Выбор сечения проводов и кабелей

Сечения проводов и кабелей выбирают исходя из механи­ческой прочности, тока нагрузки и потери напряжения.

В процессе монтажа и эксплуатации провода и кабели испытывают механические нагрузки, которые могут привести к обрыву токоведущих жил. Чтобы этого не произошло, ПУЭ ограничивает минимальное сечение проводов в зависимости от способов прокладки и материала токо­ведущих жил. Например, согласно ПУЭ [5] сечение алюминиевых жил проводов и кабелей должно быть не менее 2,5 мм², а при прокладке на изоляторах - не менее 4 мм².

Нагрев проводников вызывается прохождением по ним электрического тока. Температура провода зависит от вели­чины этого тока и условий теплоотдачи в окружающую среду. Допустимая температура провода ограничивается классом его изоляции. В практических инженерных расчетах электрических сетей установившуюся температуру провода обычно не рассчитывают. Чтобы температура не превысила допустимого значения в зависимости от класса изоляции, материала жилы провода и способа его прокладки, ограничивают для каждого стандартного сечения допустимую силу тока.

Потеря напряжения в проводах за­висит от сечения, материала токоведущей жилы, длины про­вода, силы тока и системы напряжения. Обычно значение допустимой потери напряжения в осветительной сети задано (или его можно рассчитать). ГОСТ 13109-99 допускает потери напряжения в осветительных сетях производственных помещений и обществен­ных зданий, а также в прожекторных установках наружного освещения до 5% [2]. Сечение жил проводов можно рассчитать по потере напря­жения и на минимум проводникового материала. Расчет сечения проводов по потере напряжения производят по формуле

S=(∑M_i)/C•ΔU, (3.4.1)

где С - коэффициент, зависящий от напряжения сети, мате­риала жилы, числа проводов в группе (таблица 3.4.1);

M_i - электрический момент i -го приемника (светильника), кВт•м;

ΔU - располагаемая потеря напряжения, %.

Электрический момент M _i определяют как произведение мощности i -го светильника на расстояние от щита (или точки разветвления) до этого светильника. Например (рис. 3.2.1)

M_АР2 = Р₁•l_АР1 + Р₂•l_iАР2 ,

.

Таблица 3.4.1. Значение С, входящего в формулы для расчёта сетей по

потере напряжения

Номинальное напряжение сети, В	Система сети и род тока	Выражение коэффициента С	Значение коэффициента для проводников
медных	алюминиевых
380/220	Трехфазная с нулём	γ•Uл2/105
	Трёхфазная без нуля
380/220	Двухфазная с нулём	γ•Uл2/2,25•105		19,5
				7,4
	Двухпроводная переменного или постоянного тока	γ•Uл2/2•105	0,324	0,198
	0,144	0,088
	0,036	0,022

При вычислении следует учитывать, что мощность свето­вого прибора с газоразрядной лампой примерно на 20% больше мощности источника света.

Расчет сечения проводов производится из условия, что суммарная потеря напряжения, начиная от ввода до самой дальней лампы, не должна превышать 5%. Для этого произ­вольно выбирают потери напряжения на отдельных участках (например: ΔU₀ =0,2%; ΔU_АР2 =4,8%; ΔU_АВ =2%; ΔU_ВР7 =2,8%) и рассчитывают электрические моменты и сечения этих участ­ков.

Расчет сечения проводов на минимум проводникового ма­териала производится по формуле

, (3.4.2)

где ∑M_i=∑P_i•l_i - сумма моментов рассчитываемого и всех последующих участков с тем же числом проводов, что и у рассчитываемого, кВт • м;

- сумма моментов ответвлений с другим числом проводов, чем у рассчитываемого участка, кВт•м;

α - коэффициент приведения моментов, зави­сящий от числа проводов расчетного участка и в ответвлениях (таблица 3.4.2).

Таблица 3.4.2. Значения коэффициентов приведения моментов α

Линия	Ответвления	α
Трехфазная с нулем	Однофазное	1,85
Двухфазное с нулем	1,39
Двухфазная с нулем	Однофазное	1,33
Трехфазная без нуля	Двухпроводное	1,15

Пользуясь уравнением (3.4.2), вначале определяют сечение головного участка. Для этого определяют моменты отдельных участков, начиная от удаленных ламп, и приведенный момент. Для схемы рис. 3.2.1.

,

где, например, момент группы 1

Найденное значение округляют до ближайшего большего по стандарту и находят фактическую потерю напряжения на головном участке по величине момента нагрузки для него, т.е. по произведению суммарной нагрузки на длину головно­го участка

.

Последующие участки рассчитывают аналогично на оставшу­юся потерю напряжения.

Найденное сечение провода проверяют на нагрев и меха­ническую прочность. Значение расчетного тока для каждого из участков сети определяют по формуле

I_p = ∑P_i / т•U_Ф•cosφ, (3.4.3)

где ∑P_i - расчетная нагрузка (включая потери пускорегулирующей аппаратуре), Вт;

U_Ф - фазное напряжение в сети, В;

cosφ - коэффициент мощности нагрузки;

т - количество фаз сети.

По допустимому нагреву проверяют все участки электри­ческой сети на выполнение условия

I_доп ≥ I_p, (3.4.4)

где I_доп - длительно допустимый ток нагрева для данного способа прокладки, числа жил и сечения прово­да, А.

Если по одному из последних условий сечение провода не проходит, то его увеличивают. После окончательного выбора сечения провода определяют фактическую потерю напряже­ния по каждой группе.

Выбор защитной аппаратуры

Согласно ПУЭ, все осветитель­ные сети подлежат защите от токов короткого замыкания. Кроме того, требуется защита от перегрузок для сетей жилых и общественных зданий, торговых предприятий, пожаро- и взрывоопасных помещений, а также сетей, выполненных от­крыто проводами с горючей изоляцией. Аппараты защиты ус­танавливаются на линиях, отходящих от щитов, вводах в здание, высшей и низшей сторонах понижающих трансфор­маторов. Осветительные сети защищают автоматическими воздушными выключателями или предохранителями. Полный выбор этих аппаратов сложен [3], поэтому в расчётно-графической работе нужно выбрать только токи уставок автоматов и токи плав­кой вставки предохранителя.

Ток плавкой вставки предохранителя

I_в ≥ К•I_p, (3.5.1)

где I_p - расчетный ток группы, А;

К - коэффициент, учитывающий пусковые токи ламп (для газоразрядных ламп низкого давления и ламп накаливания мощностью до 300 Вт К =1, для дру­гих К =1,2).

Ток уставки комбинированного и теплового расцепителей определяется по формуле

I_к = I_т = К'•I_p, (3.5.2)

где К' - коэффициент, учитывающий пусковые токи.

Для газоразрядных ламп низкого давления К '= 1, для всех других ламп К' =1,4. Выбрав по справочным таблицам [2, 3] стандартную плавкую встав­ку или уставку автомата, следует согласовать ток уставки или вставки с допустимым током провода [3].

После выбора вставок защитного аппарата производят проверку сечения проводов на соответствие расчетному току вставки (уставки) защитного аппарата:

I_доп ≥ 1,25 I_в ; (3.5.3)

I_доп ≥ 1,25 I_вт ; (3.5.4)

I_доп ≥ 1,25 I_к . (3.5.5)

Если сеть защищается только от токов короткого замыка­ния, то:

I_доп ≥ 0,22 I_э ; (3.5.6)

I_доп ≥ 0,33 I_в . (3.5.7)

Разработка схемы управления

В помещениях животноводческих ферм и комплексов сле­дует поддерживать не только нормируемую освещенность, но и определенную продолжительность освещения с учетом вида и возраста животных. Управление освещением должно вы­полняться с учетом следующих требований.

Управление освещением небольших помещений должно производиться выключателями у входа, как правило, со сто­роны дверной ручки; для эпизодически посещаемых помеще­ний (кладовые, вентиляционные камеры и др.) - вне поме­щений.

Управление освещением участков с различной естественной освещенностью должно быть раздельным.

Управление освещением помещений с несколькими входа­ми рекомендуется осуществлять со всех возможных входов по "коридорной" схеме.

Способы и устройства управления освещением [3] должны со­здавать благоприятные условия экономии электрической энер­гии. В сельскохозяйственном производстве используется местное и автоматичес­кое управление. Местное управление осуществляется при помощи выклю­чателей, переключателей и автоматов. Автоматическое управ­ление может быть в функции времени, естественной освещен­ности или напряжения питающей сети.

В животноводческих и птицеводческих помещениях наиболее распространено уп­равление в функции времени. Для этих целей следует исполь­зовать программные реле времени 2РВМ и ИНС-9812, программатор режимов с фотореле типа ЭЧП-Ф, программные реле управления светом, командоаппараты, многоцепные аппараты и реле времени. Устройство и технические данные этих приборов приведены в [4]. В широких помещениях с окнами целесообразно управлять рядом светильников в функции естественной осве­щенности. Для этого следует использовать фотоэлектрические автоматы типа ФР-2, ящики управления освещением ЯУО 9600 и др. Технические харак­теристики этих автоматов приведены в [3].

Выбор щита управления

Для приема и распределения электроэнергии и защиты от­ходящих линий в осветительных сетях применяются вводно-распределительные устройства и вводные щиты. Осветитель­ные вводно-распределительные устройства классифицируют­ся по назначению (совмещенные, этажные, квартирные), способу установки (навесные, стоячие и т.д.), виду защи­ты от воздействия окружающей среды (защищенные, защи­щенные с уплотнением, взрывозащищенные), схемам элек­трических соединений (для четырех-, трех- или двухпроводных отходящих линий с вводными аппаратами или без них), типам защиты на отходящих линиях (с автоматическими вы­ключателями или предохранителями).

В каждом конкретном случае в зависимости от окружаю­щей среды, назначения, количества групп, схем соединений, аппаратов защиты выбирают то или иное вводно-распределительное устройство. Характеристика вводно-распределительных устройств приведена в [3].

ОФОРМЛЕНИЕ ГРАФИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

Графическая часть работы составляет не менее 1 листа ватмана формата (А3 - А1). Формат ватмана выбирается таким образом, что бы все элементы схемы были доступными для чтения. Рекомендуется приводить графическую информацию (схемы структурные, функциональные, принципиальные и др.) в тексте пояснительной записки к расчётно-графической работе в виде рисунков, или на отдельных форматах А4, оформленных согласно ЕСКД. Пример оформления графической части приведён в приложении П-10.

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Шашлов, А. Б. Основы светотехники [Электронный ресурс]: учебник для вузов / А. Б. Шашлов. – Изд. 2-е, доп. и перераб. – М.: Логос, 2012. – 256с.

2. Варфаломеев Л.П. Светотехника. Краткое справочное пособие / Л.П. Варфаломеев. – М.: Световые технологии, 2004. – 128с. (ПК)

3. Ляпин В.Г. Проектирование и энергоаудит электрического освещения. Учебное пособие / Новосиб. гос. аграр. ун-т. – Новосибирск, 2001. – 230с. (ПК).

4. Документация, перечень оборудования и каталоги фирм "Лисма", ОАО "Дивногорский завод низковольт-ной аппаратуры", "ABB", АООТ "Амуркабель", ЗАО "Сибкабель", ОАО "Челябинский завод "Теплоприбор", ПК "Тесей", "Radium", "Meyer", "Hoffmeister", "Gewiss", "Elkamet", "Spelsberg", "Hoffman-Schroff", "Danfoss", "Wago" и др. (ПК).

5. Правила устройства электроустановок.– 7-е изд. -М.: ЭНАС, 2013. - 552с.

6. ГОСТ 2. 754 - 72 (СТ СЭВ 3217 - 81) Обозначения условные графические электрического оборудования и проводов на планах. - М.: Гос. ком. по стандартам.

7. СНиП 23-05-95* Естественное и искусственное освещение – М.: Минестерство регионального развития Российской Федерации, 2011. - 69с.

8. Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок - М.: НИЦ ИНФРА-М, 2015. - 140с.

 

ПРИЛОЖЕНИЯ

П-1. Типовые объекты сельскохозяйственного назначения