Расчет электрических сетей по потере напряжения.

Ответ: Электрические сети, рассчитанные на нагрев, проверяют на потерю напряжения. В соответствии с действующим ГОСТом на выводах ЭП в нормальном режиме допускаются отклонения напряжения от номинального в пределах ± 5%, т.е. для того, чтобы электроприемники могли нормально работать и выполнять заложенные в них функции напряжение на их выводах должно быть не менее 95%U_н и не более 105%U_н. Таким образом выбранное сечение проводников должно соответствовать также условиям обеспечения электроприемников качественной электрической энергией. Потери напряжения в элементах системы электроснабжения не нормируются. Однако допускается учитывать, чтобы потери напряжения не превышали:

- в магистральном шинопроводе - 1,5-1,8%;

- в распределительном шинопроводе с равномерной нагрузкой-2-2,5%;

- в сетях 0,38кВ (от ТП до ввода в здания) – 4-6%;

- в распределительных сетях 6-10 кВ - до 6%.

Напряжение на зажимах элетроприемников определяется по формуле:

U_эп% =U_хх% - U_т% - %, (4.11)

где U_хх% – напряжение холостого хода, 105%;

ΔU_i – потеря напряжения в i-м элементе сети;

n – число элементов на пути от ТП до точки, в которой определяется U_эп;

U_т% - потеря напряжения в питающем трансформаторе:

(4.12)

где – коэффициент загрузки трансформатора;

– активная составляющая напряжения КЗ трансформатора;

– номинальные потери мощности КЗ трансформатора, кВт;

– реактивная составляющая напряжения КЗ тр-ра;

- напряжение КЗ трансформатора;

– коэффициент мощности нагрузки трансформатора;

– номинальная мощность трансформатора, кВт.

Если напряжение на зажимах элетроприемника меньше 95%U_н, то выбирают проводник (проводники) большего на одну ступень сечения и повторяют поверочный расчет. Электрические сети, в которых очевидны большие потери напряжения (осветительные сети, протяженные сети силовых электроприемников) рассчитываются по допустимой потере напряжения. При этом допустимая потеря напряжения определяется по формуле:

(4.13)

где - минимально допустимое напряжение на зажимах электроприемника, U_min=95%.

Учитывая также, что U_xx=105%, то получим

(4.14)
Так как потеря напряжения в трансформаторе (4.12) определяется его каталожными данными, коэффициентами загрузки и мощности, то можно рассчитать допустимые потери напряжения от шин ТП до наиболее удаленного электроприемника. Составлены также таблицы допустимых величин напряжений (1, табл.2.10). В тех случаях, когда непосредственно по допустимой потере напряжения необходимо определить сечение, то сечение: - для магистрали постоянного тока или однофазной сети переменного тока без учета ее индуктивного сопротивления можно определить по формуле:

(4.15)

- для сети трехфазного переменного тока расчет выполняется в следующей последовательности:

В связи с тем, что погонное реактивное (индуктивное) сопротивление проводников на единицу длины (х₀) в зависимости от сечения изменяется незначительно, то допускается для кабельных линий принимать х₀=0,08 Ом/км, для воздушных линий – х₀=0,4 Ом/км.

Тогда реактивную составляющую потери напряжения можно определить по формуле:

. (4.16)

Активную составляющую потери напряжения по выражению:

(4.17)

И, наконец, сечение проводников магистрали по формуле:

, (4.18)

где Р_р, р_р – активная мощность,кВт; L, l – длина воздушных линий, м; - м/Ом*мм²; U_н, В.

Расчетное сечение округляется до стандартного ближайшего большего сечения.

Расчет троллейных линий.

Ответ: Питание ЭД подъемно-транспортных механизмов (кранов, кран-балок) осуществляется с помощью троллейных линий, представляющих собой металлический профиль в виде стальной полосы, уголка или швеллера. Кроме того, посредством комплектных троллейных шинопроводов, а также гибкого кабеля. Троллеи размещаются вдоль подкрановых путей на специальных конструкциях. Электрическая энергия с троллейных линий снимается с помощью скользящих или катящихся токосъемов. Особенностью работы ЭД транспортных механизмов является то, что они работают с низким коэффициентом использования и низким коэффициентом мощности (K_и, cosφ = 0,45÷0,6). Расчет троллейных линий сводится к выбору размера стального профиля (уголок, полоса или швеллер) или типа троллейного шинопровода, удовлетворяющего условиям нагрева и допустимой потере напряжения в момент пика нагрузки. Выбор по нагреву заключается в сравнении расчетного тока с допустимым током профиля (табл. П.5.23) или номинальным током шинопровода (табл. П.5.24):

; . (4.27)

Расчетный ток по нагреву определяется по формуле:

, (4.28)

где – потребляемая активная мощность крановой установки при номинальной нагрузке;

– коэффициент спроса для крановой установки, определяемый в зависимости от режима работы и эффективного числа электроприемников (рис. 4.3); – среднее значение коэффициента реактивной мощности.

Рис. 4.3 Коэффициент спроса для крановых установок, работающих в режиме: 1 – весьма тяжелом; 2 – тяжелом; 3 – среднем; 4 – легком; 5 – особо легком

Величина потребляемой мощности определяется по следующей формуле:

, (4.29)

где и – соответственно номинальная мощность при и коэффициент полезного действия i-го двигателя; n – число электродвигателей крановой установки. При следует принимать . Потеря напряжения в троллейной линии не должна превышать 6-7%. В троллейных шинопроводах ее определяют по формуле:

, (4.30)

где , – активное и индуктивное сопротивления расчетного участка шинопровода – от точки присоединения питающей линии до наиболее удаленного конца;

– пиковый ток группы крановых электродвигателей, определяется по выражению:

, (4.31)

где – наибольший из пусковых токов электродвигателей в группе;

– номинальный ток двигателя с наибольшим пусковым током.

Расчет потерь напряжения в стальных крановых троллях может выполняться также по следующей формуле:

, (4.32)

где – удельная потеря напряжения, принимаемая в зависимости от максимальной величины пикового тока, %/м, (табл. П.5.25);

– длина участка троллейной линии от точки присоединения питающей линии до наиболее удаленного конца, м;

При питании от одной троллейной линии двух кранов длину расчетного участка умножают на 0,8, трех кранов – на 0,7, учитывая малую вероятность работы кранов в конце линии.

Напряжение на зажимах электродвигателей крана при всех режимах работы должно быть не ниже 85% номинального.

Задача 3.1Выбрать размер угловой стали для троллерной линии, питающей мостовой кран. Кран имеет следующие электродвигатели: подъема груза 7,5 кВт, , , пусковой ток ; тележки –1,7 кВт, ; перемещения моста два электродвигателя по 22 кВт, .Крановая установка работает в среднем режиме. Длина расчетного участка линии . Номинальные напряжения сети 380В.

Решение: По выражению (4.29) определяется суммарная потребляемая мощность электродвигателя крана

.

Эффективное число электроприемников крана

, .

По кривым рис.5 при и среднем режиме работы определяется коэффициент спроса =0,4. Учитывая, что для крановых установок среднее значение , расчетный ток троллейной линии можно рассчитать по выражению (2.28)

.

По условию (4.27) выбирается для троллейной линии угловая сталь размером 40×40×4, имеющая .

Для определения пикового тока линии предварительно находится номинальный ток наиболее мощного электродвигателя (двигатель, имеющего наибольший пусковой ток в группе)

.

Тогда пиковый ток по выражению (3.31)

По таблице П.5.25 для , .

Согласно выражению (4.32) потери напряжения в троллейной линии , что меньше допустимой величины.

Если условие по соблюдению этих требований не выполняется, то поступают следующим образом: принимается троллейная линия большего сечения, изменяется схема питания, питание к троллее подводится ближе к середине, выполняется секционирование троллейных линий и часто могут применяться подпитки троллейных линий. Подпитки могут быть в виде алюминиевой полосы, расположенной вдоль троллеев и приваренной через определенное расстояние или дополнительным подпиточным кабелем.