Sanitaryhygiene.ru

Санитары Гигиены
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет сечения провода по допустимому нагреву

Расчет сечения провода по допустимому нагреву

Выбранное сечение провода должно быть проверено по допустимому току в расчетном продолжительном режиме.

Защита от перегрева проводов и кабелей – важная народно-хозяйственная задача, имеющая первостепенное значение для надежной работы не только распределительных сетей низкогонапряжения – городских, промышленных и сельских, но и сетей высокого напряжения.

ПЭУ установлены следующие длительно допустимые температуры:

1) Для неизолированных проводов и шин Θ 0 доп = +70 0 С

2) Для кабелей с бумажной изоляцией

Θ 0 доп = 80 0 С при U=3 кВ

Θ 0 доп = 65 0 С при U=6 кВ

Θ 0 доп = 60 0 С при U=10 кВ

Θ 0 доп = 50 0 С при U=20 и 35кВ

Расчетная температура окружающей среды для проводников и кабелей, проложенных на воздухе, принимается равной +25 0 С, а для кабелей, проложенных в земле +15 0 С. Поэтому задача расчета состоит в том, чтобы температура нагрева провода Θ 0 max не превышала допустимую температуру нагрева, т.е. Θ 0 max ≤ Θ 0 доп.

Данное условие превращается в следующее

где Iнб — наибольший расчетный ток в линии;

Iдоп — допустимый ток по таблице нагрузок для стандартного выбранного сечения провода или кабеля.

При этом следует учитывать зависимость температуры от тока и зависимость плотности тока от диаметра провода.

Для этого рассмотрим тепловой баланс.

При прохождении тока по проводу происходит выделение тепла Q1, которое равно

Количество тепла, рассеиваемое в окружающую среду равно Q2

где К — коэффициент теплоотдачи [Вт/мм 2 ∙ Гр 0 С],

F — наружная поверхность провода [мм 2 ],

Θ — температура окружающей среды.

При наступлении теплового равновесия температура нагрева провода не повышается, т.к. количество тепла выделенного проводом уравновешивается количеством рассеиваемым в окружающую среду, т.е. Q1=Q2

Если умножить и разделить на S 2 , то получим

Из полученных выражений следует, что:

1) Установившаяся температура нагрева провода не зависит от его длины, а определяется квадратом тока нагрузки и диаметром провода.

2) Допустимая плотность тока уменьшается с увеличением диаметра провода, т.к. с увеличением диаметра провода, условия охлаждения провода ухудшаются.

Графическое сравнение изменения плотности тока по условиям нагрева и экономической плотности тока приведено на рис. 3.

Из рисунка 3 следует, что с увеличением сечения проводников допустимая плотность тока по условиям нагрева уменьшается, а экономическая плотность тока не зависит от сечения и остается неизменной.

Для практических расчетов полученными формулами не пользуются ввиду сложности определения исходных условий. На основании теоретических расчетов и результатов испытаний и измерений составлены справочные таблицы предельно допустимых токов по нагреву для различных –проводов и кабелей в зависимости от условий их прокладки. Эти таблицы помещены в ПУЭ и в приложении и являются общегосударственными нормативами. Но эти таблицы составлены для стандартных условий, т.е. для температуры окружающей среды +25 0 С, а в земле +15 0 С и предельно допустимых температур проводов и кабелей. При отклонении температур окружающей среды и условий прокладки от стандартных значений, вводятся соответствующие коэффициенты, которые учитывают отклонение реальных условий от стандартных.

В результате допустимый по нагреву ток определяется следующим образом

Кп — коэффициент, учитывающий условия прокладки в воздухе, в трубе, в земле, приводится в таблицах;

КΘ — коэффициент, учитывающий условия окружающей среды, определяется или по таблицам или по формуле ;

Θжд 0 — предельно допустимая температура жилы провода;

Θ 0 — температура окружающей среды.

Следовательно, допустимый ток, например, для провода АС-150 при Θ 0 о=25 0 по таблице Iдоп=445 А, а при Θ 0 о=35 0 будет равен:

Таким образом, проверка проводов и кабелей на нагрев осуществляется следующим образом:

1. Производится расчет потоков мощности во всех ветвях для заданной схемы. Например, при одинаковом сечении провода в простых замкнутых сетях

где k – порядковый номер нагрузки;

n – количество узлов;

kn, 1k, 1n – длины участков линии между узлами соответственно k и n , 1 и k, 1 и n.

2. Определяются величины токов в ветвях с учетом аварийных и послеаварийных режимах

3. По полученным значениям токов в ветвях в специальных таблицах нагрузок выбираются соответствующие провода и кабели, и их сечения с допустимыми токами. Если сечение провода уже выбрано, то по таблице определяется его допустимый ток — Iдоп табл.

4. Производится учет условий прокладки и температуры окружающей среды путем определения коэффициентов Кп и КΘ .

5. Производится сравнение полученного реального расчетного тока с допустимым током для данного сечения и с учетом отклонения реальных условий от стандартных, т.е. Кп и КΘ.

Необходимо, чтобы соблюдалось условие

Для кабелей до 10 кВ включительно допускается в условиях ликвидации аварии перегрузка до 30 % на время максимума нагрузки, но не более 6 часов в сутки в течение 5 суток, если в нормальном режиме нагрузка кабеля не превышала 80 %. Это учитывается при определении сечения кабеля по условиям допустимого нагрева.

Выбор сечения кабеля по допустимому току (нагреву)

Научиться выбирать сечение кабеля для линий электропередач питания тяговых подстанций по допустимому току (нагреву).

Краткие теоретические сведения

Проектирование каких-либо электросетей бытового или промышленного назначения необходимо начинать с расчета подходящего сечения кабеля, от этого параметра зависит очень многое, и в первую очередь – надежность и работоспособность электросети. Насколько хорошо просчитана электросеть и насколько правильно подобранно сечение кабеля зависят потери мощности в проектируемой сети, которые бывают достаточно значительны, если неправильно выбрать сечение кабеля. Помимо этого, существует вероятность перегрева кабеля и его разрушение.

Читайте так же:
Rr52ci 818a уменьшить ток подсветки

Главными критериями, которые учитываются во время проектирования и подбора сечения, это величина токовой нагрузки, напряжение сети, мощность потребителя электроэнергии. Проектирование электросети и выбор кабелей всегда начинается с определения свойств электрооборудования, которое будет находиться в этой сети и потреблять электроэнергию. Если на участке сети будет находиться несколько потребителей электричества, то для выбора сечения кабеля для данного участка их мощности складываются. После определения потребляемой мощности для каждого участка проектируемой сети, рассчитывают допустимую токовую нагрузку. Для расчета нагрузки, используется упрощенная формула, в которой находится напряжение сети и мощность потребления для данного участка сети.

После просчета токовой нагрузки и определения ее длительности, необходимо выяснить условия, при которых будет использоваться электросеть, температура и способ прокладки электрической сети (открытый или закрытый).

После того, как допустимый ток и время нагрузки просчитаны, учтены условия эксплуатации и прокладки электросети, можно начать выбор сечения кабеля. Выбор кабелей электросети осуществляется по таблицам длительного допустимого тока нагрузки, где принимается во внимание и способ прокладки кабелей. Конечно, достаточно сложно подобрать кабель, точно подходящий расчетному току нагрузки, в подобных случаях сечение кабеля всегда берут с запасом.

Задание

Выбрать сечение кабеля для линий электропередач питания тяговых подстанций по допустимому току (нагреву).

Проанализировать проделанную работу.

Схема питания тяговых подстанций представлена в соответствии с рисунком 1.

Рисунок 1 — Схема питания тяговых подстанций

Тяговая подстанция ТП1 питается от понижающей подстанции ПП1 по двум кабельным линиям проложенным в земле lз. Тяговая подстанция ТП2 питается от понижающей подстанции ПП2 по одной воздушной линии lв. Тяговые подстанции ТП1 и ТП2 соединены одиночным соединительным кабелем (при расчёте мощностей тяговых подстанций не учитывать).

Исходные данные для расчёта, выбираются в соответствии с последней цифрой в порядковом номере по списку, в таблице 1.

Таблица 1 — Исходные данные для расчёта

ВариантНоминальное напряжение сети Uн, кВТяговая подстанция ТП1Тяговая подстанция ТП2Длина кабельной линии в земле lз, кмДлина воздушной кабельной линии lв, кмПродолжительность использования максимума нагрузки Тм, ч/год
Количество трансформаторов n1, штПолная номинальная мощность трансформатора Sн1, кВАКоэффициент мощности соsφ1Количество трансформаторов n2, штПолная номинальная мощность трансформатора Sн2, кВАКоэффициент мощности соsφ2
0,9700,9903000-5000
0,9750,9859,5
0,9800,9801,5
0,9850,9758,5
0,9900,9702,5
0,9700,9907,5
0,9750,9853,5
0,9800,9806,5
0,9850,9754,5
0,9900,9705,5

При выборе кабелей и проводов принять:

— для не чётных вариантов температуру среды при прокладке в земле +20 0 С и расстояние между кабелями 100 мм, при прокладке в воздухе +35 0 С;

— для чётных вариантов температуру среды при прокладке в земле +25 0 С и расстояние между кабелями 200 мм, при прокладке в воздухе +30 0 С.

Порядок выполнения расчёта

Сечение проводников линий электропередачи должно быть таким, чтобы провода не перегревались при любой нагрузке в нормальном рабочем и послеаварийном режиме.

Выбор сечения проводников по нагреву сводится к сравнению расчётного тока Iр, А, с длительно допустимыми токами нагрузки Iдоп, А, для стандартных сечений с учётом марки кабеля и температурных условий

где КТ — поправочный температурный коэффициент, вводимый, если температура земли отличается от +15 0 С, а воздуха — +25 0 С (ПУЭ, издание 7, таблица 1.3.3);

КП — поправочный коэффициент на прокладку, вводимый, если количество работающих рядом кабелей больше одного, т.к. ухудшаются условия их охлаждения (ПУЭ, издание 7, таблица 1.3.26).

Расчетный ток в линии в послеаварийном режиме (работа одного кабеля) Iр, А, определяется по формуле

где Sр — расчётная полная мощность приёмника, кВА;

Uн — номинальное напряжение сети, кВ.

Расчётная полная мощность приёмника Sр, кВА, определяется по формуле

где Sнn — номинальная полная мощность n-го приёмника, кВА.

Допустимые длительные токовые нагрузки для трёхжильных кабелей, прокладываемых в земле, представлены в таблице 2.

Таблица 2 – Допустимые длительные токовые нагрузки для трёхжильных кабелей, прокладываемых в земле

Сечение токоведущей жилы, мм 2Допустимые длительные токовые нагрузки для трёхжильных кабелей, прокладываемых в земле, А, при марке кабеля
С резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой оболочкеС бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочке
медные жилыалюминиевые жилымедные жилыалюминиевые жилы
3 кВ6 кВ10 кВ3 кВ6 кВ10 кВ3 кВ6 кВ10 кВ3 кВ6 кВ10 кВ

Допустимые длительные токовые нагрузки для голых проводов, прокладываемых вне помещений, представлены в таблице 3.

Таблица 3 – Допустимые длительные токовые нагрузки для голых проводов, прокладываемых вне помещений

Сечение токоведущей жилы, мм 2Сечение (алюминий/ сталь), мм 2Допустимые длительные токовые нагрузки для голых проводов, прокладываемых вне помещений, А, при марке провода
М (медные)А (алюминиевые)АС (сталеалюминевые)
10/1,8
16/2,7
25/4,2
35/6,2
50/8
70/11
95/16
120/19
120/27
150/19
150/24
150/34
185/24
185/29
185/43
240/32
240/39
240/56
Читайте так же:
Схема включения света с разных выключателей

Допустимые температуры нагрева для проводов и кабелей при нормированной температуре среды кабели представлены в таблице 4.

Таблица 4 – Допустимые температуры нагрева для проводов и кабелей при нормированной температуре среды

Нормированная температураДопустимые температуры нагрева для проводов и кабелей, 0 С, при марке
С резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой оболочкеС бумажной пропитанной изоляцией в свинцовой или алюминиевой оболочкеГолые провода
3 кВ6 кВ10 кВ20 и 35 кВ
жилы+65+80+65+60+50+70
земли+15+15+15+15+15
воздуха+25+25+25+25+25+25

Поправочные коэффициенты на допустимый длительный ток в зависимости от температуры земли и воздуха кабели представлены в таблице 5.

Таблица 5 – Поправочные коэффициенты на допустимый длительный ток для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха

Условная температура среды, 0 СНормированная температура жил, 0 СПоправочные коэффициенты при расчётной температуре среды 0 С
-5 и ниже+5+10+15+20+25+30+35+40+45+50
1,141,111,081,041,000,960,920,880,830,780,730,68
1,181,141,101,051,000,950,890,840,770,710,630,55
1,201,151,121,061,000,940,880,820,750,670,750,47
1,221,171,121,071,000,930,860,790,710,610,500,36
1,251,201,141,071,000,930,840,760,660,540,37
1,241,201,171,131,091,041,000,950,900,850,800,74
1,291,241,201,151,111,051,000,940,880,810,740,67
1,321,271,221,171,121,061,000,940,870,790,710,61
1,361,311,251,201,131,071,000,930,850,760,660,54
1,411,351,291,231,151,081,000,910,820,710,580,41
1,481,411,341,261,181,091,000,890,780,630,45

Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле кабели представлены в таблице 6.

Таблица 6 – Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле

Расстояние между кабелями, ммПоправочные коэффициенты при количестве кабелей
1,000,900,850,800,780,75
1,000,920,870,840,820,81
1,000,930,900,870,860,85

Пример выполнения расчёта

Исходные данные для расчёта:

— номинальное напряжение сети Uн = 10 кВ;

— количество трансформаторов ТП1 n1 = 2 шт;

— полная номинальная мощность трансформаторов ТП1 Sн1 = 1000 кВА;

— коэффициент мощности ТП1 соsφ1 = 0,900;

— количество трансформаторов ТП2 n2 = 2 шт;

— полная номинальная мощность трансформаторовТП2 Sн2 = 400 кВА;

— коэффициент мощностиТП2 соsφ2 = 0,900;

— длина кабельной линии в земле lз = 5 км;

— длина воздушной кабельной линии lв = 6 км;

— продолжительность использования максимума нагрузки Тм = 3000-5000 ч/год.

При выборе кабелей и проводов принять температуру среды при прокладке в земле +20 0 С и расстояние между кабелями 100 мм, при прокладке в воздухе +30 0 С.

Схема питания тяговых подстанций представлена в соответствии с рисунком 1.

Для кабельной линии в земле.

Расчётная полная мощность приёмника

Расчетный ток в линии в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)

Допустимые длительные токовые нагрузки на кабели представлены в таблице 2.

Выбираем кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А.

Допустимые температуры нагрева кабелей и проводов при нормированной температуре среды кабели представлены в таблице 4.

Поправочные коэффициенты на допустимый длительный ток в зависимости от температуры земли и воздуха кабели представлены в таблице 5.

При температуре земли +20 0 С, поправочный температурный коэффициент КТ = 0,94.

Поправочные коэффициенты на количество работающих кабелей, проложенных рядом в земле кабели представлены в таблице 6.

При количестве работающих кабелей, проложенных рядом в земле, равном 2 и расстоянием между кабелями 100 мм, поправочный коэффициент на прокладку КП = 0,90.

Длительно допустимый ток нагрузки с учётом коэффициентов

Для воздушной линии.

Расчётная полная мощность приёмника

Расчетный ток в линии в послеаварийном режиме (работа одного кабеля)

Допустимые длительные токовые нагрузки на голые кабели представлены в таблице 3.

Выбираем провод АС-10, Iдоп = 84 А.

При температуре воздуха +30 0 С, поправочный температурный коэффициент КТ = 0,94.

Длительно допустимый ток нагрузки с учётом коэффициентов

По результатам расчёта практической работы выбрали для кабельной линии в земле кабель АСБ 3х50, Iдоп = 140 А, для воздушной линии провод АС-10, Iдоп = 84 А.

Контрольные вопросы

1.С чего начинается проектирование электросетей?

2.Главные критерии выбора сечения кабеля.

3.Как осуществляется выбор сечения кабеля по допустимому току (нагреву)?

Выбор сечения кабеля по току и мощности

Электроэнергия может вырабатываться генератором на напряжении 6, 10, 18кВ. Далее она идет по шинопроводам или комплектным токопроводам к трансформаторам, которые повышают эту величину до 35-330кВ. Чем выше напряжение, тем дальше эту энергию передавать. Затем уже по ЛЭП электричество идет до потребителей. Там опять трансформируется через понижающие трансформаторы до величины 0,4кВ. И между всеми этими преобразованиями электричество идет по воздушным, кабельным линиям различного напряжения. Выбор сечения этих кабелей отдельный вопрос, который и рассматривается в данной статье.

Если обратиться к основам вопроса, то его сразу можно разделить на две части. Часть первая, выбор сечения в сетях до 1кВ, ну и вторая часть (в отдельной статье) — выбор сечения в сетях выше 1кВ. Кроме того, рассмотрим общий для этих классов напряжения вопрос — определение сечения кабеля по диаметру. Сразу предупреждаю, что впереди много таблиц, но пусть это Вас не пугает, так как порой таблица лучше тысячи слов.

Читайте так же:
Ночник для розетки светодиодные

Выбор и расчет сечения кабелей напряжением до 1кВ (для квартиры, дома)

Электрические сети до 1кВ самые многочисленные — это как паутина, которая обвивает всю электроэнергетику и в которой такое бесчисленное множество автоматов, схем и устройств, что голова у неподготовленного человека может пойти кругом. Кроме сетей 0,4кВ промышленных предприятий (заводов, ТЭЦ), к этим сетям относится и проводка в квартирах, коттеджах. Поэтому вопросом выбора и расчета сечения кабеля задаются и люди, которые далеки от электричества — простые владельцы недвижимости.

Кабель используется для передачи электроэнергии от источника к потребителю. В квартирах мы рассматриваем участок от электрического щитка, где установлен вводной автоматический выключатель на квартиру, до розеток, в которые подключаются наши приборы (телевизоры, стиральные машины, чайники). Всё, что отходит от автомата в сторону от квартиры в ведомстве обслуживающей организации, туда лезть мы права не имеем. То есть рассматриваем вопрос прокладки кабелей от вводного автомата до розеток в стене и выключателей на потолке.

В общем случае для освещения берут 1,5 квадрата, для розеток 2,5, а расчет необходим, если требуется подключать что-то нестандартное с большой мощностью — стиралку, бойлер, тэн, плиту.

Выбор сечения кабеля по мощности

Рассматривать далее буду квартиру, так как на предприятиях люди грамотные и всё знают. Чтобы прикинуть мощность необходимо знать мощность каждого электроприемника, сложить их вместе. Единственным минусом при выборе кабеля большего сечения, чем необходимо, является экономическая нецелесообразность. Так как больший кабель больше стоит, но меньше греется. А если выбрать правильно то выйдет и дешевле и греться не будет сильно. В меньшую же сторону округлять нельзя, так как кабель будет больше греться от протекания в нем тока и быстрее придет в неисправное состояние, которое может повлечь за собой неисправность электроприбора и всей проводки.

Первым шагом при выборе сечения кабеля будет определение мощности подключенных к нему нагрузок, а также характер нагрузки — однофазная, трехфазная. Трехфазная это может быть плита в квартире или станок в гараже в частном доме.

Если все приборы уже приобретены, то можно узнать мощность каждого по паспорту, который идет в комплекте, или, зная тип, можно найти в интернете паспорт и посмотреть мощность там.

Если приборы не куплены, но покупать их входит в ваши планы, то можно воспользоваться таблицей, где занесены наиболее популярные приборы. Выписываем значения мощностей и складываем те величины, которые одновременно могут включаться в одну розетку. Приведенные ниже значения носят справочный характер, при расчете следует брать большее значение (если указан диапазон мощности). И всегда лучше посмотреть в паспорт, чем брать средние показатели из таблиц.

ЭлектроприборВероятная мощность, Вт
Стиральная машина4000
Микроволновка1500-2000
Телевизор100-400
ЭкранЭ
Холодильник150-2000
Чайник электрический1000-3000
Обогреватель1000-2500
Плита электрическая1100-6000
Компьютер (тут всякое возможно)400-800
Фен для волос450-2000
Кондиционер1000-3000
Дрель400-800
Шлифовальная машина650-2200
Перфоратор600-1400

Выключатели, которые идут после вводного удобно разделять на группы. Отдельные выключатели для питания плиты, стиралки, бойлера и других мощных приборов. Отдельные для питания освещения отдельных комнат, отдельные для групп розеток комнат. Но это в идеале, в реальности бывает просто вводной и три автомата. Но что-то я отвлекся…

Зная значение мощности, которая будет подключаться к данной розетке мы выбираем по таблице сечение с округлением в большую сторону.

За основу возьму таблицы 1.3.4-1.3.5 из 7-го издания ПУЭ. Эти таблицы даны для проводов, шнуров алюминиевых или медных с резиновой и (или) ПВХ изоляцией. То есть то что мы используем в домашней проводке — к данному типу подходит и любимые электриками медные NYM и ВВГ, и алюминиевый АВВГ.

Кроме таблиц нам понадобятся две формулы активной мощности: для однофазной (P=U*I*cosf) и трехфазной сети (та же формула, только еще умножить на корень из трех, который равен 1,732). Косинус принимаем единице, будет у нас для запаса.

Хотя существуют таблицы, где для каждого типа розетки (розетка для станка, розетка для того, для сего) описан свой косинус. Но больше единицы он быть не может, поэтому не страшно, если примем его 1.

Еще перед взглядом в таблицу стоит определиться как и в каком количестве у нас будут проложены наши провода. Варианты есть следующие — открыто или в трубе. А в трубе можно двух- или трех- или четырех одножильных, одного трехжильного или одного двухжильного. Для квартиры нам на выбор либо два одножильных в трубе — это на 220В, либо четыре одножильных в трубе — на 380В. При прокладке в трубе, необходимо, чтобы процентов 40 оставалось свободного пространства в этой самой трубе, это для отсутствия перегрева. Если прокладывать необходимо провода в другом количестве или другим способом то смело открывайте ПУЭ и пересчитывайте для себя, или же выбирайте не по мощности, а по току, о чем пойдет речь чуть позже в этой статье.

Выбирать можно как медный, так и алюминиевый кабель. Хотя, в последнее время большее применение получает медный, так как для одной и той же мощности потребуется меньшее сечение. К тому же медь имеет лучшие электропроводящие свойства, механическую прочность, меньше подвержена окислению, и плюс ко всему срок службы медного провода выше по сравнению с алюминием.

Определились с тем, медь или алюминий, 220 или 380В? Что же, смотрим в таблицу и выбираем сечение. Но учитываем, что в таблице у нас приведены значения для двух или четырех одножильных проводов в трубе.

выбор сечения кабеля по мощности на напряжения 220 и 380 вольт

Посчитали мы нагрузку например в 6кВт для розетки на 220В и смотрим 5,9 мало, хоть и близко, выбираем 8,3кВт — 4мм2 для меди. А если решили алюминий, то 6,1кВт — тоже 4мм2. Хотя выбрать стоит медь, так как ток при таком же сечении будет допустимый на 10А больше.

Выбор сечения кабеля по току

Суть выбора аналогичная, только теперь у нас есть ПУЭ, где прописаны токи, но сами токи нам неизвестны. Хотя, постойте… Ведь мы знаем мощности приборов и можем по формуле вычислить величины токов. Да и токи могут быть написаны в паспортах на изделия. Аналогично смотрим в таблицы ниже. Это уже таблицы из официальных документов, так что придраться не к чему.

Выбор сечения провода с резиновой или ПВХ изоляцией по допустимому току

выбор сечения резинового и пвх кабелей по току

Данные провода наиболее распространены, поэтому и приведена эта таблица. В ПУЭ же имеются другие таблицы на все случаи жизни для проводов, кабелей, шнуров с оболочкой и без при прокладке в воде, земле и воздухе. Но это уже частные случаи. Кстати, таблица что приведена при расчете по мощности полностью является частным случаем таблиц выбора по току, которые являются официальными и описаны в ПУЭ.

Расчет кабеля по мощности и длине

В случае, если вы прокладываете кабель на длинное расстояние (ну метров 15 и более), то Вам необходимо учитывать и падение напряжения, которое вызвано сопротивлением кабельной линии.

Чем же неблагоприятно для нас падение напряжения на конце кабельной линии? Для лампочки это ухудшение светового потока при снижении напряжения, или уменьшение срока службы при повышенном напряжении. Существуют допустимые величины отклонения напряжения. Но в основном для электроприборов это плюс минус пять процентов.

В этом случае требуется произвести расчет, и в случае, если напряжение будет ниже номинального на 5% и более, то придется увеличить сечение и заново произвести расчет. Или же воспользоваться очередной таблицей.

Сейчас немного углубимся в матчасть. Падение напряжения для трехфазной сети определяется по формуле:

формула падения напряжения при расчете сечения кабеля

Эта величина состоит из двух частей, активной(R) и индуктивной(X). Индуктивной частью можно пренебречь в следующих случаях:

  • сеть постоянного тока
  • сеть переменного тока, при cos=1
  • сети, выполненные кабелями или изолированными проводами, проложенными в трубах, если их сечение не больше определенной величины, но не будем углубляться дальше.

В общем индуктивной составляющей пренебрегаем, косинус принимаем равным 1. Значение R определяется по формуле:

формула расчета активного сопротивления

где р — удельное сопротивление (для меди — 0,0175, а для алюминия — 0,03)

Далее два варианта расчета:

а) по заданному значению падения напряжения находим допустимое сечение и выбираем следующее большее значение.

формула определения сечения по потерям

б) по заданному значению мощности или тока определяем падение напряжения на участке, и в случае, если оно будет больше 5%, выбираем другое сечение и повторяем расчет.

формулы определения потерь в сети

В вышеприведенных формулах длина в метрах, ток в амперах, напряжение в вольтах, площадь в мм2. Сама величина падения напряжения в относительных величинах, безразмерная. Формулы пригодны для расчетов при отсутствии индуктивной составляющей и косинусе равном 1. Ряд сечений кабелей стандартный. В принципе с полученным значением сечения можно идти на рынок и смотреть, что подойдет с округлением в большую сторону.

А можно воспользоваться таблицами в интернетах, но эти таблицы… Не понятно откуда и для какого случая они построены. Формулы — наше всё!

Определение сечения кабеля по диаметру

Если у Вас есть возможность замерить диаметр жилы кабеля, естественно голой, без изоляции, значит можно определить сечение этой жилы. Опять у нас два пути: формула или таблица. Каждый пусть выбирает, что ему удобнее.

Формула: пидэквадратначетыре. Это все знают. Измеряем диаметр провода (линейка, штангенциркуль, микрометр), повторюсь очищенного. Значение возводим в квадрат, умножаем на число пи (равно 3,14) и делим на 4. Получаем значение сечения. Примерное, ведь погрешности тут и в числе пи и в самом измерении. Хотите, вот таблица элементарная — измеряем диаметр, смотрим соответствует ли заявленному на бирке сечению.

определение сечения кабеля по диаметру в форме таблицы

Если провод многожильный, то либо каждую жилу измеряем, а потом считаем их число. Ну и умножаем число на диаметр одной и далее по схеме, приведенной выше. Либо, если они хорошо скручены в форме круга на конце, производим замер как на одножильном.

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика политика конфиденциальности связаться с автором сайта

Расчёт площади сечения и длительно допустимого тока кабеля

Расчёт длительно допустимого тока кабеля

При протекании электрического тока по проводам часть этой энергии тратится на всевозможные паразитные процессы, к которым можно отнести нагревание, создание электромагнитных полей и т. д. Так, нагрев проводника зависит от сопротивления металла, из которого он сделан. Чем выше сопротивление, тем больше потери, и наоборот.

Распространённые проводники

Как выбрать сечение кабеля - советы

При современном развитии технологий и повышения уровня достатка в домах, стало появляться всё больше электроприборов, потребляющих значительное количество электроэнергии. В связи с этим устаревшая электропроводка перестала справляться с возложенными на неё задачами. Исходя из этого приходится производить монтаж электропроводки применяя строгий расчёт по мощности, принимая во внимание всю электротехнику в доме и потребляемую ей нагрузку.

В домах старой постройки, под штукатуркой, часто можно встретить провода, выполненные из алюминия. Это себя оправдывало, так как мощных потребителей электроэнергии в частном секторе практически не было, и проводники спокойно выдерживали нагрузку. Самое большое распространение получили проводники:

Выбор сечения провода по значению длительного тока

  • Медь. В современной электроэнергетике большую популярность получили проводники, выполненные из меди, по причине того, что её сопротивление относительно невысоко, и выпуск проводов различной марки из неё является конкурентноспособным.
  • Алюминий. Вторым по распространению является алюминий, который по проводимости уступает меди. Но его производство гораздо дешевле, в связи с его распространённостью в земной коре. К минусу этого материала можно отнести его ломкость и деформацию, а также высокую степень коррозии под влиянием внешних факторов в процессе эксплуатации.

Существуют проводники и из других металлов и их сплавов, но они являются очень редкими и используются преимущественно в специализированных отраслях. При этом из стоимость является существенно дороже рассматриваемых, что делает их повседневное использование экономически невыгодным.

Причина выхода из строя электропроводки

Выход из строя электропроводки

Так как практически любой проводник, используемый в быту, имеет своё сопротивление и пропускную способность по току, при перегрузке возникает его нагрев. При нагреве металл начинает ускоренно окислятся и терять свои проводящие способности, что лавинообразно приводит к выходу электропроводки из строя. Помимо прочего, при температуре свыше 65 градусов по Цельсию, изоляция начинает плавиться. Хотя и существуют проводники с изоляцией способной выдерживать большую температуру, они являются специализированными и в прямой продаже не встречаются.

Если проводка выбрана с очень большим запасом по току, большим сечением, это приводит к заметному удорожанию и к сложности электромонтажа. Что опять несёт в себе неоправданные финансовые и трудовые затраты. Для того чтобы избежать этого и производят расчёт по допустимому току и сечение проводов выбирают согласно полученным данным.

Площадь сечения электропроводника

В современной промышленности для провода, используемого в быту принято выполнение в форме круга. Шины, расположенные в электрошкафу преимущественно, производят в прямоугольной форме или квадрата. Для определения поперечного сечения используют формулы: S = πd 2 / 4 (для круглого сечения); S = a 2 (для квадрата); S = a * b (для прямоугольника). Где число π принимаем = 3,14; d — это диаметр; b, a — являются шириной и длинной сечения. На сегодня приняты стандартные размеры токопроводящей жилы в кв. мм: 1,5; 2,5; 4; 6; 10; 16; 25; 35; 50; 70; 95; 120.

Расчёт мощности для электропроводки

Мощность определяется по стандартной формуле: P = In 2 Rn, где In — ток нагрузки, (А); R — сопротивление, (Ом); n — реальное количество проводников.

Эта формула подходит когда производиться расчёт для одной нагрузки. В том случае, когда их подключено несколько, расчёт производится отдельно для каждого, а затем полученные результаты суммируются.

Отличие провода от кабеля

Кабель силовой

Когда заходит речь о проводниках электрического тока, такие слова, как «провод» и «кабель» встречаются довольно часто. Чем провод отличается от кабеля? На первый взгляд, может показаться, что это одно и то же, но разница всё же присутствует. Под проводом следует понимать одножильный или многожильный проводник, с использованием изоляции или вовсе без неё. А к кабелям относят систему проводников, покрытых изоляцией, которые часто, для удобства монтажа, и защиты от агрессивной окружающей среды часто объединены дополнительной изоляцией в единую конструкцию.

Получается, что провод представляет собой один проводник, кабель — две и более жилы покрытые изоляцией и объединённые защитной оболочкой. Необходимо отметить, что при монтаже требуется проводить маркировку кабеля бирками согласно пуэ.

Предельно допустимые токи

Предельно допустимые токи проводов и кабелей с изоляцией из пластмассы и резиновой изоляцией принимаются исходя из расчёта нагрева их жил до температуры 65 °С и температуры окружающей среды и земли соответственно 25 °С и 15 °C. При этом регламентируется согласно пуэ допустимый длительный ток для кабелей с пластмассовой и резиновой изоляцией.

В таблице приведены длительно допустимые токи кабеля для проводов и кабелей, выполненных из алюминия и меди.

Расчёт площади сечения и длительно допустимого тока кабеля

Исходя из табличных данных следует на сколько ампер можно максимально длительно подавать токовую нагрузку для кабельных линий.

Для того чтобы избежать перегрева электрического проводника, происходящего при чрезмерной длительной нагрузке, и выхода его из строя, следует:

  • Выбрать из какого металла будет использоваться электрический проводник.
  • Правильно рассчитать сечение жил, принимая во внимание все нюансы.

Следует помнить, что пренебрежение этими простыми правилами может привести не только к материальным потерям, но и в случае выхода из строя проводника к поражению электрическим током или массовому возгоранию. Очень часто причиной пожара как раз и является старая электропроводка, не рассчитанная на те нагрузки, которые появились в процессе эксплуатации.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector