Расчет сечения проводов по допустимому нагреву: Выбор сечения проводов по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения

Содержание

Занятие 7. Тема 2.3 Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током

Тема 2.3 Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током

Проводники электрических сетей от проходящего по ним тока нагреваются. Нарастание температуры проводника происходит до тех пор, пока не наступит. тепловое равновесие между теплом, выделенным в проводнике с током, и отдачей в окружающую среду.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительно допустимая (без разрушения) температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.

При расчете сети по нагреву сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды помещения, его конфигурации и способа прокладки сети, далее переходят к определению расчетных нагрузок

По составленной схеме питания, делаем расчет токовой нагрузки на силовые кабели. Производим выбор силовых кабелей по токовой нагрузке.

По номограмме проверяем сечение выбранных кабелей по току и допустимой потере напряжения.

Пример:

Рассчитаем токовую нагрузку на кабель на стороне 10кВ по формуле:

где U- напряжение на кабеле, В,

cos φ- коэффициент мощности.

По токовой нагрузке выбираем кабель АВМБГ:

номинальный ток — Iном = 70 А,

сечение кабеля -S = 16мм2.

Найдем ток и сечение кабеля на стороне 0,4кВ для мостовых кранов по номограмме (Приложение №1):

Рмакс = 45 кВт ,

Iмакс= 105 А,

S = 44 мм2

Выберем кабель АППВ:

номинальный ток -Iном= 165А,

сечение кабеля -S = 50мм2.

Так же выбираем и остальные кабели.

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки -сравниваются расчетный максимальный ток и максимально допустимый ток для проводника принятой марки и условии его прокладки.

Длительно допустимые нагрузки определены при следующих условиях:

а) допустимая температура жил: 65 °С — для проводов, 80°С- для кабелей
напряжением до 3 KB и 60°С — до 10 KB

б)температура окружающей среды: воздуха — +25 °С; земли-+15°С;

в) нулевой рабочий проводник, а также заземляющие и нулевые защитные
проводники при определении количества проводников, прокладываемые в одной
трубе, в расчет не принимаются;

г) допустимые длительные токи для проводов и кабелей проложенных в
трубах и лотках пучками должны приниматься соответственно как для проводов,
проложенных в трубах, так и для кабелей проложенных на открытом воздухе;

д) для проводов,’ проложенных в лотках не пучками, токовые нагрузки
принимаются как для проводов, проложенных на открытом воздухе;

е) для кабелей, проложенных в земле допускаемые токовые нагрузки даны
для прокладки в траншее одного кабеля на глубине 0,7 — 1,0 метров при удельном
сопротивлении грунта Р=120 Ом-град/Вт. Если условия прокладки проводников
отличаются от нормальных, то допустимый ток нагрузки определяется с поправкой
на температуру и количество прокладываемых кабелей в одной траншее.


Токи нагрузки ЭП повторно-кратковременного режима работы нагревают проводники в меньшей степени. Выбор проводника по нагреву производится в таких случаях из условия:

Выбранные по длительно допустимому току сечения проводников внутрицеховых электрических сетей проверяют по потере напряжения. Для нормальной работы ЭП напряжение на его выходах должно быть по возможности ближе к номинальному значению. Алгебраическая разность между напряжением источника питания и напряжением в месте подключения ЭП к сети называется потерей напряжения:

Общее снижение напряжения в сети от источника питания до наиболее удаленного ЭП допускается -5%-+5% номинального значения.

Потеря напряжения в линии с несколькими нагрузками определяется как сумма потерь напряжения на отдельных участках сети.

Практическая работа по дисциплине Электротехника. название Расчет и выбор проводов по допустимому нагреву.

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 3

Наименование работы: Расчет и выбор проводов по допустимому нагреву.

Цель работы: Рассмотреть, почему необходимо осуществлять выбор проводов по допустимому нагреву.

Пояснения к работе.

Электрический ток в проводниках представляет собой направленное движение свободных электронов. При столкновении движущихся электронов с молекулами вещества их кинетическая энергия преобразуется в тепловую энергию, вследствие чего происходит нагревание проводника. Скорость преобразования электрической энергии в тепловую характеризуется мощностью P = U I = I2R, Вт. Количество электрической энергии W, преобразованной в тепло за время t, W = Pt = I2Rt, Дж.

Количество тепла, выделенное током I в сопротивлении R, Q = I2Rt, Дж.

Преобразование электрической энергии в тепло находит применение в разнообразных нагревательных приборах. В остальных приборах (электрических машинах, аппаратах, проводах) преобразование электрической энергии в тепловую является непроизводительным расходом энергии, то есть потерями энергии, снижающими их коэффициент полезного действия. Кроме того, тепло, вызывая нагревание этих устройств, ограничивает допустимый ток или, как говорят, их нагрузку: при перегрузке повышение температуры может привести к повреждению изоляции или сокращению срока службы установки.

При нагревании провода приращение его температуры зависит от массы и материала провода и количества выделившегося в нем тепла. Скорость отдачи тепла в окружающую среду пропорциональна разности температур провода и среды. В первый момент, когда температура провода равна температуре окружающей среды, вся теплота, выделенная током, идет на нагрев провода. В результате его температура быстро повышается. По мере ее роста увеличивается количество теплоты, отдаваемой проводом среде, а количество теплоты, расходуемой на нагрев, уменьшается. Наконец наступает момент установления температурного баланса: количество отдаваемой энергии равно количеству полученной энергии и повышение температуры провода прекращается.

Температуру провода, соответствующую моменту баланса, называют установившейся. Время, в течении которого провода нагреваются до установившейся температуры, зависит от их геометрических размеров и условий охлаждения. Нагрев провода допускается до температур порядка 600 – 800С. В соответствии с допустимой температурой существует понятие допустимого тока. Допустимым или номинальным называют ток, при котором устанавливается наибольшая допустимая температура.

У изолированных проводов допустимый нагрев определяется видом и свойствами изоляции, у голых (неизолированных) проводов – изменением их механических свойств. Если ток, проходящий по проводу, больше номинального, то такую перегрузку можно допустить только кратковременно. Чем больше ток в проводе по сравнению с номинальным, тем кратковременней может быть перегрузка.

Коротким замыканием называют соединение двух неизолированных проводов различного потенциала. Ток короткого замыкания может практически в десятки и сотни раз превышать номинальный ток цепи, что может вызвать тепловые механические повреждения ее отдельных элементов. Для защиты цепи от перегрузок служат плавкие предохранители, которые при определенном токе плавятся, разрывая электрическую цепь.

Задание:

1. В практической работе необходимо определить сечение провода электрической цепи в зависимости от токовой нагрузки.

2. По исходным данным, применяя данные формулы, определить ток установки.

Pустановки = n P; I = P/U.

3. Определить сечение провода по таблице.

Площадь сечения проводов в зависимости от токовой нагрузки для медных проводов с резиновой и полихлорвиниловой изоляцией, проложенных открыто.

Поперечное сечение, мм2

Наибольший допустимый ток, А

Поперечное сечение, мм2

Наибольший допустимый ток, А

0,50

10

35

150

0,75

13

50

190

1,0

15

70

240

1,5

20

95

290

2,5

27

120

340

4,0

36

150

390

6,0

46

185

450

10

68

240

535

16

90

300

615

25

125

400

735

4. Исходные данные.

Образец решения задачи.

В цепь с напряжением 120 В включено 25 ламп. Мощность каждой из них 150 Вт.

Определить сечение медных проводов установки.

Дано:

U=120 B

n = 25

Р = 150 Вт

Определить: S

  1. Определяем мощность установки.

Pустановки = n P = 25*150 = 3750 Вт

  1. Определяем ток установки.

I = P/U = 3750/ 120 = 31,25А ≈ 31А

  1. Определяем по таблице сечение провода.

Ближайшее сечение равно 4 мм2 с допустимым током 36 А.

Работа на занятии.

1. Используя исходные данные, произвести расчет тока установки.

2. По предлагаемой таблице, определить сечение медных проводов установки.

3. Письменно ответить на контрольные вопросы.

Содержание отчета.

1. Цель работы.

2. Исходные данные.

3. Решение задачи.

4. Ответы на контрольные вопросы.

5. Вывод по работе.

Контрольные вопросы.

1. Какая температура называется установившейся?

2. Какой ток называют допустимым?

3. Что такое короткое замыкание?

4. Каким образом защищают цепи от перегрузок?

Литература.

1. Е.А.Лоторейчук. Теоретические основы электротехники.- М.: ИД «ФОРУМ»: ИНФРА-М, 2009. Стр. 30,31, 44-46.

2. Конспект лекций. Тема: «Закон Джоуля-Ленца».

8 Выбор сечения проводов и жил кабелей » СтудИзба

ЛЕКЦИЯ № 7

Выбор сечения проводов и жил кабелей.

Цель лекции:

·        ознакомление с принципами расчёта сечений проводов по нагреву расчётным током,

·        ознакомление с методикой выбора сечений жил кабелей по нагреву током короткого замыкания,

·        определение сечений  по потерям напряжения,

·        определение сечений по экономическим соображениям.

Сечение проводов и жил кабелей должны выбираться в зависимости от ряда технических и экономических факторов.

Технические факторы:

1.     нагрев от длительного выделения тепла рабочим током,

2.     нагрев проводников токами короткого замыкания в аварийном режиме,

3.     электродинамические усилия при протекании тока,

4.     потери напряжения в линиях от проходящего по ним тока в нормальном и аварийном режимах,

5.     механическая прочность,

6.     коронирование.

Рис. 8.1 Определение экономически целесообразного сечения.

1, 2, 3 зависимости З=f(s) для различной стоимости электроэнергии

Выбор экономически целесообразного сечения по экономической плотности тока в зависимости от материала проводника и использования максимума нагрузки:

,                      (8.1)

где Ip — расчётный ток, Jэ – экономическая плотность тока, которая выбирается исходя из передаваемой мощности и длины линии.

Эта методика не в полной мере соответствует другим положениям об экономических соображениях при решении электротехнических вопросов, нуждающихся в экономической оценке. На самом деле, если рассмотреть условия передачи некоторой постоянной расчётной мощности при постоянной длине, то она может быть осуществлена при помощи КЛ, либо ВЛ разных сечений. При этом затраты будут явно изменяться и не может быть речи о каком-то постоянном целесообразном сечении.

Если учесть, что стоимость электроэнергии изменяется, то зависимости З=f(s) примут вид, как показано на рис. 8.1 (кривые 1, 2, 3). На этом же рисунке показана зависимость целесообразного сечения от цены s=f(c). Экономически целесообразное сечение, полученное по формуле (8.1) изображено прямой линией sэ. без особых пояснений видно, что существуют существенные различия между сечением, полученным по выражению (8.1) и реальных значениях sэ1 ,  sэ2 ,  sэ3. Поэтому приняты несколько методик расчёта сечения проводников, в зависимости от приоритета.

1.                Выбор сечения проводников по нагреву расчётным током.

Проводники электрических сетей от проходящего по ним тока нагреваются по закону Джоуля-Ленца:

Q=0,24I2Rt                                                                                              (8.2)

Нарастание температуры происходит до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие между теплом, выделяемом в проводнике, и отдачей в окружающую среду.

Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к уменьшению срока жизни изоляции, пожарной опасности. При перегреве  с высокой температурой изоляция кабеля может оплавиться, что приведёт к необходимости замены всей кабельной линии, а в некоторых случаях может возникнуть взрыв (во взрывоопасной среде).

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительная температура нагрева, называется предельно допустимым током по нагреву.

Значения максимально допустимых токов определены из условия допустимого теплового износа материала изоляции, марки проводника, температуры окружающей среды, способа прокладки линии. В настоящее время существуют многочисленные справочные таблицы, по которым можно определить сечение проводника исходя из вышеперечисленных условий.

При расчёте сети по нагреву сначала выбирают марку проводника, условия прокладки, условия охлаждения.

Для выбора сечения проводника сравнивают расчётный максимальный Iр и допустимый токи Iд , при этом должно соблюдаться условие:

                                                                                          (8. 3)

Значения допустимых длительных токовых нагрузок в справочной литературе, указаны, как правило, для нормальных условий охлаждения. Если условия охлаждения отличаются от нормальных, например, при прокладке нескольких кабелей в траншее, что приводит к повышению температуры кабеля при протекании тока по соседним кабелям, то вводится поправочный коэффициент, который можно найти в справочной литературе, например ПУЭ.

Токи нагрузки электроприёмников повторно-кратковременного режима работы нагревают проводники в меньшей степени, чем токи длительного режима, поэтому их следует пересчитать на условный приведённый длительный ток нагрузки. Тогда выбор проводника должен производиться по условию:

,                                                                       (8.4)

где ПВ – продолжительность включения (лекция 1), IПВ – ток повторно-кратковременного режима.

Пересчёт производится только при ПВ≤0,4. Для сечения медных проводов выше 6 мм2, и для алюминиевых – выше 10 мм2 токовые нагрузки по нагреву принимают как для установки с длительным режимом работы.

Весьма распространённым видом анормального режима работы электроустановки являются перегрузки, сопровождаемые прохождением по проводникам повышенных токов, вызывающих их нагрев свыше допустимых значений.

От перегрузок необходимо защищать сети, выполненные внутри помещений открыто проложенными изолированными проводниками с горючей изоляцией, силовые сети, когда по условиям технологического процесса могут возникнуть длительные перегрузки и сети во взрывоопасной и горючей среде.

При выборе аппарата защиты необходимо соблюдать ряд требований, укажем их кратко:

1) Номинальный ток и напряжение аппарата должны соответствовать расчётному длительному току и напряжению цепи.

2) Время действия аппарата должно быть минимальным, с учётом селективности.

3) Аппараты защиты не должны отключать установку при перегрузках, возникающих в условиях эксплуатации, например при пусковых токах электродвигателей.

4) Аппараты защиты должны обеспечивать надёжное отключение повреждённого участка цепи при любых видах КЗ и режимах работы нейтрали.

Надёжное отключение токов КЗ в сети напряжением до 1 кВ обеспечивается в том случае, когда отношение наименьшего расчётного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки, либо току срабатывания автоматического выключателя будет не менее трёх.

В зависимости от вида защиты наряду с проверкой по допустимому нагреву устанавливают определённые соотношения между токами защитных аппаратов и допустимым током провода. Сечение проводника, соответствующее длительно допустимому току нагрева следует сравнивать с током срабатывания аппарата защиты. В сетях, которые должны быть защищены от перегрузки, эти соотношения, зачастую являются определяющими для выбора сечения проводников.

2.                Выбор сечений жил кабеля по нагреву током короткого замыкания.

В эксплуатации электрической сети возможны нарушения нормального режима работы: перегрузки и короткие замыкания, при которых ток в проводниках резко возрастает.

Токи КЗ могут достигать значений, в десятки раз превышающих номинальные токи присоединённых электроприёмников и допустимые токи проводников. Для предотвращения чрезмерного нагрева проводников и смежного оборудования каждый участок сети должен быть снабжён защитным аппаратом, отключающим повреждённый элемент сети за минимально возможное время.

При рассмотрении режима короткого замыкания необходимо кроме расчёта проводников по температуре производить расчёт электродинамических усилий, возникающих в проводниках. Поскольку данный вопрос рассматривался в курсе «Электрические и электронные аппараты», то здесь ограничимся лишь упоминанием о необходимости такой проверки. Особенно необходимо производить такую проверку для шинопроводов, выполненных из шин.

Для выбора термически стойкого сечения жил кабеля необходимо знать максимальный установившийся ток короткого замыкания из соответствующего расчёта  Iкз  и возможное время прохождения этого тока через кабель, определяемое аппаратом защиты tзащ:

,                                                                                   (8. 5)

где С – коэффициент, зависящий от материала проводов, принимаемый для меди С=180, для алюминия С=100. Необходимо отметить, что вышеуказанная формула является эмпирической, поэтому в различных источниках она может принимать различный вид, а так же коэффициент С в различных источниках различается.

Для защиты электрических сетей от аварийных режимов применяются плавкие предохранители, автоматические выключатели, релейная защита.

Кабели, защищённые плавкими предохранителями, на термическую стойкость к токам КЗ не проверяются, поскольку время срабатывания предохранителя мало (10-20 мс) и выделившееся тепло не в состоянии нагреть кабель до опасной температуры.

3.                Выбор сечения проводников по потере напряжения.

Выбранные по длительно допустимому току и согласованные с током защиты аппаратов сечения проводников  должны быть проверены на потерю напряжения. При эксплуатации электрических сетей, зная уровень напряжения на выводах у наиболее удалённого электроприёмника и рассчитав потерю напряжения, можно определить напряжение на вторичной стороне питающего трансформатора и выбрать устройства для регулировки напряжения.

На рис. 8.2 изображена схема сети с равномерно распределённой нагрузкой по её длине и график распределения напряжения по линии. У питающего трансформатора номинальное напряжение выбрано на 5% выше номинального для компенсации падения напряжения в сети. При этом электроприёмники 1-4 будут получать питание на напряжении выше номинального, а приёмники 6-10 – ниже номинального.

Разность между напряжением источника питания и напряжением у приёмника называется потерей напряжения, а падением напряжения называется геометрическая разность векторов напряжений в начале Uф1 и конце Uф2 участка сети:

Uф1-Uф2=IZ=I(r+jx)                                                                        (8.6)

Рассмотрим схему одной фазы линии трёхфазного тока с симметричной нагрузкой на конце, заданным током нагрузки I и коэффициентом мощности cosφ2. Напряжение в конце линии Uф2 известно. Следует определить напряжение в начале линии Uф1 и  cosφс помощью векторной диаграммы.

Рис. 8.2 Изменение уровня напряжения вдоль линии.

Поскольку нагрузка на предприятии является, в большинстве случаев, индуктивной, то вектор тока будет находиться под углом φ2 к вектору напряжения в сторону отставания.

Чтобы определить напряжение в начале линии нужно от конца вектора Uф2 отложить параллельно вектору тока I вектор падения напряжения на активном сопротивлении линии Ir, и под углом 90 к нему в сторону опережения  — вектор падения напряжения на реактивном сопротивлении jIx (треугольник ABC). Соединив полученную точку С с началом координат 0, получим искомый вектор напряжения в начале линии Uф1.

Рис. 8.3 Схема замещения (а) и векторная диаграмма (б) одной фазы трёхфазной линии переменного тока с нагрузкой на конце.

Отрезок АС, численно равный модулю  вектора IZ представляет собой величину полного падения напряжения. Это падение напряжения можно разделить на продольную составляющую Uф=U1U2 (отрезок AD) и поперечную δUф  (отрезок DC). Тогда можно записать:

IZ=∆Uф+j δUф                                                                               (8.7)

Отсюда продольная составляющая:

Uф=Ircos φ2+Ixsin φ2                                                                   (8.8)

Зная, что

                                                                (8.9)

получаем:

                                                                          (8.10)

и                                                                         (8.11)

Следовательно, напряжение в начале линии:

                                                       (8.12)

Для двухпроводной линии однофазного тока получим падение напряжения:

                                                              (8.13)

Здесь Р – активная мощность, l – длина линии.

Для трёхфазной линии переменного тока , тогда

                                                            (8.14)

Потеря напряжения в линии с несколькими нагрузками определяется как сумма потерь напряжения на отдельных участках сети. Тогда для n присоединённых нагрузок:

                                                     (8.15)

Если потери напряжения для различных сетей приводят к отклонениям напряжения на выводах электроприёмников более допустимых значений, то выбирают проводники большего на одну ступень сечения и повторяют проверочный расчёт.

В эксплуатации производят измерения полного сопротивления «фаза-ноль», включающее в себя сопротивление проводов (прямого и обратного, сопротивления контактных соединений, а также сопротивление вторичной обмотки питающего трансформатора, для контроля контактных соединений, а также для проверки выбора защитных аппаратов. При протяжённой длине линии и небольшом сечении проводов происходит значительное падение напряжения, поэтому измерение сопротивления «фаза-ноль» может служить оценочным показателем для проверки падения напряжения в конце линии.

4.                Выбор сечений проводников по экономическим соображениям.

Рис. 8.4 Зависимость затрат от изменения сечения провода

При передаче мощности S на расстояние l при стоимости электроэнергии с и определённом напряжении U капиталовложения К и эксплуатационные расходы Сэ зависят от сечения проводов и кабелей s, принимаемого для передачи электроэнергии. Изменяя в приведённых выше условиях сечения проводов, получаем соответствующие им приведённые затраты (рис. 8.4).

Как видно из этого рисунка минимальные затраты соответствуют точке s3,min. Сечение провода, соответствующее этим затратам и будет экономически целесообразным, в общем случае оно будет нестандартным. Как же перейти к стандартному сечению?

Любая зависимость, в данном случае З=f(s), если известны n её точек может быть выражена аналитически с определённым приближением по формуле Ньютона:

З=З1+А1(s-s1)+B1(s-s1)(s-s2)+C1(s-s1)(s-s2)(s-s3)+…                         (8.16)

В нашем случае s=16, 25, 35, 50 мм2 и т. д. Каждому стандартному сечению должны соответствовать определённые затраты. При определении экономически целесообразного сечения необходимо рассматривать только близлежащие точки, и всего брать 3, 4 варианта. Рассуждая так же, как при выборе рационального напряжения получаем:

                                                                          (8.17)

Интерполяционная методика Лагранжа при выборе экономически целесообразного сечения даёт более точные результаты, чем методика Ньютона. Однако разница в результатах очень незначительна и поэтому для уменьшения времени расчётов рекомендуется методика Ньютона.

5.                Особенности расчёта сетей осветительных электроустановок.

Особенностями осветительных электрических сетей являются: значительная протяжённость и разветвлённость, небольшие мощности отдельных электроприёмников и участков сети, наличие установок рабочего и аварийного освещения.

         Рабочее освещение обеспечивает надлежащую освещённость всего помещения и рабочих поверхностей, аварийное освещение должно обеспечить безаварийную остановку рабочего процесса и безопасную эвакуацию людей из помещения при отключении рабочего освещения. Причём аварийное освещение должно иметь автономный источник питания для того, чтобы при выходе из строя источника питания рабочего освещения (например, перегорание предохранителей) аварийное освещение продолжало функционировать. В данном случае под автономным источником питания может пониматься отдельная ячейка распределительного пункта, отдельный фидер питания от РП и т.п., которые имеют свои защитные аппараты.

         Участки осветительной сети от источников питания до групповых щитков освещения называют питающими, а от групповых щитков до светильников – групповыми. Групповые щитки стараются устанавливать в центрах электрических нагрузок в местах удобных для обслуживания.

         Протяжённость трёхфазных четырёхпроводных групповых линий при напряжении 380/220 В не должна превышать 100 м, а двухпроводных – 40 м.

         Схемы осветительных сетей предприятий весьма разнообразны. Основные требования к построению таких сетей: обеспечение необходимого уровня освещённости рабочих мест, обеспечение бесперебойности питания, удобство и безопасность обслуживания осветительных приборов. Выполнение этих требований в основном зависит от принятой схемы осветительной сети.

         В осветительных сетях предприятий применяются открытые электропроводки на изолирующих опорах, подвешенные на тросах, проложенные в каналах, коробах и скрытые проводки, вмурованные в стены. Сечения проводников, в большинстве случаев, выбирают по условиям механической прочности.

         При расчёте осветительных сетей производят оценку потери напряжения с последующей проверкой на нагрев. Сечение проводников групповой осветительной сети из (8.15) составит:

,                                                                            (8.18)

где γ – удельная проводимость материала провода, м/(Ом мм2), Uдоп% — допустимая потеря напряжения, %.

         Допустимая потеря напряжения в осветительных сетях предприятий выбирается так, чтобы отклонение напряжения у осветительных приборов находилось в пределах +5- -2,5 %.

         После выбора сечения проводов осветительной сети по допустимым потерям напряжения следует принятые значения проверить по допустимым токовым нагрузкам. При этом следует учесть то, что в четырёхпроводной сети, при питании ламп накаливания, сечение нулевого проводника у кабелей принимается равным не менее 50% сечения фазных проводников, а при питании люминесцентных ламп сечения фазных и нулевых проводников принимаются равными.

        

Вопросы для самопроверки.

1.                     Каким образом может осуществляться выбор проводников для сетей электроснабжения предприятий?

2.                     Раскройте сущность выбора проводников по условиям нагрева.

3.                     Определите сечение проводника по методу потери напряжения в линии.

4.                     Укажите экономические соображения при выборе сечений проводников.

5.                     Какие особенности существуют при выборе проводников для сетей освещения?

Выбор сечения проводов и кабелей Общее положение по расчету электрической сети. Конечной целью расчета электрической сети жилого дома, как и всякого

Выбор сечения кабеля и провода

Выбор сечения кабеля и провода Сечение проводов и кабелей определяют, исходя из допустимого нагрева с учетом нормального и аварийного режимов, а также неравномерного распределения токов между отдельными

Подробнее

Краткие теоретические сведения

Цель работы: Научить производить проверку сечений на соответствие с током аппаратов защиты для сетей до 1000В и проверку сечений по допустимой потере напряжения. Краткие теоретические сведения Согласно

Подробнее

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

В. Б. Козловская, В. Н. Радкевич, В. Н. Сацужевич ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ… УДК 621.32(075.8) ББК 31.294я73 К 59 Рецензенты: доц. каф. автоматизации произв. порцессов и электротехники УО «Белорусский

Подробнее

ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ЗДАНИЙ

ГОСТ Р 50571.5-94 (МЭК 364-4-43-77) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ЗДАНИЙ Часть 4 ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ. ЗАЩИТА ОТ СВЕРХТОКА Издание официальное Н о ш Спнцщямфцщ

Подробнее

Ю. С. ЗЛЕПКО, А. Ф. БАБИН, Д. Г. УШКУР, В. В. САМОЙЛЕНКО РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 0,4, 6 И 10 КВ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ

Ю. С. ЗЛЕПКО, А. Ф. БАБИН, Д. Г. УШКУР, В. В. САМОЙЛЕНКО РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ 0,4, 6 И 10 КВ МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ Ю. С. Злепко, А. Ф. Бабин, Д. Г. Ушкур, В. В. Самойленко РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ

Подробнее

Оглавление. Введение… 9

Введение… 9 Глава 1. Общие сведения по электротехнике… 11 1.1. Электрические системы, сети, источники электроснабжения… 11 1.2. Единицы измерения и константы в международной системе. единиц (СИ)…

Подробнее

Рабочий проект марки ЭО

Объект: офис, расположенный по адресу: г. Ростов-на-Дону, ул. Большая Садовая Рабочий проект марки ЭО 2018 год 2 Содержание 1. Исходные данные…3 2. Характеристика объекта…3 3. Электрические сети…4

Подробнее

ГОСТ Р (МЭК )

ГОСТ Р 50571.9-94 (МЭК 364-4-473-77) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ЗДАНИЙ ЧАСТЬ 4 ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ. ПРИМЕНЕНИЕ МЕР ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ Electrical

Подробнее

Проектирование осветительных установок

Проектирование осветительных установок ЛЕКЦИЯ 2. ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТОВ. Преподаватель: Коржнева Татьяна Геннадьевна Томск 2014 Общие положения. Электрическая часть осветительных установок включает

Подробнее

ПРЕДИСЛОВИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ 5

ПРЕДИСЛОВИЕ 3 ВВЕДЕНИЕ 5 Глава 1. СТРУКТУРА СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ХОЗЯЙСТВА ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ 8 1.1. Понятие об электроснабжении и системах электроснабжения 8 1.2. Требования,

Подробнее

ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ

М Е Ж Г О С У Д А Р С Т В Е Н Н Ы Й С Т А Н Д А Р Т ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ ЗДАНИЙ Часть 4 ТРЕБОВАНИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИМЕНЕНИЕ МЕР ЗАЩИТЫ ОТ СВЕРХТОКОВ Издание официальное МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ

Подробнее

Раздел 1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА

СОДЕРЖАНИЕ Предисловие. 3 Раздел 1. ОБЩИЕ ПРАВИЛА Глава 1.2. Электроснабжение и электрические сети 5 Область применения, определения 1.2.1-1.2.10 Общие требования 1.2.11-1.2.16. Категории электроприемников

Подробнее

Самонесущие изолированные провода

Самонесущие изолированные провода ОГЛАВЛЕНИЕ Самонесущий изолированный провод со сверхпрочным несущим элементом Отличия конструкции проводов ELKALINE СИП… 2 Технические характеристики… 3 Указания по

Подробнее

Тема 10. Основы электропривода

Тема 0. Основы электропривода Вопросы темы. Электропривод: определение, состав, классификация.. Номинальные параметры электрических машин. 3. Режимы работы электродвигателей. 4. Выбор типа и мощности электродвигателя..

Подробнее

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ

СЕРИЯ ВА0436, ВА0636 ВЫКЛЮЧАТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СЕРИИ ВА0436, ВА0636 Выключатели предназначены для проведения в нормальном режиме и отключения при коротких замыканиях, перегрузках, а также для нечастых

Подробнее

Защитное зануление 2

Зануление 1 Защитное зануление 2 Назначение Зануления Устранение опасности при прикосновении к корпусу и др. метал.частям, оказавшимся под напряжением. Быстрое автоматическое отключение поврежденного ЭО

Подробнее

Область применения S 16 < S S > 35 S/2

Область применения Рекомендации настоящей методики распространяются на измерения в электроустановках 0,4кВ всех типов заземления нейтрали. В электроустановках напряжением ниже 1000В с глухозаземлённой

Подробнее

ВЫКЛЮЧАТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СЕРИИ АП50Б

263 7.1.1. ВЫКЛЮЧАТЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКИЕ СЕРИИ АП50Б Выключатели автоматические серии АП50Б с естественным охлаждением и непосредственным ручным управлением предназначены установки в электрических цепях на

Подробнее

РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ. Альбом ЭОМ

ГК ФУНДАМЕНТ Квартира по адресу: г.москва, ул.косыгина, д.2 РАБОЧАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ Альбом ЭОМ Электрическое освещение и силовое электрооборудование 26-09-2018-ЭОМ Москва 2018 ВЕДОМОСТЬ ОСНОВНЫХ КОМПЛЕКТОВ

Подробнее

ПРАВИЛА УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК

Название документа «Правила устройства электроустановок (ПУЭ). Шестое издание» (утв. Главтехуправлением, Госэнергонадзором Минэнерго СССР) (ред. от 20.06.2003) Источник публикации В данном виде документ

Подробнее

МЕТОДИКА 5 ПРОВЕРКА ЦЕПИ ФАЗА-НУЛЬ

МЕТОДИКА 5 ПРОВЕРКА ЦЕПИ ФАЗА-НУЛЬ 1 Содержание 1. Назначение 3 2. Метод измерения 3 3. Нормируемые величины 4 4. Определяемые характеристики 4 5. Требования к средствам измерения 5 6. Условия измерений

Подробнее

ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ЭКЗАМЕНА

Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова»

Подробнее

Общие технические условия ДСТУ (ГОСТ )

Общие технические условия ДСТУ 3025 95 (ГОСТ 9098 93) Дата введения 01.01.96 Настоящий стандарт распространяется на автоматические выключатели (далее выключатели), предназначенные для проведения тока в

Подробнее

OOO «Перфект Проект»

OOO «Перфект Проект» Рабочий Проект Систем электроснабжения индивидуального жилого дома ООО «Перфект Проект» Tel/fax +7-926-342-2112 www: www.perfectproekt.ru e-mail: [email protected] Генеральный

Подробнее

Качество электрической энергии

1 Качество электрической энергии В. В. Суднова, к.т.н., ст. научн. сотр. «НИЦ Тест-Электро» Электрическая энергия как товар используется во всех сферах жизнедеятельности человека, обладает совокупностью

Подробнее

Задача 1 Выбор предохранителя и расчет сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву




Стр 1 из 5Следующая ⇒

Практические задачи.

 

Задача 1 Выбор предохранителя и расчет сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву

 

Выбрать для схемы предохранитель FU1 и рассчитать сечение проводов и кабелей по допустимому нагреву

Дано:

Двигатель —

Линия освещения —

n=2 кабеля

I=200мм расстояние между кабелями.

 

Решение

 

1) Определяем пусковой ток двигателя:

2) Определяем ток вставки предохранителя FU 1

— коэффициент, зависящий от условий пуска

в формуле не применяем, так как суммируем одну линию:

=80А по условию селективности подходит.

FU 1 тип предохранителя ПН — ток патрона 100 А (смотрите в таблицу 1).

3) Сечение кабеля АСБГ выбираем из условия

выбираем по условию работы ток

(смотрите в таблицу 2)

с учетом

Для АСБГ с бумажной изоляцией

количество кабеля 2шт. на расстоянии

200мм. друг от друга подходит сечение 10 (смотрите в таблицу 5)

4) Сеть освещения

поливинилхлорид (смотрите в таблицу 6)

данное сечение подходит.

5) Провод АПРТО

резины

(смотрите в таблицу 3)

следовательно, сечение 3 подходит, но стандартное 4

Задача 2 Выбор предохранителя и расчет сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву

 

Выбрать для схемы предохранитель FU1 и рассчитать сечение проводов и кабелей по допустимому нагреву

Дано:

двиг.

линия осв.

Решение

 

1) Определяем пусковой ток двигателя

2) Определяем ток вставки FU 1

, но по селективности следует выбрать FU 1 с током (смотрите в таблицу 1).

3) Сечение кабеля ААШВ

;

по таблице (смотрите в таблицу 2).

поправку на температуру находить не надо — стандартная

4) Для двигателя

для поливинилхлорида

Данное сечение подходит

5) Линия освещения

следовательно, (смотрите в таблицу 4).

 

 

 

 

 

 

Задача 3 Выбор автоматического выключателя и расчет сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву

 

Выбрать для схемы автоматический выключатель QF1 и рассчитать сечение проводов и кабелей по условию допустимого нагрева


Дано:

темп. в помещении

двиг.

линия осв.

 

Решение

 

ТП-РЩ 1

1) Определяем рабочий ток магистрали:

Максимальный ток:

По рабочему току магистрали выбираем автоматический выключатель QF 1.

Определяем по формуле ном. ток теплового расцепителя:

-коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя.

Принимаем стандартное значение тока теплового расцепителя (смотрите в таблицу 7).

 

, но по селективности устанавливаются на порядок выше 100.

Проверяем донный переключатель на возможность ложных срабатываний электромагнитного расцепителя:

— коэффициент запаса, учитывающий разброс по току срабатывания электромагнитного расцепителя.

По (табл. 2,9) кратность срабатываний электромагнитного расцепителя: , тогда по условию

Так как условие выполняется.

Магистраль выполнена кабелем и замещена автоматическим выключателем с электромагнитным тепловым расцепителем.

Для линии ТП-РЩ из условия

По (табл. 1,3)находим площадь сечения жил трехжильного кабеля. — табличное значение АСБГ-1-3*25

РЩ-М — кабеля с бумажной изоляцией =

Сечение подходит

По таблице 1,1 находим: для 4-х одножильных проводов ближайшее большее значение ток , что соответствует площади сечения жилы 35 АПРТО 4(1×35) (смотрите в таблицу 3).

 

РЩ — освещ.

По табл. 1,2 находим: большее ближайшее значение , что соответствует площади сечения жилы 2,5 АВВГ 1 (3 х 2 , 5)

Пересчитываем допустимый ток при фактической окружающей среды 25°С, введя поправочный коэффициент для нормированной кабеля .

, что удовлетворяет условию (смотрите в таблицу 4).

Принимаем кабель АВВГ 1(3×2,5)

 

 

Задача 5 Определение потери мощности трансформатора и годовой потери энергии

 

Для трансформатора мощностью 250кВА определить потери мощности и годовые потери энергии при ,



Решение

1) Определяем время максимальных потерь

2)Определяем коэффициент нагрузки

3) Определяем потери мощности

4) Определяем потери энергии за год

Задача 6 Определение потери мощности трансформатора и годовой потери энергии

 

Для трансформатора мощностью 250кВА определить потери мощности и готовые потери энергии при

, ,

Решение

1) Определяем время накопительных потерь

2) Определяем коэф. нагрузки

3) Определяем потери мощности

4) Годовые потери Эл. энергии

 

Решение

 

 

1) Выбираем переменную надбавку

2) Рассчитываем потери напряжений в линии:

3) Отношение напряжения у потребителя при 25% нагрузке

4) Проверяем баланс, напряжения по формуле

 

Решение

 

 

 

Заполняем таблицу известными данными: устанавливаем

;

1) Выбираем постоянную надбавку +2,5

2) Рассчитываем суммарные потери напряжения в линиях 10кВ и 0,38кВ

Отклонение напряжения у потребителя при 100% нагрузке устанавливаем мини­мальное наименьшее нормально допустимое

3) Распределяем потери по линиям 60% в линию 0,38кВ и 40% в линию

потери В.Л.- 10кВ при 25% нагрузке.

В таблице устанавливаем потери со значением — минус

Баланс напряжений выполняется.

 

Решение

1 )Определяем по таблице — индуктивное сопротивление, среднее для ВЛ-10кВ-провод алюминиевый (смотрите в таблицу 11).

2)Определяем потери напряжения реактивное

3)Переводим в вольты

4) Определяем активную составляющую, допустимых потерь

5) Определяем сечение провода γ-удельная проводимость

Округляем сечение до ближайшего целого или 35мм2

Если F принять 25мм2 то

6)Определяем действительные потери напряжения

что вполне допустимо

Решение

1) Для решения задачи нужно определить участков

где — коэффициент одновременности

— коэффициент динамики роста нагрузки

2) Выбираем сечение провода по таблице для железобетонных опор I района по гололеду интервал периода 7 лет

365… 630 — (смотрите в таблицу 12).

3) Определяем потери напряжения тыс. доли % на1кВ-А-м (смотрите в таблицу 13).

 

4) Суммарные потери напряжения

допускается

Решение

1) Зная ток и напряжение сети определяем полную мощность на узлах нагрузки

2) Определяем эквивалентную мощность для выбора сечения проводов

3) По таблице выбираем сечения для участков район по гололеду 1-2, расчетный период 7 лет

365… 630 (смотрите в таблицу 12).

4)Определяем потери на участках

тыс. доли % на 1кВ-А-км (смотрите в таблицу 13).

5) Определяем суммарные потери в конце линии

что вполне допустимо

Решение

1) Для определения однофазного тока к.з. нужно вычислить — полное сопротив­ление петли «фаза -нуль»

где — удельное активное сопротивление фазного провода А-35

— нулевого провода

(смотрите в таблицу 11).

 

— удельное индуктивное сопротивление

2) Определяем ток однофазного к.з.

Со схемой — по справочнику(смотрите в таблицу 8).

3) Определяем чувствительность защиты

что удовлетворяет требованиям ПУЭ

Задача 19 Определения тока срабатывания реле РТВ

Определить ток срабатывания реле РТВ. Выбрать ток установки реле и проверить чувствительность защиты линии, если максимальный рабочий ток двухфазного к.з. в конце защищаемой линии . Схема реле с двумя трансформаторами тока.

Дано:

 

Решение

 

1 )По принимаем трансформатор тока

ТПЛ-10-0,5/Р-50/5 (смотрите в таблицу 14).

— коэффициент трансформации

2)Определяем ток срабатывания реле:

где — коэффициент схемы, по условию схема с двумя ТА принимаем схему «неполная звезда»

-коэффициент возврата (для реле прямого действия ) РТВ-реле прямого действия

-коэффициент самозапуска

— коэффициент надежности защиты

— коэффициент запаса (для реле прямого действия )

Принимаем реле РТВ, встроенное в привод ПП -67

3)Ток уставки реле принимаем 10А при этом токе, ток срабатывания защиты :(смотрите в таблицу 15).

4) Коэффициент чувствительности зашиты

чувствительность защиты обеспечивается.

 

 

Приложение А

 

Таблица 1 –Характеристики плавких вставок к предохранителям, рассчитанным на напряжение до 1кВ

 

Тип предохранителя Номинальный ток патрона, А Номинальный ток плавкой вставки А
ПН2
 
НПР
 
ПРС










30, 40, 50, 60, 80, 100
100, 120, 150, 200, 225, 250
200, 250, 300, 350, 400
300, 400, 500, 600
60, 80, 100
100, 125, 160, 200
6, 10, 15
15, 20, 25, 35, 45, 60
2, 4, 6
10, 16 ,20
25, 40, 63

Таблица 2 —Допустимый длительный ток, А, для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией при прокладки в земле.

 

Площадь сечения жилы, мм Четырехжильные кабели при напряжении до 1 кВ Трехжильные кабели при напряжении, кВ
-

Таблица 3 —Допустимый длительный ток, А, в проводах с алюминиевыми жилами, резиновой изоляцией.

 

Площадь сечения жилы, мм Открытая прокладка Прокладка провода в одной трубе
двух
одно — жильных
трех
одно — жильных
четырех одно — жильных одного двух — жильных одного трех — жильных
2,5
- - -

 

Таблица 4 —Допустимый длительный ток, А, для кабелей с алюминиевыми жилами, резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных или небронированных.

Площадь сечения жилы, мм Прокладка кабеля
одножильных в воздухе двухжильных трехжильных
в воздухе в земле в воздухе в земле
2,5

 

 

Таблица 5 –Поправочный коэффициент, учитывающий число кабелей, проложенных в земле рядом.

Расстояния между кабелями, мм Число кабелей, загруженных на 100%
0,9 0,85 0,8 0,78 0,75
0,92 0,87 0,84 0,82 0,81
0,93 0,9 0,87 0,86 0,86

 

Таблица 6 –Поправочные коэффициенты на токи для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры среды

 

Стандартная температура земли и воздуха, С Нормированная температура жил, С Фактическая температура среды, С
1,08 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,78
1,17 1,13 1,09 1,04 1,00 0,95 0,90 0,85
1,20 1,15 1,11 1,05 1,00 0,94 0,88 0,81
1,10 1,05 1,00 0,95 0,89 0,84 0,77 0,71
1,22 1,17 1,12 1,06 1,00 0,94 0,87 0,79
1,12 1,06 1,00 0,94 0,88 0,82 0,75 0,67
1,25 1,20 1,13 1,07 1,00 0,93 0,85 0,76
1,12 1,07 1,00 0,93 0,86 0,79 0,71 0,61
1,29 1,23 1,15 1,08 1,00 0,91 0,82 0,71
1,44 1,07 1,00 0,93 0,84 0,76 0,66 0,54
1,34 1,26 1,18 1,09 1,00 0,89 0,78 0,63

 

 

Таблица 7 — Характеристики автоматических выключателей, рассчитанных на напряжение до 1кВ

 

Тип Ном. ток выключателя, А Ном. ток теплового расцепителя, А Коэф. надежности Предельная коммутационная способность, кА
ВА51-25 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25 7; 10
ВА51Г25 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,8; 1; 1,25; 1,6; 2; 2,5; 3,15; 4,5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25
ВА51-29 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63 7; 10
ВА51-31 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 3; 7; 10
ВА51Г31 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100
ВА52Г31 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100
ВА51-33 80; 100; 125; 160
ВА51Г33 80; 100; 125; 160
ВА52Г33 80; 100; 125; 160
ВА51-35 160; 200; 250
ВА51-37 250; 320; 400

 

Таблица 8 —Параметры понижающих трансформаторов напряжением 35…10/0,4кВ Приведенные к напряжению 0,4/0,23кВ

 

Мощ-ность кВА Верхний предел первич-ного напряже-ния кВ Схема соединения обмо-ток Потери мощности
DРм/DРхх
кВт
Напряжение
к.з.
Uк,%
Сопротивлениепрямой последовательности, мОм Сопротивление при однофазном замыка-нии
1/3Zтр,
мОм
Y/YH 0.6/0.13 4.5 153.9 243.6
    Y/ZH 0.69/0.13 4.7 176.5
Y/YH 0.88/0.175 4.5
    Y/ZH 1.0/0.175 4.7 187.5
Y/YH 1.28/0.24 4.5
    Y/ZH 1.17/0.24 4.7
Y/YH 1.97/0.33 4.5 31.5 64.7
    Y/ZH 2.27/0.33 4.7 36.3 65.7
  Y/YH 1.97/0.42 6.5 31.5
    Y/ZH 2.27/0.42 6.8 36.2 126.5
Y/YH 2.65/0.51 4.5 16.6 41.7
    Y/ZH 3.1/0.51 4.7 19.3 42.2
  Y/YH 2.65/0.62 6.5 16.6 62.8
    Y/ZH 3.1/0.62 6.8 19.3 65.2
Y/YH 3.7/0.74 4.5 9.4 27.2 28.7
    Y/ZH 4.2/0.74 4.7 10.8
  Y/YH 3.7/0.9 6.5 9.4 40.5
    Y/ZH 4.2/0.9 6.8 10.8 42.2 43.6
Y/YH 5.5/0.93 4.5 5.5 17.1
    D/YH 5.9/0.95 4.5 5.9
  Y/YH 5.5/1.2 6.5 5.5 25.4
Y/YH 7.6/1.31 5.5 3.1 13.6
    D/YH 8.5/1.31 5.5 3.4 13.5
  Y/YH 7.6/1.31 6.5 3.1 16.2 16.5

 

 

Таблица 9 – Экономическая плотность тока, А/мм2.

Тип проводника ТНБ час/год
1000…3000 3001…5000 Более 5000
Неизолированные провода:
медные 2,5 2,1 1,8
алюминиевые 1,3 1,1 1,0
Кабели с бумажной изоляцией с жилами:
медными 3,0 2,5 2,0
алюминиевыми 1,6 1,4 1,2
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией с жилами:
медными 3,5 3,1 2,7
алюминиевыми 1,9 1,7 1,6

Таблица 10 — Расчетные данные кабелей с бумажной изоляцией (на 1 км)

 

 

Сечение жилы,
мм2
r0, Ом хо, Ом при напряжении, кВ
медь алюми­нии 0,38
1,84 3,1 0,073 0,11 - - -
1,15 1,94 0,068 0,102 0,113 - -
0,74 1,24 0,066. 0,091 0,099 0,135 -
0,52 0,89 0,064 0,087 0,095 0,129 -
0,37 0,62 0,063 0,083 0,09 0,119 -
0,26 0,443 0,061 0,08 0,086 0,116 0,137
0,194 0,326 0.060 0,078 0,083 0,110 0,126
0,153 0,258 0,060 0,076 0,081 0,107 0,120
0,122 0,206 0,060 0,074 0,079 0,104 0,116
0,099 0,167 0,060 0,073 0,077 0,101 0,113
0,077 0,129 0,059 0,071 0,075 0,098 0,111
0,061 0,103 - - - 0,095 0,097

 

Х0=0,35 Ом/км– UНОМ= 0,38 кВ

Х0=0,38 Ом/км– UНОМ= 6…10 кВ

Х0=0,4 Ом/км– UНОМ= 20…35кВ

 

 

Площадь сечения провода мм. кв. Усредненное линейное активное сопротивление, мОм/м Допустимый ток, А, в продолжительном режиме
Алюминиевый провод Сталеалюминевый провод Алюминиевый провод Сталеалюминевый провод
1,84 1,8
1,16 1,18
0,85 0,79
0,59 0,6
0,42 0,43
0,31 0,31
0,25 0,25

Таблица 11 – Данные для расчета проводов ВЛ

 

 

Таблица 12 —Экономические интервалы эквивалентной мощности для алюминиевых проводов ВЛ напряжением 10 кВ.

 

Район по гололеду Площадь сечения провода, мм2 Интервал, кВ·А, при расчетном периоде
10 лет 7 лет 5 лет
Железобетонные опоры
I — II До 450 До 365 До 320
450…770 365…630 320…550
770…950 630…775 550…675
950…1385 775…1130 675…990
1385…1800 1130…1470 990…1285
Более 1800 Более 1470 Более 1285
  До 660 До 540 До 470
III — IV 660…685 540…560 470…490
685…1260 560…1030 490…900
1260…1705 1030…1390 900…1215
Более 1705 Более 1390 Более 1215
Деревянные опоры
I — II До 420 До 340 До 300
420…660 340…540 300…470
660…785 540…640 470…560
785…1310 640…1070 560…935
1310…1775 1070…1450 935…1265
Более 1775 Более 1450 Более 1265
III — IV До 610 До 500 До 435
610…715 500…585 435…510
715…1140 585…930 510…815
1140…1640 930…1340 815…1170
Более 1640 Более 1340 Более 1170

 

 

Таблица 13 – Удельные потери напряжение, выраженных в тысячных долях процента на 1 кВ*А*км, в проводах ВЛ напряжением 10 кВ.

 



Рекомендуемые страницы:

Выбор сечения проводников по экономической плотности тока

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны (Часть 6)

Раздел 1. Общие правила

(Выбор сечения проводников по экономической плотности тока)

1.3.25. Сечения проводников должны быть проверены по экономической плотности тока. Экономически целесообразное сечение S, мм2, определяется из соотношения

где I— расчетный ток в час максимума энергосистемы, А; Jэк— нормированное значение экономической плотности тока, А/мм², для заданных условий работы, выбираемое по табл. 1.3.36. 

Сечение, полученное в результате указанного расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения. Расчетный ток принимается для нормального режима работы, т. е. увеличение тока в послеаварийных и ремонтных режимах сети не учитывается. 

1.3.26. Выбор сечений проводов линий электропередачи постоянного и переменного тока напряжением 330 кВ и выше, а также линий межсистемных связей и мощных жестких и гибких токопроводов, работающих с большим числом часов использования максимума, производится на основе технико-экономических расчетов. 

1.3.27. Увеличение количества линий или цепей сверх необходимого по условиям надежности электроснабжения в целях удовлетворения экономической плотности тока производится на основе технико-экономического расчета. При этом во избежание увеличения количество линий или цепей допускается двукратное превышение нормированных значений, приведенных в табл. 1.3.36. 

 

Таблица 1.3.36. Экономическая плотность тока

В технико-экономических расчетах следует учитывать все вложения в дополнительную линию, включая оборудование и камеры распределительных устройств на обоих концах линий. Следует также проверять целесообразность повышения напряжения линии. 

Данными указаниями следует руководствоваться также при замене существующих проводов проводами большего сечения или при прокладке дополнительных линий для обеспечения экономической плотности тока при росте нагрузки. В этих случаях должна учитываться также полная стоимость всех работ по демонтажу и монтажу оборудования линии, включая стоимость аппаратов и материалов. 

1.3.28. Проверке по экономической плотности тока не подлежат: 

  • сети промышленных предприятий и сооружений напряжением до 1 кВ при числе часов использования максимума нагрузки предприятий до 4000-5000;
  • ответвления к отдельным электроприемникам напряжением до 1 кВ, а также осветительные сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий;
  • сборные шины электроустановок и ошиновка в пределах открытых и закрытых распределительных устройств всех напряжений;
  • проводники, идущие к резисторам, пусковым реостатам и т. п.;
  • сети временных сооружений, а также устройства со сроком службы 3-5 лет.

1.3.29. При пользовании табл. 1.3.36 необходимо руководствоваться следующим (см. также 1.3.27): 

1. При максимуме нагрузки в ночное время экономическая плотность тока увеличивается на 40%. 

2. Для изолированных проводников сечением 16 мм2и менее экономическая плотность тока увеличивается на 40%. 

3. Для линий одинакового сечения с ответвляющимися нагрузками экономическая плотность тока в начале линии может быть увеличена в kраз, причем kопределяется из выражения

где l1,l2,…ln— нагрузки отдельных участков линии; l1,l2,…ln— длины отдельных участков линии; L— полная длина линии. 

4. При выборе сечений проводников для питания однотипных, взаиморезервируемых электроприемников (например, насосов водоснабжения, преобразовательных агрегатов и т. д.), из которых одновременно находятся в работе, экономическая плотность тока может быть увеличена против значений, приведенных в табл. 1.3.36, в kn раз, где kn равно: 

1.3.30. Сечение проводов ВЛ 35 кВ в сельской местности, питающих понижающие подстанции 35/6 – 10 кВ с трансформаторами с регулированием напряжения под нагрузкой, должно выбираться по экономической плотности тока. Расчетную нагрузку при выборе сечений проводов рекомендуется принимать на перспективу в 5 лет, считая от года ввода ВЛ в эксплуатацию. Для ВЛ 35 кВ, предназначенных для резервирования в сетях 35 кВ в сельской местности, должны применяться минимальные по длительно допустимому току сечения проводов, исходя из обеспечения питания потребителей электроэнергии в послеаварийных и ремонтных режимах. 

1.3.31. Выбор экономических сечений проводов воздушных и жил кабельных линий, имеющих промежуточные отборы мощности, следует производить для каждого из участков, исходя из соответствующих расчетных токов участков. При этом для соседних участков допускается принимать одинаковое сечение провода, соответствующее экономическому для наиболее протяженного участка, если разница между значениями экономического сечения для этих участков находится в пределах одной ступени по шкале стандартных сечений. Сечения проводов на ответвлениях длиной до 1 км принимаются такими же, как на ВЛ, от которой производится ответвление. При большей длине ответвления экономическое сечение определяется по расчетной нагрузке этого ответвления. 

1.3.32. Для линий электропередачи напряжением 6-20 кВ приведенные в табл. 1.3.36 значения плотности тока допускается применять лишь тогда, когда они не вызывают отклонения напряжения у приемников электроэнергии сверх допустимых пределов с учетом применяемых средств регулирования напряжения и компенсации реактивной мощности.

 

< Предыдущая страница

 

                                                         Следующая страница >

 

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

 

Ваш Удобный дом

Выбор сечения проводов и кабелей

Дата публикации: 27.07.2018 17:26

Электропроводка должна соответствовать условиям окружающей среды, назначению и ценности сооружений, их конструкции и архитектурным особенностям. Выбор видов электропроводки, проводов и кабелей и способа их прокладки следует осуществлять в соответствии ПУЭ. При наличии одновременно двух или более условий, характеризующих окружающую среду, электропроводка должна соответствовать всем этим условиям.

Оболочки и изоляция проводов и кабелей, применяемых в электропроводках, должны соответствовать способу прокладки и условиям окружающей среды. Изоляция, кроме того, должна соответствовать номинальному напряжению сети.

Силовые проводки должны соответствовать условиям окружающей среды и отвечать следующим требованиям:

  • Безопасность людей;
  • Пожаровзрывобезопосность;
  • Надежность;
  • Удобство эксплуатации;
  • Экономичность.

Для выбора сечения провода определяем длительно допустимый ток проводника.

  1. по условию нагревания длительным расчетным током:

    Iпр ≥Iд / Кп

  2. по условию соответствия сечения провода выбранному току срабатывания защитного аппарата (автомата):

    Iпр ≥ КзIз / Кп

    где Iпр — длительно допустимый ток проводника, А.

    Кп — поправочный коэффициент, учитывающий условия прокладки проводов и кабелей (так как расчетная температура окружающей среды 25оС, то К п =1,0).

    Кз — кратность допустимого тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата.

     Iд — длительный расчетный ток электроприемника или рассматриваемого участка сети, А;

    Номинальный ток, А:

    Iд = Рн/Uн,

    Где    Рн – мощность электроприемника, Вт.

    Uн — напряжение сети, В (для однофазных приемников Uн= 220В, для трехфазных Uн =380В).

Далее в зависимости от рассчитанного тока выбираем сечение провода.

После определения сечения кабеля по длительно допустимому току нужно произвести проверку на допустимую потерю напряжения. Это значение для различных электропроводок различное, на находится в пределах 4-5% от номинального напряжения. При значении ∆U больше допустимого нужно увеличить на порядок сечение токопроводящей жилы.

Для расчета падения напряжения используют два метода:

  1. Расчет проводят, учитывая показатели величины сопротивления линии и номинального тока нагрузки.
  2. Расчет потерь на основе таблиц зависимости потерь от момента нагрузки, представленных в ПУЭ.

Потери в проводах электрику нужно учитывать при монтаже низковольтного оборудования, такого как низковольтные галогенные лампы. Если на фазном и нулевом проводе при напряжении 220В падение будет по 2-3В то на работе ламп это никак не отразится. Но на напряжение 12В потеря напряжения составит около половины питающего, в итоге лампочка не загорится в полный накал, а место присоединения будет греться. Для решения проблемы трансформаторы располагают как можно ближе к светильникам. Например при длине провода 5 метров и сечении 2,5 мм2 при нагрузке 100Вт момент нагрузки составит 0,45, что составляет 5%. При выборе кабеля нужно учесть, что при увеличении температуры кабеля увеличивается и его сопротивление, это учитывают, производя расчет с «запасом» на 4%.

При расчете сечения кабеля нужно учесть следующие факторы:

  • Сопротивление кабеля с алюминиевой жилой в 1,7 раза больше аналогичной медной, следовательно и потери в них во столько же раз больше.
  • При наличии соединений кабельных жил (скруток) потери значительно возрастают, что ведет к повышенному нагреву и выходу из строя мест соединений.
  • Не маловажную роль играет и длина кабельной линии. При выборе сечения кабеля близкого к номинальному, потери могут превысить допустимые значения. Поэтому для расчета электроприемников большой мощности принимают сечение «с запасом». Исходя из расчетных данных, выбирают ближайшее большее значение по таблицам, приведенным ниже.

Таблица 1. Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами, А

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одножильных

трех одножильных

четырех одножильных

одного двухжильного

одного трехжильного

0,5

11

0,75

15

1

17

16

15

14

15

14

1,5

23

19

17

16

18

15

2,5

30

27

25

25

25

21

4

41

38

35

30

32

27

6

50

46

42

40

40

34

10

80

70

60

50

55

50

16

100

85

80

75

80

70

25

140

115

100

90

100

85

35

170

135

125

115

125

100

50

215

185

170

150

160

135

70

270

225

210

185

195

175

95

330

275

255

225

245

215

120

385

315

290

260

295

250

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

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одножильных

трех одножильных

четырех одножильных

одного двухжильного

одного трехжильного

2,5

24

20

19

19

19

16

4

32

28

28

23

25

21

10

60

50

47

39

42

38

16

75

60

60

55

60

55

25

105

85

80

70

75

65

35

130

100

95

85

95

75

50

165

140

130

120

125

105

70

210

175

165

140

150

135

95

255

215

200

175

190

165

120

295

245

220

200

230

190

Калькулятор размера провода

— Как рассчитать калибр провода

Сечение жилы кабеля следует выбирать в соответствии с потребляемым током подключенных нагрузок. Эта статья расскажет, как рассчитать размер и сечение провода. Онлайн-калькулятор размера провода поможет вам рассчитать размеры после ввода данных.

Общие сведения о кабеле сечения провода

Электрическое напряжение — это разделение электрических зарядов и тока за счет направленного движения электронов между двумя точками.Это движение электронов всегда вызывает тепло . Чем больше электронов приводится в движение, тем сильнее становится ток и выделяется больше тепла. Правильное сечение кабеля важно для безопасной эксплуатации электроприборов и машин. В этом отношении решающее значение имеет размер электрического провода.

Линия раструба имеет меньшее поперечное сечение, чем соединительная линия токарного станка. Однако управление ТЭЦ сильнее, чем у токарного станка. Если бы мы управляли ТЭЦ через токарный станок или колокол, из-за чрезмерного нагрева возник бы пожар в кабеле.

Поперечное сечение относится к площади каждого провода кабеля, и его размер зависит от нескольких факторов. С одной стороны, это электрические данные подключенной машины и структурные условия, такие как длина кабеля и тип установки , с другой. Мы хотим объяснить, как эти факторы влияют на сечение и как рассчитать сечение провода. Кроме того, мы предлагаем калькулятор размера провода .

Функция поперечного сечения

Каждая линия имеет сопротивление, даже если оно очень маленькое. Каждое сопротивление означает выделение тепла , и это тепло преобразуется в электрическую энергию. Проще говоря, мы могли бы назвать это потраченное впустую тепло «потерей», потому что оно не используется по назначению. Этот эффект легко наблюдать при использовании старых лампочек: уже через несколько секунд после включения стекло становится слишком горячим, чтобы дотронуться до него.

Провод должен обеспечивать прохождение тока с минимально возможным сопротивлением. Обычно действует следующее: с увеличением поперечного сечения кабеля сопротивление уменьшается.Особенно это актуально при очень сильной жаре. С увеличением поперечного сечения этому теплу противодействуют. Это снижает риск чрезмерного нагрева и предотвращает возгорания.

Взаимосвязь температуры и сопротивления

Из-за химических процессов в материале электрическое сопротивление кабеля увеличивается с температурой. Поэтому мы измеряем сопротивление, близкое к 0, с помощью холодной лампочки. При включении генерируется очень сильный ток, который выравнивается из-за нагрева в течение доли секунды.Вот почему лампы накаливания обычно горят с большим взрывом при включении, а не во время работы.

Проволока меньшего диаметра нагревается быстрее при том же токе. Нагрев увеличивает сопротивление проволоки, что, в свою очередь, приводит к ее более быстрому нагреву. Этот круг предотвращает отказ некоторых систем в течение некоторого времени после включения, потому что нагревание линии увеличивает сопротивление.

Формулы для расчета сечения провода

DC Расчет поперечного сечения линии:

$$ A = \ frac {2 \ cdot l \ cdot I} {\ gamma \ cdot U_a} $$

Однофазный переменный ток Расчет проводов:

$$ A = \ frac {2 \ cdot l \ cdot I \ cdot \ cos \ varphi} {\ gamma \ cdot U_a} $$

Трехфазный переменный ток (трехфазный ток) Формула поперечного сечения линии:

$$ A = \ frac {\ sqrt {3} \ cdot l \ cdot I \ cdot \ cos \ varphi} {\ gamma \ cdot U_a} $$

Формулы сечения кабеля на первый взгляд выглядят довольно сложными.Поэтому в следующих нескольких разделах мы объясним, как достигаются эти размеры. Значения просто нужно ввести в калькулятор размера провода .

Описание компонентов

\ (l \) = длина линии в метрах
\ (I \) = номинальный ток в амперах
\ (\ sqrt {3} \) = коэффициент объединения трехфазного тока
\ (\ cos \ varphi \) = электрический КПД системы
\ (\ gamma \) = проводимость материала линии в Сименсах / м
\ (U_a \) = Допустимое падение напряжения кабеля в%

Получение требуемых значений

Номинальный ток \ (\ mathbf {I} \) и КПД \ (\ mathbf {\ cos \ varphi} \) можно найти в руководстве или на паспортной табличке машины.В качестве альтернативы ток можно рассчитать, используя известные мощность и напряжение. Для установок постоянного тока \ (\ cos \ varphi \) не указывается. Это 1.0, и его можно не учитывать при расчетах.

Длина линии \ (\ mathbf {l} \) измеряется точно вдоль линии и указывается в метрах. Для постоянного и однофазного переменного тока рассчитывается длина, умноженная на два, потому что ток через + и — или L и N течет вперед и назад.

Коэффициент коммутации трехфазного тока \ (\ mathbf {\ sqrt {3}} \) — фиксированное значение.Он возникает из-за взаимодействия трех фаз, потому что ток здесь не просто течет туда-сюда. Это значение всегда остается неизменным.

Проводимость \ (\ mathbf {\ gamma} \) зависит от используемого материала и составляет 58 для меди. Серебро имеет самую высокую проводимость при 62, в то время как более старые алюминиевые выводы при 37 значительно ниже. Как правило, чем выше проводимость материала, тем ниже его электрическое сопротивление.

Допустимое падение напряжения \ (\ mathbf {U_a} \) обозначает долю входного напряжения, которая может упасть выше максимального значения линии.Это максимальное падение напряжения обычно устанавливается на уровне 3% в Германии, если для установки не предусмотрены специальные условия. 2 \).2 \). В смысле запаса здесь следует использовать следующий размер. Большее поперечное сечение имеет только преимущества с точки зрения электричества. Единственные недостатки — немного более высокая стоимость и больший размер.

Расчет сечения провода — прочие факторы

Допустимая допустимая нагрузка по току также зависит от температуры окружающей среды . Нагрузки кабеля могут отличаться при разных температурах. Высокие температуры имеют первостепенное значение, поскольку они снижают грузоподъемность.Низкие температуры увеличивают допустимую нагрузку.

Режим прокладки кабеля ограничивает ток в зависимости от материалов, окружающих кабель. Существуют типы установки от A1 до E. Они зависят от того, проложен кабель на стене, в стене или свободно. Как правило, расчетное сечение жилы будет намного ниже предельного значения для типа прокладки.

Если используется более одного кабеля, необходимо также отрегулировать допустимую нагрузку. Это связано с тем, что несколько плотно уложенных кабелей больше не могут беспрепятственно излучать свое тепло.Существуют факторы, зависящие от количества кабелей с «шапкой», с помощью которых снижается допустимая нагрузка по току.

Расчет сечения провода для нескольких потребителей

Сложнее рассчитать сечение проводника при подключении нескольких нагрузок. В принципе, все токи можно сложить и измерить длину общего участка линии. Исходя из этого, можно рассчитать большое сечение. Однако в большинстве случаев размер этой линии будет значительно превышен, поскольку не все потребители обычно получают электроэнергию одновременно.Здесь обычно ожидается коэффициент одновременности . Нет четкого способа определить это.

myCableEngineering.com> Уравнение адиабаты

При расчете рейтингов неисправностей кабеля обычно предполагается, что продолжительность настолько мала, что кабель не отводит тепло в окружающую среду. Принятие этого подхода упрощает расчет и дает возможность ошибиться.

Обычно используемым уравнением является так называемое адиабатическое уравнение.Для данной неисправности I , которая длится в течение времени t , минимально требуемая площадь поперечного сечения кабеля определяется по формуле:

А = I2tk

где: A — номинальное поперечное сечение, мм 2
I — ток короткого замыкания, А
t — длительность тока короткого замыкания, с
k — коэффициент, зависящий от типа кабеля (см. Ниже)

В качестве альтернативы, учитывая сечение кабеля и ток короткого замыкания, максимальное время, допустимое для срабатывания защитного устройства, можно найти по адресу:

т = k2A2I2

Коэффициент k зависит от изоляции кабеля, допустимого повышения температуры в условиях повреждения, удельного сопротивления проводника и теплоемкости.Типичные значения k :

Температура Материал проводника
Начальная ° C Конечная ° C Медь Алюминий Сталь
Термопласт 70 ° C (ПВХ)

70

160/140

115/103

76/78

42/37

Термопласт 90 ° C (ПВХ)

90

160/140

100/86

66/57

36/31

Термореактивный, 90 ° C (XLPE, EDR)

90

250

143

94

52

Термореактивная, 60 ° C (резина)

60

200

141

93

51

Термореактивный, 85 ° C (резина)

85

220

134

89

48

Термореактивная, 185 ° C (силиконовая резина)

180

350

132

87

47

* где два значения; меньшее значение применяется к проводнику CSA> 300 мм 2
* эти значения подходят для продолжительности до 5 секунд, источник: BS 7671, IEC 60364-5-54

Пример

Считайте максимальный ток короткого замыкания 13.6 кА, и защитное устройство срабатывает за 2,6 с. Минимальная безопасная площадь поперечного сечения медного термореактивного кабеля 90 ° C ( k = 143) составляет:

S = 136002 × 2,6143 = 154 мм2

Любой выбранный кабель большего диаметра выдержит отказ.

Деривация — адиабатическое уравнение и k

Термин адиабатический применяется к процессу, в котором отсутствует теплопередача. Что касается повреждений кабеля, мы предполагаем, что все тепло, выделяемое во время повреждения, содержится внутри кабеля (а не передается от него).Очевидно, что это не совсем так, но это безопасно.

Из физики количество тепла Q , необходимое для подъема материала ΔT , определяется по формуле:

Q = см ΔT

где Q — добавленное тепло, Дж
c — удельная теплоемкость материала, Jg -1 .K -1
м — масса материала, г
ΔT — повышение температуры, К

Энергия, поступающая в кабель во время повреждения, определяется по формуле:

Q = I2Rt

где R — сопротивление кабеля, Ом

Исходя из физических свойств кабеля, мы можем рассчитать м и R как:

m = ρcAl и R = ρrlA

где ρ c — плотность материала в г.мм -3
ρ r — удельное сопротивление жилы, Ом.мм
l — длина кабеля, мм

Объединяя и заменяя, получаем:

I2Rt = см ΔT

I2tρrlA = cρcAlΔT

и перестановка для A дает:

S = I2tk, положив k = cρcΔTρr

Примечание: ΔT — максимально допустимое превышение температуры для кабеля:

ΔT = θf − θi

где θ f — конечная (максимальная) температура изоляции кабеля, ° C
θ i — начальная (рабочая) температура изоляции кабеля, ° C

Единицы: выражаются в г (граммах) и мм 2 , в отличие от кГ и м.Это широко используется разработчиками кабелей. При необходимости уравнения могут быть легко переделаны в килограммах и миллиметрах.

Удельное сопротивление | Физика проводников и изоляторов

Расчет сопротивления проводов

Номинальная допустимая нагрузка проводника — это грубая оценка сопротивления, основанная на потенциальной опасности возникновения пожара по току. Однако мы можем столкнуться с ситуациями, когда падение напряжения, вызванное сопротивлением проводов в цепи, вызывает другие проблемы, кроме предотвращения возгорания.Например, мы можем проектировать схему, в которой напряжение на компоненте является критическим и не должно опускаться ниже определенного предела. В этом случае падение напряжения из-за сопротивления проводов может вызвать техническую проблему, находясь в безопасных (пожарных) пределах допустимой нагрузки:

Если нагрузка в приведенной выше схеме не выдерживает напряжения ниже 220 В при напряжении источника 230 В, то лучше убедиться, что проводка не упадет более чем на 10 вольт по пути.Если считать как питающие, так и обратные проводники этой цепи, это оставляет максимально допустимое падение в 5 вольт по длине каждого провода. Используя закон Ома (R = E / I), мы можем определить максимально допустимое сопротивление для каждого отрезка провода:

Мы знаем, что длина каждого куска провода составляет 2300 футов, но как определить величину сопротивления для конкретного размера и длины провода? Для этого нам понадобится другая формула:

Эта формула связывает сопротивление проводника с его удельным сопротивлением (греческая буква «ро» (ρ), которая похожа на строчную букву «p»), его длиной («l») и поперечным сечением. площадь сечения («А»).Обратите внимание, что с переменной длины в верхней части дроби значение сопротивления увеличивается по мере увеличения длины (аналогия: труднее протолкнуть жидкость через длинную трубу, чем через короткую) и уменьшается по мере увеличения площади поперечного сечения ( аналогия: жидкость легче течет по толстой трубе, чем по тонкой). Удельное сопротивление является константой для типа рассчитываемого материала проводника.

Удельное сопротивление нескольких проводящих материалов можно найти в следующей таблице.Внизу таблицы мы находим медь, уступающую только серебру по низкому удельному сопротивлению (хорошей проводимости):

Удельное сопротивление при 20 градусах Цельсия
Материал Элемент / Сплав (Ом-смил / фут) (мкОм-см)
нихром Сплав 675 112,2
Нихром В Сплав 650 108,1
Манганин Сплав 290 48.21
Константан Сплав 272,97 45,38
Сталь * Сплав 100 16,62
Платина Элемент 63,16 10,5
Утюг Элемент 57,81 9,61
Никель Элемент 41,69 6,93
цинк Элемент 35.49 5,90
молибден Элемент 32,12 5,34
Вольфрам Элемент 31,76 5,28
Алюминий Элемент 15,94 2,650
Золото Элемент 13,32 2,214
Медь Элемент 10,09 1.678
Серебро Элемент 9,546 1,587

* = Стальной сплав с содержанием железа 99,5%, углерода 0,5%

Обратите внимание, что значения удельного сопротивления в приведенной выше таблице даны в очень странной единице «Ом-см-мил / фут» (Ом-см-мил / фут). Эта единица измерения указывает, какие единицы мы ожидаем использовать в формуле сопротивления ( R = ρl / A). В этом случае эти значения удельного сопротивления предназначены для использования, когда длина измеряется в футах, а площадь поперечного сечения измеряется в круглых милах.

Метрической единицей измерения удельного сопротивления является ом-метр (Ом-м) или ом-сантиметр (Ом-см), при этом 1,66243 x 10 -9 Ом-метров на Ом-см-мил / фут (1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-см-дюйм). В столбце таблицы Ом-см цифры фактически масштабированы как мкОм-см из-за их очень малых величин. Например, железо указано как 9,61 мкОм-см, что может быть представлено как 9,61 x 10 -6 Ом-см.

При использовании единицы измерения удельного сопротивления Ом-метр в формуле R = ρl / A длина должна быть в метрах, а площадь — в квадратных метрах.При использовании единицы Ом-сантиметр (Ом-см) в той же формуле длина должна быть в сантиметрах, а площадь — в квадратных сантиметрах.

Все эти единицы измерения удельного сопротивления действительны для любого материала (Ом-см / фут, Ом-м или Ом-см). Тем не менее, можно предпочесть использовать Ω-cmil / ft при работе с круглой проволокой, площадь поперечного сечения которой уже известна в круглых милах. И наоборот, при работе с шиной нестандартной формы или изготовленной по индивидуальному заказу шиной, вырезанной из металлической заготовки, где известны только линейные размеры длины, ширины и высоты, более подходящими могут быть единицы измерения удельного сопротивления Ом-метр или Ом-см.

Решение

Возвращаясь к нашей примерной схеме, мы искали провод с сопротивлением 0,2 Ом или меньше на длине 2300 футов. Предполагая, что мы собираемся использовать медный провод (наиболее распространенный тип производимого электрического провода), мы можем настроить нашу формулу следующим образом:

Алгебраически решая относительно A, мы получаем значение 116035 круговых милов. Ссылаясь на нашу таблицу размеров сплошных проводов, мы обнаруживаем, что провод «двойной длины» (2/0) с длиной 133 100 см является достаточным, тогда как следующий меньший размер, «одинарный провод» (1/0) с длиной 105 500 см слишком мал. .Имейте в виду, что ток в нашей цепи составляет скромные 25 ампер. Согласно нашей таблице допустимой токовой нагрузки для медного провода на открытом воздухе, достаточно было бы провода калибра 14 (если речь идет о , а не , вызывающем пожар). Однако с точки зрения падения напряжения провод 14 калибра был бы очень неприемлемым.

Ради удовольствия, давайте посмотрим, как провод 14 калибра повлияет на характеристики нашей силовой цепи. Глядя на нашу таблицу размеров проводов, мы обнаруживаем, что проволока калибра 14 имеет площадь поперечного сечения 4 107 круглых милов.Если мы по-прежнему используем медь в качестве материала для проволоки (хороший выбор, если только мы не действительно богаты и можем позволить себе 4600 футов серебряной проволоки 14-го калибра!), То наше удельное сопротивление все равно будет 10,09 Ом-см-мил / фут. :

Помните, что это 5,651 Ом на 2300 футов медного провода 14-го калибра, и что у нас есть два участка по 2300 футов во всей цепи, поэтому каждый кусок провода в цепи имеет сопротивление 5,651 Ом:

Полное сопротивление проводов нашей схемы в 2 раза больше 5.651 или 11,301 Ом. К сожалению, это намного больше, чем сопротивление, чтобы обеспечить ток 25 ампер при напряжении источника 230 вольт. Даже если бы сопротивление нагрузки было 0 Ом, сопротивление нашей проводки 11,301 Ом ограничило бы ток цепи до 20,352 ампер! Как вы можете видеть, «небольшое» сопротивление провода может иметь большое значение в характеристиках схемы, особенно в силовых цепях, где токи намного выше, чем обычно встречаются в электронных схемах.

Давайте рассмотрим пример проблемы сопротивления для куска сборной шины, изготовленной по индивидуальному заказу.Предположим, у нас есть кусок сплошного алюминиевого стержня шириной 4 см, высотой 3 см и длиной 125 см, и мы хотим рассчитать сквозное сопротивление по длине (125 см). Во-первых, нам нужно определить площадь поперечного сечения стержня:

Нам также необходимо знать удельное сопротивление алюминия в единицах измерения, соответствующих данному применению (Ом-см). Из нашей таблицы удельных сопротивлений мы видим, что это 2,65 x 10 -6 Ом · см. Установив нашу формулу R = ρl / A, мы имеем:

Как видите, из-за большой толщины шины обеспечивает очень низкое сопротивление по сравнению со стандартными размерами проводов, даже при использовании материала с большим удельным сопротивлением.

Процедура определения сопротивления сборной шины принципиально не отличается от процедуры определения сопротивления круглого провода. Нам просто нужно убедиться, что площадь поперечного сечения рассчитана правильно и что все единицы соответствуют друг другу, как должны.

ОБЗОР:

  • Сопротивление проводника увеличивается с увеличением длины и уменьшается с увеличением площади поперечного сечения, при прочих равных условиях.
  • Удельное сопротивление («ρ») — это свойство любого проводящего материала, показатель, используемый для определения сквозного сопротивления проводника данной длины и площади в этой формуле: R = ρl / A
  • Удельное сопротивление материалов указывается в единицах Ом-см-мил / фут или Ом-метр (метрическая система).Коэффициент преобразования между этими двумя единицами составляет 1,66243 x 10 -9 Ом-метров на Ом-см-дюйм / фут или 1,66243 x 10 -7 Ом-см на Ом-см-дюйм / фут.
  • Если падение напряжения в цепи критично, перед выбором сечения проводов необходимо произвести точный расчет сопротивления проводов.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Fill Er Up | EC&M

Дорожки качения должны быть достаточно большими, чтобы удерживать проводники без перегрева и избегать повреждения изоляции при протягивании проводов.Таким образом, мы должны определить максимальное количество и размер проводов, которые можно вставить в данную кабельную дорожку. Этот предел и есть то, что мы подразумеваем под заполнением дорожки качения.

Глава 3 NEC содержит статьи по дюжине различных типов кабельных каналов, включая кабелепровод, EMT и PVC. Глава 9 и Приложение C являются основными справочными материалами для определения правильного заполнения дорожки качения для конкретного применения. В Приложении C содержится отдельная таблица заполнения дорожек кабельного канала для каждого типа дорожек, поскольку каждая из них отличается своей способностью рассеивать тепло.

Поскольку разные типы проводников (THW, TW, THHN и т. Д.) Имеют разную толщину изоляции, заполнение дорожки качения также зависит от типа используемого проводника. Фактически, каждая таблица Приложения C для данного типа кабельных каналов содержит разделы для конкретных типов проводов. Например, Таблица C.8 (Жесткий металлический кабелепровод) содержит три раздела, в каждом из которых перечислены конкретные типы проводов.

В таблице 1 главы 9 указан максимальный процент допустимого заполнения проводника. Это число основано на обычных условиях, когда длина проводника и количество изгибов дорожек качения находятся в разумных пределах [Глава 9, Таблица 1, FPN No.1] и сколько проводов или кабелей должно быть проложено в кабельном канале.

Количество жил

Иногда у вас есть определенная дорожка качения, и вы должны знать, сколько проводников вы можете в нее втянуть.

Если несколько проводников одинакового размера установлены вместе в кабельном канале, вы можете определить максимальное количество проводников из таблиц Приложения C. Если в дорожке кабельного канала находятся проводники разных размеров, в главе 9 содержится информация, необходимая для расчета требуемого размера дорожки.

Советы по расчету дорожки качения

Совет 1: Не торопитесь.

Совет 2: При работе со столами используйте линейку.

Совет 3: Остерегайтесь различных типов дорожек качения и изоляции проводов, особенно правых / правых с внешней крышкой или без нее.

Приложение C

Использовать Приложение C просто. Вам просто нужно найти таблицу для типа используемой дорожки качения, найти тип проводника в этой таблице и найти размер и количество.Например, если вы хотите узнать, сколько 14 проводов RHH (без крышки) вы можете установить в ЕМТ торгового размера 1, просто взгляните на Приложение C, Таблица C.1. Ответ — 16 проводников.

Каждая таблица в Приложении C имеет альтернативную версию, обозначенную как C.1 (A), C.2 (A) и так далее. Эти альтернативы применимы, когда вы используете компактные проводники. В процессе производства эти проводники сжимаются настолько, что почти устраняются промежутки между жилами. Если вы сравните стандартные таблицы с их версиями с компактным проводом, вы увидите, что различия значительны.

Примечание 2 в конце Приложения C, Таблица C.1 указывает, что звездочка (*) с определенной изоляцией проводника означает, что эти типы не имеют внешнего покрытия. Это покрытие увеличивает размеры проводника больше, чем тонкое нейлоновое покрытие на таких проводниках, как THHN.

Расчет заполнения дорожки качения

Таблицы Приложения C нельзя использовать для определения заполнения дорожек кабельного телевидения для проводников разных размеров в одной дорожке. Для этого выполните следующие действия:

Шаг 1

Определите площадь поперечного сечения каждого проводника.Используйте главу 9, таблицу 5 для изолированных проводов и главу 9, таблицу 8 для неизолированных проводов.

Шаг 2

Определите общую площадь поперечного сечения всех проводников.

Шаг 3

Определите размер дорожки качения в соответствии с процентом заполнения, указанным в главе 9, таблица 1. Примените главу 9, таблицу 4 — сюда входят различные типы дорожек качения со столбцами, представляющими допустимые заполнения. При использовании таблицы 4 главы 9 выберите правильный раздел таблицы для типа дорожки качения.

Давайте рассмотрим пример, чтобы показать, как выполняется этот расчет.

Каков минимальный размер желоба из ПВХ Schedule 40, необходимого для трех проводников THHN на 500 км / миль, одного проводника THHN на 250 тыс. Км / миль и одного проводника 3 THHN

Шаг 1

Определите площадь поперечного сечения проводников [Глава 9, Таблица 5].

500 THHN [0,7073 кв. Дюйма × 3 провода = 2,1219 кв. Дюйма]

250 THHN [0,3970 кв. Дюйма × 1 провод = 0,3970 кв. Дюйма]

3 THHN [0.0973 кв. Дюйма × 1 провод = 0,0973 кв. Дюйма]

Шаг 2

Общая площадь поперечного сечения всех проводников = 2,6162 кв. Дюйма

Шаг 3

Определите размер кабелепровода при заполнении на 40% [Глава 9, Таблица 1], используя Главу 9, Таблица 4 (выберите таблицу для PVC Schedule 40).

Торговый размер 3 Schedule 40 PVC имеет допустимую площадь поперечного сечения 2,907 кв. Дюйма для более двух проводников в 40% колонне.

Вот еще один пример, который поможет ускорить этот процесс.

Ниппель RMC какого размера требуется для трех проводников 3/0 THHN, одного провода 1 THHN и одного провода 6 THHN?

Шаг 1

Определите площадь поперечного сечения проводников [Глава 9, Таблица 5].

3/0 THHN [0,2679 кв. Дюйма × 3 провода = 0,8037 кв. Дюйма]

1 THHN [0,1562 кв. Дюйма × 1 провод = 0,1562 кв. Дюйма]

6 THHN [0,0507 кв. Дюйма × 1 провод = 0,0507 кв. Дюйма]

Шаг 2

Общая площадь поперечного сечения проводников = 1,0106 кв. Дюйма

Шаг 3

Определите размер кабелепровода при заполнении на 60% [Глава 9, Таблица 1, Примечание 4], используя Глава 9, Таблица 4.

Торговый размер 1 ¼ ниппель = 0,0916 кв. Дюйма [слишком маленький]

Ниппель торгового размера 1½ = 1.243 кв. Дюйма [справа]

Ниппель товарного размера 2 = 2,045 кв. Дюйма [больше, чем требуется]

Металлический кабельный канал — это кабельный канал из листового металла с шарнирными или съемными крышками для размещения проводников [376.2]. Металлические кабельные каналы (и неметаллические кабельные каналы) в полевых условиях часто называют «желобами» или «желобами».

Одно из распространенных применений этих желобов — это когда установщикам или обслуживающему персоналу требуется доступ для выполнения заделки, стыков или ответвлений к нескольким устройствам в одном месте.Высокая стоимость кабельных каналов не позволяет использовать их для других целей, кроме коротких, за исключением некоторых коммерческих или промышленных помещений, где проводка часто пересматривается.

  • Максимальный размер проводника в кабельном канале не должен быть больше, чем тот, для которого предназначен кабельный канал [376.21].

  • Максимальное количество проводников в кабельном канале ограничено 20% площади поперечного сечения кабельного канала [376.22].

  • Соединения и ответвители не должны заполнять более 75% пространства для проводки при любом поперечном сечении [376.56].

При установке более 30 токоведущих проводников в любой области поперечного сечения кабельного канала отрегулируйте допустимую нагрузку на проводник (как указано в Таблице 310.16) в соответствии с Таблицей 310.15 (B) (2) (a). Для этой регулировки не учитывайте сигнальные провода и провода управления двигателем между двигателем и его пускателем (если они используются только для пускового режима).

Если проводники изогнуты внутри металлического кабельного канала, размер кабельного канала должен соответствовать требованиям к радиусу изгиба, приведенным в таблице 312.6 (A), исходя из одного провода на клемму [376.23].

Если изолированные проводники 4 AWG или больше протянуты через металлический кабельный канал, расстояние между кабельным вводом и кабельным вводом, охватывающим тот же проводник, не должно быть меньше, чем требуется в соответствии с 314,28 (A) (1), 314,28 (A) (2) и 376,23 (B) [ Рис. 4 ].

Тип тяги определяет, каковы эти требования:

  • Прямые тяги

    Расстояние от места входа проводников до противоположной стены должно быть как минимум в восемь раз больше торгового размера самой большой дорожки качения [314.28 (А) (1)].

  • Угловые тяги

    Расстояние от входа в дорожку качения до противоположной стены должно быть не менее чем в шесть раз больше рабочего диаметра наибольшей дорожки качения плюс сумма торговых размеров остальных дорожек качения на той же стене [314,28 ( А) (2)].

  • U вытягивает

    Когда проводник входит и выходит из одной и той же стены, расстояние от места входа кабельных каналов до противоположной стены должно быть как минимум в шесть раз больше торгового размера самой большой дорожки, плюс сумма торговли размеры остальных дорожек качения на той же стене и в ряду [314.28 (А) (2)].

Кроме того, расстояние между дорожками качения, охватывающими один и тот же проводник, не должно быть менее чем в шесть раз больше торгового размера самой большой дорожки [314,28 (A) (2)].

Предотвращение катастрофы

Некоторые люди называют ЕМТ и другие дорожки качения «каналом», а не «дорожкой качения». Это действительно проблема?

Просмотрите таблицы Приложения C, и вы увидите значительные различия в заполнении дорожек качения. Большое количество недостаточно заполненных дорожек качения может означать перерасход средств, но одна переполненная дорожка качения может привести к неудачному осмотру и дорогостоящему ремонту.Хуже того, ошибка не будет обнаружена до тех пор, пока судебно-медицинская экспертиза не установит причину ужасного возгорания в неправильном заполнении дорожки качения. Чтобы предотвратить аварии и снизить затраты, правильно определите тип кабельного канала по 12 разграничениям, сделанным в NEC. Затем определите заполнение дорожки качения.

Провода и кабели

Провода, как мы определяем здесь:
используется для передачи электричества или электрических сигналов.Провода
бывают разных форм и сделаны из разных материалов. Они могут показаться простыми, но инженеры
известно о двух
важные моменты:

-Электричество в длинных проводах, используемых в передаче, ведет себя совсем иначе , чем в коротких
провода, используемые в конструкции устройств

-Использование проводов в цепях переменного тока вызывает всевозможные проблемы , такие как
скин-эффект и эффекты близости.

1. Удельное сопротивление / импеданс
2.Скин-эффект
3. Типы конструкции проводов

4. Подробнее о материалах проводов
5. Изоляция проводов

1.) Поведение электричества
в проводах: сопротивление и импеданс

Важно знать, имеете ли вы дело с питанием постоянного или переменного тока в данном проводе. Мощность переменного тока
имеет очень сложную физику, которая вызывает некоторые странные эффекты. Это была одна из причин, почему
Электроэнергия переменного тока была разработана в 1890-х годах, намного позже мощности постоянного тока. Инженеры любят
С.П. Штейнмецу пришлось
сначала разберитесь с математикой и физикой.

Питание переменного тока:

В сети переменного тока любит путешествовать рядом
поверхность проволоки (скин-эффект). Мощность переменного тока в проводе также вызывает
вокруг него формируется магнитное поле (индуктивность). Это поле влияет на другие
соседние провода (например, в обмотке), вызывающие

эффект близости. Со всеми этими свойствами необходимо иметь дело
при проектировании цепи переменного тока.

Питание постоянного тока:

In Постоянный ток проходит через весь провод.

Размер проводника и материал (питание переменного и постоянного тока):

Электричество легче передается в местах с высокой проводимостью.
элементы, такие как медь, серебро или золото, менее проводящие
Чем больше диаметр материала, тем больше должен быть диаметр, чтобы выдерживать такую ​​же токовую нагрузку.

Инженеры выбирают правильно
диаметр проволоки
для работы, повышение тока в проволоке увеличивает удельное сопротивление и выделяет больше тепла.
Как вы увидите на схеме ниже, медь
может выдерживать больше тока, чем алюминий, при той же нагрузке.

Внизу: Когда сэр Хамфри
Дэви пропустил большой ток через тонкий платиновый провод в 1802 году, когда он светился.
и сделал первую лампу накаливания!
но всего через несколько секунд проволока расплавилась и испарилась из-за
тепло, вызванное сопротивлением в проводе.

Качество материала: примеси и кристаллы:

Большинство материалов содержат примеси.
В меди содержание кислорода и других материалов в меди влияет на проводимость,
поэтому медь, из которой будет сделан электрический провод, легируется по-другому
чем медь, которая скоро станет водопроводом.

Металлы кристаллические (как вы увидите в нашем видео о меди).
Монокристаллическая медь или алюминий лучше
проводимость, чем поликристаллические металлы, однако крупнокристаллическая медь очень дорога в
производят и используются только в высокопроизводительных приложениях.

Удельное сопротивление:

Сопротивление в проводе описывает возбуждение электронов в проводе.
материал проводника. Это возбуждение приводит к выделению тепла и потере эффективности.
На раннем этапе создания постоянного тока Томас Эдисон не мог послать свою энергию на большие расстояния без использования
медные провода большого диаметра за счет сопротивления на расстоянии. Это сделало мощность постоянного тока
не рентабельно и допускает рост мощности переменного тока.

Измерительные инструменты:

Инженеры используют закон Ома
чтобы рассчитать, какое сопротивление будет иметь данный провод. Это говорит нам, сколько энергии мы
потеряет на расстоянии.

I = V / R Амперы = Вольт, деленные на сопротивление

Формулы сопротивления и проводимости:

Сопротивление = удельное сопротивление / площадь поперечного сечения

Проводимость = 1 / Сопротивление

Когда сопротивление хорошее:

Создание
нагрев проволоки обычно является признаком потери энергии, однако вольфрамовый
или танталовой проволоки, тепло заставляет проволоку светиться и производить свет, который
может быть желательным.Вольфрам используется для изготовления нитей
потому что он имеет очень высокую температуру плавления. Проволока может сильно нагреться и
ярко светятся, не таять. Вольфрам очень плохо подходит для передачи энергии
поскольку большая часть пропускаемой энергии теряется в виде тепла и света.

По мощности
передача мы ищем как можно более низкое удельное сопротивление, мы хотим
передавать энергию на большие расстояния без потери энергии из-за тепла.
Мы измеряем сопротивление в проводе в Ом на 1000 футов или метров.
Чем дольше электричество должно пройти, тем больше энергии оно теряет.

Сверхпроводящий провод и сопротивление:

Вверху: сверхпроводящий
проволоку можно превратить в металлическую «ленту»

Вверху: Карл Роснер, Марк Бенц и другие
использовали специальные катушки сверхпроводящего провода для производства всего мира
первый магнит 10 тесла.Вместо меди используются ниобий и олово
поскольку материалы работают по-разному при разных температурах.

Одно из отличных решений для передачи энергии — это сверхпроводники.
Когда металл становится очень холодным (приближаясь к абсолютному нулю), он приобретает
проводимость бесконечности. В какой-то момент сопротивления вообще нет.
Были экспериментальные сверхпроводящие линии высокого напряжения, которые
могли передавать мощность практически без потерь, однако технология
недостаточно развит, чтобы быть рентабельным.

Магнитные поля (индуктивность и импеданс):

Каждый провод, используемый для передачи энергии переменного тока, создает магнитное поле, по которому течет ток. В
магнитное поле визуализируется концентрическими кольцами вокруг поперечного сечения
провода, каждое кольцо ближе к проводу имеет более прочный
магнитная сила.
Магнитные поля полезны для создания очень сильных магнитов (когда они находятся в катушке) i.е. изготовление двигателей
и генераторы, однако эти магнитные поля нежелательны в линиях электропередачи.

В то время как сопротивление провода может препятствовать прохождению тока и выделять тепло, индуктивность
провод / линия передачи также могут препятствовать прохождению тока, но это сопротивление
не выделяет тепла, так как энергия «теряется» при создании магнитного поля, а
чем возбуждение электронов в материале. Этот импеданс называется реактивным сопротивлением переменного тока.
Схемы.Мы использовали слово «потерянный», однако сила на самом деле не потеряна, она используется для создания магнитного поля.
поле и возвращается, когда магнитное поле схлопывается.

2.) Кожный эффект:

В сети переменного тока электроны любят течь по
вне провода. Это потому, что изменение тока вперед и назад
вызывает вихревые токи, которые приводят к вытеснению тока к поверхности.

Глубина кожи

Глубина скин-слоя — это фиксированное число для данной частоты, удельного сопротивления и диэлектрической проницаемости.Чем выше частота переменного тока в системе, тем больше сжатый ток
на внешней стороне провода, поэтому провод, который используется с частотой 60 Гц при заданном напряжении, будет
не будет нормально на 200 МГц. Инженеры всегда должны
При проектировании цепей учитывайте скин-эффект. Увидеть
сайт Википедии для
формула, используемая для расчета глубины скин-слоя.

Вверху: инженеры преодолевают скин-эффект с помощью изолированного многожильного провода.
Если вы сделаете отдельные пряди равными одной толщине скин-слоя, большая часть тока будет проходить по всей
поперечное сечение, и вы используете всю медь. Обратной стороной является то, что ваш провод должен иметь больший
диаметр, так как вам нужно все дополнительное пространство для изоляции. Поскольку жилы проволоки становятся меньше
в диаметре, а изоляция остается той же толщины, соотношение площади меди
изоляции может стать меньше единицы, тогда у вас будет больше изоляции, чем
медь в обмотке или кабеле.

Ниже: более высокая частота переменного тока = меньшая глубина скин-слоя. «Более быстрый» ток чередуется вперед и назад
тем больше вихревых токов он создает. Эта высокая частота
блок питания работает в диапазоне МГц, обратите внимание на специальный провод, используемый на
право. Провод кажется многожильным и оголенным, но это не так,
он имеет прозрачное эмалевое покрытие, изолирующее его, поэтому каждая небольшая жилка
несет свою часть тока, при этом ток идет снаружи
каждой пряди.Это дает больше площади в целом и позволяет
большое количество тока для прохождения.

Вверху: Компактный люминесцентный
легкая электроника, трансформатор очень маленький и спроектирован
очень дешево. Эти детали часто выходят из строя до окончания типичного
жизненный цикл агрегата »

Инженеры и затраты
Сберегательный дизайн:

Инженеры используют математику
чтобы вычислить «глубину скин-фактора», чтобы узнать, сколько проволоки
используется для проведения электричества.Это важная часть
инженеров-электриков работают над проектированием энергосистем. Этот
работа также связана с экономией средств, как могут понять инженеры
какой калибр и какой тип провода использовать и сравнить с
другие материалы и конфигурации. Старый электрический
двигатели и генераторы из
начало 20 века длилось долгое время, потому что
в то время инженеры могли спроектировать обмотки и тип провода
для лучшей производительности, так как затраты на оборудование и машины
были выше.Сегодня многие двигатели перегорают, потому что инженеры
вынуждены использовать самый дешевый вариант — наименьшее количество материала
который может выдерживать ток, однако, когда двигатель начинает
при перегреве более тонкие провода из более дешевого материала быстрее сгорят.
Балласты (трансформаторы) в современных системах освещения имеют общеизвестную
короткий срок службы в попытке снизить стоимость единицы продукции.

Практическое упражнение:
Как затраты влияют на дизайн

Вы можете увидеть и
почувствуйте работу инженеров
в конструкции провода вокруг вашего дома.Просто найдите старые блоки питания или профессиональные блоки питания
используется с дорогостоящими станками или инструментами. Почувствуйте вес этих
стеновые блоки или блоки питания. Теперь найдите детскую игрушку или мобильный телефон
зарядное устройство. Почувствуйте, насколько легкими кажутся трансформаторы в сравнении.
Если вам повезет, вы можете найти два трансформатора, преобразующие мощность
от стены (120 или 220 В) на такое же напряжение постоянного тока для устройства.
Если открыть корпус, можно увидеть разницу в размере
калибра обмоток, а также от того, используют ли они медь или алюминий.Вы четко увидите, как влияет на дизайн общий предмет.

3.) Типы провода:

Ниже: Типы
провода, используемого коммунальными предприятиями при передаче электроэнергии:

Ниже:
фиксированная проводка, используемая в домах, а также шнуры, используемые в динамиках,
бытовая техника и телефонные системы.На рисунке ниже показаны старые
провода, которые когда-то использовались в домах (кабель SJTWA и тип SE), и современные
стандартный ромекс.

ЭЛЕКТРОПРОВОДКА 1880-х годов до наших дней:

Вверху: 3 проводника
подземный медный провод (сейчас редко)

Внизу: плоская лента
провод, используемый в сверхпроводящих магнитах

Лучший провод для
работа:

Все инженеры-электрики
должны знать о проводах и думать об использовании правильного дизайна и
материал для поставленной задачи.Вот факторы для определения
конструкция проволоки:

-Прочность (способность многократно сгибаться или сдавливаться
веса)
-Уровень напряжения и тока
-Прочность подвески (способность долго удерживать собственный вес
пролеты между опорами)
— Под землей или под водой
— Температура эксплуатации (например, сверхпроводящие
проволока)
-Стоимость

Сплошная проволока:

Преимущества:
Меньшая площадь поверхности, подверженной коррозии
Может быть жесткой и прочной
Недостатки:
Плохо при многократном сгибании, может сломаться при сгибании
пятно
Непрактично для высокого напряжения

Многожильный провод:

Вверху: многожильный динамик
Провод, который есть в каждом доме
Ниже: Для специализированного использования сверхтолстый многожильный медный провод

-Скрученный провод — множество более мелких проводов параллельно, можно скручивать
вместе
Преимущества:
Отличный проводник для своего размера
Недостатки:
Вы можете подумать, что это было бы хорошо для высокочастотного использования, потому что
у него много поверхности на всех маленьких жилах проволоки,
однако это хуже, чем сплошная проволока, потому что пряди касаются
друг друга, закорачивая, и поэтому провод действует как один больший
проволока, и в ней много воздушных пространств, что обеспечивает большее сопротивление
для типоразмера

Плетеный провод:

Преимущества:
-Большая долговечность по сравнению с сплошным проводом
-Лучшая проводимость, чем сплошной провод (большая площадь поверхности)
-Может действовать как электромагнитный экран в шумоподавляющих проводах
— Чем больше жил в проволоке, тем она гибче и прочнее
есть, но он стоит дороже

Спец. провода:

Сплошной с оплеткой снаружи или в какой-то их комбинации, эти
провода используются для всех видов специальных применений.

Коаксиальный кабель используется для передачи радио или кабельного телевидения.
потому что по своей конструкции проводники с оплеткой и фольгой снаружи
держать частоты в ловушке внутри. Экранирование предотвращает
рассеянная электромагнитная энергия от заражения области вокруг чувствительной
приемники.

Ниже: Видео о типах проводов, используемых в электроэнергетических компаниях:

Практическое упражнение:
Проволока Угадайка

Соберите куски металлолома
провода вокруг вашего дома или школьной мастерской, соберите короткие образцы
разных типов.Теперь используйте приведенные выше диаграммы, чтобы выяснить, что
вид проволоки, из чего она сделана, и перечислите ее применение
каждый. Покажите это своему учителю и посмотрите, правильно ли вы угадали.
Провод бывает так много экзотических видов, что вы можете оказаться
с настоящей загадкой в ​​твоих руках. Используйте поиск в Интернете, чтобы попробовать
чтобы идентифицировать все ваши образцы.

4.)
Проволочные материалы:

Наиболее распространенный материал для электрического провода — медь и алюминий ,
это не самые лучшие проводники, однако они многочисленны и дешевы. Золото также используется в различных областях, поскольку оно устойчиво к коррозии.
Золото используется в электронике автомобильных подушек безопасности, чтобы гарантировать, что устройство
будет работать много лет спустя, несмотря на воздействие вредных элементов.

Вверху: золото, использованное в
разъемы для микросхем Motorola

Золото обычно используется в контакте
области, потому что эта точка в системе больше подвержена коррозии и
имеет больший окислительный потенциал.

Алюминий
обернутый вокруг стального центрального провода используется в передаче энергии, потому что
Алюминий дешевле меди и не подвержен коррозии. Стальной центр
используется просто для прочности, чтобы удерживать провод на длинных участках. Выше
типичный кабель ACSR, используемый в воздушных линиях электропередач по всему миру.

Хорошие проводники,
твердое вещество при комнатной температуре:

Платина, серебро, золото, медь, алюминий

4.) ИЗОЛЯЦИЯ ПРОВОДА:

Слева: Для эффективного
обмотки двигателя или генератора должны быть плотно упакованы вместе,
минимизация воздушных пространств. Провода, используемые в двигателях и генераторах, обычно
покрыты эмалью, чтобы обмотки были плотно упакованы вместе.
Традиционная резиновая или полимерная изоляция сделает диаметр провода
толще, это одна из причин, почему старые электродвигатели были больше
и тяжелее современных моторов такой же мощности.

Смотрите, как провод двигателя
упакован и намотан в современный
асинхронные двигатели в нашем видео здесь.

Подробнее о
все поле электроизоляция
на нашей странице здесь.

Практическое упражнение:
Сжечь мотор!

Вы заметили
что когда мотор игрушки становится очень горячим, он пахнет?
Это
испарение изоляции.Тепло разрушает все виды изоляции
в конечном итоге и в обмотке двигателя при ослаблении изоляции
достаточно двух проводов, расположенных рядом, что приведет к короткому замыканию.
и устройство сгорает.

Если взять небольшой
двигатель, о котором вы не заботитесь, вы можете намеренно сжечь его
посмотреть, что происходит с обмотками. Вы можете сделать это, поставив
больше рекомендованного напряжения через устройство или
мотор долгое время горячий.Проконсультируйтесь с электриком
или инженер, чтобы безопасно выполнить это упражнение.

Статья, фото и видео М. Велана и В. Корнрумпфа

Источники:
Государственный университет Джорджии
Википедия
Волшебники Скенектади Карл Рознер. Технический центр Эдисона. 2008
Интервью с Руди Деном. Технический центр Эдисона. 2012
Видео с Денверским электродвигателем. Технический центр Эдисона. 2012
Видео с Энергетической ассоциацией Сан-Мигеля.Технический центр Эдисона. 2014 г.

Уильям Корнрумпф, инженер-электрик

проводников, подключенных параллельно: каждый набор должен иметь одинаковые электрические характеристики.

Параллельные проводники часто устанавливаются там, где используются фидеры или службы большой емкости. Перед тем, как пытаться спроектировать большую электрическую систему или установить эти проводники, необходимо полное понимание требований к параллельному подключению, разрешенных Национальным электрическим кодексом.

Раздел 310.4 предоставляет конкретную информацию и требования для параллельного подключения проводов и, безусловно, должен быть первым справочным материалом, который пользователь выберет для понимания основ параллельного подключения проводов. Первый абзац этого раздела разрешает параллельное соединение алюминиевых, плакированных медью алюминиевых и медных проводников сечением не менее 1/0 AWG или более, если эти параллельные проводники электрически соединены на обоих концах, образуя единый проводник.

При использовании в качестве параллельных проводников площади круглых милов этих проводников суммируются для получения общей площади поперечного сечения для общего размера параллельных проводников.

Эти параллельные проводники могут использоваться как фазные, нейтральные или заземленные. Однако будьте осторожны, поскольку одна из основных проблем при установке параллельных проводов — это обеспечение того, чтобы каждый провод в параллельном наборе имел те же электрические характеристики, что и другие в том же наборе.

Все параллельно включенные проводники в каждой фазе, нейтрали или заземленном наборе должны быть одинаковой длины и из одного материала проводника. Они должны иметь одинаковую площадь в миллиметрах и одинаковый тип изоляции.Наконец, все параллельные проводники должны быть заделаны одинаковым образом. Это гарантирует, что каждый проводник в параллельном наборе будет пропускать одинаковое количество тока.

Однако не требуется, чтобы проводники однофазной, нейтральной или заземленной цепи имели те же физические характеристики, что и проводники другой фазы, нейтрали или заземленного проводника. Например, в однофазном параллельном соединении на 400 А и 120/240 В фаза A может состоять из двух параллельных медных проводников 3/0, а фаза B — из двух параллельных алюминиевых проводов 250 kcmil, при этом нейтраль будет состоять из двух 3 / 0 медных проводников.

Любые ответвления на параллельные наборы проводов должны быть сделаны ко всем проводам в наборе, а не только к одному. Отстукивание только одного из проводов в наборе может привести к дисбалансу с одним из проводников, по которому течет больший ток, чем по другому, что приведет к нагреву этого одного проводника и возможному повреждению или отказу изоляции.

Например, если на каждую фазу прокладывают три проводника по 500 тыс. Куб. М, ответвление от этой конкретной фазы должно быть ответвлением от всех проводников 500 тыс. Куб. М, а не только одного из них.Для этого потребуется общая клеммная точка для всех трех параллельных проводов с подключением ответвления к общей клемме.

Если параллельные проводники проходят в отдельных кабельных каналах или кабелях, кабельные каналы или кабели должны иметь одинаковые физические характеристики. Например, если в параллельном наборе фазовых проводов четыре проводника по 500 тыс. Куб. М, четыре отдельных кабельных канала, охватывающих проводники, должны быть полностью из жесткой стали, полностью из IMC или из ПВХ и т. Д.

Если бы дорожки качения имели разные характеристики, например, три жестких кабелепровода из черных металлов с одним жестким неметаллическим каналом, проводник в ПВХ-канале пропускал бы больше тока, чем проводники в каждой из металлических дорожек.Это приведет к большему сопротивлению в проводниках в дорожках качения из черных металлов, чем в дорожках из ПВХ.

Более высокий ток в проводнике в канале ПВХ может привести к перегреву проводника и повреждению изоляции. Раздел 300.3 (B) (1) касается установки параллельных проводов, а ссылка в этом разделе на 310.4 дает разрешение на установку параллельных проводов отдельно друг от друга.

Каждая фаза и каждый нейтральный или заземленный проводник должны присутствовать внутри каждого отдельного кабельного канала, вспомогательного желоба, кабельного лотка, узла кабельной шины, кабеля или шнура.Например, в установке, где три набора проводников 3/0 AWG подключены параллельно для каждой фазы и нейтрали трехфазной четырехпроводной системы, будет один 3/0 AWG для фазы A, один для фазы B , один для фазы C и один для нейтрали в каждой из трех дорожек качения.

Существует исключение из этого общего правила, изложенного в 300.3 (B) (1), которое позволяет проводам, установленным в неметаллических кабельных каналах, проложенных под землей, располагаться как изолированные фазовые установки, при этом одна фаза находится в одном трубопроводе, а все другие фазы — в другом трубопроводе. , вся заключительная фаза в одном кабеле, со всеми нейтралами в последнем кабеле.

Все эти дорожки качения должны быть установлены в непосредственной близости друг от друга, например, в банке каналов, но необходимо следить за тем, чтобы между этими дорожками не было установлено никакой стальной арматуры или другого черного металла. Также необходимо соблюдать осторожность в соответствии с разделом 300.20 (B) при подключении этих кабельных каналов к корпусу из черного металла.

Калькуляторы сопротивления медного провода, падения напряжения и сечения проводника

AWG означает «Американский калибр проводов» и является
стандартизированная система калибра проволоки, используемая в США с 1857 г. для
диаметры круглой, цветной, электропроводящей проволоки.
Площадь поперечного сечения провода определяет его сопротивление и
допустимая нагрузка по току. Чем больше диаметр проволоки, тем
меньшее сопротивление он имеет потоку электронов, а тем больше ток
его можно носить без перегрева. В таблице ниже перечислены
сопротивление медной проволоки
для различных калибров медной проволоки. Это должно быть
используется в качестве практического правила, поскольку есть и другие факторы, которые влияют на
номинальные токи провода, включая температуру окружающей среды, изоляцию
ограничение температуры, конвекция воздуха и т. д.Вам следует проконсультироваться с
Национальный электрический кодекс (NEC) для конкретных рекомендаций.

Размеры и сопротивление проводов

AWG

Калибр AWG Диаметр проводника, дюймы Диаметр проводника мм Ом на
1000 футов
0000 0.46 11,684 0,049
000 0,4096 10,40384 0,0618
00 0,3648 9.26592 0,0779
0 0,3249 8,25246 0,0983
1 0,2893 7.34822 0,1239
2 0,2576 6.54304 0,1563
3 0,2294 5,82676 0,197
4 0,2043 5,18922 0,2485
5 0,1819 4,62026 0.3133
6 0,162 4,1148 0,3951
7 0,1443 3,66522 0,4982
8 0,1285 3,2639 0,6282
9 0,1144 2, 0,7921
10 0.1019 2,58826 0,9989
11 0,0907 2,30378 1,26
12 0,0808 2,05232 1,588
13 0,072 1,8288 2,003
14 0,0641 1,62814 2.525
15 0,0571 1,45034 3,184
16 0,0508 1,29032 4,016
17 0,0453 1,15062 5,064
18 0,0403 1.02362 6.385
19 0.0359 0,

8,051
20 0,032 0,8128 10,15
21 0,0285 0,7239 12,8
22 0,0254 0,64516 16,14
23 0,0226 0,57404 20.36
24 0,0201 0,51054 25,67
25 0,0179 0,45466 32,37
26 0,0159 0,40386 40,81
27 0,0142 0,36068 51,47
28 0.0126 0,32004 64,9
29 0,0113 0,28702 81,83
30 0,01 0,254 103,2
31 0,0089 0,22606 130,1
32 0,008 0,2032 164.1

В
На приведенной ниже схеме показаны многие стандартные размеры медных проводов, используемых при
проводка дома. Также указаны общие значения допустимой нагрузки, но
для получения более точной информации о допустимой нагрузке обратитесь к таблицам ниже.
рейтинги. На этой иллюстрации показаны относительные размеры
обычные калибры проволоки.

Обычные размеры медных проводов

В этой таблице приведены значения силы тока для обычных изолированных
дирижеры в том числе Romex.Изолированные жилы должны иметь
номинал температуры и тип (например, THWN 75ºC), напечатанные на внешней стороне
кабель. Затем вы можете следить за таблицей ниже, чтобы узнать, сколько
ток можно пропустить через проводник. Этот
таблица предполагает не более трех проводов в кабельной канавке или кабеле.
или земля (непосредственно закопанная) и зависит от температуры окружающей среды
30ºC (86ºF).

Сечения изолированных проводников

Размер Температурный рейтинг проводника Размер
AWG 60ºC 75ºC 90ºC 60ºC 75ºC 90ºC AWG
(140ºF) (167ºF) (194ºF) (140ºF) (167ºF) (194ºF)
Типы Типы Типы Типы Типы Типы
Т
TW
UF
THW
THWN
XHHW
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
RHH
THHN
XHHW
T
TW
UF
THW
THWN
XHHW
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ
RHH
THHN
XHHW
0 Медь Алюминий
14 20 20 25 —- —- —- —-
12 25 25 30 20 20 25 12
10 30 35 40 25 30 35 10
8 40 50 55 30 40 45 8
6 55 65 75 40 50 60 6
4 70 85 95 55 65 75 4
3 85 100 110 65 75 85 3
2 95 115 130 75 90 100 2
1 110 130 150 85 100 115 1
0 125 150 170 100 120 135 0
00 145 175 195 115 135 150 00
000 165 200 225 130 155 175 000
0000 195 230 260 150 180 205 0000
250 215 255 290 170 205 230 250
300 240 285 320 190 230 255 300
350 260 310 350 210 250 280 350
400 280 335 380 225 270 305 400
500 320 380 430 260 310 350 500

В таблице ниже указано максимальное количество проводников THNN, которые
вы можете вставить кабелепровод заданного размера.Коэффициенты коррекции должны
использоваться при размещении более 3 проводов в дорожке качения.

Максимальное количество проводников THNN в кабелепроводе

Размер кабелепровода (дюймы)
AWG 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 3 1/2 4 5 6
14 13 24 39 69 94 154
12 10 18 29 51 70 114 164
10 6 11 18 32 44 73 104 160
8 3 5 9 16 22 36 51 51 106 136
6 1 4 6 11 15 26 37 37 76 98 154
4 1 2 4 7 9 16 22 22 47 60 94 137
3 1 1 3 6 8 13 19 29 39 51 80 116
2 1 1 3 5 7 11 16 25 33 43 67 97
1 1 1 3 5 8 12 18 25 32 50 72
0 1 1 3 4 7 10 15 21 27 42 61
00 1 1 2 3 6 8 13 17 22 35 51
000 1 1 1 3 5 7 11 14 18 29 42
0000 1 1 1 2 4 6 9 12 15 24 35
250 1 1 1 3 4 7 10 12 20 28
300 1 1 1 3 4 6 8 11 17 24
350 1 1 1 2 3 5 7 9 15 21
400 1 1 1 3 5 6 8 13 19
500 1 1 1 2 4 5 7 11 16

Поправочные коэффициенты емкости для более 3 проводов в
Дорожка качения

Нет.Проводники от 4 до 6 от 7 до 9 от 10 до 20 21–30 31 по 40
Фактор 0,8 0,7 0,5 0,45 0,4

Зачем мне нужен провод большего сечения, чтобы пропускать больше тока?

Чем больше размер медного провода, тем меньше сопротивление и, следовательно,
больше тока он может проводить без перегрева.Сопротивление мешает
к потоку электронов и вызывает падение напряжения на проводе.
Вы хотите, чтобы на вашей проводке не было падения напряжения.
потому что они выделяют тепло и расходуют энергию. Калькулятор
ниже поможет определить, какое падение напряжения вы получите с
учитывая медный провод и соответствующее сопротивление.

Калькулятор падения напряжения

Этот калькулятор определяет падение напряжения для
алюминиевый или медный провод любого сечения.Ты
обычно должен быть меньше 3%
падение напряжения в данной цепи.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

2021 © Все права защищены.