Шпаргалка по "Схемотехнике"

21. ДОПУСТИМАЯ НАГРУЗКА  НА ИЗОЛИРОВАННЫЕ  ПРОВОДА И                       

  КАБЕЛИ ПО НАГРЕВУ                                                                                                            

Тепловые процессы в изолированных проводах и кабелях  протекают так же, как и в неизолированных. Однако при изоляции на проводах несколько меняются условия их охлаждения: возникает дополнительное тепловое сопротивление, возрастает поверхность охлаждения и улучшаются условия для отдачи теплоты лучеиспусканием, если изоляция черного цвета. Допустимый нагрев составляет для проводов и кабелей с резиновой изоляцией всего 65 °С, так как при более высокой температуре резина размягчается.

Для кабелей с бумажной изоляцией при рабочем напряжении до 3 кВ максимально допустимая температура составляет 80 "С, при 6 кВ - 65, при 10 кВ - 60 и при 20...35 кВ - 50 "С. 

22. ВЫБОР ПЛАВКИХ  ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ,  АВТОМАТОВ И 

СЕЧЕНИЯ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ  ПО ДОПУСТИМОМУ НАГРЕВУ 

При коротком замыкании  или значительной перегрузке электрическая проводка должна быть автоматически отключена, в противном случае может воспламениться изоляция проводов, что приведет к пожару. Для автоматического отключения проводки при превышении установленных значений силы тока предназначены аппараты защиты. В сельском хозяйстве для этой цели часто применяют плавкие предохранители, устройство которых чрезвычайно просто (см. гл. 9). В фарфоровом корпусе помещены проводники небольшого сечения — плавкие вставки, включаемые последовательно в каждый фазный провод линии. Если ток линии возрастает сверх допустимого, то плавкая вставка перегорит, отключив цепь раньше, чем температура защищаемых ею проводов станет недопустимо высокой.

"Плавкий предохранитель  обычного типа представляет собой  весьма несовершенный аппарат. Продолжительность перегорания его плавкой вставки зависит от тока перегрузки. При токах, в 2,5 раза превышающих номинальный, новая плавкая вставка перегорает сравнительно быстро (через 8...10 с). Токи, большие номинального в 1,5 раза, вставка выдерживает не менее 1 ч, а в 1,2... 1,3 раза — неопределенно продолжительное время. Уменьшить эти величины и выполнить новую плавкую вставку так, чтобы она перегорела при меньших перегрузках, нельзя. Дело в том, что со временем плавкая вставка окисляется, стареет и перегорает при токах, меньших, чем новая, и может перегореть при номинальном токе или даже при значениях тока, меньших номинального.

Правило 1. ток плавкой  вставки должен быть больше рабочего тока нагрузки или равняться ему, т.е.

Iв>Iр (5.25)

Праваило 2. Ток плавкой вставки проверяют на максимальный ток

нагрузки:

Iв>Iмах/ (5.26) 

23 Падение и потеря  напряжения в сетях  переменного тока.

Рассмотрим линию трехфазного переменного тока с нагрузкой на конце. Будем считать, что нагрузка на всех трех фазах линии одинакова. В этом случае трехфазную сеть можно изобразить в виде одной линии (рис. 5.7) и вести расчет для фазных напряжений и токов, а затем перейти к их линейным значениям. На рисунке 5.7 приняты

следующие обозначения: Uф1 и Uф₂ — фазные напряжения в начале и в конце линии; I —ток нагрузки; cosф₂ — коэффициент мощности нагрузки; r и х— активное и индуктивное сопротивление провода.

Построим векторную  диаграмму для одной фазы линии. Отложим вектор фазного напряжения Uф₂ в конце линии (Оа, рис. 5.8). Под углом ср₂ к нему отложим вектор тока. / . Вектор падения напряжения в активном сопротивлении Ir(ab) откладываем

в конце вектора  напряжения Uф₂ параллельно вектору тока. Вектор падения напряжения в_индук-тивном сопротивлении Ix(bc\ проводим под прямым углом к вектору Ir. Тогда вектор ас будет представлять падение напряжения в

Рис. 5.7. Схемы одной фазы линии трехфазного тока с симметричной нагрузкой на конце:

а — развернутая; б— однолинейная 

24  РАСЧЕТ СТАЛЬНЫХ  ПРОВОДОВ 

Сталь характеризуется значительно меньшей электрической проводимостью по сравнению с алюминием и тем более с медью. В среднем проводимость стали колеблется от 6 до 9 • 10⁶ См/м, алюминия — 32 x 10^s и меди — 53 x 10^й См/м. В сельских сетях при малой плотности нагрузки провода из цветных металлов не всегда полностью загружены, поэтому в ряде случаев в существующих сетях применяют стальные провода. Кроме того, сталь обладает высокой механической прочностью. Благодаря этому можно удлинить пролеты между опорами, а следовательно, уменьшить их число на линии.

Стальные провода  в отличие от проводов из цветных  металлов имеют значительное внутреннее индуктивное сопротивление, которое, так же как активное, непостоянно и зависит от проходящего по проводу тока. Вследствие этого расчет стальных проводов сильно осложняется. Однако разработаны достаточно удобные и совершенные методы их расчета, которые приведены далее.

Расчет  по таблицам. Для стальных проводов различных сечений опытным путем найдены значения активного г₀ и внутреннего индуктивного xg сопротивлений в зависимости от силы проходящего по проводам тока (см. приложения 13, 16 и 17).

Внешние индуктивные  сопротивления х'_о стальных проводов практически такие же, как и у проводов из цветных металлов тех же сечений (приложение 15).

Потеря напряжения в линии с одной нагрузкой, выполненной стальным проводом, может  быть найдена из соотношения

                                                           (5.61) 
 

Рассмотрим порядок  расчета стальных проводов.

1. Распределяют по участкам сети допустимую потерю напря 
   жения по формулам (5.60).
2. Задаются сечениями проводов для каждого участка сети.
3. Определяют потерю напряжения по формуле (5.62). Если она 
   будет больше допустимой, то увеличивают сечения проводов; если 
   меньше, то уменьшают и снова проводят расчет.

 

30. ТРЕХФАЗНО-ОДНОФАЗНЫЕ СЕТИ

В сельском хозяйстве  электрическую энергию распределяют по трехфазным сетям напряжением  ЮкВ с трансформаторными потребительскими пунктами. Эта система распределения без особых изменений взята из коммунальной практики электроснабжения небольших городов и пригородов с малоэтажной застройкой. Однако в сельских условиях плотность электрической нагрузки значительно ниже, чем в городах, и поэтому современная система распределения электроэнергии ведет во многих случаях к значительному перерасходу металла проводов.

Серьезный недостаток такой системы — использование  тяжелых сетей напряжением 380 В. Вследствие сравнительно крупной мощности трансформаторных пунктов (в среднем 63...100кВ ■ А) каждый трансформатор обслуживает значительный район, что требует применения проводов больших сечений в сетях напряжением 380 В. В результате в них обычно расходуют металла проводов в 2...3 раза больше, чем в сетях напряжением 10 кВ.

Расход проводов в низковольтных сетях можно уменьшить, увеличив число трансформаторных пунктов, снизив их среднюю мощность и радиус обслуживания. Однако трехфазный трансформаторный пункт представляет собой сравнительно дорогое сооружение, стоимость которого мало снижается при уменьшении мощности установленного трансформатора. Поэтому при уменьшении средней мощности трансформаторного пункта ниже 40 или 63 кВ ■ А в трехфазных сетях чрезмерно увеличивается общая стоимость трансформаторных пунктов. Следовательно, такой путь сокращения расхода проводов в сетях низкого напряжения не всегда экономичен.

При трехфазном распределении  электроэнергии часто приходится подводить к мелким потребителям три провода сети напряжением 10 кВ. Сечения проводов должны быть выше потребных, исходя из условий потери напряжения, так как их выбирают минимально допустимыми по механической прочности. В результате в сети высокого напряжения расходуют излишний металл.

С целью устранения недостатков такой системы распределения  электроэнергии на практике применяют смешанную трехфазно-однофазную систему распределения электроэнергии.

При использовании  смешанной системы уменьшается расход металла в проводах высокого и низкого напряжения на 25...35 % по сравнению с обычной трехфазной системой. Первоначальная стоимость сети при существующих ценах и типах оборудования может быть снижена за счет применения смешанной системы лишь в пределах 5...10%.

В сети высокого напряжения, выполненной по смешанной системе, однофазные трансформаторы (см. рис. 5.18) включают в треугольник на линейное напряжение 6 или 10 кВ.

Потери напряжения в трехфазных магистралях с неравномерной нагрузкой, включенной в треугольник, рассчитывают по формулам (5.66)...(5.67).

Было показано, что  в неравномерно нагруженной трехфазной сети сумма линейных потерь напряжения при данных нагрузках остается неизменной независимо от распределения нагрузок между фазами, т.е.

В практике всегда есть значительное число подключенных к  магистрали однофазных нагрузок. Их можно распределить так, чтобы междуфазные потери напряжения до конечных точек были примерно равны:

В этом случае пропускная способность неравномерно нагруженной линии такая же, как и трехфазной равномерно нагруженной линии с теми же параметрами. Во всех других случаях пропускная способность ниже. 

33. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПУСТИМОЙ  ПОТЕРИ НАПРЯЖЕНИЯ  В СЕТИ

Отклонение напряжения — это алгебраическая разность между  напряжением в данной точке при  данном режиме и номинальным напряжением  сети. Отклонения напряжения выражают в вольтах или в процентах от номинального напряжения сети.

. Допустимую потерю напряжения в воздушной сети определяют из таблиц отклонений напряжения, составляемых для данной схемы сети. Порядок построения таблиц отклонений напряжения лучше всего можно усвоить на конкретных примерах.

Электрическая станция  с сетью низкого напряжения. Пример такой сети —сеть небольшой сельской электростанции (см. рис. 5.31). Хотя мелкие станции не являются основными в развитии сельского электроснабжения, они могут оказаться необходимыми, например для электрификации небольших поселков в северной зоне страны.

Как указывалось в  предыдущем параграфе, возможны два  режима работы генератора электростанции: постоянного напряжения и встречного регулирования напряжения. Рассмотрим каждый из них в отдельности.

1. Режим постоянного напряжения на генераторе. Пусть в этом режиме поддерживают неизменное напряжение, т.е

2. Режим встречного  регулирования напряжения. Пусть в период максимума нагрузки на генераторе поддерживают напряжение

выше номинального, а именно 5/7j⁰⁰=+10%. В период минимума нагрузки напряжение генератора снижается до номинального напряжения сети. Отклонение напряжения в этом случае 8г7р⁵=0. Промежуточным значениям нагрузки соответствуют промежуточные значения отклонения напряжения на генераторе. Составляют таблицу отклонений напряжения (табл. 5.3).

5.3. Отклонения напряжения, %, при встречном регулировании  напряжения генератора

 

34 Проверка сети на глубину провала напряжения при пуске электродвигателей. Если в сети работают короткозамкыутые асинхронные электродвигатели большой мощности, то после того, как сеть рассчитана по допустимым отклонениям напряжения, ее проверяют на глубину провала напряжения при пуске двигателей. Известно, что пусковой ток асинхронного короткозамкнутого двигателя в 4...7 раз больше его номинального значения. Вследствие этого потеря напряжения в сети при пуске может в несколько раз превышать потерю напряжения при нормальной работе, а потому напряжение на двигателе будет значительно ниже, чем в обычном режиме.

Однако в большинстве  случаев электродвигатели пускают  не слишком часто (несколько раз  в 1 ч), продолжительность их разбега невелика — до 1 с.

При пуске двигателей допускаются значительно большие  понижения напряжения, чем при нормальной работе. Требуется только, чтобы пусковой момент двигателя был достаточен для преодоления момента сопротивления и, следовательно, двигатель мог нормально запуститься.

Во всех случаях, когда  начальный момент приводного механизма не превышает 1/3 номинального момента электродвигателя, допускают понижение напряжения в момент пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя на его зажимах —30 % {/„. Этим условиям обычно удовлетворяют все приводы с ременной передачей, а из числа приводов с непосредственным соединением электродвигателя с механизмом — приводы центробежных насосов, вентиляторов и т.д.

При пуске электродвигателя напряжение на зажимах любого изостальных  работающих двигателей не должно снижаться  больше чем на 20 % номинального напряжения сети