мм2 с I дл. доп. = 55 А при прокладке четырех проводов в трубе. Выбираем провод марки АПВ – сечением 16 мм², так как 55 А> 44,7 А.

3. Проверяем сечение провода по допустимым потерям напряжения:

SDU = Ö3 * Ipаб. * L * cos j / (g * DUдоп.) = Ö3 * 44,7 * 80 * 0,85 /(32 * 19) = 8,1 мм2,

принимаем ближайшее большее стандартное 10 мм², так как 10 >8,1 где,

DUдоп = 0,05 * Uном. = 0,05 * 380 = 19 В. g = 32,

так как провод алюминиевый.

4. Находим по таблице 1 допустимую экономическую плотность тока для изолированных алюминиевых проводов при числе часов использования максимума нагрузки в год Tmax. =3200 час, это больше 3000, но меньше 5000, принимаем j = 1.6 А /мм². 5. Сечение по экономической плотности тока:

Sэк. = Iраб. / j = 44,7 / 1.6 = 27,8 мм²,

принимаем ближайшее стандартное 25 мм ².

6. Из рассчитанных сечений выбираем наибольшее - это сечение по экономической плотности тока Sэк. = 25 мм².

7. Проверяем проводники по термической стойкости к токам КЗ путем сравнения допустимого тока проводников и тока расцепителя автомата. По условию термической стойкости необходимо, чтобы I дл. доп. был больше, чем I р. а. По таблице 2 находим для сечения 25 мм²длительно допустимый ток равен 70 А. Сравниваем: 70 > 63, следовательно, провода подходят по термической стойкости к токам КЗ.

8. Окончательно выбираем провод марки АПВ-500 - 3 х 25 + 2 х 16, рассчитанный на ток нагрузки до 70 А, алюминиевый провод плоский с винилхлоридной изоляцией, на напряжение до 500 В, 3 токоведущих жилы сечением по 25 мм², 1 жила нулевая и 1 заземляющая сечением по 16 мм² каждая.

Вывод. Выбираем на основании проведённых расчётов провод АПВ-500-3х25+2х16.

Содержание отчета.

1. Тема и цель занятия.

2. Задание.

3. Исходные данные.

4. Расчетная часть.

6. Вывод.

7.Ответы на конторльные вопросы.

Контрольные вопросы.

1.На основании чего производят выбор сечения проводников?

2.Для каких режимов работы оборудования производится выбор сечения проводников?

3.Как выбрать допустимую экономическую плотность тока?

4.С какой цель производят проверку по допустимой потере напряжения?

5.На основании чего выбирают сечение провода?

Таблица 1- Экономическая плотность тока

Таблица 2-Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами, А

Таблица 3-Варианты заданий