Расчет проводов

Электрические провода и сети должны:

Обеспечить безопасность в пожарном отношении и в отношении жизни людей.
Быть надежными в отношении бесперебойного снабжения электроэнергией.
Обеспечить высокое качество энергии, определяемое малым отклонением подводимого к приемникам напряжения от номинального напряжения приемника.
Быть дешевыми.

Рис. Линия с тремя нагрузками.

Содержание страницы

Цель правильного выбора проводов

Выполнение первого условия обеспечивается правильным выбором сечения проводов по условию допустимого нагревания их.

Правильным выбором плавких предохранителей, а также выбором изоляции проводов, определяемой его маркой.

Второе условие выполняется достаточной механической прочностью проводов неправильным выбором плавкого предохранителя.

Выполнение третьего условия обеспечивается выбором сечения проводов по условию допустимой потери напряжения.

Расчет проводов имеет цель правильного выбора проводов.

Определение сечения проводов по допустимому нагреву

Для определения сечения проводов необходимо знать длины участков проводов и нагрузки на этих участках.

Нагрузка определяется мощностью или при неизменном номинальном напряжении соответствующим током.

При расчете проводов пользуются понятиями:

1) номинальная мощность Р_н — указанная на приемнике.

2) установленная мощность Р_у — сумма номинальных мощностей установленных приемников.

3) расчетная мощность Р_р — Мощность, по которой производится расчет.

Перечисленным мощностям соответствуют токи: I_н, I_у, I_р, которым присваиваются те же дополнительные названия.

Практически никогда не включаются одновременно все приемники энергии, а двигатели, кроме того, не все время загружены полностью.

Поэтому при расчете исходят не из установленной, мощности, а из той части ее Р_р которая может одновременно использоваться потребителем.

Отношение расчетной мощности к установленной принято называть коэффициентом спроса:

Ʀ_с = Р_р/Р_у

или

Ʀ_с = (I_рUcosφ)/(I_уUcosφ) = I_р/I_у

При осветительной нагрузке:

а) для сетей наружного освещения Ʀ_с = 1.

б) для сетей бытового освещения Ʀ_с = 0,7 ÷ 0,8.

в) для сетей промышленных предприятий Ʀ_с = 0,7 ÷ 0,9.

При осветительной нагрузке расчетный ток для цепей однофазного переменного тока и для постоянного тока, а для цепей трехфазного тока:

I_р= (Ʀ_сР_у)/√3U = Р_р/√3U

При силовой нагрузке для цехов холодной обработки металлов в зависимости от числа установленных электродвигателей коэффициент спроса имеет ориентировочные значения, указанные в таблице.

Таблица коэффициента спроса в зависимости от числа двигателей

Число установленных двигателей	2	3	4	5	6	8	10	20	30
Коэффициент спроса для цехов холодной обработки металла	1	0,9	0,8	0,7	0,6	0,5	0,45	0,3	0,25

Номинальный ток двигателя постоянного тока:

I_н = Р_н/U•η

а двигателя трехфазного тока:

I_н = Р_н/√3U•η cosφ

где η — к.п.д.

В электродвигателя:

Значения η и cos φ для двигателей берутся из справочников или каталогов.

При ориентировочных расчетах для двигателей небольшой мощности до 10—12 квт величину произведения η cos φ можно считать равной 0,7—0,8.

Расчетный ток двигателей:

I_р = Ʀ_сI_н = Ʀ_cI_у

Определение сечения проводов по допустимому нагреву их производится обычно по таблице, в которой для стандартных сечений различных марок проводов даются предельные длительные допустимые токи (I_л).

Допустимый ток провода должен быть не меньше расчетного, т.е:

I_д ≥ I_р

Таким образом, выбирается провод того сечения, допустимый ток которого равен расчетному или несколько больше.

Выбранное сечение провода необходимо проверить по току плавкой вставки и по допустимой относительной потере напряжения.

Выбор плавких вставок предохранителей

Плавкие вставки предохранителей предназначены для защиты проводов от токов короткого замыкания и больших перегрузок.

При прохождении токов выше расчетного плавкая вставка должна перегореть.

При выборе плавкой вставки исходят из трех условий:

1. Номинальный ток плавкой вставки I_вст должен быть равен или больше расчетного тока защищаемого участка линии, т. е.

I_вст≥ I_р

Например, если I_р = 30 а, то по шкале номинальных токов плавких вставок (табл. 19-4) выбираем ближайший номинальный ток вставки I_вст = 35 а.

2. Номинальный ток плавкой вставки I_вст должен быть равен или больше величины пускового тока, уменьшенного в 2,5 раза для защищаемого участка линии, к которой присоединен один короткозамкнутый электродвигатель, т. е.

Например, если; I_пуск = 200а, то

I_вст ≥ 200/2,5 = 80 а.

Ближайший номинальный ток плавкой вставки

I_вст = 80 а.

Номинальный ток плавкой вставки для линии, к которой присоединено несколько короткозамкнутых электродвигателей, производится, по формуле

I_вст≥ I_макс/2,5 = (I_пуск+I’_р)/2,5

где I_пуск — пусковой ток того двигателя, который имеет больший пусковой ток.

I‘_р — расчетный ток линии без учета того двигателя, который имеет больший пусковой ток.

Выбирают плавкую вставку с большим током I_вст, найденным из условий 1 и 2.

Плавкая вставка, найденная по пусковому току, защищает линию от недопустимо больших кратковременных пусковых токов.

Для того чтобы плавкая вставка защищала линию и от длительных перегрузок, должно быть выполнено условие:

3I_д≥ I_вст

3. При выборе плавких вставок предохранителей, последовательно установленных в сети, каждую следующую вставку, считая от приемника.

Следует выбирать на одну ступень выше по шкале стандартных токов плавких вставок.

В этом случае обеспечивается селективная (избирательная) работа предохранителей, т. е. предохранитель будет отключать только тот участок на котором произойдет короткое.

Предохранитель должен устанавливаться в начале участка (считая по направлению движения энергии), так как только в этом случае он может защищать свой участок.

Выбор сечения проводов по допустимой потере напряжения

Потерей напряжения называется арифметическая разность напряжений в начале и конце линии:

∆U=U₁ — U₂

Часто потерю напряжения выражают в процентах от напряжения в начале линии, называя ее относительной потерей напряжения:

ε =∆U/U 100%.

Допустимая относительная потеря напряжения на участке от подстанции до потребителя для осветительной нагрузки составляет 2—3%, а для силовой 4—6%.

Формула для определения сечения проводов:

S = 2Il/γ∆U

Заменив ∆U относительной потерей напряжения, получим:

S = (2 • 100Il)/γεU

или, умножив и разделив на U, придадим формуле другой вид:

S = (2 • 100Рl)/γεU²

Из последнего выражения следует, что:

ε = (2 • 100Рl)/γSU²

По формулам определяют сечение проводов линии с нагрузкой на конце ее по заданной относительной потере напряжения.

Или соответственно определяют относительную потерю напряжения в линиях по заданному сечению проводов.

Эти формулы можно применять для постоянного тока, для однофазного переменного и для трехфазного тока.

В этом последнем случае напряжение U является линейным напряжением, т. е. = U_л, а мощность Р — активной мощностью трехфазной нагрузки.

Если линий, получающая энергию от питательного пункта А (рис.), имеет несколько нагрузок в разных точках ее.

То при одинаковом сечении и материале всех участков линии определение сечения проводов производится по формуле:

S = (2 • 100(P₁l₁ + P₂l₂ + P₃l₃ + …))/γεU²= (2 • 100ΣPl)/γεU²

а относительная потеря напряжения:

ε= (2 • 100(P₁l₁ + P₂l₂ + P₃l₃ + …))/γSU²= (2 • 100ΣPl)/γSU²

Две последние формулы отличаются от предыдущих тем, что выражение Рl — произведения нагрузки Р и длины линии l, называемое моментом нагрузки, заменено суммой моментов нагрузок (рис.)

Сечения проводов, найденные из условий допустимого нагрева удовлетворяющие требованиям в отношении допустимой потери напряжения, проверяются по условия механической прочности по таблице.

Таблица наименьшего сечения проводов, допустимые по механической прочности

Наименование проводов и способы их прокладки Изолированные провода в зданиях на изолирующих опорах, расположенных друг от друга на расстоянии, м:	медных проводов	алюминиевых проводов
до 1	1,0	2,5
> 2	1,5	2,5
> 6	2,5	4
> 12	4	10
более чем на 12	6	16
Голые провода в зданиях	2,5	4
Изолированные и голые защищенные провода в наружных проводках:
по стенам	2,5	4
во всех других случаях	4	10
Изолированные провода в трубах	1	2,5
Воздушные линии до 1 000 в	6	16
Воздушные вводы при расстоянии до опоры	4	10
Провода для зарядки светильников внутри и вне зданий	0,5;1,0	—
Шнуры и легкие шланговые провода для подвесных, настольных и других светильников	0,75	—
Провода в среднем и тяжелом шланге.	1 и 2,5	—
Скрученные много проволочные двухжильные провода на изолирующих опорах при расстоянии между опорами 1 м	1,0	—

Часто задаваемые вопросы?

Как определить, какой размер провода мне нужен?

Для определения сечения проводов необходимо знать длины участков проводов и нагрузки на этих участках.

Как рассчитать, какой нужен провод?

При одинаковом сечении и материале всех участков линии определение сечения проводов нужно воспользоваться формулой: