ГРЩ2.2. Показания фазных напряжений после первого участка кабельной линии
Как известно, сечение кабеля выбирается не только по его способности выдерживать без перегрева свой максимальный ток. Другой критерий выбора – его длина. От длины зависит такой важный параметр системы электропитания, как падение напряжения. Иначе говоря – потери на кабельной линии.
В бытовой электропроводке эта проблема практически не принимается во внимание, поскольку существенное влияние она оказывает на длинах кабелей от нескольких десятков метров. Хотя, я уже писал на эту тему статью про падение напряжения, но там основная причина потерь заключалась в большом токе.
В интернете эта тема раскрыта очень поверхностно, и когда я с ней столкнулся, очень долго разбирался. Вспомнил косинусы с синусами, нашёл свой старый калькулятор)) Пока разбирался, написал эту статью. Как обычно у меня и бывает).
В данной статье приведу расчеты и рекомендации, сделанные мной для крупного складского комплекса, введенного в эксплуатацию год назад.
Зачем нужен расчет потерь напряжения в кабеле
Предыстория такова. Проектировщикам выдали техническое задание на проект электроснабжения, в котором была указана мощность холодильных систем.
Пока выполнялся проект и выделялись деньги на его реализацию, было куплено холодильное оборудование с потребляемой мощностью, в 2 раза превышавшей исходную.
Кроме того, выяснилось, что реальное расстояние до подстанции будет почти в 2 раза больше…
В общем, дорогущее немецкое холодильное оборудование отказывается работать, все знают, что делать, но никто не хочет за это платить.
Прошедшим летом из-за пониженного напряжения (линейное 340-360 В) сгорел компрессор стоимостью более 10 тыс.евро. Терпеть дальше это было нельзя.
Меня попросили провести расчеты, мониторинг и измерения на системе питания, и дать рекомендации по решению проблемы.
Поскольку писал я этот отчет от лица фирмы, имеющей лицензию на энергоаудит, то этот документ будет иметь силу в предстоящей судебной тяжбе.
По ходу документа в цитатах буду давать комментарии и уточнения.
Было проведено обследование качество электроэнергии, поступающей от трансформаторной подстанции (ТП) по первому участку (440 м) до ГРЩ 2.2 и далее по вторым участкам (50 и 40 м) на холодильные установки (Система 12 и Система 14).
Схема структурная данной системы:
Схема кабельных линий от ТП до нагрузки. ДЭС – дизельная электростанция есть, но в данном случае не рассматривается.
Цель обследования – выявить причины значительного падения напряжения на кабельной линии.
В Систему 12 входят следующие потребители:
| Наименование | Установленная мощность, кВт | Макс.расчетный ток, А |
| Воздухоохладитель | 124,6 | 50,5 |
| Воздухоохладитель | 78,3 | 27,1 |
| Двигатели компрессоров | 100 | 132,7 |
| Двигатели вентиляторов | 13,7 | 29,7 |
| Итого | 316,6 | 240 |
В Систему 14 входят следующие потребители:
| Наименование | Установленная мощность, кВт | Макс.расчетный ток, А |
| Воздухоохладитель | 234,4 | 81,2 |
| Воздухоохладитель | 193,9 | 55,7 |
| Воздухоохладитель | 15,2 | 31,3 |
| Двигатели компрессоров | 396 | 525,6 |
| Двигатели вентиляторов | 66 | 144,3 |
| Итого | 905,5 | 838,1 |
Напряжение питания – 380…415 В.
Значения токов, мощностей и напряжения взяты из паспортных данных потребителей.
А что там свежего в группе вк самэлектрик.ру?
- Предварительный расчет потерь напряжения в кабеле
По предварительному расчету, при напряжении на выходе ТП 415 В на холостом ходу (при выключенной нагрузке), при максимальной нагрузке допустимо падение 35 В, или 8,43%. В таком случае при максимальной нагрузке напряжение упадет до 380 В, что, согласно паспортным данным потребителей, является допустимым.
ТП содержит 2 трансформатора по 600 кВт, которые планировалось использовать по одному. Но из-за увеличения нагрузки их пришлось включить в параллель.
Согласно Своду правил по проектированию и строительству СП 31-110-2003, а также ГОСТ Р 50571.15-97 с учетом регламентированных отклонений от номинального значения суммарные потери напряжения от шин 0,4 кВ ТП до наиболее удаленной нагрузки в жилых и общественных зданиях не должны превышать 9%. Причем, из них 5% – на участке от ТП до ВРУ, и 4% – на участке от ВРУ до потребителя.
Согласно ГОСТ 29322-2014, номинальное фазное напряжение в трехфазных сетях должно составлять 400 В, а при нормальных условиях оперирования напряжение питания не должно отличаться от номинального напряжения больше чем на +-10%.
Исходя из этого, падение на 8,43% является обоснованным и соответствует Правилам и ГОСТам, принятым в РФ.
- Расчет падения напряжения для 1-го участка
В ходе обследования выяснилось следующее. От ТП, расположенной на расстоянии 440 м, электроэнергия поступает в ГРЩ2.2 по кабельной линии, состоящей из четырех параллельно соединенных кабелей АВБбШв 4х240, общим сечением 960 мм2.
Внутренности ГРЩ2.2. Сверху – ввод от ТП на вводной контактор-защитный автомат, справа – шины от АВР (резерв – дизель), ниже – выходной автомат, и выходы на Системы.
Максимальный расчетный ток нагрузки, согласно паспортным данным, составляет 240 А для Системы 12 и 838,1 А для Системы 14. Следовательно, максимальный ток кабельной линии составляет 240+838,1=1078,1 А.
Общая установленная мощность, согласно паспортным данным, составляет 316,6 кВт для Системы 12, и 905,5 кВт для Системы 14. Следовательно, общая установленная мощность всей нагрузки составляет 316,6+905,5=1222,1 кВт.
- Рассчитаем падение напряжения на кабельной линии 1-го участка от ТП до ГРЩ2.2 по формуле:
- ΔU=√3·I(R·cosφ·L+X·sinφ·L)
- Исходные данные для расчета:
- Максимальный ток I = 1078,1 А,
- Установленная мощность нагрузки 1222,1 кВт,
- Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,125 Ом/км по данным производителя кабеля.
- Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
- Принимаем Cosφ = 0,8, тогда sinφ = 0,6
- Материал жилы кабеля – алюминий,
- Длина линии L = 0,44 км.
Подставив данные в формулы, получим, что для одного кабеля падение составит 239 В, или 57,75%. Тогда для имеющейся кабельной линии 1-го участка падение напряжения составит 59,8 В, или 14,43%.
Такое падение напряжения только на 1-м участке является недопустимым.
Это – основная формула. Я делал расчеты, используя калькулятор. Проверял полученные данные, используя программу Электрик (подпрограмма “Потери”).
Кроме того, мне здорово помог Игорь (220blog.ru), за что ему большое спасибо!
Ещё есть хорошая книжка, в конце статьи дам ссылку!
На всякий случай таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения:
Таблица активных и индуктивных сопротивлений алюминиевых и медных кабелей разного сечения
- Результат обследования 2-го участка (Система 12)
После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 12, состоящей из одного кабеля АВВГ-нг-LS 5×185, длиной 50 м.
Данные для расчета:
- Максимальный ток 240 А,
- Установленная мощность нагрузки 316,6 кВт,
- Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
- Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
- Материал жилы кабеля – алюминий,
- Длина линии L = 0,05 км.
Для имеющейся кабельной линии падение напряжения составит 3,67 В, или 0,88%.
- Результат обследования 2-го участка (Система 14)
После щита ГРЩ2.2 к нагрузке идёт второй участок кабельной линии на Систему 14, состоящей из трех параллельно соединенных кабелей АВВГ-нг-LS 5×185 длиной 40 м.
Данные для расчета:
- Максимальный ток 838,1 А,
- Установленная мощность нагрузки 905,5 кВт,
- Удельное активное сопротивление одной жилы R = 0,164 Ом/км по данным производителя кабеля.
- Удельное индуктивное сопротивление одной жилы Х = 0,077 Ом/км по данным производителя кабеля.
- Материал жилы кабеля – алюминий,
- Длина линии L = 0,04 км.
Для одного кабеля потеря напряжения составит 10,2 В, или 2,47%. Для имеющейся кабельной линии 2-го участка Системы 14 падение напряжения составит 3,4 В, или 0,82%.
- Рекомендации по модернизации кабельных линий
Для данного максимального тока и длины линии необходимо выбрать другую кабельную линию участка 1, поскольку расчетное падение напряжения для этого участка является недопустимым. Исходя из данных предварительного расчета и данных падения напряжения на 2-х участках, падение напряжения на 1-м участке должно быть не более 7,55%.
Такой уровень потерь обеспечит кабельная линия, состоящая из 8 кабелей АВБбШв 4х240, включенных в параллель. То есть, к имеющимся кабелям (4 шт.) добавить дополнительные (4 шт.).
- В результате, потери на кабельной линии участка 1 составят 7,2%, или 29,8 В.
- Кабельные линии 2-х участков в модернизации не нуждаются.
- Для стабильной работы холодильного оборудования, согласно его паспортным данным, требуется напряжение с допустимыми пределами от 380 до 415 В.
Если учесть приводимые рекомендации, то при выходном напряжении ТП 415 В при максимальной нагрузке потери напряжения для Системы 12 будут 7,2+0,88=8,08%, или 33,6 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 12 составит не менее 381,4 В.
Для Системы 14 потери будут 7,2+0,82=8,02%, или 33,2 В. В результате при максимальной нагрузке питающее напряжение Системы 14 составит не менее 381,7 В.
- Результаты измерений качества напряжения
Измерения проводились при помощи анализатора качества напряжения HIOKI 3197, который позволяет снимать все параметры напряжения онлайн.
Прибор предназначен для построения графиков различных параметров электропитания в реальном времени. HIOKI 3197 я уже использовал в анализе качества напряжения при проблемах с холодильниками. Если кому нужен такой прибор – обращайтесь!
Измерения проводились в точке подключения 2-го участка Системы 14 в разных режимах работы оборудования. 2-й участок Системы 12 не исследовался, поскольку к нему невозможно было получить доступ, не отключая питания ТП. Но поскольку Система 12 является маломощной по сравнению с Системой 14, для получения общей картины достаточно измерений, результаты которых приведены ниже на графиках.
Результат мониторинга напряжения
Результат мониторинга тока
Пояснения к графикам.
Пик потребления тока (включение нагрузки на 100% мощности) приходится на время 16:56. При этом фазное напряжение (усредненное по фазам) составляет 212 В (линейное – 367 В), ток 836 А.
Холостой ход трансформатора (нагрузка полностью отключена) приходится на 17:07. При этом фазное напряжение составляет 238 В (линейное – 412 В), ток 0 А.
- При проведении измерений Система 12 была отключена.
- По результатам проведенных измерений можно сделать выводы, что максимальное суммарное падение напряжения для Системы 14 составляет 45 В, или 11%.
- Данные измерения подтверждают правильность сделанных расчетов и рекомендаций.
- Фото подключения прибора HIOKI 3197 к кабельной линии в процессе измерений:
Подключение HIOKI 3197 для измерения параметров напряжения в реальном времени
Резервное питание в ГРЩ 2.2 поступает от ДЭС (дизельной электростанции). Переключение производится через систему АВР (автоматический ввод резерва).
Параметры источника резервного питания:
- Максимальная мощность ДЭС – 600 кВт,
- Кабельная линия – 3 кабеля АВБбШв 4х240, включенных в параллель,
- Длина кабельной линии – 250 м.
Исходя из этих параметров, можно однозначно сделать вывод, что мощностей ДЭС и кабельной линии резервного питания с учетом падения напряжения хватит не более чем на половину максимальных потребностей нагрузки, что совершенно недопустимо.
Поэтому мониторинг качества питания по линии ДЭС проводить не имеет никакого смысла.
Для резервного питания в данном случае рекомендуется применить ДЭС мощностью не менее 1220 кВт. Кабельная линия должна содержать 5 кабелей АВБбШв 4х240, в таком случае падение напряжения до ГРЩ 2.2 будет составлять приемлемое значение 6,5%.
Скачать файл
В заключение – как и обещал, хорошая книжка по расчетом потери напряжения и потерям напряжения в кабеле. Будет очень интересна всем, кого заинтересовала эта статья. Сейчас таких книг уже не пишут.
• Карпов Ф. Ф. Как выбрать сечение проводов и кабелей, 1973 год / Брошюра из Библиотеки электромонтера. Приведены указания и расчеты, необходимые для выбора сечений проводов и кабелей до 1000 В. Полезно для тех, кто интересуется первоисточниками., zip, 1.57 MB, скачан:279 раз./
Ещё много книг можно у меня скачать тут.
Статья понравилась?Добавьте её в свою соц.сеть и дайте оценку!
(5
Источник: https://SamElectric.ru/powersupply/raschet-padeniya-napryazheniya.html
Расчет падения напряжения в кабеле
Главная > Электропроводка > Расчет падения напряжения в кабеле
Провода и кабели предназначены для передачи электроэнергии потребителям. При этом в протяженном проводнике падает напряжение пропорционально его сопротивлению и величине проходящего тока. В итоге к потребителю напряжение подается несколько меньше, чем оно было у источника (в начале линии). По всей длине провода потенциал будет изменяться из-за потерь в нем.
Потери напряжения в домашнем освещении
Выбор сечения кабеля производится с целью обеспечения его работоспособности при заданном максимальном токе. При этом следует учитывать его длину, от которой зависит еще один важный параметр – падение напряжения.
Линии электропередач выбирают по нормированному значению экономической плотности тока и рассчитывают на падение напряжения. Его отклонение от исходного не должно превышать заданных значений.
Величина проходящего через проводник тока зависит от подключаемой нагрузки. При ее увеличении возрастают также потери на нагрев.
На рисунке выше изображена схема подачи напряжения на освещение, где на каждом ее участке обозначены потери напряжения. Наиболее важной является самая удаленная нагрузка, и потери напряжения большей частью производятся для нее.
Потеря напряжения
Расчет потери напряжения ∆U на участке цепи длиной L делают по формуле:
∆U = (P∙r0+Q∙x0)∙L/ Uном, где
- P и Q – мощности, Вт и вар (активная и реактивная);
- r0 и x0 – активное и реактивное сопротивления линии, Ом/м;
- Uном – номинальное напряжение, В.
- Uном указывается в характеристиках электроприборов.
Согласно ПУЭ, допустимые отклонения напряжения от нормы следующие:
- силовые цепи – не выше ±5 %;
- схемы освещения жилых помещений и снаружи зданий – до ±5 %;
- освещение предприятий и общественных зданий – от +5 % до -2,5 %.
Общие потери напряжения от трансформаторных подстанций до самой удаленной нагрузки в общественных и жилых зданиях не должны превышать 9%. Из них 5% относится к участку до главного ввода и 4% от ввода до потребителя. В соответствии с ГОСТ 29322-2014 номинал напряжения в трехфазных сетях – 400 В. При этом допускается отклонение от него на ±10% при нормальных условиях эксплуатации.
Нужно обеспечить равномерную нагрузку в трехфазных линиях на 0,4 кВ. Здесь важно, чтобы каждая фаза была нагружена равномерно. Для этого электродвигатели подключаются к линейным проводам, а освещение – между фазами и нейтралью, уравнивая таким образом нагрузки по фазам.
В качестве исходных данных используют значения токов или мощностей. Для протяженных линий учитывается индуктивное сопротивление, когда рассчитывают ∆U в линии.
- Сопротивление x0 проводов принимают в диапазоне от 0,32 до 0,44 Ом/км.
- Расчет потерь в проводниках производят по ранее приведенной формуле, где удобно разделить правую часть на активную и реактивную составляющие:
- ∆U = P∙r0∙L / Uном + Q∙x0∙L/ Uном,
Подключение нагрузки
Нагрузка подключается разными способами. Наиболее распространены следующие:
- подключение нагрузки в конце линии (рис. а ниже);
- равномерное распределение нагрузок по длине линии (рис. б);
- линия L1, к которой подключена другая линия L2 с равномерно распределенными нагрузками (рис. в).
Схема, на которой показаны способы подключения нагрузок от электрощита
Расчет ЛЭП на потерю напряжения
- Выбор средней величины реактивного сопротивления для жил из алюминия или сталеалюминия, например, в 0,35 Ом/км.
- Расчет нагрузок P, Q.
- Расчет реактивной потери:
- ∆Up = Q∙x0∙L/Uном.
- Определение допустимой активной потери из разности между потерей напряжения, которая задана, и вычисленной реактивной:
- ∆Ua = ∆U – ∆Up.
- Сечение провода находится из отношения:
- s = P∙L∙r0/(∆Ua∙Uном).
- Выбор ближайшего значения сечения из стандартного ряда и определение по таблице активного и реактивного сопротивлений на 1 км линии.
- На рисунке изображен ряд сечений жил кабеля разных размеров.
Кабельные жилы разных сечений
По полученным значениям рассчитывается уточненная величина падения напряжения по формуле, приведенной ранее. Если оно превысит допустимую, следует взять провод больше из того же ряда и произвести новый расчет.
Пример 1. Расчет кабеля при активных нагрузках.
Для расчета кабеля, прежде всего, следует определить суммарную нагрузку всех потребителей. За исходную можно принять P = 3,8 кВт. Сила тока находится по известной формуле:
- I = P/(Ucosφ).
- Если все нагрузки активные, cosφ=1.
- Подставив в формулу значения, можно найти ток, который будет равен: I = 3,8∙1000/220 = 17,3 А.
- По таблицам находится сечение в кабеле, для медных проводников составляющее 1,5 мм2.
- Теперь можно найти сопротивление кабеля длиной 20 м: R=2∙r0∙L/s=2∙0,0175 (Ом∙мм2)∙20 (м)/1,5 (мм2)=0,464 Ом.
В формуле расчета сопротивления для двухжильного кабеля учитывается длина обеих жил.
Определив величину сопротивления кабеля, можно легко найти потери напряжения: ∆U=I∙R/U∙100 % =17,3 А∙0,464 Ом/220 В∙100 %=3,65 %.
Если на вводе номинальное напряжение составляет 220 В, то допустимые отклонения до нагрузки составляют 5%, а полученный результат не превышает ее. Если бы было превышение допуска, пришлось бы взять больший провод из стандартного ряда, с сечением, составляющим 2,5 мм2.
Пример 2. Расчет падения напряжения при подаче питания на электродвигатель.
Электродвигатель потребляет ток при следующих параметрах:
- Iном = 100 А;
- cos φ = 0,8 в нормальном режиме;
- Iпусковой = 500 А;
- cos φ = 0,35 при пуске;
- падение напряжения на электрощите, распределяющем ток 1000 А, составляет 10 В.
На рис. а ниже изображена схема питания электродвигателя.
Схемы питания электродвигателя (а) и освещения (б)
Чтобы избежать вычислений, применяют достаточно точные для практического применения таблицы с уже рассчитанным ∆U между фаз в кабеле длиной 1 км при величине тока 1 А. В приведенной ниже таблице учитываются величины сечения жил, материалы проводников, тип цепи.
Таблица для определения потерь напряжения в кабеле
Сечение в мм2Однофазная цепьСбалансированная трехфазная цепь| Питание двигателя | Освещение | Питание двигателя | Освещение | ||||
| Обычный раб. режим | Запуск | Обычный раб. режим | Запуск | ||||
| Cu | Al | cos ȹ = 0,8 | cos ȹ = 0,35 | cos ȹ = 1 | cos ȹ = 0,8 | cos ȹ = 0,35 | cos ȹ = 1 |
| 1.5 | 24 | 10,6 | 30 | 20 | 9,4 | 25 | |
| 2,5 | 14,4 | 6,4 | 18 | 12 | 5,7 | 15 | |
| 4 | 9,1 | 4,1 | 11,2 | 8 | 3,6 | 9,5 | |
| 6 | 10 | 6,1 | 2,9 | 7,5 | 5,3 | 2,5 | 6,2 |
| 10 | 16 | 3,7 | 1,7 | 4,5 | 3,2 | 1,5 | 3,6 |
| 16 | 25 | 2,36 | 1,15 | 2,8 | 2,05 | 1 | 2,4 |
| 25 | 35 | 1,5 | 0,75 | 1,8 | 1,3 | 0,65 | 1,5 |
| 35 | 50 | 1,15 | 0,6 | 1,29 | 1 | 0,52 | 1,1 |
| 50 | 70 | 0,86 | 0,47 | 0,95 | 0,75 | 0,41 | 0,77 |
| 70 | 120 | 0,64 | 0,37 | 0,64 | 0,56 | 0,32 | 0,55 |
| 95 | 150 | 0,48 | 0,30 | 0,47 | 0,42 | 0,26 | 0,4 |
| 120 | 185 | 0,39 | 0,26 | 0,37 | 0,34 | 0,23 | 0,31 |
| 150 | 240 | 0,33 | 0,24 | 0,30 | 0,29 | 0,21 | 0,27 |
| 185 | 300 | 0,29 | 0,22 | 0,24 | 0,25 | 0,19 | 0,2 |
| 240 | 400 | 0,24 | 0,2 | 0,19 | 0,21 | 0,17 | 0,16 |
| 300 | 500 | 0,21 | 0,19 | 0,15 | 0,18 | 0,16 | 0,13 |
Падение напряжения при нормальной работе электродвигателя составит:
∆U% = 100∆U/Uном.
Для сечения 35 мм2 ∆U на ток 1 А составит 1 В/км. Тогда при токе 100 А и длине кабеля 0,05 км потери будут равны ∆U = 1 В/А км∙100 А∙ 0,05 км = 5 В. При добавлении к ним падения напряжения на щите 10 В, получатся общие потери ∆Uобщ = 10 В + 5 В = 15 В. В результате потери в процентах составят:
∆U% = 100∙15/400 = 3,75 %.
Эта величина значительно меньше разрешенных потерь (8 %), и она считается допустимой.
При запуске электродвигателя, его ток увеличивается до 500 А. Это на 400 В больше его номинального тока. На эту же величину возрастет нагрузка на щите распределения. Она составит 1400 А. На нем падение напряжения пропорционально увеличится:
∆U = 10∙1400/1000 = 14 В.
По таблице падение напряжения в кабеле составит: ∆U = 0,52∙500∙0,05 = 13 В. В сумме пусковые потери двигателя составят ∆Uобщ = 13+14 = 27 В. После следует определить, сколько это будет в процентном отношении: ∆U = 27/400∙100 =6,75%. Результат оказывается в пределах допустимого, поскольку не превышает предельные 8%.
Защиту для электродвигателя следует подбирать таким образом, чтобы напряжения срабатывания было больше, чем при пуске.
Пример 3. Расчет ∆U в цепях освещения.
Три однофазные осветительные цепи подключены параллельно к питающей трехфазной четырехпроводной линии, состоящей из проводников на 70 мм2, длиной 50 м, проводящей ток 150 А. Освещение является только частью нагрузки линии (рис. б выше).
Каждая цепь освещения выполнена из медного провода длиной 20 м, сечением 2,5 мм2 и проводит ток 20 А. Все три нагрузки подключены к одной фазе. При этом линия питания сбалансирована по нагрузкам.
https://www.youtube.com/watch?v=CpgzkHMZV6c
Требуется определить падение напряжения в каждой из цепей освещения.
Падение напряжения в трехфазной линии определяется по действующей нагрузке, заданной в условиях примера: ∆Uлинии фаз= 0,55∙150∙0, 05 = 4,125 В. Это – потери между фазами. Для решения задачи надо найти потери между фазой и нейтралью: ∆Uлинии ф-н = 4,125/√3 = 2,4 В.
Падение напряжения для одной однофазной цепи составляет ∆Uосв = 18∙20∙0,02=7,2 В. Если сложить потери в питающей линии и цепи, то в сумме они составят ∆Uосв общ = 2,4+7,2 = 9,6 В. В процентном отношении это будет 9,6/230∙100 = 4,2 %. Результат является удовлетворительным, поскольку он меньше допустимой величины 6 %.
Проверка напряжения. Видео
Каким образом осуществляется проверка падения напряжения на кабелях разных видов, можно узнать из представленного ниже видео.
При подключении электроприборов важно правильно рассчитать и выбрать подводящие кабели и провода, чтобы потери напряжения в них не превышали допустимые. К ним также добавляются потери в питающей сети, которые следует суммировать.
Источник: https://jelectro.ru/elektroprovodka/raschet-padeniya-napryazheniya.html
Выбор сечения провода по нагреву и потерям напряжения
|
Внимание!
Перед использованием таблицы расчета, просим внимательно прочитать нижеприведенные рекомендации и принципы расчетов. Будьте внимательны при внесении исходных данных и проверяйте все поля ввода и выбора данных.
Полученные результаты носят рекомендательный характер и должны быть проверены по методикам, принятым на Вашем предприятии!
В случае расхождения результатов просим сообщить комбинацию входных данных и полученные результаты для выработки общей методологии на электронный адрес mail@electromirbel.ru или miroshko@i.com.ua.
Возможности программы:
- Подбор сечения кабеля и провода в зависимости от нагрузки (исходными данными является сила тока или мощность), от потерь напряжения и нагрева.
- Расчет максимальной нагрузки кабеля и провода заданного сечения.
- Расчет потерь и максимальных параметров линии.
- Подбор автоматического выключателя для заданной нагрузки потребителя и для всей линии.
- Задавать потребляемую мощность для двигателя рекомендуется только тогда, когда неизвестен потребляемый ток. Соотношения между напряжением, током и мощностью в однофазной (фаза-ноль) и двухфазной (фаза-фаза) цепях:
- P = U * I * cos(φ)
- в трехфазной цепи:
- P = √3 * U * I * cos(φ)
Коэффициент запаса применяется для тока и является общим для расчета по тепловым нагрузкам и по потерям. 1.3 — рекомендуемое значение. Для ответственных участков он должен быть увеличен, для неответственных — может быть уменьшен. Сечение выбирается для тока с запасом, все остальные расчеты ведутся по номинальному току.
Если количество одновременно нагруженных проводников, проложенных в трубах, кабельных каналах, а также в лотках пучками, будет более четырех, то табличные значения максимального тока умножаются на поправочный коэффициенты: 0.68 при 5 и 6 проводниках, 0.63 — при 7-9, 0.6 — при 10-12.
Сечения выбираются с учетом действия этого коэффициента.
Результирующий ток выводится в колонке результатов как Imax для полученных сечений и представляет для выбранного проводника при выборе по нагреву максимальный ток по нагреву, при выборе по потерям и при паритете — максимальный по потерям, но не выше тока по нагреву.
Тепловые нагрузки приняты из расчета нагрева жил до 65°С при температуре окружающей среды +25°С.
При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной системы трехфазного тока (или заземляющий провод) в расчет не входит. Однофазные и двухфазные потребители питаются по двум проводам.
Поле учета температуры среды, основано на таблице 1.3.3 ПУЭ, которая применяется к другим видам кабелей. Однако учет этого параметра представляется благоразумным и для рассматриваемых видов. Если Вы считаете такую коррекцию излишней, то оставьте в этом поле значение «Авто» и оно не будет оказывать влияние на результат.
Тепловой расчет ведется на основании таблиц ПУЭ и ГОСТ 16442-80:
ПУЭ,1.3.4. «Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами»,
ПУЭ,1.3.5. «Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами»,
ПУЭ, Таблица 1.3.6. «Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных»,
ПУЭ, Таблица 1.3.7. «Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных»,
ПУЭ, Таблица 1.3.8. «Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами»,
ГОСТ 16442-80, Таблица 23. «Допустимые токовые нагрузки кабелей [с медными жилами] с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А»,
ГОСТ 16442-80, Таблица 24. «Допустимые токовые нагрузки кабелей [с алюминиевыми жилами] с изоляцией из полиэтилена и поливинилхлоридного пластиката, А».
Расчет по потерям ведется из расчета потерь на активном сопротивлении провода. Сечение и максимальная длина выбирается для тока с запасом, расчет потерь ведется по номинальному току.
Максимально допустимое значение потерь указано в паспорте потребителя. Типовое значение — «-10%», рекомендуемое для расчетов — «-5%», для компрессоров кондиционеров допустимое значение потерь — «-2%».
Потери в одно- и двухфазных цепях (потери на обоих проводах):
- Δ[%] = (2 * I * L * ρ * 100) / (U * S)
- в трехфазной (потери на одном (фазном) проводе):
- Δ[%] = (I * L * ρ * 100) / (U * S)
- В формулах приняты следующие обозначения:
- I — ток в линии, А
- U — номинальное напряжение, В
- Δ[%]— потери напряжения на проводнике, %
- L — длина линии в одном направлении, м
- S — сечение проводника, мм2
- ρ— удельное сопротивление материала проводника, ом*мм2/м
- cos(φ) — косинус сдвига фаз между током и напряжением, б/р
- В случае, если на трассе имеются разнородные по виду проводки участки, расчет ведется по участку, расположенному в меню выше.
- Токи для кабелей и шнуров малых сечений, отсутствующие в таблице в ПУЭ, получены путем экстраполяции.
При вводе пользователем рабочего напряжения автовыбор при смене фазности для потребителей «Двигатель» и «ТЭН, лампа» отменяется.
Признаком введения напряжения и косинуса фи пользователем является отсутствие пробела перед значением и/или отличие от стандартных значений.
Для возврата к автовыбору необходимо выбрать потребителя с указанным напряжением питания или вставить в поле ввода напряжения значений «400», «230» или «12».
При вводе тока нагрузки или мощности тот параметр, против которого нажата радиокнопка остается неизменным при изменении других влияющих на результат данных, таких как напряжение, косинус фи, фазность.
При проверке кабеля заданного сечения, находится ток через него, удовлетворяющий обоим условиям: при потерях меньше заданных — по нагреву, при равенстве — паритет.
При потерях, превышающих заданные вычисляется ток, при котором потери остаются в допуске. При любом заданном сечении выбор по нагреву ведется только в пределах таблицы. Промежуточные сечения, т.е.
не представленные в таблице по нагреву приводятся к ближайшему меньшему значению, по потерям принимаются равными введенным.
При проверке кабеля заданного сечения, коэффициент запаса применяется для снижения максимально допустимого тока, а длина трассы остается заданной. Потери вычисляются для заданной длины и максимально допустимого тока с запасом.
В режиме «Расчет потерь и максимальных параметров линии» программа вычисляет длины и потери по фактически введенным значениям сечения или диаметра, а тепловую нагрзку — по ближайшему меньшему сечению. Параметры, которые превышают допустимые, выводятся красным цветом.
Накопительные потери рассчитываются для нагрузок, которые включены в одну линию и распределены по ее длине. Для добавления потерь участка в общий результат нажмите кнопку «Добавить». Для исключения последней строки из общего результата — нажмите «Удалить».
В таблице в колонку в колонку «I» заносится ток узла (сумма токов последующих узлов), во все остальные колонки — данные для указанного узла. Колонка «L» содержат длины каждого сегмента, «%» — реальные потери в каждом сегменте.
Ввод данных начинается с первого узла, последующие добавляются по мере необходимости.
Расчеты ведутся с определенной точностью и округляются, поэтому проходы вперед и назад в общем случае не абсолютно равны. Для обнуления результата нажмите кнопку «Сброс». Сброс также производится, когда откат достигает нулевого узла.
Lost(%) = ((U0-Ui)/U0)*100
Номинал автоматического выключателя выбирается по одному из критериев:
- «Автомат по линии» — номинал автомата защиты берется ближайший меньший от максимально допустимого тока для проводника данного сечения. Если этот номинал ниже заданного рабочего тока нагрузки, то считается, что для данной комбинации сечения и нагрузки подобрать автомат нельзя.
- «Автомат по нагрузке» — номинал автомата защиты берется ближайший больший от заданного тока нагрузки. Если этот номинал выше максимально допустимого тока для проводника данного сечения, то считается, что для данной комбинации сечения и нагрузки подобрать автомат нельзя.
- Попробуйте изменить коэффициент запаса, произведите расчеты в других режимах и/или для проводника следующего стандартного сечения или, ориентируясь на полученные токи, выберите автомат самостоятельно.
- Характеристика автомата выбирается «B» для потребителей с cos(φ)=1 и «C» если он меньше 1.
- Если у Вас двигатель с тяжелым режимом пуска, самостоятельно выберите характеристику «D».
Полюсность автомата выбирается по фазности линии: «1р» — для однофазной нагрузки, «2р» — для нагрузки, подключенной к двум фазам, «3р» — для трехфазной нагрузки. Если Вам нужно отключать и ноль, то добавьте один полюс — «+N» — самостоятельно.
Расчет сопротивления ведется для одного проводника при трехфазной сети и для двух проводников для двух- и однофазной сетей.
Последнее изменение 22.10.2013 г.
Компания «Электромир» выражает благодарность в предоставлении данной формы Мирошко Леониду leonid@climate.com.ua
Данная версия также доступна на странице http://miroshko.kiev.ua/wiresel/wiresel_mini.html
Источник: http://electromirbel.ru/vybor_sechenia
Загрузка...
