Расчет сечения проводов по допустимому нагреву: 3. Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током

ПУЭ 7. Выбор сечений проводников по нагреву | Библиотека

• 13 декабря 2006 г. в 18:44
• 2868053

• Поделиться

• Пожаловаться

Раздел 1. Общие правила

Глава 1.3. Выбор проводников по нагреву, экономической плотности тока и по условиям короны

Выбор сечений проводников по нагреву

1.3.2. Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов, а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

1.3.3. При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток, приведенный к длительному режиму. При этом:

1) для медных проводников сечением до 6 мм², а для алюминиевых проводников до 10 мм² ток принимается как для установок с длительным режимом работы;

2) для медных проводников сечением более 6 мм², а для алюминиевых проводников более 10 мм² ток определяется умножением допустимого длительного тока на коэффициент

, где Т_ПЕ — выраженная в относительных единицах длительность рабочего периода (продолжительность включения по отношению к продолжительности цикла).

1.3.4. Для кратковременного режима работы с длительностью включения не более 4 мин и перерывами между включениями, достаточными для охлаждения проводников до температуры окружающей среды, наибольшие допустимые токи следует определять по нормам повторно — кратковременного режима (см. 1.3.3). При длительности включения более 4 мин, а также при перерывах недостаточной длительности между включениями наибольшие допустимые токи следует определять как для установок с длительным режимом работы.

1.3.5. Для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией, несущих нагрузки меньше номинальных, может допускаться кратковременная перегрузка, указанная в табл. 1.3.1.

1.3.6. На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей с полиэтиленовой изоляцией допускается перегрузка до 10%, а для кабелей с поливинилхлоридной изоляцией до 15% номинальной на время максимумов нагрузки продолжительностью не более 6 ч в сутки в течение 5 сут., если нагрузка в остальные периоды времени этих суток не превышает номинальной.

На период ликвидации послеаварийного режима для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией допускаются перегрузки в течение 5 сут. в пределах, указанных в табл. 1.3.2.

Таблица 1.3.1. Допустимая кратковременная перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной пропитанной изоляцией

Таблица 1. 3.2. Допустимая на период ликвидации послеаварийного режима перегрузка для кабелей напряжением до 10 кВ с бумажной изоляцией

Для кабельных линий, находящихся в эксплуатации более 15 лет, перегрузки должны быть понижены на 10%.

Перегрузка кабельных линий напряжением 20-35 кВ не допускается.

1.3.7. Требования к нормальным нагрузкам и послеаварийным перегрузкам относятся к кабелям и установленным на них соединительным и концевым муфтам и концевым заделкам.

1.3.8. Нулевые рабочие проводники в четырехпроводной системе трехфазного тока должны иметь проводимость не менее 50% проводимости фазных проводников; в необходимых случаях она должна быть увеличена до 100% проводимости фазных проводников.

1.3.9. При определении допустимых длительных токов для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин, а также для жестких и гибких токопроводов, проложенных в среде, температура которой существенно отличается от приведенной в 1.3.12-1.3.15 и 1.3.22, следует применять коэффициенты, приведенные в табл. 1.3.3.

Таблица 1.3.3. Поправочные коэффициенты на токи для кабелей, неизолированных и изолированных проводов и шин в зависимости от температуры земли и воздуха

Elec. ru в любимой социальной сети Pinterest

Актуальные новости, мероприятия, публикации и обзоры в удобном формате.

Подписаться

Занятие 7. Тема 2.3 Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током — Студопедия

Поделись  

Тема 2.3 Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током

Проводники электрических сетей от проходящего по ним тока нагреваются. Нарастание температуры проводника происходит до тех пор, пока не наступит. тепловое равновесие между теплом, выделенным в проводнике с током, и отдачей в окружающую среду.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наибольшая длительно допустимая (без разрушения) температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.

При расчете сети по нагреву сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды помещения, его конфигурации и способа прокладки сети, далее переходят к определению расчетных нагрузок

По составленной схеме питания, делаем расчет токовой нагрузки на силовые кабели. Производим выбор силовых кабелей по токовой нагрузке.

По номограмме проверяем сечение выбранных кабелей по току и допустимой потере напряжения.

Пример:

Рассчитаем токовую нагрузку на кабель на стороне 10кВ по формуле:

где U- напряжение на кабеле, В,

cos φ- коэффициент мощности.

По токовой нагрузке выбираем кабель АВМБГ:

номинальный ток — Iном = 70 А,

сечение кабеля -S = 16мм².

Найдем ток и сечение кабеля на стороне 0,4кВ для мостовых кранов по номограмме (Приложение №1):

Р_макс = 45 кВт ,

I_макс= 105 А,

S = 44 мм²

Выберем кабель АППВ:

номинальный ток -I_ном= 165А,

сечение кабеля -S = 50мм².

Так же выбираем и остальные кабели.

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки -сравниваются расчетный максимальный ток и максимально допустимый ток для проводника принятой марки и условии его прокладки.

Длительно допустимые нагрузки определены при следующих условиях:

а) допустимая температура жил: 65 °С — для проводов, 80°С- для кабелей
напряжением до 3 KB и 60°С — до 10 KB

б)температура окружающей среды: воздуха — +25 °С; земли-+15°С;

в) нулевой рабочий проводник, а также заземляющие и нулевые защитные
проводники при определении количества проводников, прокладываемые в одной
трубе, в расчет не принимаются;

г) допустимые длительные токи для проводов и кабелей проложенных в
трубах и лотках пучками должны приниматься соответственно как для проводов,
проложенных в трубах, так и для кабелей проложенных на открытом воздухе;

д) для проводов,’ проложенных в лотках не пучками, токовые нагрузки
принимаются как для проводов, проложенных на открытом воздухе;

е) для кабелей, проложенных в земле допускаемые токовые нагрузки даны
для прокладки в траншее одного кабеля на глубине 0,7 — 1,0 метров при удельном
сопротивлении грунта Р=120 Ом-град/Вт. Если условия прокладки проводников
отличаются от нормальных, то допустимый ток нагрузки определяется с поправкой
на температуру и количество прокладываемых кабелей в одной траншее.

Токи нагрузки ЭП повторно-кратковременного режима работы нагревают проводники в меньшей степени. Выбор проводника по нагреву производится в таких случаях из условия:

Выбранные по длительно допустимому току сечения проводников внутрицеховых электрических сетей проверяют по потере напряжения. Для нормальной работы ЭП напряжение на его выходах должно быть по возможности ближе к номинальному значению. Алгебраическая разность между напряжением источника питания и напряжением в месте подключения ЭП к сети называется потерей напряжения:

Общее снижение напряжения в сети от источника питания до наиболее удаленного ЭП допускается -5%-+5% номинального значения.

Потеря напряжения в линии с несколькими нагрузками определяется как сумма потерь напряжения на отдельных участках сети.



Как рассчитать сечение провода по потребляемой мощности

При замене или прокладке электропроводки необходимо точно рассчитать параметры кабеля, который будет использоваться. Одним из ключевых параметров является сечение провода, от которого зависит, какую силовую нагрузку можно подключить к проводу. Слишком слабый провод может не выдержать нагрузки, а при чрезмерно большом сечении будет стоить в несколько раз дороже. Также следует учитывать, что чем меньше сечение проводников, тем больше их электрическое сопротивление, поэтому также необходимо учитывать длину провода и способ его укладки.

Содержание

• Что нужно знать
• Основы сортировки
• Как рассчитать
• Особенности сечения электропроводки из разных материалов
• Сечение кабелей с открытой или закрытой проводкой
• Как рассчитать параметры необходимого кабеля
• Перевод ватт в киловатты
• Полезные видео

Что нужно знать

Если разрезать любой кабель, то под слоями изоляционного материала станет видна жила провода, являющегося проводником электрического тока. Когда провод разрезается (разрезается), то в месте разреза жила видна в виде окружности, площадь которой называется поперечным сечением жилы провода и измеряется в мм² (квадратных миллиметрах). Поэтому, выбирая оптимальное сечение провода, фактически подбирается диаметр его токоведущих жил.

Поскольку токопроводящая часть кабеля металлическая, а изоляция выполнена из ПВХ, резины или подобных материалов, провода можно условно разделить на три уровня по уровню устойчивости к нештатным ситуациям:

1. Проводник и изоляция не повреждены. Те. перегрев провода произошел в допустимых пределах и ничего не произошло.
2. Изоляция плавится, но металл ядра остается неизменным. После устранения поломки дальнейшая эксплуатация такого провода невозможна – он требует обязательной замены.
3. Горение изоляции и расплавление металлического основания. Обычно это следствие короткого замыкания.

Знать, как рассчитать сечение, как раз и нужно, чтобы исключить второй и третий варианты, ведь помимо самого кабеля для проводки подбираются защитные устройства, отключающие линию при увеличении тока.

Совет! При покупке недорогого провода лучше проверить соответствие фактического и заявленного сечений токоведущих жил. Это можно сделать штангенциркулем или микрометром. Дело в том, что некоторые технические характеристики допускают погрешность не менее 20-30% от номинала — если сечение провода по мощности рассчитано «намертво», это грозит пожаром.

Основы сортировки

Единственный способ подобрать качественный провод в квартиру или дом по сечению токонесущей жилы – это знать, какой мощности будут подключаться приборы. Этот способ еще называют «по нагрузке», так как в электрических цепях все подключенные устройства рассматриваются как нагрузка или сопротивление.

Сначала нужно определить мощность устройств. Это можно сделать несколькими способами:

1. найти информацию об этом в техническом паспорте устройства;
2. мощность указана на самих устройствах — обычно она указана на металлических табличках или наклейках, хотя могут быть и просто обозначены на корпусе.
3. измерять силу тока во время работы и рассчитывать мощность — экзотический метод, который применяется в исключительных случаях, когда нужны точные результаты.

Если устройство произведено в России, Украине или Белоруссии, мощность на нем всегда указывается как Вт (ватт) или кВт (киловатт). Если продукт европейский, азиатский или американский, используется буква W. Нагрузка, используемая на таких устройствах, обозначается как «TOT» или «TOT MAX».

Если не удалось точно установить мощность устройства, для расчета можно взять средние данные.

Следует помнить, что параметры в них указаны в широком диапазоне, а значит кабель, выбранный с меньшим значением, может не соответствовать требованиям.

Это означает, что в данном случае необходимо учитывать максимально возможную мощность устройств и подбирать для них соответствующие сечения кабелей по потребляемой мощности. В противном случае кабель может перегреться в процессе эксплуатации, вплоть до возгорания изоляции.

Как рассчитать

При расчете сечения провода нужно помнить простую закономерность — чем больше подключенных к нему устройств потребляют ток, тем больше диаметр жилы и тем массивнее сам провод. Проще всего определить сечение в однопроволочной жиле по следующей формуле:

Здесь d – означает диаметр жилы (мм), а S – необходимая площадь поперечного сечения (мм²).

Рассчитать диаметр многопроволочной жилы немного сложнее — здесь нужно измерить диаметр каждого отдельного провода и найти их среднее значение, тогда формула принимает следующий вид:

Где n – количество жил, d – средний диаметр, S – искомая площадь поперечного сечения. Допускается также измерить диаметр одного провода и умножить результат на их количество. Формула осталась прежней, только d теперь не средний диаметр, а измеренный по одному проводу.

Если предвидится много расчетов, то рассчитать сечение провода можно с помощью специального калькулятора сечений кабеля онлайн, в который нужно просто ввести все данные о количестве и диаметре токо- несущий проводник и это даст результат.

Особенности сечения электропроводки из разных материалов

Алюминиевая проводка, применявшаяся еще в советское время, сейчас запрещена для монтажа внутренней проводки, но до сих пор используется как наиболее бюджетный вариант, несмотря на ее относительно невысокую стоимость. срок службы и общая надежность. При перегреве он начинает крошиться, быстрее окисляется на воздухе и имеет меньшую электропроводность — это значит, что при одинаковом сечении проводов медь способна пропускать через себя больший ток, чем алюминий.

Медный кабель обладает значительной прочностью и стойкостью к коррозии, поэтому при необходимости замены всей проводки настоятельно рекомендуется использовать медный кабель, тем более что это прямое требование ПУЭ. Так как медный провод дороже алюминиевого, то знание соответствующих значений силового сечения при его использовании будет существенной экономией на смету.

При прокладке скрытой проводки дома лучше выбирать одножильный кабель, так как он проще в монтаже и не требует дополнительных действий.

Изначально рассчитанный на многократные изгибы, многопроволочный имеет более длительный срок службы, но при подключении к нему розеток концы жил нужно будет облудить, так как со временем провода в жиле «осядут». ” и контакт ухудшится.

Чаще всего такие провода используют для подключения к сети нестационарных устройств: фена, утюга, бритвы и других.

Приведен общий расчет типовой электропроводки квартир, домов, коттеджей. По его словам, при длительной нагрузке 25А используются провода сечения по току (медь) 4,0 мм² и диаметром 2,26 мм. В соответствии с этими расчетами на линии устанавливается автоматический выключатель (автомат), который обычно монтируется в вводной коробке в месте ввода проводов в квартиру или дом.

Сечение кабелей с открытой или закрытой проводкой

При движении импульсов тока по проводнику он нагревается. Чем больше ток, тем сильнее нагрев. Один и тот же ток, протекающий по проводам разного диаметра, оказывает неоднозначное влияние на тепловыделение. Чем меньше сечение, тем больший нагрев происходит от нагрузки.

Поэтому, если линию делать открытой, можно уменьшить сечение — брать менее прочные провода. В этом случае он быстрее остывает и не портится изоляция. При закрытом способе монтажа дело обстоит хуже – тепло уходит медленнее, и здесь уже нужен более прочный материал – провода большего сечения.

Проектирование проводки и покупка нужного количества расходных материалов требует дизайнерских навыков. Вам нужно будет сделать следующее:

1. Начертить план квартиры или другого помещения, где планируется, и отметить будущие розетки и светильники.
2. Узнайте мощность всех имеющихся приборов и бытовой техники: светильников, отопительных приборов, чайников, фенов и т.д. Это позволит вам остановиться на оптимальном варианте.
3. Измерьте длину планируемой линии и сложите все собранные параметры.
4. Выберите марку кабеля. Для внутренней разводки лучше использовать плоский провод.
5. Купить необходимое количество.

Кроме того, учитывается соответствие сечения провода по потребляемой мощности его максимальной нагрузке в данном проекте и току защитных выключателей.

Общепринятый цвет изоляции жил никак не зависит от их сечения и используется только для удобства монтажа:

• синий — для нейтрального;
• желто-зеленый — заземление;
• белый, коричневый и другие — фазные провода.

Лучше установить несколько выключателей и сразу подписать их: например, «кухня», «спальня» и т. д. Линия освещения всегда проводится отдельно от вводного автомата и не зависит от розеток. Даже если в одном из них произойдет короткое замыкание, дом не останется без света, а при необходимости ремонт можно произвести при обычном освещении, без использования фонарика или свечей.

Дополнительные рекомендации:

• Сечение провода всегда лучше выбирать с запасом — экономия это хорошо, но она должна быть разумной, и неизвестно что потом туда войдет.
• В помещениях с повышенной влажностью весьма вероятно, что может понадобиться два слоя изоляции.
• При покупке нужно указывать допустимый диаметр изгиба провода, особенно для однопроволочных. Дело в том, что если просто согнуть кабель, то в этом месте может ухудшиться проводимость, поэтому производители всегда указывают допустимый радиус изгиба, отталкиваясь от внешнего диаметра всего кабеля. Чаще всего это значение составляет 10-15.
• Медные и алюминиевые кабели не подходят или не подключаются обычным способом. Для их крепления можно использовать специальные клеммники или шайбы (оцинкованные).

Как рассчитать параметры необходимого кабеля

Если ЛЭП внушительной длины (100 метров и более), то все расчеты необходимо производить с учетом потерь тока, которые будут происходить непосредственно в кабеле. Это делается в обязательном порядке при проектировании электроснабжения домов. Все исходные данные вносятся в проект заранее, для контроля и перестраховки перепроверяются по норме мощности, выделенной на весь дом, и длине от него до столба. Следующая таблица помогает рассчитать требуемые параметры:

Выбор подходящего сечения провода при монтаже электропроводки лучше делать с запасом. При его наличии все новые приборы, появившиеся в квартире, можно смело включать, не опасаясь перегрузок.

Если сечения не хватает, то выхода всего два: замена проводки или отказ от одновременного использования мощных бытовых приборов.

Если вам срочно нужно удлинить розетку, а нужного провода нет рядом, можно использовать разные кабели, соединив их параллельно друг другу. Этот способ не используют постоянно, а прибегают к нему в моменты крайней необходимости, но если он уже используется, а тем более для подключения мощного устройства, то нужно использовать провода такого же сечения. Если это требование невозможно выполнить, то при расчете, выдержит ли провод, необходимо учитывать только кабель меньшего сечения.

Преобразование ватт в киловатты

При указании мощности крупных электроприборов используются такие единицы, как ватты и киловатты. Приставка «кило» означает, что число должно быть умножено на 1000, поэтому 1 кВт = 1000 Вт, 5 кВт = 5000 Вт, 3 кВт = 3000 Вт, 1 Вт = 0,001 кВт и т. д.

Устройства, которые потребляют такое малое количество тока, что даже его не нужно выбирать, включают:

• холодильник;
• Зарядное устройство;
• ТВ;

радиотелефон

• ;
• ночники и торшеры.

Но если к этой же розетке подключен, например, обогреватель, то расчеты надо делать.

Выбор сечения кабеля – важнейшая составляющая любой схемы электроснабжения, от жилых помещений до городских или промышленных сетей. Правильный подбор обеспечивает электрическую, пожарную безопасность и экономию бюджета проекта.

Полезные видео

Формула расчета допустимого тока | Junkosha

Максимальный непрерывный ток, протекающий по изолированному проводу, называется допустимым током. Это значение рассчитывается исходя из допустимого повышения температуры при непрерывном использовании, температуры окружающей среды и условий подключения следующим образом:

a) Допустимый ток во фторполимерных проводах Junkosha определяется по формуле:

б) Как рассчитать допустимый ток проводов и кабелей

Сначала на основе предыдущего расчета оцените температуру Τ[℃], соответствующую _a = Ρb, а затем рассчитайте допустимый ток I, используя P при этой расчетной температуре. На графиках (1-2-1~1-2-8) в следующем разделе показаны значения I, рассчитанные для типичных проводов и кабелей. Обозначение «при атмосферном давлении» означает, что температура повышается при горизонтальной прокладке провода на воздухе при температуре 20℃ без воздушного потока (без ветра).

1. Определите «повышение температуры проводника» (ΔT) на основе температуры окружающей среды, превышения верхнего предела температуры из-за других соседних компонентов или максимальной продолжительной рабочей температуры изоляции или проводника. Обычно номинальная температура проволоки принимается за верхний предел температуры.

   Таблица 1-2-1 Максимальная непрерывная рабочая температура для материала проволоки

2. Считайте ток [A] непосредственно с графика, проведя перпендикуляр к оси x в заданной точке ΔT (повышение температуры проводника, указанное в ①), пока он не коснется линии внешнего диаметра проводника или линии типа провода.
3. Допустимый ток в вакууме составляет от 1/2 до 1/3 тока при атмосферном давлении. На рис. 1-2-2 показаны примеры расчета. Для использования с газом под высоким давлением и при низком давлении на больших высотах умножьте поправочные коэффициенты, показанные на рисунках 1-2-9.и 1-2-10 соответственно по величине атмосферного давления.
4. Для использования в виде пучка из множества проводов или кабелей или в параллельной конфигурации умножьте поправочный коэффициент для пучка.
5. Для использования на высокой частоте (400 Гц или выше) умножьте поправочный коэффициент для сопротивления переменному току √(1/Ks) на текущее значение, указанное на рисунке.
6. Для таких проводников, как провода из медного сплава, для которых константы проводимости не равны 100% IACS, умножьте поправочный коэффициент для проводимости (% IACS) √(Электропроводность/100) на значение тока, указанное на рисунке.

Допустимый ток

1. Увеличивается по мере увеличения площади поперечного сечения проводника;
2. Увеличивается при повышении давления и уменьшается при его падении; в вакууме оно составляет от 1/2 до 1/3 значения при нормальном атмосферном давлении;
3. Увеличение фторполимерной проволоки Junkosha с большим ΔТ; Другими словами, можно сделать их площадь поперечного сечения меньше, когда желателен такой же допустимый ток; и
4. Мало что зависит от типа или толщины изоляции при одинаковом ΔТ; ток, считанный по внешнему диаметру или площади поперечного сечения проводника, можно использовать как есть, даже если толщина изоляции несколько отличается.
   
   Расчет сечения проводов по допустимому нагреву: 3. Выбор сечения проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током