Активний опір струмопровідних жил

При проходженні змінного струму проводом, як поза проводом, так і всередині його існує змінне магнітне поле. Дроти, розташовані в центральних повівах перетину жили проводу або кабеля, охоплені всіма лініями магнітної індукції, а дроти зовнішнього повіву охоплені лише лініями, що проходять поза проводом. Завдяки тому, що при зміні струму в проводі змінюється й магнітний потік, у дротах виникають індуковані е.р.с., величини яких тим більше чим більше магнітний потік, зчеплений з дротом, тобто чим ближче до центру перетину жили розташований дріт. Тому щільність струму в центральних дротах буде менше, ніж у поверхні проводу. У зв'язку з тим, що центральна частина перетину жили практично не використовується (особливо при високих частотах), активний опір жили проводу при проходженні ним змінного струму більше, ніж його опір постійному струму, і втрати при змінному струмі більше, ніж при постійному струмі такої ж величини. Нерівномірний розподіл щільності струму по перетину проводу зветься поверхневим ефектом. При збільшенні радіуса проводу, магнітній проникності й питомій провідності цей ефект підсилюється.

Для зменшення поверхневого ефекту струмопровідні жили перетином понад 400мм² рекомендується виготовляти з ізольованих секторів.

Другим явищем, що збільшує опір струмопровідних жил на змінному струмі є ефект близькості, пов'язаний із взаємодією зовнішніх полів (рис.3.2).

Рис.3.2 - Ефект близькості.

Зовнішнє магнітне поле жили а, перетинаючи товщу жили b, наводить у ній вихрові струми. На поверхні жили b, зверненої до жили а, вихрові струми збігаються за напрямком з протікаючим по ній головним струмом, а на протилежній стороні вони спрямовані назустріч головному струму. Аналогічно відбувається перерозподіл струмів і в жилі а. У результаті цього щільність струму на звернених одна до одної поверхнях збільшується, а на віддалені зменшується. Величину коефіцієнта ефекту близькості k_б можна приблизно розрахувати за формулою

, (3.4)

де k_п – коефіцієнт поверхневого ефекту.

Відношення опору струмопровідної жили при змінному струмі R_f до опору її при постійному струмі має вигляд

(3.5)

Магнітне поле, створюване струмом, що проходить жилами, наводить вихрові струми в сусідніх жилах, екранах, металевій оболонці, броні й т.д. В наслідок цього виникають додаткові теплові втрати.

Контрольні питання:

1. Наведіть формули для розрахунку індуктивності трижильного кабелю.

2. Укажіть фактори, що впливають на активний опір струмопровідних жил.

3. Опишіть фізичну сутність ефекту близькості.

4. Опишіть фізичну сутність поверхневого ефекту

5. Наведіть формулу для визначення коефіцієнта близькості.

ДОДАТОК

Таблиця 1.1 Буквені індекси, що позначають матеріали й конструкцію елементів кабелів з паперовою й пластмасовою ізоляцією

Індекс	Місце розташування індексу в марці кабелю	Значення індексу	Приклад марок кабелів
Струмопровідна жила
А	На першому місці	Алюмінієва	ААБлУ, ААШвУ
Немає	»-«-«-«	Мідна	СБУ, ВВГ
(ож)	Наприкінці позначення	Однодротові жили	ААШвУ,3*95(ож)
Ізоляція жил
Немає	»-«-«-«	Паперова з в'язким просоченням	СБУ, ААШвУ
В	Наприкінці позначення	Паперова зі збідненим просоченням	СБУ-В, АСБУ-В
Ц	Поперед позначення	Паперова з не стікаючим просоченням	ЦААБл, ЦСБ,
В	Після індексу жил	З полівінилхлоріду	АВВГ, АВБбшВ
П	Те ж	З поліетилену	АПВГ, ПВГ,
з	Наприкінці позначення	Заповнювач з полівінілхлориду	АВВГз,ВВГз
у	Те ж	Паперова з підвищеною температурою нагріву	ААБЛу,ААШВу
Пс	У середині позначення	Із самозагасаючого поліетилену	АПсВГ
Пв	Те ж	З вулканізованого поліетилену	АПвВГ
Пвс	Те ж	З вулканізованого самозагасаючого поліетилену	АПвсВГ
Р	Те ж	З гуми	НРГ, ВРГ
Рт	Те ж	З гуми підвищеної теплостійкості	НРтГ, ВРтГ
Оболонка
А	На першому або другому місці	Алюмінієва	ААБлУ, ААШпсУ
С	На першому або другому місці	Свинцева	АСБУ,АСШВу
В	У середині позначення	Полівінилхлоридна	АВВГ, АПВББшвВ
П	Те ж	Поліетиленова	АВПГ, АППБ
Г	Після індексу оболонки	Кабель без захисного покриву	СГУ,АСГУ,ПВГ
Н	На першому або другому місці	Не розповсюджуюча горіння резина	НРГ, АНРГ
О	На першому або другому місці	Окрема оболонка кожної жили	АОСБУ, ОСБУ
Подушка під бронею
Немає	»-«-«-«	Крепірований папір, просочений бітумом	АСБУ, ССБУ, АСБГ
л	Після індексу броні	Крепірований папір, просочений бітумом і одна пластмасова стрічка	АСБлУ.ААБлу
2л	Те ж	Крепірований папір, просочений бітумом і дві пластмасові стрічки	ААБ2лУ, АСБ2лУ
в	Те ж	Пресований полівінилхлоридний шланг	ААБвУ, АБвУ
п	Те ж	Пресований політиленовий шланг	ААБпУ, АБпУ
б	Те ж	Без подушки	ААБбУ, АВВБбШв
Броня
Б	Після індексу оболонки	Плоскі сталеві стрічки	ААБлУ,АСБУ
П	Те ж	Сталеві оцинковані плоскі проволоки	ААПлУ, АСПлУ
К	Те ж	Сталеві оцинковані круглі проволоки	СКУ, АСКУ
Зовнішній покрив
Немає	»-«-«-«	Просочена бітумом кабельна пряжа	ААБлУ, АСБУ
Г	Після індексу броні	Без зовнішнього покро ву на броні	СБГУ, АСБГУ
н	Після індексу броні або стрічки	Негорючий клад з скляної пряжі	ААБлнУ, АСБнУ
Шп	Те ж	Поліетиленовий шланг	ААШву, АВБбШп
Шв	Те ж	Полівінилхлоридний шланг	ААШвУ, ААБлШвУ
Шпс	Те ж	Шланг із самозагасаючого поліетилену	ААШпсУ, АСЩпсУ
Область застосування
Т	Наприкінці позначення через дефіс	Для експлуатації у районах із тропічним кліматом	СБУ-Т
С	Те ж	Для сільського господарства	АВВГ-С

Список літератури

1. Ларина Э.Т. Силовые кабели и кабельные линии.- М.: Энергоатомиздат 1985. – 365с.

2. Привезенцев В.А., Ларина Э.Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. -М.: Энергия, 1970. - 424с.

3. Белоруссов Н.И. Электрические кабели и провода.- М.: Энергия, 1971. - 510с.

Зміст

Стор

Вступ………………………………………………………………..………..….3

1. Конструкції силових кабелів …………………………………..………..….3

1.1. Класифікація силових кабелів………………………………..………..….3

1.2. Конструктивні елементи силових кабелів…...………………..……..…...4

1.3. Герметизуючі оконцевателі кабелів………………………..………...….10

1.4. Будівельні довжини кабелів……………………………………..….……10

1.5. Силові кабелі з паперовою ізоляцією на напругу 1-35 кВ………….…..11

1.6. Силові кабелі з радіальним електричним полем на напругу 20 і 35 кВ..12

1.7. Кабелі для вертикальної прокладки………………………………………13

1.8. Кабелі високої напруги 110 кВ і вище……………………………………14

1.9. Маслонаповнені кабелі низького тиску…………………………………..15

1.10. Маслонаповнені кабелі високого тиску в сталевих трубопроводах…..18

1.11. Газонаповнені кабелі………………………………………………….…19

1.12. Силові кабелі із пластмасовою ізоляцією…………………………….…20

1.13. Силові кабелі з гумовою ізоляцією………………………….......………24

1.14. Кабельні арматури……………………………………………………..….25

1.15. Сполучні муфти……………………………………………………….…..26

1.16. Кабельні введення у трансформатори…………………………………...29

2. Електричне поле в силовому кабелі………………………………………...30

2.1. Електричне поле в одножильному кабелі із круглою жилою

і однорідною ізоляцією…………………………………………………………33

2.2. Електричне поле двох і трьохжильних кабелів…………………………..37

2.3. Електричне поле кабеля з неоднорідною ізоляцією………………..........39

2.4. Процеси в ізоляції під впливом електричного поля……………………...41

2.5. Пробій ізоляції……………………………………………………...………43

2.6. Імпульсна міцність ізоляції………………………………………...……...44

2.7. Ємність кабелю……………………………………………………………..46

2.8. Електропровідність струмопровідних жил кабелів і проводів………….48

2.9. Електропровідність ізоляції……………………………………………….49

2.10. Діелектричні втрати………………………………………………………50

3. Магнітне поле в кабелі……………………………………………………….53

3.1. Індуктивність кабелю……………………………………………………...54

3.2. Активний опір струмопровідних жил………………………………...…..56

Додаток………………………………………………………………………….58

Список літератури……………………………………………………...………61

Навчальне видання

Силові кабелі. Текст лекцій (для студентів денної і заочної форм навчання спеціальності 6.090603 – ЕСЕ)

Укладач: Євген Дмитрович Дьяков

Відповідальний за випуск: В.Ф.Рой

Редактор: О.С. Кравцова

План 2007, поз.96

Підп. до друку 13.11.2007 Формат 60х84 1х16 Папір офісний

Друк на ризографі. Ум.-друк. арк.. 2,6 Обл.- вид. 3,1

Тираж 100 прим. Зам. № _______

61002, Харків, вул. Революції, 12, ХНАМГ

Сектор оперативної поліграфії ІОЦ ХНАМГ

61002, Харків, вул. Революції, 12, ХНАМГ