Проверка допустимости перегрева кабеля при протекании по нему пикового тока в течение времени срабатывания защиты

Значение температуры кабеля не должно превышать критическое для данных типов кабеля и изоляции. Допустимая температура для кабелей АВВГ и ВВГ составляет °С.

Расчет перегрева кабеля от пиковых токов проводится по упрощенному алгоритму, который дает несколько завышенное значение температуры кабеля.

Кабельная линия 1

1. Определяется масса m проводникового материала

где r – плотность материала (для алюминия r = 2,703 г / см³); s – сечение жилы кабеля; l – длина кабеля.

2. Определяется количество теплоты, необходимое для нагрева массы проводникового материала m от начального значения температуры t _н до критического значения температуры t _к , по формуле

где с – удельная теплоемкость. Для алюминия с = 920 .

3. Определяются потери активной мощности при протекании пикового тока, выделяющиеся в виде тепла и нагревающие кабель:

где – удельное сопротивление (для алюминия ) материала жил кабеля.

4. Находится время, в течение которого при мощности Р в кабеле будет выделено найденное (п. 3) количество теплоты:

5. Автоматический выключатель отключит пиковый ток приблизительно за 50 с (см. рис. П.5.8), следовательно, кабель и его изоляция не нагреются до недопустимого уровня температур.

Кабельная линия 2

1. Определяется масса m проводникового материала

где r – плотность материала (для меди r = 8,89 г/см³); s – сечение жилы кабеля; l – длина кабеля.

2. Определяется количество теплоты, необходимое для нагрева массы проводникового материала m от начального значения температуры t _н до критического значения температуры t _к , по формуле

где с – удельная теплоемкость (для меди с = 386 ); t _н = 65 °С.

3. Определяются потери активной мощности при протекании пускового тока двигателя, выделяющиеся в виде тепла и нагревающие кабель:

где – удельное сопротивление (для меди ) материала жил кабеля.

4. Находится время, в течение которого при мощности Р в кабеле будет выделено найденное (п. 3) количество теплоты:

5. Предохранитель сгорит при действии пускового тока приблизительно через 100 с (см. рис. П.5.4), следовательно, кабель и его изоляция не нагреются до недопустимого уровня температур.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Рис. П.6.1. Схема частотного электропривода с автономным инвертором тока:

L – индуктивный фильтр (дроссель); C – коммутирующие конденсаторы

для коммутации тиристоров; РТ – регулятор тока, который через систему

импульсно-фазового управления СИФУ воздействует на угол открытия

тиристоров α выпрямителя UD; БУИ – блок управления вентилями

инвертора UF, регулирующий частоту [21]

 

Рис. П.6.2. Схема частотного асинхронного электропривода

с транзисторным (на IGBT) инвертором напряжения [21]

Пример определения эффективности использования регулируемого привода насосных установок

Задача. Оценить годовой расход электроэнергии насосной установки мощностью 15 кВт, работающей 6000 часов в году, из них с производительностью 90 % – 4000 часов и с производительностью 45 % – 2000 часов. Насос работает на сеть с гидравлическим сопротивлением R_н= 5900с²/м⁵ без геодезического напора Н_геод= 0.

Параметры насоса: КПД насоса h_н = 0,765, напор Н_ном = 30 м; расход

Q_ном =1400 м³/ч = 0,039 м³/с.

Характеристика насоса описывается формулой

Н = Н_о – R_н Q²= 39 – 5900 Q².

Решение

1. Номинальная мощность насоса, кВт:

.

2. Напор, развиваемый насосом:

– при расходе 0,9 Q_ном = 0,035 м³/с Н =Н_о – R_н( 0,9 Q_ном) ²=

= 39 – 5900 ·0,035² = 33,8 м;

– при расходе 0,45 Q_ном = 0,0175 м³/с Н =Н_о – R_н( 0,45 Q_ном) ²=

= 39 – 5900 ·0,0175² = 37,2 м.

3. Для реализации этих режимов требуется погасить часть напора на задвижке. Принимаем ориентировочно КПД насоса и двигателя постоянными:

h_н = 0,76; h_д = 0,9.

Мощность, потребляемая двигателем для насосной установки, составит:

– при расходе 0,9 Q_ном кВт;

– при расходе 0,9 Q_ном кВт.

4. Потребление электроэнергии за год составит

W = 16,85·4000 + 9,27·2000 = 85940 кВт·ч.

5. Если регулирование насосной установки производится посредством регулируемого привода, то потери энергии на задвижке отсутствуют. Ориентировочно можно считать, что при регулировании скорости рабочего колеса производительность насоса пропорциональна скорости, напор – квадрату скорости, а мощность на валу насоса пропорциональна кубу скорости.

КПД регулируемого привода

h_{пр =} h_д·h_пч =0,9·0,95=0,855.

Тогда мощность, потребляемая двигателем для насосной установки, составит:

– при расходе 0,9 Q_ном и напоре Н = 0,9² Н_ном= 0,9²·30 = 24,3 м

кВт;

– при расходе 0,45 Q_ном и напоре Н = 0,45² Н_ном= 0,45²·30 = 6,07 м

кВт.

6. Потребление электроэнергии за год при использовании регулируемого привода

W = 12,75·4000 + 1,6·2000 = 54200 кВт·ч.

Экономия электроэнергии при использовании регулируемого привода насосной установки мощностью 15кВт составит

Δ W = 85940 – 54200 = 31740 кВт·ч (37%).

Приведенный расчет является ориентировочным, однако дает наглядное представление об эффективности использовании регулируемого привода насосных установок.

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение…………..………………………………………………………………...3

1. Выбор электрооборудования……………………………………………………..4

1.1. Мощность и тип электродвигателей…………………… ……………..4

1.2. Выбор осветительных приборов………………………………………..9

1.3. Выбор степени защиты и исполнения электрооборудования……….14

2. Расчет электрических нагрузок цеха (предприятия)…………………………..18

3. Схемы электроснабжения цеха (предприятия)………………………… ……22

4. Выбор трансформаторов подстанции…………………………………………..31

5. Реактивная мощность в сетях промышленных предприятий и её

компенсация…………………………………………………………………..…33

5.1. Понятия активной, полной и реактивной мощностей………...……..33

5.2. Компенсация реактивной мощности………………………………...38

6. Выбор проводов и жил кабелей…………………………………………...……43

7. Общие указания по выбору аппаратов управления и защиты………………..50

8. Регулируемый электропривод как средство рационального использования

энергоресурсов и снижения потребления реактивной энергии……………....56

8.1. Система тиристорный преобразователь напряжения –

асинхронный двигатель………………………………………………….56

8.2. Внедрение частотно - регулируемых асинхронных электроприводов

как средства сбережения электроэнергии, повышения cosφ……….…59

9. Качество электрической энергии и энергосбережение……………………….65

Библиографический список…………………………………………………....67

Приложение 1…………………………………………………………………...69

Приложение 2…………………………………………………………………...71

Приложение 3…………………………………………………………………...72

Приложение 4…………………………………………………………………...74

Приложение 5…………………………………………………………………...79

Приложение 6…………………………...………………………………………97

 

Учебное издание

 

 

Кошкин Александр Николаевич

Федотова Лидия Адамовна

 

 

Электроснабжение