ЭЛЕКТРОТЕХНИКА

Глава   двенадцатая
ЭЛЕКТРОПРИВОД, ВЫБОР ДВИГАТЕЛЯ, АППАРАТУРА УПРАВЛЕНИЯ,
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ВОПРОСЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ

12.9. ВЫБОР СЕЧЕНИЯ  ПРОВОДОВ

Электрический ток в проводнике нагревает его. Температура проводника, с одной стороны, определяется энергией I2rt, выделяющейся в проводнике, а с другой стороны, — условиями теплоотдачи поверхностью проводника в окружающую среду. Температура проводника увеличивается до тех пор, пока не наступит равенство между энергией, рассеиваемой в окружающую среду, и энергией, выделяющейся в проводнике. Предельно допустимая температура проводов с изоляцией определяется свойствами изоляции, а голых проводов в основном надежностью контактных соединений.

Изоляция проводов и кабелей быстро теряет свои изоляционные и механические свойства при длительной работе с температурой выше допустимой. Для проводов и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией предельно допустимая температура составляет 55°С, для кабелей с бумажной изоляцией 80°С, для голых медных проводов 70°С. Сечение проводов выбирают таким, при котором провод нагревается не выше допустимой температуры. Наибольшие допустимые токи для голых и изолированных проводов различных марок даны в справочной литературе. Предполагается, что температура окружающей среды для проводов в помещениях 25°С, для кабелей, проложенных в траншеях, 15°С.

Выбор сечения проводов производят на основании расчетного тока. Провод выбирают такого сечения, при котором допустимый ток Iд больше расчетного тока Iр или равен ему:

Расчетный ток отдельного приемника трехфазного тока определяется по формуле

где Рном, Uном, cos φном, ηном - соответственно номинальные мощность, напряжение, коэффициент мощности, КПД приемника.

Когда группа приемников работает, например, от одного распределительного щитка, определение расчетного тока провода, подводящего энергию к этому щитку, исходя из суммы номинальных мощностей всех приемников, привело бы к значительному завышению сечения провода. Дело в том, что не все потребители одновременно включены в сеть и не все включенные приемники работают с номинальной нагрузкой.

Для определения расчетного тока группы приемников существует несколько методов. Одни из них используются для группы из 15 — 20 и более приемников, другие — для группы всего в несколько приемников.

Рассмотрим метод определения расчетного тока большой группы потребителей (более 15 — 20).

Расчетный ток группы приемников в этом случае определяют с учетом коэффициента спроса kс и расчетного коэффициента мощности cos φp данной категории приемников.

Вначале определяют установленную активную мощность Ру группы приемников как сумму номинальных мощностей всех потребителей:

Затем находят расчетную мощность:

По расчетной мощности определяют полную расчетную мощность:

где cos φp — расчетный коэффициент мощности данной категории приемников.

Расчетные коэффициенты спроса и коэффициенты мощности даются в справочной литературе.  Например, для станочного оборудования kс = 0,22, cos φp = 0,65; для промышленной вентиляции kс = 0,7, cos φp = 0,8.

Расчетный ток определяют по формуле

После выбора сечения провода по нагреву необходимо произвести проверку на допустимую потерю напряжения.

При значительной протяженности проводов напряжение потребителей может оказаться существенно ниже номинального.

Допустимая потеря напряжения в проводах для различных установок не одинакова, но не превышает 4 — 6% номинального напряжения. Если ΔU окажется больше допустимой, то выбирают провод большего сечения.

 

Пример 12.4. Выбрать сечение провода марки ПРТО, проложенного в газовой трубе для питания трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Паспортные данные двигателя: Pном = 20 кВт, Uном = 380/220 В, ηном = 0,8, cos φном = 0,84, напряжение сети 380 В.

Решение. Номинальный ток двигателя

Iном =	Pном • 1000	=	20•1000	= 45,5  А.
	√3Uномηномcos φном		1,73 • 380 • 0,8 • 0,84

Сечение провода выбираем из условия

Iд ≥ Iр = Iном .

Ближайший больший допустимый ток 55 А соответствует сечению провода 10 мм2.