Jak poprawnie obliczyć prąd przy wyborze przekroju przewodów i kabli
Budowa schematu obliczeniowego sieci
Aby dobrać przekroje poszczególnych odcinków sieci elektrycznej, ale warunki ogrzewania i ekonomiczną gęstość prądu wystarczy znać tylko obciążenia prądowe tych odcinków sieci. Obliczenia sieci pod kątem utraty napięcia można przeprowadzić tylko wtedy, gdy znane są nie tylko obciążenia, ale także długości wszystkich odcinków sieci. W związku z tym, rozpoczynając obliczanie sieci, należy przede wszystkim przygotować jej schemat obliczeniowy, który powinien wskazywać obciążenia i długości wszystkich odcinków.
Przy obliczaniu sieci trójfazowych zakłada się, że obciążenia wszystkich przewodów trójfazowych są takie same. W rzeczywistości warunek ten jest ściśle spełniony tylko dla sieci elektrycznych z trójfazowymi silnikami elektrycznymi. W przypadku sieci z jednofazowymi odbiorcami energii, na przykład sieci miejskich z lampami oświetleniowymi i urządzeniami gospodarstwa domowego, zawsze występuje nierównomierny rozkład obciążenia na fazy linii.W praktycznych obliczeniach sieci z odbiornikami jednofazowymi również warunkowo przyjmuje się rozkład obciążeń w fazach.
Pod warunkiem, że fazy linii są równomiernie obciążone, nie ma potrzeby wskazywania wszystkich przewodów sieci w schemacie projektowym. Wystarczy wyobrazić sobie schemat jednej linii ze wskazaniem wszystkich odbiorników podłączonych do sieci oraz długości wszystkich odcinków sieci. Schemat powinien również wskazywać miejsca instalacji. bezpieczniki lub inne urządzenia ochronne.
Sporządzając schemat projektu okablowania elektrycznego w pomieszczeniu, należy skorzystać z planów i przekrojów budynku, na którym należy zastosować okablowanie elektryczne, wskazując punkty podłączenia odbiorników elektrycznych.
Schemat projektu sieci zewnętrznej jest przygotowywany zgodnie z planem wsi lub przedsiębiorstwa przemysłowego, na którym należy również zastosować sieć, oraz wskazuje punkty przyłączenia grup odbiorców energii (domów lub pojedynczych budynków przedsiębiorstwa przemysłowego) .
Długości wszystkich odcinków sieci mierzone są zgodnie z rysunkiem, z uwzględnieniem skali, w jakiej jest on rysowany. W przypadku braku rysunku długości wszystkich odcinków sieci należy mierzyć w naturze.
Przy opracowywaniu schematu obliczeniowego sieci nie jest wymagana zgodność ze skalą dla odcinków sieci. Konieczne jest jedynie przestrzeganie prawidłowej kolejności łączenia ze sobą poszczególnych odcinków sieci.
Na rysunku przedstawiono przykładowy schemat projektowy linii sieci zewnętrznej wsi.Długości odcinków sieci na schemacie są wskazane powyżej i po lewej stronie w metrach, poniżej i po prawej stronie obciążenia są reprezentowane przez strzałki, które pokazują obliczoną moc w kilowatach. Linia ABC nazywana jest kręgosłupem, odcinki DB, BE i VG nazywane są gałęziami.
Jak widać na rysunku, poszczególne odcinki sieci przedstawiono bez skali, co nie wpływa na dokładność obliczeń, jeśli długość odcinków jest określona poprawnie.
Schemat obliczeń odcinka sieci zewnętrznej 380/220 V obszaru mieszkalnego.
Wyznaczanie obliczonych obciążeń sieci elektrycznej
Wyznaczenie obciążeń projektowych (mocy) jest zadaniem znacznie trudniejszym. Lampa oświetleniowa, urządzenie grzewcze lub telewizor przy znamionowym napięciu końcowym pobiera określoną moc znamionową, którą można przyjąć jako moc znamionową tego odbiornika. Sytuacja jest bardziej skomplikowana w przypadku silnika elektrycznego, dla którego moc pobierana przez sieć zależy od momentu obrotowego mechanizmu połączonego z silnikiem - obrabiarki, wentylatora, przenośnika itp.
NA płyta przymocowana do obudowy silnika, wskazana jest jego moc znamionowa. Rzeczywista moc pobierana przez silnik z sieci różni się od nominalnej. Na przykład obciążenie silnika tokarki będzie się różnić w zależności od rozmiaru części, grubości usuwanych wiórów itp.
Silnik dobierany jest do najtrudniejszych warunków pracy maszyny, a więc w innych trybach pracy silnik będzie niedociążony… Zatem moc znamionowa silnika jest zwykle mniejsza niż jego moc znamionowa.
Określenie obliczonej mocy dla grupy odbiorników elektrycznych staje się jeszcze bardziej skomplikowane, ponieważ w tym przypadku konieczne jest uwzględnienie możliwej liczby podłączonych odbiorników.
Wyobraź sobie, że musisz określić szacunkowe obciążenie linii zasilającej warsztat z 30 silnikami elektrycznymi. Spośród nich tylko kilka będzie działać w sposób ciągły (np. silniki podłączone do wentylatorów).
Silniki maszyny pracują z przerwami podczas instalowania nowej części do obróbki. Niektóre silniki mogą pracować przy częściowym obciążeniu lub na biegu jałowym itp. W takim przypadku obciążenie linii serwisowej nie pozostanie stałe. Oczywiste jest, że maksymalne możliwe obciążenie należy przyjąć jako obliczone obciążenie linii, jako największe dla przewodów linii.
Przez największe obciążenie rozumie się nie jego krótkotrwały impuls, ale największą średnią wartość z okresu półgodzinnego.
Obciążenie projektowe (kW) grupy odbiorników elektrycznych można wyznaczyć ze wzoru
gdzie Ks — czynnik popytowy dla trybu największego obciążenia, biorąc pod uwagę największą możliwą liczbę dozwolonych odbiorników w grupie. W przypadku silników współczynnik nachylenia musi również uwzględniać wielkość ich obciążenia;
Ru jest mocą zainstalowaną grupy odbiorników, równą sumie ich mocy nominalnych, kW. Zawsze możesz bardziej szczegółowo zapoznać się z metodami określania obciążeń projektowych w literaturze specjalistycznej.
Wyznaczanie szacowanego prądu linii dla jednego odbiorcy energii elektrycznej i grupy odbiorców energii elektrycznej
Przy doborze przekroju przewodów do warunków grzania lub do ekonomicznej gęstości prądu należy określić wartość obliczonego prądu liniowego. W przypadku trójfazowego odbiornika elektrycznego wartość prądu znamionowego (A) określa wzór
gdzie P jest szacowaną mocą odbiornika, kW; Un-nominalne napięcie na zaciskach odbiornika, równe napięciu fazowemu (fazowemu) sieci, do której jest podłączony, V; cos f — Współczynnik mocy odbiorca.
Ze wzoru można również wyznaczyć prąd znamionowy grupy odbiorników trójfazowych lub jednofazowych, pod warunkiem, że odbiorniki jednofazowe są równo podłączone do wszystkich trzech faz linii. Wartość obliczonego prądu (A) dla odbiornika jednofazowego lub grupy odbiorników przyłączonych do jednej fazy sieci prądu trójfazowego określa się ze wzoru
gdzie U n.f — napięcie znamionowe odbiorników, równe napięciu fazowemu sieci, do której są podłączone, V.
Z tego wzoru wynika również wartość obliczonego prądu dla grupy odbiorników podłączonych do jednofazowej linii prądowej.
Dla lampy żarowe i urządzeń grzewczych współczynnik mocy cosphi = 1. W tym przypadku wzory do określania obliczonego prądu są odpowiednio uproszczone.
Określenie prądu zgodnie ze schematem projektowym sieci elektrycznej
Wróćmy do schematu projektowego sieci zewnętrznej osiedla mieszkaniowego pokazanego na rysunku. Na tym schemacie obciążenia projektowe domów podłączonych do linii są wskazane w kilowatach na końcach odpowiednich strzałek. Aby wybrać przekrój drutów liniowych, musisz znać obciążenie na wszystkich odcinkach.
Obciążenie to określa się na podstawie Pierwsze prawo Kirchhoffa, zgodnie z którym dla każdego punktu sieci suma prądów przychodzących musi być równa sumie prądów wychodzących. Prawo to obowiązuje również dla obciążeń wyrażonych w kilowatach.
Znajdźmy rozkład obciążeń na odcinkach linii. Na końcu linii, na odcinku o długości 80 m, przylegającym do punktu G, obciążenie 9 kW jest równe obliczonemu obciążeniu domu podłączonego do linii w punkcie G. Na rozgałęzionym odcinku o długości 40 m, przylegającym do punktu B obciążenie jest równe sumie obciążeń domów podłączonych do sekcji VG: 9 + 6 = 15 kW. Na odcinku autostrady o długości 50 m przylegającym do punktu B obciążenie wynosi 15 + 4 + 5 = 24 kW.
Obciążenia na wszystkich innych odcinkach linii są określane w ten sam sposób. Aby nie podawać wszystkich liczb wskazanych na schemacie z oznaczeniami odpowiednich jednostek (m, kW), długości i obciążenia na schemacie muszą być ułożone w określonej kolejności. W schemacie konstrukcyjnym na rysunku długości odcinków liniowych są wskazane u góry i po lewej stronie, obciążenia na tych samych odcinkach są wskazane u dołu i po prawej stronie.
Przykład. Linia czteroprzewodowa o napięciu znamionowym 380/220 V zasila warsztat z 30 silnikami elektrycznymi o łącznej mocy zainstalowanej Py1 = 48 kW. Całkowita moc lamp oświetleniowych w warsztacie wynosi Ru2 = 2 kW, współczynnik zapotrzebowania dla mocy obciążenia Kc1 = 0,35 i dla obciążenia oświetlenia Kc2 = 0,9. Średni współczynnik mocy dla całej instalacji cos f = 0,75. Określ obliczony prąd linii.
Odpowiedź.Wyznaczamy obliczone obciążenie silników elektrycznych: P1 = 0,35 x 48 = 16,8 kW oraz obliczone obciążenie oświetlenia P2 = 0,9 x 2 = 1,8 kW. Całkowite obciążenie projektowe wynosi P = 16,8 + 1,8 = 18,6 kW.
Określ prąd znamionowy:
