Нагрев проводов электрическим током.

Общие сведения об электрооборудовании.

Электроприемник (ЭП) – это аппарат или механизм, предназначенный для преобразования электроэнергии в другой вид энергии.

По напряжению ЭП делят на две группы:

- ЭП напряжением до 1 кВ;

- ЭП напряжением выше 1 кВ.

По роду тока различают ЭП, работающие:

- от сети переменного тока промышленной частоты (50 Гц);

- от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

- от сети постоянного тока.

По виду преобразования энергии ЭП делят на три группы:

- электроприводы;

- электротехнологические установки;

- электроосветительные установки.

По общности технологического процесса ЭП делят на:

- производственные механизмы;

- общепромышленные установки;

- подъемно – транспортное оборудование;

- электросварочное оборудование;

- электронагревательные и электролизные установки.

Электрооборудование разделяют на силовое и осветительное. Силовое охватывает все виды ЭП, исключая предназначенные для освещения. При проектировании расчеты и чертежи силового и осветительного электрооборудования выполняются раздельно.

1. Режимы работы ЭП.

Рисунок 3 – Графики основных режимов работы ЭП.

Различают три основных режима работы, характерных для большинства ЭП промышленных предприятий: продолжительный, кратковременный и повторно – кратковременный.

Продолжительный режим – это такой режим работы ЭП, который продолжается столь длительное время, что температура нагрева всех его частей достигает практически установившегося значения. В продолжительном режиме работают электроприводы большинства насосов, компрессоров, вентиляторов; механизмы непрерывного транспорта; нагревательные печи и т.д.

Кратковременный режим – это режим, при котором рабочий период столь мал, что температура отдельных частей ЭП не достигает установившегося значения; период же остановки настолько длителен, что они успевают охладиться до температуры окружающей среды. В кратковременном режиме работают вспомогательные механизмы металлорежущих станков; электроприводы задвижек, заслонок и т.д.

Повторно – кратковременный режим – это режим, при котором кратковременные периоды работы чередуются с паузами. При этом во время рабочих периодов температура ЭП не достигает установившегося значения, а во время пауз ЭП не успевает охладиться до температуры окружающей среды. В результате многократных циклов температура ЭП достигает некоторой средней величины. В повторно – кратковременном режиме работают подъемно – транспортные механизмы, сварочные аппараты и т.д.

Приемники повторно – кратковременного режима характеризуются продолжительностью включения (ПВ):

t_В – период включения; t_О - период отключения; t_Ц – время всего цикла.

Если t_Ц>10 мин., то режим считается продолжительным. ГОСТ установил следующие значения ПВ: 15, 25, 40 и 60%.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Определение электроприемник.

2. Класификация электрических приемников

3.Опишите Режимы работы ЭП.

Лекция 2

Тема: «Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей напряжением до 1 кВ».

1. Устройство осветительных и силовых сетей.

Наиболее распространенными способами прокладки кабелей внутри зданий являются:

- открыто по стенам и перекрытиям;

- в каналах.

Открытую прокладку чаще всего выполняют небронированными кабелями (марки АВВГ). Трасса кабелей должна быть по возможности прямолинейной. Разновидностью открытой прокладки является прокладка в лотках (см. рис. 2.3 стр. 32 /1/ или рис. 3.7 стр. 133 /2/). Ее применяют, например, во взрывоопасных помещениях класса В - I и В - Iа, где используют кабели марки ВБВ.

Если требуется в одном направлении проложить большое число кабелей, то в полу цеха сооружают канал из железобетона или кирпича, который перекрывают железобетонными плитами или стальными рифлеными листами. Кабели внутри канала укладывают на его дно или на конструкции, установленные на боковых стенах (рисунок 6). Преимущества такой прокладки: защищенность от механических повреждений, удобство осмотра; недостаток – большие капитальные затраты.

Рисунок 6 – Прокладка кабелей в канале.

Цеховые сети, выполненные проводами, прокладывают открыто или в трубах.

Открытую прокладку можно применять при отсутствии возможности механических повреждений во всех помещениях, кроме взрывоопасных.

На промышленных предприятиях используют следующие виды труб:

1) стальные водогазопроводные – для помещений со взрывоопасной, сырой, особо сырой и химически активной средой;

2) тонкостенные электросварные – для пожароопасных и горячих цехов;

3) пластмассовые – в остальных случаях.

2. Назначение, устройство и применение распределительных щитов.

В качестве основного электрооборудования для внутрицеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ применяются распределительные панели, силовые распределительные шкафы, распределительные пункты, ящики с рубильниками и предохранителями, щитки освещения. Перечисленные устройства служат для приема и распределения электроэнергии, управления электроустановками и их защиты. В них смонтированы коммутационные и защитные аппараты, измерительные приборы, аппаратура автоматики и вспомогательные устройства.

В качестве защитных аппаратов используют предохранители и автоматы. Шкафы с предохранителями имеют на вводе один или два рубильника. Распределительные пункты с автоматами могут быть с вводным автоматическим выключателем или без него.

Пункты с автоматическими выключателями применяют в следующих случаях:

1) при автоматизации управления;

2) при частых аварийных отключениях;

3) если предохранители не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к защите.

В остальных случаях применяют шкафы с предохранителями, т.к. они более дешевые.

Осветительные щитки, как правило, комплектуются автоматами.

По способу установки пункты изготовляют напольными, навесными и утопленными.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1.Устройство осветительных и силовых сетей.

2.Зарисовать прокладка кабелей в канале.

3.Назначение, устройство и применение распределительных щитов.

Лекция 3

Тема: «Выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током».

Нагрев проводов электрическим током.

Согласно закону Джоуля – Ленца проводники электрических сетей нагреваются при прохождении по ним электрического тока. Количество выделенной тепловой энергии прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Нагрев изменяет физические свойства проводника. Повышается его сопротивление, а значит повышается и бесполезный расход электроэнергии на нагрев токоведущих частей. Слишком высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений, а в некоторых случаях к возникновению пожара и даже взрыва.

Наибольшая температура, при которой обеспечивается надежная продолжительная работа проводов и кабелей, называется длительно допустимой температурой. Ее величина зависит от вида проводника (см. табл. 2.3 стр. 39 /1/). Ток, при котором устанавливается длительно допустимая температура нагрева проводника, называется длительно допустимым током. Учитывая условия надежности, безопасности и экономичности, правила устройства электроустановок (ПУЭ) установили значения длительно допустимых токов для проводников различных марок и сечений с учетом способа их прокладки.

Чем выше сечение проводника, тем больше длительно допустимый ток. Это объясняется двумя причинами:

1) у проводника большего сечения при одной и той же длине сопротивление меньше, значит, при одном и том же токе, он будет нагреваться меньше;

2) у проводника большего сечения больше площадь наружной поверхности, а значит лучше условия передачи тепла в окружающую среду.

2. Определение длительных токов ЭП и выбор сечений проводов и кабелей.

При расчете сети по нагреву сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды помещения и способа прокладки сети. Затем выбирают наименьшее сечение проводника, для которого выполняется условие:

(1)

I_Р – расчетный максимальный ток нагрузки, А;

I_Д – длительно допустимый ток (табличное значение),А.

Для одного ЭП за максимальный расчетный ток принимают его номинальный ток. Исключение: АД с короткозамкнутым ротором, установленные во взрывоопасной зоне; для них I_Р = 1,25*I_НОМ. Для группы ЭП I_Р определяется специальным расчетом.

Значения длительно допустимых токов в таблице указаны для нормальных условий прокладки: t_ВОЗД. = 25 °С, t_ЗЕМЛИ = 15 °С. Если условия прокладки отличаются от нормальных, то длительно допустимый ток определяется по формуле:

К_П – поправочный температурный коэффициент (см. табл. П2 стр. 358 /1/).

При повторно- кратковременном режиме (ПКР) проводники нагреваются меньше, чем при продолжительном, поэтому для них допустимый ток равен:

Эту формулу используют, если ПВ 40%,а сечение проводников выше 6 мм² для меди, 10 мм² для алюминия (иначе ).

Для кратковременного режима работы с длительностью включения до 4 мин. длительно допустимый ток определяют так же, как и для ПКР, а при длительности включения более 4 мин. – как для продолжительного режима.

Контрольные вопросы

1.Нагрев проводов электрическим током.

2.Определение длительных токов ЭП и выбор сечений проводов и кабелей.