Элетроснабжение

Величина потери энергии  в обмотках ( потери в меди) определяются как произведение потерь мощности, зависящих от нагрузки, на время  максимальных потерь:

ΔW_об = ΔР_об β² τ.

43.Выбор сечений  проводов и кабелей на напряжение  до 1 кВ.

При протекании по проводнику (провод, кабель, шина) электрического тока происходит его нагрев. Нагрев изменяет физические свойства проводника. Чрезмерный нагрев опасен для изоляции, вызывает перегрев контактных соединений, перегорание проводника, что может  привести к пожару или взрыву при  неблагоприятных условиях окружающей среды.

Максимальная температура  нагрева проводника, при которой  изоляция его сохраняет диэлектрические  свойства и обеспечивается надежная работа контактов, называется предельно допустимой, а наибольший ток, соответствующий этой  температуре -  длительно допустимым током по нагреву.

Величина длительно допустимого  тока для проводников зависит  от его материала, сечения, изоляции, условий охлаждения и т.д.

Установлена длительно допустимая температура жилы проводника - 50...80^оС (в зависимости от типа изоляции и напряжения). Установлена также нормативная (условная) температура окружающей среды [2, 3] (25^оС - при прокладке проводников внутри и вне помещений в воздухе, 15^оС - при прокладке в земле и в воде).

Длительно допустимый ток  по нагреву при заданных температурных  условиях (допустимой температуры нагрева  жил и температуры окружающей среды по нормам) материала проводника и его сечения определяется из уравнения теплового баланса  для проводника [2].

Для практических расчетов пользуются готовыми таблицами длительно  допустимых токов по нагреву проводников  из различных материалов при различных  условиях прокладки [1].

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравниваются расчетный (I_p) и допустимый (I_доп) токи для проводника принятой марки и с учетом условий его прокладки. При этом должно соблюдаться соотношение                                                                                             (1.1)

где К_п - поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей, зависящий от фактической температуры земли и воздуха (табл. 1.1); I_p - расчетный ток длительного режима работы электроприемника (электроприемников); для одиночного электроприемника за расчетный ток принимается его номинальный ток, для группы электроприемников - расчетный ток, определяемый одним из существующих методов расчета (обычно методом упорядоченных диаграмм показателей графиков электрических нагрузок).

      - расчетный ток повторно-кратковременного режима работы электроприемников с продолжительностью включения (ПВ) более 0,4;  - расчетный ток повторно-кратковременного режима работы электроприемников с ПВ£ 0,4 для медных проводников сечением более 6 мм²,  для алюминиевых - более 10 мм², I_ПВ - ток повторно-кратковременного режима работы.

Во взрывоопасных помещениях сечения проводников для ответвлений  к электродвигателям с короткозамкнутым ротором принимаются исходя из условия 

 

 

 

 

44.Выбор и расчет защит электрических  сетей и электроприемников на  напряжение до 1 кВ.

Основными видами защит электрических  сетей и электроприемников напряжением  до 1 кВ являются защиты от перегрузки и  токов короткого замыкания (КЗ). Защита от токов КЗ должна осуществляться для всех электрических сетей  и электроприемников.В качестве аппаратов защиты применяются автоматические выключатели и предохранители.Для  защиты электродвигателей от перегрузки и от токов, возникающих при обрыве одной из фаз, применяются также  тепловые реле магнитных пускателей.Выбор  аппаратов защиты (предохранителей, автоматов) выполняется  с учетом следующих основных требований:

	Номинальный ток и напряжение аппарата защиты должны соответствовать  расчетному длительному току и напряжению электрической цепи.
	Номинальные токи расцепителей автоматических выключателей и плавких  вставок предохранителей необходимо выбирать по возможности меньшими по длительным расчетным токам с  округлением до ближайшего большего стандартного значения.
3.	Аппараты защиты не должны отключать установку при кратковременных  перегрузках, возникающих в условиях нормальной работы, например, при пусках электродвигателей.
4.	Время действия аппаратов  защит должно быть по возможности  меньшим и должна быть обеспечена селективность (избирательность) действия защиты при последовательном расположении аппаратов защит в электрической  цепи.
5.	Ток защитного аппарата (номинальный  ток плавкой вставки, номинальный  ток или ток срабатывания расцепителя  автомата) должен быть согласован с  допустимым током защищаемого проводника.
6.	Аппараты защиты должны обеспечивать надежное отключение в конце защищаемого  участка двух- и трехфазных КЗ при  всех видах режима работы нейтрали сетей, а также однофазных КЗ в  сетях с глухозаземленной нейтралью.

Надежное отключение токов  КЗ в сети напряжением до 1 кВ обеспечивается в том случае, если отношение наименьшего  однофазного расчетного тока КЗ ( ) к номинальному току плавкой вставки предохранителя (I_н.вст) или расцепителя автоматического выключателя (I_н.р), имеющего обратнозависимую от тока характеристику будет не менее 3, а во взрывоопасных зонах соответственно:

                                                  (1.24)

При защите сетей автоматическими  выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), для автоматов  с номинальным током до 100 А  кратность тока КЗ относительно уставки  тока мгновенного срабатывания (I_ер.р) должна быть не менее 1,4, а для автоматов с номинальным током более 100 А - не менее 1,25.Однако, в сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки), за исключением протяженных сетей, допускается не выполнять расчетной проверки кратности токов КЗ к токам защитных аппаратов, если обеспечено согласование защитного аппарата с допустимым током защищаемого проводника. 

   Выбор плавких вставок предохранителейНоминальный ток плавкой вставки предохранителя определяется по величине длительного расчетного тока (I_р):

I_н.вст ³ I_р,                                                             (1.25)

и по условию перегрузок пиковыми токами

                                               I_н.вст ³ I_п /a,                                                          (1.26)

где I_n - пиковый (максимальный кратковременный) ток; a- коэффициент кратковременной тепловой перегрузки; a =2,5 - для легких пусков с длительностью пуска до 5 с, а также при редких пусках (насосы, вентиляторы, станки и т.п.) и при защите магистрали; a =2 - для тяжелых условий пуска, а также при частых (более 15 раз в час) пусках (краны, дробилки, центрифуги и т.п.); a =1,6 - для ответственных электроприемников.При выборе предохранителя для одиночного электроприемника в качестве I_р принимается его номинальный ток i_н, а в качестве I_n - пусковой ток i_пуск. Для линий, питающих группу электроприемников, максимальный пиковый ток определяется:                                                  

где - пусковой ток электроприемника или группы одновременно включаемых электроприемников, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшей величины; - длительный расчетный ток, определяемый без учета рабочего тока пускаемых электроприемников.При отсутствии данных о количестве одновременно пускаемых электроприемников пиковый ток линии может быть определен по формуле:

I_п = i_п.max +(I_p – k_иi_нп),                                                       (1.28)

где i_n.max – наибольший пусковой ток электроприемника группы; I_p- расчетный по нагреву ток группы  электроприемников; i_нп – номинальный ток электроприемника с наибольшим пусковым током;  k_и – коэффициент использования электроприемника с наибольшим пусковым током.

Номинальный ток плавкой  вставки предохранителя, защищающего  ответвление к сварочному аппарату, выбирается из соотношения:

                                          (1.29)

где i_нс - номинальный ток сварочного аппарата при паспортной продолжительности включения (ПВ).Выбранные плавкие вставки должны обеспечивать также селективность (избирательность) срабатывания. Это значит, что при КЗ на каком-либо участке сети должна перегореть плавкая вставка предохранителя только этого поврежденного участка. В общем случае защита считается селективной, когда характеристики срабатывания аппаратов защиты последовательно расположенных в цепи с учетом зон разброса характеристик не пересекаются.Учитывая, что разница во времени срабатывания плавких вставок с ростом тока КЗ и в области больших токов КЗ уменьшается, а также тот фактор, что с многократным повторением циклов нагрева время срабатывания предохранителя высшей ступени может уменьшаться, для обеспечения селективности срабатывания каждый предохранитель на схеме сети по мере приближения к ИП должен иметь плавкую вставку не менее чем на две ступени выше, чем предыдущий.

   Выбор расцепителей автоматических выключателейНоминальные токи расцепителей выбирают по длительному расчетному току линии:                                  I_н.р ³ I_р.                                                         (1.30)Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя (I_ср.э) проверяется по пиковому току линии I_кр:

I_ср.э ³ K_н I_кр,                                                      (1.31)

где K_н - коэффициент надежности отстройки отсечки от пикового тока, учитывающий: наличие апериодической составляющей в пиковом токе; возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки; некоторый запас по току. Значения K_н принимаются в зависимости от типа автомата. При отсутствии таких данных можно принять: K_н = 1,25 ... 1,5. 

Селективность срабатывания последовательно включенных автоматических выключателей обеспечивается в тех  случаях, когда их защитные характеристики не пересекаются. При отсутствии защитных характеристик каждый автомат на схеме сети по мере приближения к  ИП должен иметь номинальный ток  расцепителя не менее, чем на ступень  выше, чем предыдущий.

                      Выбор тепловых реле магнитных пускателейНоминальные токи тепловых реле I_н выбирают по длительному расчетному току:                                                  I_н.т ³ I_р.                                                        (1.32)При протекании тока КЗ в цепи защита (автоматический выключатель или предохранитель) - магнитный пускатель начинают одновременно действовать защита и отключаться пускатель вследствие исчезновения напряжения на втягивающей катушке. Во избежание приваривания контактов пускателя раньше должна срабатывать защита. Такое селективное отключение обеспечивается большинством выключателей (А3100, А3700, ВА, АЕ и др.), имеющих малое время отключения. При использовании предохранителей в качестве защитных аппаратов, селективность между ними и магнитным пускателем обеспечивается, если продолжительность перегорания плавкой вставки не превышает 0,15 с. Номинальный ток 200 А плавкой вставки является предельным по условиям селективности работы контактора и предохранителей. При большем токе вместо предохранителей рекомендуется устанавливать автоматический выключатель.

 

 

 

45.Расчет электрических  осветительных сетей.

Установленная мощность осветительной  нагрузки общественных зданий и предприятий  определяется на основании светотехнических расчетов и представляет собой сумму  мощностей всех ламп данной установки. Установленная мощность всегда бывает больше расчетной максимальной, т.е. действительно затрачиваемой, так  как в зависимости от характера  производства и наличия помещений  часть ламп по разным причинам обычно не включена. Поэтому для получения  расчетной максимальной мощности вводят поправочный коэффициент спроса (К_с).

Для осветительных установок  с лампами накаливания расчетная  максимальная мощность (кВт)

Р_р = К_с ∑ Р_ном

где К_с - коэффициент спроса; ∑Р_ном – суммарная установленная номинальная мощность всех подключенных ламп, кВт.

В установках с газоразрядными лампами расчетная максимальная мощность включает потери мощности в  пускорегулирующей аппаратуре (ПРА). Расчетная мощность определяется из выражений:

для люминесцентных ламп

Р_р = 1,2 К_с ∑ Р_ном;

для ртутных ламп ДРЛ, ДРИ, натриевых ламп ДНаТ

Р_р = 1,1 К_с ∑ Р_ном;

Коэффициенты спроса для  расчета нагрузок осветительных  сетей приводятся в справочных таблицах.

Расчетная нагрузка от трансформаторов  пониженного напряжения 12-42 В складывается из мощности светильников, установленных  стационарно на станках, верстаках  для общего и местного освещения, и нагрузки переносного освещения  с коэффициентом спроса 0,5 -1,0 принимаемым  в зависимости от степени использовании  переносного освещения.

Для выбора сечений проводов и кабелей из условий допустимого  нагрева необходимо определить расчетные  максимальные токовые нагрузки линий, которые определяются по формулам:

для однофазной (двухпроводной 1ф + 0) сети

I_р = Р_р / (U_ф cosφ);

для двухфазной (трехпроводной 2ф + 0) сети

I_р = Р_р /(2U_ф cosφ);

для трехфазной (четырехпроводной 3ф + 0) сети

I_р = Р_р / (√3U_ном cosφ).

Для сетей, питающих люминесцентные лампы, коэффициент мощности cosφ  следует принимать: 0,95 – для светильников с компенсированными ПРА; 0,5 – для светильников с некомпенсированными ПРА; 0,57 -  для ламп ДРЛ; 1,0 -  для ламп накаливания.

По расчетным токовым  нагрузкам ( по таблицам допустимых токовых  нагрузок на провода и кабели) в  зависимости от способа прокладки  определяют их сечения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46. Системы заземления электрических сетей на напряжении до 1 кВ.