ВЫБОР СЕЧЕНИЙ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ ПО УСЛОВИЮ НАГРЕВАНИЯ
Л. ДОПУСТИМЫЕ ТОКОВЫЕ НАГРУЗКИ НА ПРОВОДА, КАБЕЛИ И ШИНЫ
Электрический ток, протекающий по проводникам линий электрической сети, нагревает токоведущие жилы. Одновременно происходит охлаждение проводников путем отвода тепла в окружающую среду. Через некоторое время, если величина протекающего в проводниках тока не меняется, температура проводника достигает некоторого предельного значения, которое в дальнейшем остается неизменным.
Наибольшая допустимая температура для проводов и кабелей определяется условиями безопасности, надежности и экономичности.
Излишне высокая температура изолированного провода или кабеля служит причиной быстрого износа изоляции и сокращения срока службы проводки.
Особенно опасным является перегревание изоляции проводников в пожароопасных и взрывоопасных помещениях, где воспламенение изоляции может вызвать пожар или взрыв
Таким образом, величина токовой нагрузки на проводник заданного сечения должна быть ограничена, с тем чтобы наибольшая температура проводника не превышала определенного предела. ПУЭ устанавливают следующие наибольшие допустимые температуры при нагревании длительной токовой нагрузкой: голые провода и шины 70°С, провода и кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией 65°С, кабели с бумажной изоляцией на напряжение до 3 000 Б 80 °С.
Допустимые токовые нагрузки зависят от сечений проводника, его конструктивного выполнения и условий охлаждения.
Б табл. П-2—П-4 приведены допустимые токовые нагрузки для изолированных проводов, кабелей с бумажной изоляцией и голых проводов. Эти таблицы составлены для проводников с алюминиевыми жилами, имеющими в настоящее время наибольшее распространение. Таблицы допустимых токовых нагрузок для проводов и кабелей других марок читатель может найти в справочниках или ПУЭ. [Л. 1, 5].
Допустимые нагрузки в указанных таблицах приведены для нормальных условий прокладки. Нормальными условиями при прокладке проводов и кабелей в воздухе считается температура воздуха +25 С, причем расстояние в свету между соседними кабелями при прокладке их внутри и вне зданий и в туннелях должно быть не менее 35 мм и при прокладке в каналах не менее 50 мм. Число прокладываемых кабелей не ограничивается. Нормальной температурой при прокладке кабелей в земле или в воде считается 15 °С. Допустимые нагрузки для кабелей, проложенных в земле, приведены при условии прокладки в траншее одного кабеля.
Пример 2. Определить допустимую нагрузку для трехжильного кабеля с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией сечением 95 мм2 при прокладке в земле, в воде и в воздухе.
Решение. По табл. П-3 находим для трехжильного кабеля указанного сечения допустимые нагрузки при прокладке в земле — 260. в воде — 340 и в воздухе - 90 А Допустимая нагрузка на один и тот же кабель меняется в зависимости от условий охлаждения: лучше всего кабель охлаждается при прокладке в воде, хуже — при прокладке в земле, а еще хуже — при прокладке в воздухе
Если условия прокладки проводов и кабелей отличаются от нормальных, величина допустимой нагрузки /д (А) на провод или кабель определяется с учетом поправочного коэффициента
(4)
где I д н —табличное значение допустимой нагрузки при нормальных условиях. А; Кп — поправочный коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения проводника.
Поправка на температуру окружающей среды. Если фактическая температура окружающей среды отличается от нормальной, вводится поправочный коэффициент Kni, величина которого определяется по табл. П-5 в зависимости от допустимой максимальной температуры проводника и фактической температуры среды.
Поправка на число кабелей, проложенных в одной траншее. При прокладке в общей траншее более одного кабеля вводится поправочный коэффициент Km, определяемый по табл. П-6.
Ненагруженные резервные кабели при этом не должны учитываться.
Поправка на повторно-кратковременный и кратковременный режим работы. Допустимые нагрузки в табл П 2, П-3 и П 4 определены при условии длительного прохождения тока по проводникам. Однако электродвигатели многих станков работают в повторно-кратко временном режиме. Двигатель работает при обработке детали, затем на время установки для обработки новой детали он останавливается. Таким образом, время работы двигателя чередуется со временем отключения. Понятно, что проводники линии, питающей двигатель с таким режимом работы, находятся в лучших условиях охлаждения по сравнению с проводниками такой же линии, несущей нагрузку без перерывов. Проводники линии с повторно-кратковременным режимом работы допускают увеличение нагрузки, учитываемое поправочным коэффициентом Клз, который определяется по формуле
(5)
где ПВ— относительная продолжительность рабочего периода, равная отношению времени включения линии к общей длительности времени включения и отключения,
(6)
где tp — длительность рабочего периода; tn — общая длительность цикла.
Необходимо отметить, что коэффициент, учитывающий увеличение допустимой нагрузки на проводник, может быть применен лишь при следующих условиях:
а) продолжительность рабочего периода цикла повторно-кратковременного режима работы не превышает 4 мин, а продолжительность отключения — не менее 6 мин;
б) сечение медных проводников не ниже 10 мм2 и сечение алюминиевых проводников не ниже 16 мм2.
Если условия работы проводки требуют введения нескольких поправок, то общий поправочный коэффициент определяется перемножением отдельных коэффициентов.
