2015-04-17
2240
Цеховые сети, выполненные проводами, прокладывают открыто на изолирующих опорах, в стальных и пластмассовых трубах.
Открытая прокладка изолированных проводов допускается во всех помещениях, за исключением помещения с взрывоопасной средой.
Прокладка сетей изолированными проводами в обыкновенных стальных трубах допускается только во взрывоопасных зонах. Легкие стальные трубы допускается применять во всех средах и наружных установках, но рекомендуется в помещениях сырых, особо сырых, с химически активной средой и для наружных установок. Тонкостенные электросварные трубы не применяют для помещений со взрывоопасной, сырой, особо сырой, химически активной средой, в наружных установках и грунте; их рекомендуют применять в остальных средах, в том числе в пожароопасных помещениях.
Применение пластмассовых труб позволяет экономить электропроводок. Пластмассовые трубы для электропроводок применяют из винипласта, полиэтилена и полипропилена. Винипластовые трубы жесткие, их применяют для скрытых и открытых прокладок во всех средах, кроме взрывоопасных и пожароопасных, а также для прокладок в горячих цехах. При открытой прокладке винипластовые трубы не допускается применять в больницах, детских учреждениях, на чердаках и в животноводческих помещениях.
Применение полиэтиленовых и полипропиленовых труб запрещено во взрыво- и пожароопасных помещениях, в зданиях ниже второй степени огнестойкости, в зрелищных, детских и лечебных учреждениях, в жилых и общественно-административных учреждениях, в зданиях повышенной этажности.
Полиэтиленовые и полипропиленовые трубы рекомендуют при скрытой прокладке, в помещениях сухих, сырых, пыльных и с химически агрессивной средой.
Пластмассовые трубы при скрытой проводке в несгораемых стенах и перекрытиях прокладывают в бороздах, закрепляя их через 0,5 - 0,8 м алебастровым раствором; в стенах и перекрытиях из сгораемых материалов под трубы подкладывают полосы из листового асбеста толщиной не менее 3 мм.
В ряде отраслей промышленности (в частности, в приборостроении) для питания потребителей небольшой мощности, располагаемых рядами, применяют прокладываемые в полу модульные сети.
Такая сеть состоит из проложенных в полу магистральных труб и подпольных разветвительных коробок, над которыми устанавливают разветвительные колонки для питания приемников переменным током до 60 А при напряжении до 380 А. Коробки для модульных сетей типа КМ-20М имеют пылеводонепроницаемое исполнение. Конструктивно коробки имеют четыре отверстия с патрубками в боковых стенках — два для магистрали и два для ответвлений. Ответвительные коробки чаще всего располагают на расстоянии 2 - 3 м. Магистрали выполняют одножильными неразрезанными проводами. Отходящие от колонок линии к электроприемникам выполняют кабелями или проводами в гибких металлорукавах или трубах.
33. Режим коротких замыканий в цеховых сетях напряжением до 1000 В.
34 Расчет токов короткого замыкания в установках постоянного тока.
35. Активное сопротивление проводов и кабелей. Индуктивное сопротивление проводов и кабелей.
Определение потери напряжения сетей, обладающих активным и индуктивным сопротивлениями.
Активное сопротивление проводов и кабелей из цветных металлов определяется по одной из следующих формул:
где r - расчетное удельное сопротивление провода или жилы кабеля, ом мм2/м;
g - расчетная удельная проводимость провода или жилы кабеля, м/ом мм2;
F - номинальное сечение провода или кабеля, мм2.
Значения удельного сопротивления и удельной проводимости для медных проводов и кабелей:
для алюминиевых проводов и кабелей
Индуктивное сопротивление трехфазной линии с проводами из цветных металлов при частоте переменного тока 50 гц определяется по формуле
где d - внешний диаметр провода, мм;
D - среднее геометрическое расстояние между проводами линии, вычисляемое по формуле
где D - расстояния между проводами у каждой пары проводов трехфазной линии, мм.
Активные сопротивления 1 км провода или жилы кабеля приведены в табл. 5-1, индуктивные сопротивления 1 км линии - в табл. 5-2 и 5-4.
Для стальных проводов активное и внутреннее индуктивное сопротивления зависят от протекающего по проводу переменного тока. Общее индуктивное сопротивление воздушной линии, выполненной стальными проводами, определяется как сумма внешнего х' и внутреннего х" индуктивных сопротивлений:
х=х'+х", ом/км (5-5)
Таблица 5-2 Индуктивные сопротивления воздушных линий, ом/км
| Среднее геометрическое расстояние между проводами, мм | Сечение проводов, мм кв | ||||||||||
| Медные провода | |||||||||||
| 400 600 800 1000 1250 1500 2000 2500 3000 | 0,371 0,397 0,415 0,429 0,443 - - - - | 0,355 0,381 0,399 0,413 0,427 0,438 0,457 - - | 0,333 0,358 0,377 0,391 0,405 0,416 0,435 0,449 0,460 | 0,319 0,345 0,363 0,377 0,391 0,402 0,421 0,435 0,446 | 0,308 0,336 0,352 0,366 0,380 0,391 0,410 0,424 0,435 | 0,297 0,325 0,341 0,355 0,369 0,380 0,398 0,413 0,423 | 0,283 0,309 0,327 0,341 0,355 0,366 0,385 0,399 0,410 | 0,274 0,300 0,318 0,332 0,346 0,357 0,376 0,390 0,401 | - 0,292 0,310 0,324 0,338 0,349 0,368 0,382 0,393 | - 0,287 0,305 0,319 0,333 0,344 0,363 0,377 0,388 | - 0,280 0,298 0,313 0,327 0,338 0,357 0,371 0,382 |
| Алюминиевые провода | |||||||||||
| 600 800 1000 1250 1500 2000 | - - - - - - | - - - - - - | 0,358 0,377 0,391 0,405 - - | 0,345 0,363 0,377 0,391 0,402 0,421 | 0,336 0,352 0,366 0,380 0,391 0,410 | 0,325 0,341 0,355 0,369 0,380 0,398 | 0,315 0,331 0,345 0,359 0,370 0,388 | 0,303 0,319 0,334 0,347 0,358 0,377 | 0,297 0,313 0,327 0,341 0,352 0,371 | 0,288 0,305 0,319 0,333 0,344 0,363 | 0,279 0,298 0,311 0,328 0,339 0,355 |
| Сталеалюминиевые провода | |||||||||||
| 2000 2500 3000 | - - - | - - - | - - - | - - - | 0,403 0,417 0,429 | 0,392 0,406 0,418 | 0,382 0,396 0,408 | 0,371 0,385 0,397 | 0,365 0,379 0,391 | 0,358 0,272 0,384 | - - 0,377 |
Таблица 5-4 Индуктивные сопротивления трехжильных кабелей и изолированных проводов, проложенных на роликах и изоляторах, ом/км
| Сечение, мм кв. | Трехжильные кабели с медными жилами | Изолированные провода | ||||
| до 1 кв | 3 кв | 6 кв | 10 кв | на роликах | на изоляторах | |
| 1,5 2,5 4 6 10 16 25 35 50 70 95 120 150 185 240 | - - 0,095 0,090 0,073 0,0675 0,0662 0,0637 0,0625 0,0612 0,0602 0,0602 0,0596 0,0596 0,0587 | - - 0,111 0,104 0,0825 0,0757 0,0714 0,0688 0,0670 0,0650 0,0636 0,0626 0,0610 0,0605 0,0595 | - - - - 0,11 0,102 0,091 0,087 0,083 0,08 0,078 0,076 0,074 0,073 0,071 | - - - - 0,122 0,113 0,099 0,095 0,09 0,086 0,083 0,081 0,079 0,077 0,075 | 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 0,22 0,20 0,19 0,19 0,19 0,18 0,18 - - - | 0,32 0,30 0,29 0,28 0,26 0,24 0,24 0,24 0,23 0,23 0,23 0,22 - - - |
Таблица 5-6 Активные (омические) и индуктивные сопротивления шин прямоугольного сечения из алюминия и меди
| Размеры шин, мм | Активное (омическое) сопротивление при температуре шины +30° С, ом/км | Индуктивное сопротивление при расстоянии между центрами шин 250 мм, ом/км | |||
| Алюминиевые шины | Медные шины | ||||
| при постоянном токе | при переменном токе | при постоянном токе | при переменном токе | ||
| 25X3 30X4 40X4 40X5 50X5 50X6 60X6 80X6 100X6 60X8 80X8 100X8 120X8 80Х10 100Х10 120Х10 | 0,410 0,256 0,192 0,154 0,123 0,102 0,0855 0,0640 0,0510 0,0640 0,0481 0,0385 0,0320 0,0385 0,0308 0,0255 | 0,418 0,269 0,211 0,173 0,140 0,119 0,102 0,0772 0,0635 0,0772 0,0595 0,0488 0,0410 0,0495 0,0398 0,0331 | 0,248 0,156 0,117 0,0935 0,0749 0,0624 0,0520 0,0390 0,0312 0,0390 0,0293 0,0234 0,0195 0,0234 0,0187 0,0156 | 0,263 0,175 0,138 0,112 0,0913 0,0780 0,0671 0,0507 0,0411 0,0507 0,0395 0,0321 0,0271 0,0323 0,0260 0,0218 | 0,253 0,240 0,224 0,222 0,210 0,208 0,198 0,182 0,169 0,196 0,179 0,168 0,156 0,179 0,165 0,156 |
Oпределение: Переменными называют токи и напряжения, изменяющиеся во времени, по величине и направлению. Их величина в любой момент времени называется мгновенным значением. Обозначаются мгновенные значения малыми буквами: i, u, e, p.
Токи, значения которых повторяются через равные промежутки времени, называются периодическими. Наименьший промежуток времени, через который наблюдаются их повторения, называется периодом и обозначается буквой Т. Величина, обратная периоду, называется частотой, т.е. 
и измеряется в герцах (Гц). Величина 
называется угловой частотой переменного тока, она показывает изменение фазы тока в единицу времени и измеряется в радианах, деленных на секунду
Максимальное значение переменного тока или напряжения называется амплитудой. Оно обозначается большими буквам с индексом ''m'' (например, Im). Существует также понятие, действующего значения переменного тока (I). Количественно оно равно:
что для синусоидального характера изменения тока соответствует
Переменный ток можно математически записать в виде:
Здесь индекс выражает начальную фазу. Если синусоида начинается в точке пересечения осей координат, то = 0, тогда
Начальное значение тока может быть слева или справа от оси ординат. Тогда начальная фаза будет опережающей или отстающей.
1.2. СОПРОТИВЛЕНИЯ В ЦЕПЯХ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
Электрический ток в проводниках непрерывно связан с магнитным и электрическими полями.
Элементы, характеризующие преобразование электромагнитной энергии в тепло, называются активными сопротивлениями (обозначаются R).
Элементы, связанные с наличием только магнитного поля, называются индуктивностями.
Элементы, связанные с наличием электрического поля, называются емкостями.
Типичными представителями активных сопротивлений являются резисторы, лампы накаливания, электрические печи и т.д.
Индуктивностью обладают катушки реле, обмотки электродвигателей и транс-форматоров. Индуктивное сопротивление подчитывается по формуле:
где L - индуктивность.
Емкостью обладают конденсаторы, длинные линии электропередачи и т.д.
Емкостное сопротивление подсчитывается по формуле:
где С - емкость.
Реальные потребители электрической энергии могут иметь и комплексное значение сопротивлений. При наличии R и L значение суммарного сопротивления Z подсчитывается по формуле:
Аналогично ведется подсчет Z и для цепи R и С:
Потребители с R, L, C имеют суммарное сопротивление:
1.3. ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ АКТИВНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ R,
КОНДЕНСАТОРА С И ИНДУКТИВНОСТИ L
Рассмотрим цепь с активным, индуктивным и емкостным сопротивлениями, включенными последовательно (рис. 1.3.1).
Для анализа схемы разложим напряжение сети U на три составляющие:
UR - падение напряжения на активном сопротивлении,
UL - падение напряжения на индуктивном сопротивлении,
UC - падение напряжения на емкостном сопротивлении.
Ток в цепи I будет общим для всех элементов:
Проверку производят по формуле:
Следует отметить, что напряжения на отдельных участках цепи не всегда совпадают по фазе с током I.
Так, на активном сопротивлении падение напряжения совпадает по фазе с током, на индуктивном оно опережает по фазе ток на 90° и на емкостном - отстает от него на 90°.
Графически это можно показать на векторной диаграмме (рис. 1.3.2).
Изображенные выше три вектора падения напряжений можно геометрически сложить в один (рис. 1.3.3).
В таком соединении элементов возможны активно-индуктивный или активно-емкостный характеры нагрузки цепи. Следовательно, фазовый сдвиг имеет как положительный, так и отрицательный знак.
Интересным является режим, когда = 0.
В этом случае
Такой режим работы схемы называется резонансом напряжений.
Полное сопротивление при резонансе напряжений имеет минимальное значение:
, и при заданном напряжении U ток I может достигнуть максимального значения.
Из условия 
определим резонансную частоту
Явления резонанса напряжений широко используется в радиотехнике и в отдель-ных промышленных установках.
1.4. ПАРАЛЛЕЛЬНОЕ СОЕДИНЕНИЕ КОНДЕНСАТОРА И КАТУШКИ,
ОБЛАДАЮЩЕЙ АКТИВНЫМ СОПРОТИВЛЕНИЕМ И ИНДУКТИВНОСТЬЮ
Рассмотрим цепь параллельного включения конденсатора и катушки, обладающей активным сопротивлением и индуктивностью (рис. 1.4.1).
В этой схеме общим параметром для двух ветвей является напряжение U. Первая ветвь - индуктивная катушка - обладает активным сопротивлением R и индуктивностью L. Результирующее сопротивление Z1 и ток I1 определяются по формуле:
, где
Поскольку сопротивление этой ветви комплексное, то ток в ветви отстает по фазе от напряжения на угол 
.
Покажем это на векторной диаграмме (рис. 1.4.2).
Спроецируем вектор тока I1 на оси координат. Горизонтальная составляющая тока будет представлять собой активную составляющую I1R, а вертикальная - I1L. Количественные значения этих составляющих будут равны:
где
Во вторую ветвь включен конденсатор. Его сопротивление
Этот ток опережает по фазе напряжение на 90°.
Для определения тока I в неразветвленной части цепи воспользуемся формулой:
<="" p="" style="border-style: none;">
Его значение можно получить и графическим путем, сложив векторы I1 и I2 (рис. 1.4.3)
Угол сдвига между током и напряжением обозначим буквой j.
Здесь возможны различные режимы в работе цепи. При = +90° преобладающим будет емкостный ток, при = -90° - индуктивный.
Возможен режим, когда = 0, т.е. ток в неразветвленной части цепи I будет иметь активный характер. Произойдет это в случае, когда I1L = I2, т.е. при равенстве реактивных составляющих тока в ветвях.
На векторной диаграмме это будет выглядеть так (рис. 1.4.4):
Такой режим называется резонансом токов. Также как в случае с резонансом на-пряжений, он широко применяется в радиотехнике.
Рассмотренный выше случай параллельного соединения R, L и C может быть также проанализирован с точки зрения повышения cosj для электроустановок. Известно, что cosjявляется технико-экономическим параметром в работе электроустановок. Определяется он по формуле:
, где
Р - активная мощность электроустановок, кВт,
S - полная мощность электроустановок, кВт.
На практике cosj определяют снятием со счетчиков показаний активной и реактивной энергии и, разделив одно показание на другое, получают tgj.
Далее по таблицам находят и cosj.
Чем больше cosj, тем экономичнее работает энергосистема, так как при одних и тех же значениях тока и напряжения (на которые рассчитан генератор) от него можно получить большую активную мощность.
Снижение cosj приводит к неполному использованию оборудования и при этом уменьшается КПД установки. Тарифы на электроэнергию предусматривают меньшую стоимость 1 киловатт-часа при высоком cosj, в сравнении с низким.
К мероприятиям по повышению cos относятся:
- недопущение холостых ходов электрооборудования,
- полная загрузка электродвигателей, трансформаторов и т.д.
Кроме этого, на cosj, положительно сказывается подключение к сети статических конденсаторов.
36. Потери мощности и электроэнергии в линиях и трансформаторах.
Вообще потери мощности и энергии в электрических сетях составляются из потерь мощности и энергии в линиях и в трансформаторах:
;
;
;
Рассмотрим отдельно потери мощности и энергии в линиях и трансформаторах.
