Лекция №11. Расчет электрических сетей.

Тема 3.1. Нагревание проводников.

Теория нагрева проводников.

Задачи расчета эл. сетей.

Расчет должен производиться с учетом следующих основных положений:

1) провода не должны перегреваться при прохождении расчетного тока нагрузки сверх допустимого значения;

2) отклонения напряжения на зажимах ЭП должны находиться в допустимых пределах, установленных ГОСТом на качество эл. энергии;

3) снижение напряжения, вызванное кратковременным изменением нагрузки, например, включение АД, не должно превысить значение, установленное ГОСТом и вызывать нарушение работы действующих ЭП;

4) Механическая прочность проводов должна быть не ниже допустимой;

5) При выборе схем и расчетов питающих сетей целесообразно учитывать экономические факторы;

6) Распределение дополнительных потерь напряжения по участкам внутренней сети целесообразно производить из условия наименьших затрат проводниковых материалов;

7) Аппараты защиты должны обеспечить защиту всех участков сети от к. з., а в некоторых случаях и от перегрузок.

Эти аппараты не должны срабатывать при кратковременном повышении тока нагрузки, должны обеспечивать селективность.

Нагревание проводников.

При прохождении тока по проводнику, выделяется теплота:

Часть энергии переходит в теплоту, расходуемую на нагрев проводника до установленной температуры, а затем на поддержание теплового равновесия или установившегося режима.

В установленном режиме температура не меняется, а количество тепла, которое получает проводник становится равным количеству тепла, отдаваемому в окружающую среду.

Температура, при которой наступает равновесие, называется установившейся.

В тепловых расчетах пользуются температурой нагрева:

- температура проводника; - температура окружающей среды.

Чрезмерный перегрев проводника ускоряет старение изоляции и увеличивает возможность пожара. Из-за интенсивного окисления ухудшаются контактные соединения. Для проводов с резиновой ПВХ изоляции установлен норматив .

Процесс изменения температуры перегрева в зависимости от времени определяется уравнением:

- установившийся перегрев проводника;

Т – постоянная времени перегрева, т.е. время, за которое температура перегрева проводника достигла установившегося значения.

Число t равно отношению теплоемкости проводника к его теплоотдаче.

Процесс охлаждения проводника описывается экспоненциальным законом:

Постоянная времени нагрева Т зависит от материала проводника, рода проводки, сечения и изоляции проводника. Для некоторых видов проводки Т приводится в справочных таблицах. Обычно, Т достигается при температуре перегрева 0,632 . При охлаждении, температура перегрева снижается. В этом случае температура достигает перегрев 0,368

П рактически за время t = (3-4)Т, температура проводника достигает установившейся. Таким образом, зная Т, можно сразу определить, за какое время температура проводника достигнет установившегося значения. При переменной нагрузке, когда требуется определить температуру перегрева, начинают с некоторого значения и процесс рассматривается как сумма двух процессов: 1) - процесс нагрева; 2) до - процесс охлаждения.

Длительно-допустимые нагрузки.

При наличии данных о допустимых токовых нагрузках и установившемся перегреве можно решать, с достаточной для практики точностью, задачи по определению установившейся температуры или перегреве при токовых нагрузках, отличающихся от допустимых.

- без учета сопротивления проводника от температуры.

Выбор сечения по допустимому нагреву, при длительном режиме работы.

,

- максимальный расчетный ток;

- поправочный коэффициент на температуру окружающей среды.

а) для трехфазной сети: ;

б) для двухфазной сети с нулевым проводом при включении ЭП на фазное напряжение: ;

в) для однофазной сети:

Для сетей, питающих газоразрядные лампы, при определении расчетного тока, следует вводить повышающие коэффициенты, учитывающие потери в пускорегулирующей аппаратуре.

Для люминесцентных ламп, при стартерных схемах зажигания - 1,2; при без стартерных - 1,3; для ламп ДРЛ и ДРИ – 1,1.

Cos - по таблице для жилых и общественных зданий.

Для светильников с люминесцентными лампами – 0,95, с лампами типа ДРЛ, ДРИ – 0,57.

При выборе сечения проводов, по условию нагрева, необходимо учитывать:

1)В трехфазных пяти-проводных питающих линиях квартир имеет место постоянная неустранимая асимметрия, поэтому сечение нулевых проводов принимаются равными сечению фазных; при сечении фазных ( для алюминия), (для меди). При большем сечении фазных проводов, сечения нулевых проводов должно выбираться не более 50% фазных.

2)Для трехфазных и однофазных линий сечение нулевых проводов равно сечению фазных.

3)При выборе сечения нулевых проводов сетей освещения с газоразрядными лампами, необходимо учитывать наличие в этих проводах токов высших гармоник. При этом ток в нулевом проводе может достигать 85-90% тока фазного. Отсюда следует, что сечение фазных проводов выбирается равным сечению нулевых.

4)При прокладке проводов в коробах и лотках, допустимую токовую нагрузку следует принимать: а) в лотках в один горизонтальных ряд - как для открыто проложенных проводов; б) в коробах и лотках пучками – как для проводов, проложенных в трубах.

5)При прокладке более четырех проводов в трубах, коробах и лотках пучками следует принимать допустимую токовую нагрузку: а) до 5-6 одновременно нагруженных проводов – как для открыто проложенных проводов с коэффициентом 0,68; б) для 7-9 – с коэффициентом 0,63; в) для 10-12 – с коэффициентом 0,6.

Сечение проводов, проложенных в каналах строительных конструкций или замоноличенных проводах, можно выбирать – как для проводов в трубах.

6)Для четырех- или пяти-проводных линий, проложенных в каналах строительных конструкций или трубах, допустимые токовые нагрузки принимаются как для трех одножильных проводов, прокладываемых в одной трубе. Для линий, питающих газоразрядные лампы – как для четырех одножильных проводов, прокладываемых в одной трубе.

7)При повторно-кратковременном и кратковременном режимах, расчетную нагрузку приводят в длительном режиме

Если сечение более 16мм² для алюминия, для меньших сечений – принимаются как для длительного режима.