Число часов использования максимума нагрузки (тм) В год при 2-, 3- сменном режиме работы можно принимать В пределах 3000–5000.

Таблица 4.7

Экономическая плотность тока

 

Проводники	iэк, А/мм^2при Тм, ч/год
более 1000 до 3000	более 3000 до 5000	более 5000
Кабели с бумажной изоляцией:	3,0	2,5	2,0
Кабели с резиновой и пластмассовой изоляцией	3,5	3,1	2,7

 

Сечение, полученное в результате расчета, округляется до ближайшего стандартного сечения.

Проверке по экономической плотности тока не подлежат сети напряжением до 1 кВ при Тм до 4000–5000 ч/год, осветительные сети, сборные шины подстанции.

 

4.5. Выбор низковольтных кабелей по механической

прочности

Для каждого типа электроприемника существует минимально допустимое сечение кабеля, при котором обеспечивается достаточ­ная механическая прочность, поэтому после выбора сечения кабеля вышеописанными способами производится проверка, исходя из условий механической прочности. Из условий удобства эксплуатации кабель не должен иметь также чрезмерно большое сечение.

Рекомендуемые допустимые сечения распределительных кабелей приведены в табл. 4.8.

Другие кабели по механической прочности и удобству эксплуатации не проверяются.

 

Таблица 4.8

Рекомендуемые сечения кабелей из условий

механической прочности и удобства эксплуатации

 

Наименование машин и механизмов	Допустимое сечение кабеля, мм ^2
минимальное	максимальное
Комбайны	35,0	70–90
Буровые машины	25,0
Приводы конвейеров бремсбергов и уклонов	16,0	35–50
Приводы скребковых конвейеров	10,0	25–50
Колонковые электросверла	4,0
Ручные электросверла	2,5
Осветительная магистраль	4,0
Отводы к светильникам	2,5
Стволовые кабели	35,0

 

5. ПРОВЕРКА КАБЕЛЬНОЙ СЕТИ

5.1. Проверка кабельной сети участка по допустимой

потере напряжения при нормальной работе

электроприемников

 

Цель проверки заключается в том, чтобы отклонение напряжения на зажимах электродвигателей при их нормальной работе не превышало допустимых норм (- 5 ÷ +10 %)Uн.

Проверяются только отрицательные отклонения, следовательно минимальные допустимые напряжения на зажимах электродвигателей 361, 627 и 1083 В соответственно при номинальных напряжениях 380, 660 и 1140 В.

Если за номинальное напряжение на зажимах трансформаторов принять максимально допустимое 400, 690 и 1200 В, то допустимую потерю напряжения (ΔU_доп) в сетях можно определить:

в сетях 380 В 400–361 = 39 В;

в сетях 660 В 690–627 = 63 В;

в сетях 1140 В 1200–1083 = 117 В.

В правильно рассчитанной сети суммарная потеря напряжения () от ПУПП до зажимов электродвигателей не должна превосходить допустимых значений 39, 6З и 117:

U_доп.

Суммарные потери напряжения в сети до зажимов двигателя:

= (5.1)

где потеря напряжения в трансформаторе, В; потеря напряжения в отдельных звеньях низковольтной кабельной сети, питающей двигатель, В.

При проверке сетей по допустимой потере напряжения рекомендуется использовать табл. 5.1, а положительные результаты внести в табл. 4.1 (графа 9).

 

Потерю напряжения в трансформаторе в вольтах и процентах определяют соответственно по формулам:

В (5.2)

% (5.3)

где I – ток нагрузки трансформатора в получасовой максимум, А; R_Т,Х_Т – активное и индуктивное сопротивления трансформатора (Ом), значения которых принимают по табл. 3.3; cos φ – коэффициент мощности на зажимах вторичной обмотки трансформатора; - коэффициент загрузки трансформатора; I, S – соответственно ток (А) и мощность (кВА) загрузки трансформатора; I_H – номинальный ток трансформатора, А.

Таблица 5.1

Проверка сети по допустимой потере напряжения

 

Номер двигателя, на зажимах которого проверяется напряжение	Потеря напряжения в трансформаторе, В	Потеря напряжения в отдельных отрезках кабеля, питающих двигатель, В	Суммарная потеря напряжения, В
М1	20,9	13 +5 +8 +11 = 37	57,9 < 63
М2	20,9	7 +14 +13 +25 =59	79,9 > 63

 

Потери напряжения в трансформаторах шахтных передвижных подстанций при коэффициенте загрузки β_Т= 1 и различных значениях cosφ, подсчитанные по формуле (5.3), приведены в табл. 5.2. При других значениях коэффициента загрузки табличные значения потери напряжения умножаются на фактический коэффициент загрузки трансформатора:

.

Таблица 5.2

Потери напряжения во взрывобезопасных,

передвижных подстанциях при β_Т= 1

 

Тип подстанции	Номинальная мощность, кВА	Напряжение на вторичной обмотке, кВ	Потери напряжения (%) при cosj
0,7	0,75	0,8	0,85
ТСВП		0,4; 0,69	3,2	3,1	2,97	2,78
	0,4; 0,69	3,17	3,06	2,92	2,73
	0,4; 0,69	3,08	2,96	2,81	2,6
	0,4; 0,69	3,03	2,91	2,75	2,53
	0,69; 1,2	2,95	2,82	2,65	2,42
	0,69; 1,2	3,84	3,67	3,46	3,18

 

Для перевода значения потери напряжения в трансформаторе, выраженной в процентах, в вольты и наоборот, пользуются формулой

В,

где k_ОТ – коэффициент изменения напряжения в трансформаторе (ПУПП), равный 0,95; 1,0 и 1,05 при отпайке соответственно +5, 0 и –5 %, U_х – напряжение холостого хода вторичной обмотки (400, 690, 1200 В).

Потерю напряжения в любом отрезке кабельной сети можно определить по формуле

(5.4)

где I_рк – расчетный ток в кабеле, А;cos φ – коэффициент мощности, который можно принимать для гибких кабелей равным номинальному коэффициенту мощности двигателя, а для фидерных – средневзвешенному; - активное сопротивление отрезка кабеля, Ом; - индуктивное сопротивление отрезка кабеля, Ом; r₀,x₀ – удельное активное и индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км (принимают из табл. 5.3 при температуре +65 °С); L_k – длина отрезка кабеля, км.

Таблица 5.3

Активные и индуктивные сопротивления проводов и кабелей,

при +65 °С, Ом/км

 

Сопро- тивление	Типы проводов и кабелей	Сечение проводов и кабелей, мм^2
Активное	Медных проводов и кабелей	3,56	2,14	1,40	0,860	0,626
Индуктивное	Кабель бронированный до 1,14 кВ до 6,0 кВ гибкий до 1,14 кВ	0,090 – 0,125	0,073 0,110 0,107	0,068 0,102 0,099	0,066 0,091 0,092	0,064 0,087 0,087

 

Сопро- тивление	Типы проводов и кабелей	Сечение проводов и кабелей, мм^2
Активное	Медных проводов и кабелей	0,453	0,326	0,324	0,184
Индуктивное	Кабель бронированный до 1,14 кВ до 6,0 кВ гибкий до 1,14 кВ	0,63 0,083 0,081	0,061 0,080 0,069	0,060 0,078 0,060	0,069 0,076 –

 

 

При сечении кабеля 10 мм² и менее можно не учитывать индуктивное сопротивление и использовать упрощенные формулы, В:

(5.5)

(5.6)

(5.7)

(5.8)

где ρ – удельное сопротивление, равное при 20 °С для меди 0,0184, для алюминия - 0,0295 Ом∙мм²/м; S – сечение кабеля, мм²; Р_k – расчетная мощность, передаваемая по кабелю, кВт;γ = 1/ρ – удельная проводимость.

Применение упрощенных формул (5.5)–(5.8) допустимо и для кабелей больших сечений, если учитывать поправочный коэффициент на индуктивное сопротивление К, принимаемый согласно табл. 5.4. в зависимости от сечения и коэффициента мощности.

Таблица 5.4

Значение поправочного коэффициента К

 

	Сечение кабеля, мм^2
0,60	1,076	1,116	1,157	1,223	1,302	1,399	1,508	1,638
0,65	1,067	1,102	1,138	1,197	1,266	1,351	1,447	1,529
0,70	1,058	1,089	1,120	1,171	1,232	1,306	1,390	1,486
0,75	1,050	1,077	1,104	1,148	1,200	1,264	1,336	1,419
0,80	1,043	1,065	1,088	1,126	1,170	1,225	1,287	1,357
0,85	1,035	1,054	1,073	1,103	1,141	1,186	1,237	1,295

 

Формулы (5.5–5.8) с учетом поправочного коэффициента К:

(5.9)

(5.10)

(5.11)

(5.12)

Если суммарная потеря напряжения до какого-либо двигателя будет больше допустимого значения, то необходимо увеличить на одну ступень сечение одного или нескольких отрезков кабелей и снова произвести проверку.

 

 

5.2. Проверка кабельной сети по пусковому режиму

и режиму опрокидывания наиболее мощного

и удаленного электродвигателя

 

Величина пускового и критического моментов асинхронных двигателей определяется величиной напряжения на их зажимах.

При опрокидывании или пуске асинхронного электродвигателя пусковой ток может достигать (5¸7) I_H, при этом потеря напряжения в сети достигает такой величины, при которой пусковой или критический момент электродвигателя оказывается недостаточным для преодоления момента сопротивления на его валу. В этих условиях двигатель не разворачивается или останавливается и под действием больших токов может выйти из строя. Это вызывает необходимость проверки сечений кабельной сети на возможность пуска наиболее мощного и удаленного двигателя и предотвращает его опрокидывание при перегрузке.

Считается, что нормальный пуск и разгон двигателя произойдет, если фактическое напряжение на зажимах двигателя (U_{факт при пуске}) будет равно или больше минимально необходимого (U_{мин.необх. при пуске}). За минимально необходимое напряжение обычно принимают 0,8U_н при запуске одного двигателя мощностью менее 160 кВт и 0,7U_н при одновременном запуске двух двигателей мощностью до 160 кВт, или одного двигателя мощностью более 160 кВт.

Следовательно, критерием успешной проверки сети по пусковому режиму мощного и удаленного двигателя является выполнениеусловий:

U_{факт. при пуске} 0,8 U_н, (5.13)

или U _{факт при пуске} 0,7 U_н. (5.14)

Минимально необходимое напряжение при пуске одного двигателя можно определить в каждом конкретном случае по формуле

U_{мин необх. при пуске} = 1,1 U_н , (5.15)

где l= М_{пуск.дв.,}/М_н.дв. – номинальная кратность пускового момента, принимается из технических данных проверяемого двигателя; К - минимальная кратность пускового момента электродвигателя, обеспечивающая пуск с места и разгон (достижение номинальной скорости) исполнительного или несущего органа рабочей машины.

Значения К принимают: для комбайнов при пуске под нагрузкой 1,0–1,2; для скребковых конвейеров 1,2–1,5; для ленточных конвейеров 1,2 –1,4; для вентиляторов и насосов 0,5–0,6.

При одновременном пуске электродвигателей многоприводного забойного конвейера или струговой установки минимальное напряжение на зажимах двигателей дальнего привода должно быть:

для приводов без гидромуфт

U_{мин.необх. при пуске} 1,1 U_н ; (5.16)

для приводов с гидромуфтами

U_{мин.необх. при пуске} К М _н.гидр, (5.17)

где М_н.гидр - номинальный момент гидромуфты, Нм; К - минимальная кратность пускового момента, обеспечивающего запуск с места и разгон, т.е. достижение установившейся скорости исполнительного или несущего органа рабочей машины (для забойных конвейеров К = 1,2–1,5; меньшее значение относится к нормальному пуску, большее - к пуску под нагрузкой; для струговых установок можно применять К = 1,2.

_пуск = U_{пуск. б} / U _{пуск. д},

где U_пуск.б , U_пуск.д - фактическое напряжение на зажимах электродвигателей при пуске соответственно ближнего и дальнего приводов, определяют по формуле (5.25), В; n_б, n_д– число электродвигателей конвейера (струговой установки) соответственно в ближнем и дальнем приводах.

Следует также особо подчеркнуть, что проверку кабельной сети по пусковому режиму и режиму опрокидывания производят по самому тяжелому режиму нагрузки сети. Считается, что наиболее мощный и удаленный двигатель запускается (опрокидывается) и при этом потребляет пусковой (критический) ток, а двигатели меньшей мощности включены в сеть и потребляют номинальный ток. Следовательно, при определении фактического напряжения на зажимах двигателя в пусковых или опрокидных режимах необходимо учитывать потери напряжения в элементах сети:

а) от номинальных токов нормально работающих двигателей меньшей мощности;

б) от пусковых токов пускаемых или опрокидывающихся двигателей большей мощности.