Сечение провода по нагреву и потерям напряжения

Выбор сечения по допустимому нагреву (допустимому току)

Выбор сечения проводов

Сечение проводов с одной стороны долж­но быть выбрано достаточным для того, чтобы падение напряжения не превосходила допусти­мых пределов и чтобы провод не перегревался под действием про­ходящего по нему тока. С другой стороны, сечение проводов долж­но быть выбрано экономно, с наименьшим расходом цветного ме­талла.

Падение напряжения ухудшает работу механизмов. Например, понижение напряжения против номинального на 10% уменьшает вращающий момент асинхронных двигателей на 19%, а световой поток ламп накаливания на 30%.

Выбор сечения проводов производят по двум фак­торам — по допустимому нагреву проводов током и по допустимой потере напряжения. Из двух величин сечения, выбирают большее, округляя его до ближайшего стан­дартного сечения. При этом для воздушных линий решающим фак­тором оказывается, как правило, допустимая потеря напряжения, а для переносных шланговых кабельных линий, электропроводоки подземных кабельных линий небольшой протяженности опреде­ляющим признаком является до­пустимый нагрев.

Для проводов воздушных линий определять сечение по допу­стимой потере напряжения и потом проверять по допустимому нагреву. Для установочных, изолированных проводов, шланговых и дру­гих кабелей — сначала определять сечение по допустимому нагре­ву и затем проверять на допустимую потерю напряжения.

Допустимая сила тока по нагреву (I_д) – это дли­тельно протекающая по проводнику сила тока, при которой уста­навливается длительная допустимая температура нагрева.

При выборе должно соблюдаться условие: I_р £ I_д , где I_р — расчетное значение силы тока. Значение I_р линии, питающей от­дельный трехфазный электродвигатель определяется по формуле:

,

где Р_Н — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

к₃ — ко­эффициент загрузки двигателя, принимаемый равным 0,85. 0,90;

U_Н — номинальное напряжение двигателя (380 В);

h_д — КПД двига­теля (принимается равным 0,85 … 0,92; для крановых двигателей — 0,80 … 0,85);

cos j — коэффициент мощности двигателя (принима­ется равным 0,80 — 0,90; для крановых двигателей –

Расчетная сила тока для линии, питающей электропривод стро­ительной машины с многодвигательным электроприводом на пе­ременном токе (например, башенные краны), приближенно оп­ределяется по аналогичной формуле:

,

где P_S — суммарная номинальная мощность всех электродвигате­лей машины, кВт;

к_с — коэффициент спро­са для одной машины, учитывающий разновре­менность работы электродвигателей

Выбор сечения кабеля и провода: по нагреву, по току, по потере напряжения

Выбор сечения кабеля и провода по нагреву

Выбор сечения из условий допустимого нагрева сводится к пользованию соответствующими таблицами длительно допустимых токовых нагрузок Iд при которых токопроводящи е жилы нагреваются до предельно допустимой температуры, установленной практикой так, чтобы предупредить преждевременный износ изоляции, гарантировать надежный контакт в местах соединения проводников и устранить различные аварийные ситуации, что наблюдается при Iд ≥ Ip, Ip — расчетный ток нагрузки.

Периодические нагрузки повторно-кратковременного режима при выборе сечения кабеля пересчитывают на приведенный длительный ток

где Iпв — ток повторно-кратковременного режима приемника с продолжительностью включения ПВ.

При выборе сечения проводов и кабелей следует иметь в виду, что при одинаковой температуре нагрева допустимая плотность тока токопроводящих жил большего сечения должна быть меньше, так как увеличение сечения их происходит в большей степени, чем растет охлаждающая поверхность ( смотрите рис. 1). По этой причине часто с целью экономии цветных металлов вместо одного кабеля большего сечения выбирают два или несколько кабелей меньшего сечения.

Рис 1. График зависимости допустимой плотности тока от сечения медных жил открыто проложенного трехжильного кабеля на напряжение 6 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, нагретых током до температуры +65°С при температуре воздуха +25 «С.

При окончательном выборе селения проводов и кабелей из условия допустимого нагрева по соответствующим таблицам необходимо учитывать не только расчетный ток линии, но и способ прокладки ее, материал проводников и температуру окружающей среды.

Кабельные линии на напряжение выше 1000 В, выбранные по условиям допустимого нагрева длительным током, проверяют еще на нагрев токами короткого замыкания. В случае превышения температуры медных и алюминиевых жил кабелей с бумажной пропитанной изоляцией напряжением до 10 кВ свыше 200 °С, а кабелей на напряжения 35 — 220 кВ свыше 125 °С сечение их соответственно увеличивают.

Сечение жил проводов и кабелей сетей внутреннего электроснабжения напряжением до 1000 В согласуют с коммутационными возможностями аппаратов защиты линий — плавких предохранителей и автоматических выключателей — так, чтобы оправдывалось неравенство I д / I з з, где k з — кратность допустимого длительного тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания аппарата защиты I з (из ПУЭ). Несоблюдение приведенного неравенства вынуждает выбранное сечение жил соответственно увеличить.

Выбор сечения кабелей и проводов по потере напряжения

Сечение кабелей и проводов, выбранное из условий нагрева и согласованное о коммутационными возможностями аппаратов защиты, нужно проверять на относительную линейную потерю напряжения .

где U — напряжение источника электрической энергии, Uном — напряжение в месте присоединения приемника.

Допустимое отклонение напряжения на зажимах двигателей от номинального не должно превышать ±5 %, а в отдельных случаях оно может достигать +10 %.

В осветительных сетях снижение напряжения у наиболее удаленных ламп внутреннего рабочего освещения и прожекторных установок наружного освещения не должно превышать 2,5 % номинального напряжения ламп, у ламп наружного и аварийного освещения — 5 %, а в сетях напряжением 12. 42 В — 10 %. Большее снижение напряжения приводит к существенному уменьшению освещенности рабочих мест, вызывает снижение производительности труда и может привести к условиям, при которых зажигание газоразрядных ламп не гарантировано. Наибольшее напряжение на лампах, как правило, не должно превышать 105 % его номинального значения.

Повышение напряжения сетей внутреннего электроснабжения выше предусмотренного нормами не допустимо, так как оно приводит к существенному увеличению расхода электрической энергии, сокращению срока службы силового и осветительного электрооборудования, а иногда к снижению качества выпускаемой продукции.

Рис. 2. Расчет потери напряжения в трехфазной трехпроходной линии при выборе сечения кабелей и проводов: а — с одной нагрузкой на конце линии, б — с несколькими рапределенными нагрузками.

Проверку сечения проводников трехфазной трехпроводной линии с одной нагрузкой в конце ее (рис. 2, а), характеризуемой расчетным током I p и коэффициентом мощности cos фи на относительную линейную потерю напряжения, выполняют так:

где Uном — номинальное линейное напряжение сети, В, Ro и Хо — соответственно активное и индуктивное сопротивление одного километра линии, выбираемое из справочных таблиц, Ом / км, P р — расчетная активная мощность нагрузки, кВт, L — длина линии, км.

Для неразветвленной магистральной трехфазной трехпроводной линии постоянного сечения, несущей распределенные вдоль нее нагрузки с расчетными токами I p 1 , I р 2 , . I р и соответствующими коэффициентами мощности cos фи1, cos фи2, . cos фи, удаленными от источника питания на расстояния L1, L2, . Ln (рис. 2, б), относительная линейная потеря напряжения до наиболее удаленного приемника:

где P р i активная мощность — расчетная i -й нагрузки, удаленной от источника питания на расстояние L.

Если расчетная относительная потеря напряжения d U получится выше допустимой нормами, приходится выбранное сечение увеличить с тем, чтобы обеспечить нормируемое значение этой величины.

При небольших сечениях проводов и кабелей индуктивным сопротивлением Хо можно пренебречь, что существенно упрощает соответствующие вычисления. в трехфазных трехпроводных распределительных сетях наружного освещения отличающихся значительной протяженностью, следует обращать внимание на правильное включение равноудаленных светильников, ибо в противном случае потери напряжения распределяются по фазам неравномерно и могут достигнуть нескольких десятков процентов по отношению к номинальному напряжению.

Выбор сечения кабеля по экономической плотности тока

Выбор сечения проводов и кабелей без учета экономических факторов может привести к значительным потерям электрической энергии в линиях и существенному возрастанию эксплуатационных расходов. По этой причине сечение проводников электрических сетей внутреннего электроснабжения значительной протяженности, а также сетей, работающих с большим числом часов использования максимума нагрузки — Tmax > 4000 ч — должно быть не менее отвечающего рекомендованной экономической плотности тока , устанавливающей оптимальное соотношение между капитальными затратами и эксплуатационными расходами, которое определяют так:

где I р — расчетный ток линии без учета повышения нагрузки при авариях и ремонтах, J э — экономическая плотность тока из расчета окупаемости капитальных затрат в течение 8 — 10 лет.

Расчетное экономическое сечение округляют до ближайшего стандартного и, если оно окажется свыше 150 мм2, одну кабельную линию заменяют двумя или несколькими кабелями с суммарным сечением, соответствующим экономическому. Применять кабели с малоизменяющейся нагрузкой сечением менее 50 мм 2 не рекомендуется.

Сечение кабелей и проводов напряжением до 1000 В при числе часов использования максимума нагрузки Tmax

В трехфазных четырехпроходных сетях сечение нейтрального провода не рассчитывают, а принимают не менее 50% от сечения, выбранного для главных проводов, а в сетях, питающих газоразрядные лампы, вызывающие появление высших гармоник тока, такое же, как и главных проводов.

Расчет сечения кабеля по мощности и току – Калькулятор

Расчет сечения кабеля по мощности нагрузки и длине с помощью калькулятора – расчет сечения кабеля по току онлайн, с помощью формул, таблиц.

Перемотайте вниз чтобы НАЧАТЬ (место для вашего контента)

С помощью нашего калькулятора вы можете выполнить расчет сечения кабеля по мощности (нагрузке) или току с учетом длины линии с минимальной погрешностью. В качестве основных показателей выступает материал проводника (медь, алюминий), напряжение (220 В / 380 В) и нагрузка/сила тока в цепи. Способ укладки кабеля влияет на сечение проводника – для закрытых кабелей требуется большее сечение, поскольку из-за ограниченного теплообмена металл нагревается сильнее. После проведения классического расчета по мощности/току, дополнительно проводится расчет по длине проводника – из получившейся пары значений выбирается наибольшее. Теоретическое обоснование расчета представлено ниже в виде формул и таблиц. Возможно вас заинтересует только калькулятор потерь напряжения.

Смежные нормативные документы:

• ПУЭ-7 «Правила устройства электроустановок»
• СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства»
• ГОСТ Р 50571.5.52-2011/МЭК 60364-5-52:2009 «Электроустановки низковольтные. Выбор и монтаж электрооборудования»
• ГОСТ 31946-2012 «Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи»

ГОСТ 31947-2012 «Провода и кабели для электрических установок на номинальное напряжение до 450/750 В»

Как рассчитать сечение кабеля по мощности?

Первый шаг. Рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов, которые могут быть подключены к сети:

• P₁, P₂ .. – мощность электроприборов, Вт;
• K_с – коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех приборов), по умолчанию равен 1.

Второй шаг. Затем определяется номинальная сила тока в цепи:

I = P_сум / (U × cos ϕ)

• P_сум – суммарная мощность электроприборов;
• U – напряжение в сети;
• cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

Третий шаг. На последнем этапе используются таблицы, согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок).

Таблица сечения медного кабеля по току по ПУЭ-7

Таблица сечения алюминиевого кабеля по току по ПУЭ-7

В правилах устройства электроустановок 7-го издания нет таблиц сечения кабеля по мощности, имеются только данные по силе тока. Поэтому рассчитывая сечения по таблицам нагрузки в интернете, вы рискуете получить неверные результат.

Выбор сечения кабеля по силе тока

Первый шаг. Расчет проводится абсолютно аналогичным образом, то есть сначала рассчитывается суммарная мощность всех электроприборов, которые могут быть подключены к сети:

• P₁, P₂ .. – мощность электроприборов, Вт;
• Kс – коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех приборов), по умолчанию равен 1.

Второй шаг. Затем определяется номинальная сила тока в цепи:

I = P_сум / (U × cos ϕ)

• Pсум – суммарная мощность электроприборов;
• U – напряжение в сети;
• cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

Третий шаг. На последнем этапе используются те же таблицы, согласно ПУЭ (Правила устройства электроустановок), которые расположены выше.

Расчет сечения кабеля по длине

Первый шаг. Сначала определяется номинальная сила тока в цепи:

I = P_сум / (U × cos ϕ)

• P_сум – суммарная мощность электроприборов;
• U – напряжение в сети;
• cos ϕ – коэффициент мощности (характеризует потери мощности), по умолчанию равен 0.92.

Второй шаг. Затем рассчитываются сопротивление проводника:

• dU – потери напряжения, не более 5% (0.05);
• I – сила тока.

Третий шаг. Выполняется расчет сечения токопроводящей жилы по формуле:

Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения

Сечение кабеля — это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки — то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.

Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются «Правила устройства электроустановок» или кратко — ПУЭ.

Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых » Допустимые токовые нагрузки на кабель .» Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах — то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5мм², а на освещение — 1,0-1,5мм². Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.

Многие электрики для «прикидки» нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² — 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².

Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении. Обратите внимание, что при прокладке кабеля в трубе (т.е. в любых закрытых пространствах, как например, в стене) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.

Важно Когда нагрузка называется в кВт — то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного — совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) — речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).

Провода и кабели, выбор сечения проводов по допустимому нагреву и допустимой потере напряжения

Расчёт сечения проводов и кабелей осуществляется обычно тремя способами:

— по допустимому нагреву

— по допустимой потере напряжения

— по механической прочности

После выполнения этих расчётов выбирают стандартное сечения жилы проводника, равное максимальному из расчётных значений (или ближайшее большее).

При относительно небольшой длине линий (

до 30м) расчёт на нагревание является определяющим. При прохождении по проводнику электрического тока выделяется тепло и проводник нагревается. Количество выделенного тепла в проводнике: Q = I 2 rt дж, где I — сила тока, а; r — сопротивление проводника, ом; t — время прохождения тока, сек .

Нагрев изолированных проводов не должен быть выше определённого предела, т.к. изоляция при сильном нагреве может обуглиться и даже загореться. Для безаварийной работы проводов и кабелей нормами установлена предельно допустимая температура нагрева ( 60-80 о С) в зависимости от типа изоляции, условий монтажа и температуры окружающей среды. Применяя эти установки. а также зная максимальную силу тока в проводе по таблицам выбирают сечение проводника. Сечение проводника всегда выбирают равным или большим (но ни вкоем случае ни меньшим), чем расчётное значение тока нагрузки.

По нормам международных стандартов в быту и на производстве в основном требуется применение проводников из меди, поэтому данные на алюминевые проводники здесь опускаются.

Для упрощённого пересчета медь-алюминий можно применить следующее: нижнее стандартное значение сечения(согласно линейки стандарных сечений) медного проводника равно следующему большему стандартному значению сечения для алюминиевого провода (напр. 1.5 мм 2 медного провода = 2.5 мм 2 алюминиевого провода).

Сечение проводов и кабелей по допустимой потере напряжения определяют главным образом для осветительных сетей. Для силовых сетей этот метод применяют лишь при сравнительно большой их протяжённости.

Допустимую потерю напряжения от источника тока до наиболее отдаленной по значению нагрузки ( в процентах от номинального напряжения) можно применять: ∆U% = 5,0% — для силовых сетей напряжением до 1000в; ∆U% = 2,5% — для осветительных сетей

Сечение проводов и кабелей с одинаковым сечением по всей длине рассчитывают по следующим формулам:

1.Для трёхфазной сети с сосредоточенной нагрузкой в конце линии

где: S — сечение фазных проводов, жил кабелей, шин мм 2

Рк -мощность приемника, присоединенного к сети длиной L на участке длиной lk (l₁+l₂+. ln), ), kW; lk — длина участка сети между точками присоединения приемника и источника, м; √ — удельная проводимость, (для меди 58. 55,5 mΩm); U — линейное номинальное напряжение V ; ∆U% — заданное значение потери напряжения.

Защитное заземление

Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другимпричинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей, вынос потенциала, разряд молнии и т. п.).

Эквивалентом земли может быть вода реки или моря, каменный уголь в карьерном залегании и т. п.

Назначение защитного заземления — устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Защитное заземление следует отличать от других видов заземления, например, рабочего заземления и заземления молниезащиты.

Рабочее заземление — преднамеренное соединение с землей отдельных точек электрической цепи, например нейтральных точек обмоток генераторов, силовых и измерительных трансформаторов, дугогасящих аппаратов, реакторов поперечной компенсации в дальних линиях электропередачи, а также фазы при использовании земли в качестве фазного или обратного провода. Рабочее заземление предназначено для обеспечения надлежащей работы электроустановки в нормальных или аварийных условиях и осуществляется непосредственно (т. е. путем соединения проводником заземляемых частей с заземлителем) или через специальные аппараты — пробивные предохранители, разрядники, резисторы и т. п.

Заземление молниезащиты — преднамеренное соединение с землей молниеприемников и разрядников в целях отвода от них токов молнии в землю.

Принцип действия защитного заземления — снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус и другими причинами. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшением сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

Тема 7. Электроника

1. Электронно-дырочный переход: образование, физические процессы, тепловой и электрический пробои

p-n-Переход (n — negative — отрицательный, электронный, p — positive — положительный, дырочный), или электронно-дырочный переход — область пространства на стыке двух полупроводников p- и n-типа, в которой происходит переход от одного типа проводимости к другому. p-n-Переход является основой для полупроводниковых диодов, триодов и других электронных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой.

Ввиду неравномерной концентрации на границе раздела полупроводников р- и n-типа возникает диффузионный ток, за счет него электроны из n-области переходят в p- область, а на их месте остаются некомпенсированные заряды положительных ионов донорной примеси. Электроны, приходящие в р-область, рекомбинируют с дырами, и возникают некомпенсированные заряды отрицательных ионов акцепторной примеси. Ширина р n перехода составляет десятые доли микрона. На границе раздела возникает внутреннее электрическое поле р-n перехода, которое будет тормозящим для основных носителей заряда и будет их отбрасывать от границы раздела. Для неосновных носителей заряда поле будет ускоряющим, и перенесет их в область, где они станут основными. Максимум напряженности электрического поля будет наблюдаться на границе раздела. Распределение потенциала по ширине полупроводника называется потенциальной диаграммой. Разность потенциалов на р-n переходе называется контактной разностью потенциалов, или потенциальным барьером. Для того чтобы основной носитель заряда смог преодолеть р-n переход, его энергия должна быть достаточной для преодоления потенциального барьера.

Физические процессы: Область на границе двух полупроводников с различными типами электропроводности называется электронно-дырочным, или р-n-переходом.

Электронно-дырочный переход обладает свойством несимметричной проводимости, т. е. имеет нелинейное сопротивление. Работа большинства полупроводниковых приборов, применяемых в радиоэлектронике, основана на использовании свойств одного или нескольких р-n-переходов. Рассмотрим физические процессы в таком переходе.

Пусть внешнее напряжение на переходе отсутствует. Так как носители заряда в каждом полупроводнике совершают беспорядочное тепловое движение, т. е. имеются собственные скорости, то происходит их диффузия (проникновение) из одного полупроводника в другой. Носители перемещаются оттуда, где их концентрация велика, туда, где концентрация мала. Таким образом, из полупроводника п-типа в полупроводник р-типа диффундируют электроны, а в обратном направлении из полупроводника р-типа в полупроводник n-типа диффундируют дырки.

В результате диффузии носителей по обе стороны границы раздела двух полупроводников с различным типом электропроводности создаются объемные заряды различных знаков. В области n возникает положительный объемный заряд. Он образован главным образом положительно заряженными атомами донорной примеси и в небольшой степени пришедшими в эту область дырками. Подобно этому в области р возникает отрицательный объемный заряд, образованный отрицательно заряженными атомами акцепторной примеси и отчасти пришедшими сюда электронами.

Между образовавшимися объемными зарядами возникает так называемая контактная разность потенциалов и электрическое поле.

В р-n-переходе возникает потенциальный барьер, препятствующий диффузионному переходу носителей.

Чем больше концентрация примесей, тем выше концентрация основных носителей и тем большее количество их диффундирует через границу. Плотность объемных зарядов возрастает и увеличивается контактная разность потенциалов, т. е. высота потенциального барьера. При этом толщина р-n-перехода уменьшается.

Одновременно с диффузным перемещением основных носителей через границу происходит и обратное перемещение носителей под действием электрического поля контактной разности потенциалов. Это поле перемещает дырки из n-области обратно в р-область и электроны из р-области обратно в n-область. При определенной температуре р-n-переход находится в состоянии динамического равновесия. Каждую секунду через границу в противоположных направлениях диффундирует определенное количество электронов и дырок, а под действием поля такое же их количество дрейфует в обратном направлении.

Перемещение носителей за счет диффузии является диффузионным током, а движение носителей под действием поля представляет собой ток проводимости. При динамическом равновесии перехода эти токи равны и противоположны по направлению. Поэтому полный ток через переход равен нулю, что и должно быть при отсутствии внешнего напряжения. Каждый из токов имеет электронную и дырочную составляющие. Величины этих составляющих различны, так как они зависят от концентрации и подвижности носителей. Высота потенциального барьера всегда автоматически устанавливается именно такой, при которой наступает равновесие, т. е. диффузионный ток и ток проводимости взаимно компенсируют друг друга.

Тепловой пробой.

Тепловой пробой диода возникает вследствие перегрева перехода проходящим через него током при недостаточном теплоотводе, не обеспечивающем устойчивость теплового режима перехода.

В режиме постоянного тока мощность, подводимая к переходу, определяется обратным напряжением и обратным током:P_подв=U_оббI_обр.

Эта мощность идет на разогрев перехода, в результате чего температура перехода возрастает. При этом увеличиваются концентрации носителей заряда в p-n-структуре и обратный ток перехода, что в свою очередь приводит к увеличению подводимой мощности, новому повышению температуры перехода и т. д.

Выделяющееся тепло в переходе рассеивается преимущественно за счет теплопроводности, поэтому отводимая от перехода мощность пропорциональна разности температур перехода и окружающей среды:

P_отв= , где R_T – общее тепловое сопротивление диода.

Возможны обратимые и необратимые пробои. Обратимый пробой – это пробой, после которого p-n-переход сохраняет работоспособность. Необратимый пробой ведет к разрушению структуры полупроводника.

Существуют четыре типа пробоя: лавинный, туннельный, тепловой и поверхностный. Лавинный и туннельный пробои объединятся под названием – электрический пробой, который является обратимым. К необратимым относят тепловой и поверхностный.

Электрический пробой.

Обычно длина свободного пробег электрона в полупроводнике значительно меньше толщины электронно-дырочного перехода. Если за время свободного пробега электроны успевают набрать достаточную энергию, то возникает ударная ионизация атомов электронами. В результате ударной ионизации наступает лавинное размножение носителей заряда.

Величина напряжения пробоя зависит от рода материала. Когда приложенное напряжение приближается к напряжению пробоя, коэффициент размножения носителей резко возрастает, растет число носителей заряда в переходе, сильно увеличивается ток через переход, наступает лавинный пробой.

При значительных напряженностях электрического поля (порядка 200 кВ/см), возможен туннельный пробой, обусловленный прямым переходом электронов из валентной зоны в зону проводимости смежной области, происходящим без изменения энергии электрона.

Практически при электрическом пробое могут иметь место в той или иной степени одновременно оба вида пробоя – туннельный и лавинный.

Величина напряжения пробоя существенно зависит от состояния поверхности перехода, где могут образовываться заряды того или иного знака, которые уменьшают или увеличивают результирующую напряженность поля у поверхности по сравнению ее значением в объеме. В неблагоприятном напряжении пробоя по поверхности может быть в несколько раз ниже, чем по объему. Это еще раз подчеркивает важность стабилизации свойств поверхности полупроводника, защиты ее от воздействий окружающей среды.

Расчет проводов

Электрические провода и сети должны; 1) обеспечить безопасность в пожарном отношении и в отношении жизни людей; 2) быть надежными в отношении бесперебойного снабжения электроэнергией; 3) обеспечить высокое качество энергии, определяемое малым отклонением подводимого к приемникам напряжения от номинального напряжения приемника; 4) быть дешевыми. 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.

Рис. 19-31. Линия с тремя нагрузками.

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 определен и я 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) р а -счетная 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

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

При силовой нагрузке для цехов холодной обработки Металлов в зависимости от числа установленных электродвигателей коэффициент спроса имеет ориентировочные значения, указанные в табл. 19-2.

Коэффициент спроса в зависимости от числа двигателей

Номинальный ток двигателя постоянного тока

а двигателя трехфазного тока

где η — к. п.д. В электродвигателя.

Значения η и cosφ для двигателей берутся из справочников или каталогов. При ориентировочных расчетах для двигателей небольшой мощности до 10—12 квт величину произведения η cosφ можно считать равной 0,7—0,8. Расчетный ток двигателей

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.

Таким образом, выбирается провод того сечения, допусти мый 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.

I 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.

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

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

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 .

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

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)/γεU 2

Из последнего выражения следует, что

ε = (2 • 100Рl)/γSU 2

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. 19-31), 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 + …))/γεU 2 = (2 • 100ΣPl)/γεU 2

а относительная потеря напряжения

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

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. 19-31). Сечения проводов, найденные из условий допустимого нагрева удовлетворяющие требованиям в отношении допустимой потери напряжения, проверяются по условия механической прочности по табл. 19-5.

Шнуры и легкие шланговые провода для подвесных, настольных и других светильников

Провода в среднем и тяжелом шланге для

Статья на тему Расчет проводов

Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

Для чего необходим расчет кабеля

В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

Что будет, если неправильно рассчитать сечение

Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

• Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
• Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

Что еще влияет на нагрев проводов

Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

• Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
• Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

Порядок расчета сечения по мощности

В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

• Суммарная мощность всех приборов.
• Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
• ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
• Материал проводника: медь или алюминий.
• Тип проводки: открытая или закрытая.

Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

где P₁, P₂ и т. д. – мощность подключаемых приборов, К_с – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, К_з – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. К_с определяется так:

• для двух одновременно включенных приборов – 1;
• для 3-4 – 0,8;
• для 5-6 – 0,75;
• для большего количества – 0,7.

К_з в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

Правила расчета по длине

Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

• L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
• ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
• I – номинальная сила тока, А.

Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, К_с – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (√S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

Как рассчитать сечение по току

Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

Для трехфазной сети используется другая формула:

где U будет равно уже 380 В.

Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

Сечение провода по нагреву и потерям напряжения

Информация на сайте. Карта сайтаОсновы электромонтажных работРасчетные таблицы мощностей, сечения и др. нормативы…Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряженияОсновные виды кабелей и проводовКабельные системы для открытой проводкиАвтоматические электровыключатели, электроавтоматы.Что такое УЗО и зачем оно нужно?Выключатели , переключателиЭлектрические схемы подключения выключателя,розетки,диммераУсловные графические обозначения в электрических схемахТёплые полы .

Подключение. УкладкаАвтоэлектрика . ЭлектроникаЭлектрическое освещение..

Общие положения ( ПУЭ )Книги, учебники, руководства и прочее…Каталог статей по электрике… Всё об электричестве для домаСправочники и прочая информация…Программы по электрике и для электриковСНиП , Строительные нормы и правилаПУЭ , Правила устройства электроустановокИнструкции в электромонтажных работахГосты, правила, и прочая документацияПаспорта на электрооборудование станковЭлектричество и освещение в дизайне (фотоподборка)Советы , общие вопросы , пояснения…Электробезопасность. Помощь при электротравмахТиповая инструкция по охране труда электромонтажников Гостевая книга ….вопросы, замечания, жалобы

Внимание ,для нормального отображения данной страницы ,нужен широкоформатный монитор… Поиск по сайтуПолезнаяреклама

Данная форма может быть СЃРІРѕР±РѕРґРЅРѕ использована РІ автономном режиме “как есть” – С‚.Рµ. без изменения РёСЃС…РѕРґРЅРѕРіРѕ текста.РџРѕ РїРѕРІРѕРґСѓ использования программы РЅР° сайтах необходимо связаться СЃ автором – Мирошко Леонид: leonid@miroshko.kiev.ua.

С уважением Мирошко Леонид.

Выбор сечения РїСЂРѕРІРѕРґР° РїРѕ нагреву Рё потерям напряжения Расчет нагрузочной способности РїСЂРѕРІРѕРґР° заданного сечения Расчет потерь Рё максимальных параметров линии Автомат РїРѕ линии Автомат РїРѕ нагрузке РЎ учетом автомата РїРѕ линии РЎ учетом автомата РїРѕ нагрузке ver.160414 1 фаза, UС„, ( L+N ) 1 фаза, UС„, ( L+N+PE ) 2 фазы, UР», ( L1+L2 ) 2 фазы, UР», ( L1+L2+PE ) 3 фазы, UР», ( L123 ) 3 фазы, UР», ( L123+PE ) 3 фазы, UР», ( L123+N ) 3 фазы, UР», ( L123+N+PE ) Напряжение: Р’ РўРѕРє: Рђ Мощность:РљР’С‚ Р’С‚ cos(φ):, РљРџР”: Сечение: РјРј2 Диаметр: РјРј Двигатель 3×400Р’ Двигатель 230Р’ Двигатель РўР­Рќ,лампа 3×400Р’ РўР­Рќ,лампа 400Р’ РўР­Рќ,лампа 230Р’ Камера,РўР­Рќ =12Р’ Светодиоды =12Р’ Кондиционер Стиральная машина Холодильник РљРѕРјРї.,телевизор Люмин.РґСЂРѕСЃСЃ. 230Р’ Люмин.элктрн. 230Р’ Нет автоподстановки Допуск UРї РґРІРёРі.% Кратность Iпраз.

Проводка м ПУЭ, N-ж. в лотке, трубе, пучке ПУЭ, 1-ж. провод в трубе,пучке,коробе ПУЭ, 1-ж.

провод в лотке, свободно ПУЭ, 1-ж. кабель в воздухе ПУЭ, N-ж. кабель в воздухе ПУЭ, N-ж.

кабель в земле ПУЭ, Шнур соединительный/удлинитель ГОСТ 16442-80, 1-ж. кабель в воздухе ГОСТ 16442-80, 1-ж. кабель в земле ГОСТ 16442-80, N-ж.

кабель в воздухе ГОСТ 16442-80, N-ж. кабель в земле песчано-глинистая почва вл. > 1% Песок влажностью > 9% Нормальные почва и песок вл.

7-9% песчано-глинистая почва вл. 12-14% Песок влажностью от 4 до 7% песчано-глинистая почва вл. 8-12% Песок влажностью до 4 % Каменистая почва

t° среды авто -5°C 0°C 5°C 10°C 15°C 20°C 25°C 30°C 35°C 40°C 45°C 50°C Imax= Iтабл* Масса 1м = КГ Масса трассы = КГ Диаметр кабеля = мм Кабельный ввод : Металлорукав : Гофрорукав Ду/Дмин.:

Распределенная линия: Узлов –

Внимание!

Перед применением программы протестируйте ее на соответствие методикам, принятым на Вашем предприятии или Вашему личному опыту.

Р’ любом случае выбор полностью зависит РѕС‚ Вас. Р’ случае расхождения результатов прошу сообщить комбинацию входных данных Рё полученные результаты для выработки общей методологии. Рсли обнаружатся ошибки, СЃР±РѕРё или РІРѕР·РЅРёРєРЅСѓС‚ предложения РїРѕ улучшению программы свяжитесь СЃРѕ РјРЅРѕР№ – leonid@miroshko.kiev.ua- это РІСЃРµ будет учтено Рё исправлено.

Данная форма может быть свободно использована в автономном режиме “как есть” – т.е. без изменения исходного текста.По поводу использования программы на сайтах необходимо связаться с автором – Мирошко Леонид: leonid@miroshko.kiev.ua.

С уважением Мирошко Леонид.

(mini) Cечение провода по нагреву и потерям напряжения Нагрузочная способность провода заданного сечения Расчет потерь и максимальных параметров линии полная версия Автомат по линии Автомат по нагрузке С учетом автомата по линии С учетом автомата по нагрузке 1 фаза, Uф, ( L+N ) 1 фаза, Uф, ( L+N+PE ) 2 фазы, Uл, ( L1+L2 ) 2 фазы, Uл, ( L1+L2+PE ) 3 фазы, Uл, ( L123 ) 3 фазы, Uл, ( L123+PE ) 3 фазы, Uл, ( L123+N ) 3 фазы, Uл, ( L123+N+PE ) Напряжение:В, Ток:А Мощность:КВт Вт КПД*cos(φ): Сечение:мм2 Диаметр:мм Двигатель 3×400В Двигатель 230В Двигатель ТЭН,лампа 3×400В ТЭН,лампа 400В ТЭН,лампа 230В ТЭН,лампа, 12В Светодиоды,=12В ТЭН,лампа Кондиционер Стиральная машина Холодильник Комп.,телевизор Люмин.

дросс. 230В Люмин. элктрн.

230В Нет автоподстановки ДлинаМатериалОНПм ПУЭ, Кабель с ПВХ изоляцией в лотке ПУЭ, 1-ж. провод в трубе,пучке,коробе ПУЭ, 1-ж. провод в лотке, свободно ПУЭ, 1-ж.

кабель в воздухе ПУЭ, N-ж. кабель в воздухе ПУЭ, N-ж. кабель в земле ПУЭ, Шнур соединительный ГОСТ 16442-80, 1-ж.

кабель в воздухе ГОСТ 16442-80, 1-ж. кабель в земле ГОСТ 16442-80, N-ж. кабель в воздухе ГОСТ 16442-80, N-ж.

кабель в земле песчано-глинистая почва вл. > 1% Песок влажностью > 9% Нормальные почва и песок вл. 7-9% песчано-глинистая почва вл.

12-14% Песок влажностью от 4 до 7% песчано-глинистая почва вл. 8-12% Песок влажностью до 4 % Каменистая почва Внимание!Перед применением программы протестируйте ее на соответствие методикам, принятым на Вашем предприятии или Вашему личному опыту. В любом случае выбор полностью зависит от Вас.

Сечение кабеля – это площадь среза токоведущей жилы. Если срез жилы круглый (как в большинстве случаев) и состоит из одной проволочки – то площадь/сечение определяется по формуле площади круга. Если в жиле много проволочек, то сечением будет сумма сечений всех проволочек в данной жиле.

Величины сечения во всех странах стандартизированы, причем стандарты бывшего СНГ и Европы в этой части полностью совпадают. В нашей стране документом, которым регулируется этот вопрос, являются “Правила устройства электроустановок” или кратко – ПУЭ.

Сечение кабеля выбирается исходя из нагрузок с помощью специальных таблиц, называемых “Допустимые токовые нагрузки на кабель.” Если нет никакого желания разбираться в этих таблицах – то Вам вполне достаточно знать, что на розетки желательно брать медный кабель сечением 1,5-2,5мм², а на освещение – 1,0-1,5мм². Для ввода одной фазы в рядовую 2-3 комнатную квартиру вполне хватит 6,0мм². Все равно на Ваших 40-80 м² большего оборудования не поместиться, даже с учетом электроплиты.

Многие электрики для “прикидки” нужного сечения считают, что 1мм² медного провода может пропустить через себя 10А электрического тока: соответственно 2,5 мм² меди способны пропустить 25А, а 4,0 мм² – 40А и т.д. Если Вы немного проанализируете таблицу выбора сечения кабеля, то увидите, что такой метод годится только для прикидки и только для кабелей сечением не выше 6,0мм².

Ниже дана сокращенная таблица выбора сечения кабеля до 35 мм² в зависимости от токовых нагрузок. Там же для Вашего удобства приведена суммарная мощность электрооборудования при 1-фазном (220В) и 3-фазном (380В) потреблении. Обратите внимание, что при прокладке кабеля в трубе (т.

е. в любых закрытых пространствах, как например, в стене) возможные токовые нагрузки на кабель должны быть меньше, чем при прокладке открыто. Это связано с тем, что кабель в процессе эксплуатации нагревается, а теплоотдача в стене или в земле значительно ниже, чем на открытом пространстве.

Важно Когда нагрузка называется в кВт – то речь идет о совокупной нагрузке. Т.е. для однофазного потребителя нагрузка будет указана по одной фазе, а для трехфазного – совокупно по всем трем. Когда величина нагрузки названа в амперах (А) – речь всегда идет о нагрузке на одну жилу (или фазу).

Практическая работа, выбор проводов.

Наименование работы: Определение сечения проводов по допустимому нагреву и по допустимой потере напряжения

Цель работы: Научиться производить выбор проводов

Приобретаемые умения и навыки:

Научиться пользоваться справочными данными и расчетными формулами

Норма времени: 2 часа

Оснащение рабочего места: Раздаточный материал

Общие сведения

Прохождение электрического тока вызывает нагрев проводов. При некоторой температуре провода, называемой установившейся, наступает равновесие между теплом, выделяемым током и теплом, отдаваемым в окружающую среду. Нагрев проводов допускается до определенных температур (65. 80 o С), определяемых свойствами изоляции или свойствами самих проводов. Ток, при котором достигается установившаяся наибольшая допустимая температура, называется допустимым током провода I _д . При определении сечения проводов пользуются понятиями:

номинальная мощность Р _н — указанная па электроприемнике;

установленная мощность Р _у — сумма номинальных мощностей всех установленных приемников;

расчетная мощность Р _р — мощность, по которой производится расчет.

Указанным мощностям соответствуют токи I _н , I _у , I _р , которым присваиваются те же отличительные названия.

Все приемники энергии практически одновременно не включаются, двигатели постоянно полностью не загружены, поэтому при расчетах исходят не из установленной мощности, а из той части ее Р _р , которая может одновременно использоваться потребителем.

Отношение расчетной мощности к установленной называют — КОЭФФИЦИЕНТОМ СПРОСА:

или

Коэффициент спроса принимают при осветительной нагрузке:

для сетей наружного освещения К _с = 1;

для сетей бытового освещения К _с = 0,7. 0,8;

для сетей промышленных предприятий К _с = 0,7. 0,9.

При осветительной нагрузке расчетный ток для цепей однофазного переменного тока и для постоянного тока

,

для трехфазных цепей

При силовой нагрузке для цехов холодной обработки металлов коэффициент спроса принимают:

при одном — двух установленных двигателях К _с = 1;

при четырех К _с = 0,8;

при шести К _с = 0,6.

Номинальный ток двигателей:

постоянного тока

трехфазного ,

где η — КПД электродвигателя.

Значения Р _н , η , cosφ для двигателей берутся из справочников или каталогов.

При ориентировочных расчетах для двигателей небольшой мощности до 10. 12 кВт произведение η и cosφ можно считать равным 0,7. 0.8.

Расчетный ток двигателей:

Определение сечения проводов по допустимому нагреву производится по каталогу, в котором для стандартных сечений проводов приведены предельно длительные допустимые токи I _д , при этом учитывается категория помещения, условия окружающей среды, вид и способа прокладки.

Допустимый ток провода должен быть не меньше расчетного.

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

Выбранное сечение проводов необходимо проверить по потере напряжения.

Как известно, потерей напряжения называется арифметическая разность напряжений в начале и конце линии: , то есть равна падению напряжения в проводах линии:

(1)

где l — длина линии, м;

S — сечение провода, мм 2 ;

— удельная проводимость, .

По заданной допустимой потере напряжения, используя формулу (1), можно определить сечение проводов двухпроводной линии постоянного тока:

(2)

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

, откуда _.

Допустимая относительная потеря напряжения для осветительной нагрузки составляет 2. 3 %, а для силовой 4. 6 %.

Заменим в формуле (2) значение относительной потерей напряжения ε и получим формулу:

(3)

или, умножив и разделив на U , получим эту формулу в другом виде

(4)

Из этой формулы следует, что относительная потеря напряжения

(5)

По этим формулам можно определить сечение проводов линии по заданной относительной потере напряжения или соответственно определяют относительную потерю напряжения ε в линиях по заданному сечению проводов.

Пример 1. Определить расчетный ток в магистральных проводах трехфазной линии c линейным напряжением U _л = 220 В, если к ней присоединены три электродвигателя с номинальной мощностью Р _н1 = 4,5 кВт, Р _н2 = 2,8 кВт, Р _н3 = 3,5 кВт. Длина линии l = 15 м.

Выбрать сечение алюминиевых проводов S , проложенных открыто, исходя из условия допустимого нагревания их. Выбранное сечение проверить по допустимой относительной потере напряжения, которая не должна превышать для силовой нагрузки 4. 6%. Кратность пускового тока электродвигателей принимаем равной К _i = 7, произведение η· cosφ = 0,7.

Расчетный ток магистрали

Используя справочные данные выбираем алюминиевый провод, проложенный открыто, сечением S = 6 мм 2 с допустимой токовой нагрузкой: .

Выбранное сечение проверяем по потере напряжения.

Мощность в цепи питания двигателей при их номинальной нагрузке:

Расчетная мощность:

Определяем относительную потерю напряжения по формуле:

где γ — удельная проводимость для алюминия:

Таким образом, ε = 1,7% не превышает допустимой, и, следовательно, провод сечением S = 6 мм 2 выбран правильно.

Порядок выполнения работы:

1. Отметьте в отчете наименование и цель занятия.

2. Отметьте в отчете исходные условия задачи и заданную схему.

Условия задачи и схемы цепей приведены в приложении.

3. Выполните предложенное задание. По необходимости, при выполнении задания практической работы, повторите теоретический материал и примеры, подобные заданию практической работы.

4. Оформите отчет по практической работе.

Задание для отчета

Отчет по п/р должен содержать:

1. Наименование работы.

3. Ф. И. О. студента выполнившего работу.

4. Требуемые расчеты, рисунки, схемы, вывод по работе.

Рабочая машина приводится в действие с помощью 2-х трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Используя справочные данные, данные для своего варианта, указанные в таблице 1, выбрать для двигателя пусковую и защитную аппаратуру.

Начертить в соответствии с требованиями ГОСТ принципиальную электрическую схему управления электродвигателем.