Расчет внутренних электропроводок

 

Методические указания

к выполнению индивидуального задания

по дисциплине

«Электроснабжение сельского хозяйства»

Санкт-Петербург

Г.

Составители: доцент Л. И. Васильев, старший преподаватель Е. С. Кузнецова, ассистент Е.А. Тур.

 

Рекомендовано к изданию учебно-методической комиссией энергетического факультета (протокол № 5 от 20.01.09 г.) и методическим советом СПбГАУ (протокол № 5 от 20.01.09 г.)

Для студентов энергетического факультета по специальностям:

110302 – электрификация и автоматизация сельского хозяйства;

140106 – энергообеспечение предприятий.

 

Рецензент – кандидат технических наук, доцент кафедры А.Г. Пиркин.

 

ÓСанкт-Петербургский государственный

аграрный университет

2009 г.

 

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение 4

1. Общие требования к электропроводкам 5

2. Нагревание проводников 5

3. Алгоритм расчета электропроводки 8

4. Расчет токов нагрузки 9

5. Выбор сечений проводов и кабелей 12

6. Защита электропроводок от перегрузок и коротких

замыканий

6.1. Общие требования 14

6.2. Защита предохранителями с плавкими вставками 14

6.3. Защита автоматическими выключателями 16

6.4. Оценка эффективности действия защиты 17

7. Рекомендации по оформлению расчета 18

8. Примет оформления расчета внутренних

электропроводок

8.1. Исходные данные 19

8.2. Расчет электропроводок 21

Литература 29

Приложение 1. Задание на выполнение расчета

внутренних электропроводок 30

Приложение 2. Справочные материалы 34

ВВЕДЕНИЕ

 

Электрические сети, располагаемые внутри зданий, называют электропроводками. Такие сети по сравнению с наружными сетями имеют небольшую длину, начинаются от распределительного или вводного щита и заканчиваются электроприемником. Режим работы электропроводки определяется режимом работы подключенного к ней электроприемника. Токи нагрузки электропроводки могут изменяться в широких пределах. Если, например, рассмотреть режим работы электродвигателя, это может быть холостой ход и номинальная нагрузка. При пуске электродвигателя по электропроводке будет проходить ток, значительно превышающий номинальный. Все возможные режимы работы электроприемников должны быть учтены при выборе сечения проводников.

Одним из главных критериев выбора сечения проводников является его допустимая температура. При любых изменениях тока в нормальном, ненормальном или аварийном режиме температура проводника не должна превышать допустимую. Нарушение этого правила может привести к возникновению пожара или даже взрыва в помещении или здании потребителя.

Задачей данного методического пособия является ознакомление студентов энергетического факультета с основными положениями расчета внутренних электропроводок потребителей.

 

1. Общие требования к электропроводкам

 

Электропроводки разделяются на следующие виды:

1. Открытая – проложенная по поверхности стен, потолков и другим строительным элементам.

Способ прокладки – непосредственно по поверхности стен, потолков и т.п., в трубах, в кабель-каналах, на лотках; в металлорукавах, на тросах и т.п.

2. Скрытая – проложенная внутри конструктивных элементов зданий и сооружений (в стенах, полах, перекрытиях и т.п.).

Способы прокладки: в трубах, металлорукавах, коробах, в пустотах строительных конструкций и т.п.

Требования к способам прокладки электроустановок приведены в ПУЭ и ГОСТ Р 51571.15-97.

Марки проводов и кабелей, материал проводника выбирают исходя из требований ПУЭ и условий прокладки электропроводки. Так, например, в соответствии с ПУЭ обязательно применение медных проводников при выполнении электропроводок в жилых, общественных, спортивных, зрелищных зданиях и сооружениях, во взрывоопасных зонах.

В остальных случаях допускается применение проводов и кабелей с алюминиевыми проводниками.

ПУЭ определяет, что проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и аварийных режимов. Основные положения по выбору проводников по нагреву изложены в главе 1.3. ПУЭ.

 

Нагревание проводников

 

При прохождении тока по проводнику выделяется количество тепла, которое определяется уравнением закона Джоуля-Ленца:

,

где - сила тока, А; - активное сопротивление проводника, Ом; - время прохождения тока, с.

Часть тепловой энергии расходуется на нагрев проводника до определенной температуры, а затем на поддержание установившегося теплового равновесия. Изменение температуры проводника при его нагревании током определяется показательной функцией:

, (2.1)

где и - соответственно установившаяся температура проводника и температура окружающей среды; - постоянная времени нагрева.

Как только температура проводника становится больше температуры окружающей среды , начинается процесс отдачи тепла в окружающую среду. Количество тепла, отдаваемое проводником можно рассчитать по формуле:

, (2.2)

где - коэффициент теплоотдачи поверхности провода; - площадь поверхности провода.

При установлении равенства выделения тепла и его отдачи, температура проводника стабилизируется.

После прекращения прохождения тока по проводнику происходит остывание проводника. Процесс снижения температуры описывается зависимостью (2.3), которая является зеркальным отображением кривой нагрева (2.1):

. (2.3)

Зависимости изменения температуры проводника при нагреве и остывании приведены на рисунке 1.

Чем больше значение тока, проходящего по проводнику, тем выше будет его установившаяся температура.

Изменение температуры проводника определяет интенсивность старения изоляции, которую обычно оценивают

 

Рисунок 2.1. Нагрев и остывание проводника

1 – кривая процесса нагрева; 2 – кривая процесса остывания; Т – постоянная времени (подкасательная к кривой нагрева)

 

в относительных единицах:

. (2.4)

Это означает, что каждые дополнительные 8° нагрева ускоряют старение (сокращают срок службы) в 2 раза. Например, если , то . Если температура проводника будет превышать допустимую всего лишь на 8° , то значение становиться равным 2, скорость старения изоляции увеличивается в 2 раза.

Поэтому при выборе сечения проводника необходимо стремиться к тому, чтобы в условиях максимальных нагрузок температура проводника не превышала допустимую, которая зависит от физических свойств изоляции (см. таблицу П 2.1).

Допустимой температуре проводника соответствует допустимая величина тока, которую и требуется определить при выполнении расчета. Допустимые токи нагрузки на различные проводники приведены в таблицах ПУЭ. Часть таблиц имеется в приложении данного пособия.

Выбор сечения проводника выполняется по условию:

, (2.5)

где и - соответственно допустимый и расчетный максимальный ток нагрузки.