Mpk-prometey.ru

МПК Прометей
12 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электрическая емкость кабеля

Электрическая емкость кабеля

При включении или выключении постоянного напряжения в кабельной сети, или под действием переменного напряжения, всегда возникает емкостный ток. Длительно емкостный ток существует только в изоляции кабелей, находящихся под воздействием переменного напряжения. Ток проводимости при постоянном токе существует все время, а к изоляции кабеля оказывается приложено напряжение постоянного тока. Более подробно о емкости кабеля, о физическом смысле этой характеристики и будет рассказано в данной статье.

Силовой трехжильный кабель

С точки зрения физики, одножильный кабель круглого сечения является по сути цилиндрическим конденсатором. И если принять за Q величину заряда внутренней цилиндрической обкладки, то на единицу ее поверхности придется количество электричества, которое можно вычислить по формуле:

Здесь е — диэлектрическая проницаемость кабельной изоляции.

В соответствии с фундаментальной электростатикой, напряженность электрического поля Е при радиусе r окажется равной:

И если рассмотреть внутреннюю цилиндрическую поверхность кабеля на некотором удалении от его центра, а это будет эквипотенциальная поверхность, то напряженность электрического поля для единицы площади данной поверхности окажется равной:

Диэлектрическая проницаемость изоляции кабеля колеблется в широких пределах, в зависимости от условий эксплуатации и типа примененной изоляции. Так, вулканизированная резина имеет диэлектрическую проницаемость от 4 до 7,5, а пропитанная кабельная бумага — от 3 до 4,5. Дальше будет показано, как диэлектрическая проницаемость, а значит и емкость, связаны с температурой.

Обратимся к Кельвинову методу зеркального отражения. Опытные данные дают лишь формулы для приблизительного вычисления значений емкостей кабелей, и выводятся эти формулы на базе метода зеркального отражения. В основе метода положение о том, что цилиндрическая оболочка из металла, окружающая бесконечно длинный тонкий проводник L, заряженный до величины Q, влияет на этот проводник так же, как провод L1, заряженный противоположно, но с условием, что:

Прямые измерения емкостей дают различные результаты при разных методах измерения. По этой причине емкость кабеля можно условно разделить на:

Cст — емкость статическую, которая получается посредством измерения непрерывным током с последующим сравнением;

Сэфф — эффективную емкость, которую вычисляют на основе данных вольтметра и амперметра при тестировании переменным током по формуле: Сeff = Ieff/ (ωUeff)

С — действительную емкость, которая получается из анализа осциллограммы по отношению максимального заряда к максимальному напряжению во время теста.

В действительности выяснилось, что величина С действительной емкости кабеля практически постоянна за исключением случаев пробоя изоляции, следовательно на диэлектрической проницаемости изоляции кабеля изменение напряжения не сказывается.

Однако влияние температуры на диэлектрическую проницаемость имеет место, и с ростом температуры она снижается до 5%, и соответственно снижается действительная емкость С кабеля. При этом отсутствует зависимость действительной емкости от частоты и формы тока.

электрическая емкость кабеля

Статическая емкость Сст кабеля при температурах ниже 40 °C согласуется со значением его действительной емкости С, и связано это с разжижением пропитки, при более высоких температурах статическая емкость Сст увеличивается. Характер роста отражен на графике, на нем кривая 3 показывает изменение статической емкости кабеля с изменением температуры.

Эффективная емкость Сэфф сильно зависима от формы тока. Чистый синусоидальный ток приводит к согласованию эффективной и действительной емкостей. Острая форма тока приводит к росту эффективной емкости в полтора раза, тупая форма тока — эффективную емкость уменьшает.

Практическое значение имеет эффективная емкость Сэфф, поскольку именно она определяет важные характеристики электрической сети. При ионизации в кабеле эффективная емкость увеличивается.

На приведенном графике:

1 — зависимость сопротивления кабельной изоляции от температуры;

2 — логарифм сопротивления кабельной изоляции от температуры;

3 — зависимость величины статической емкости Сст кабеля от температуры.

Во время производственного контроля качества изоляции кабеля, емкость практически не имеет решающего значения, разве что в процессе режима вакуумной пропитки в сушильном котле. Для низковольтных сетей емкость также не особо важна, но она влияет на коэффициент мощности при нагрузках индуктивного характера.

А при работе в высоковольтных сетях, емкость кабеля крайне важна, и может вызвать проблемы в процессе функционирования установки в целом. Например, можно сравнить установки с рабочим напряжением в 20000 вольт и 50000 вольт.

силовой электрический кабель

Допустим, необходимо передать 10 МВА при косинусе фим равном 0,9 на расстояние 15,5 км и 35,6 км. Для первого случая сечение жил с учетом допустимого нагрева выбираем 185 кв.мм, для второго — 70 кв.мм. Первая промышленная установка на 132 кВ в США с маслонаполненным кабелем имела следующие параметры: зарядный ток в 11,3 А/км дал зарядную мощность в 1490 кВа/км, что 25-кратно превысило аналогичные параметры воздушных ЛЭП аналогичного напряжения.

Читайте так же:
Mystery mtv 4022lt2 уменьшить ток подсветки

По емкости подземная установка в Чикаго первой очереди оказалась сродни параллельно включенному электрическому конденсатору на 14 МВА, а в городе Нью-Йорке мощность емкостного тока достигла 28 МВА, и это при передаваемой мощности в 98 МВА. Рабочая емкость кабеля оказалась приблизительно равной 0,27 Фарад на километр.

Потери холостого хода, когда нагрузка слаба, вызываются именно емкостном током, порождающим джоулево тепло, а полная нагрузка способствует более эффективной работе электростанций. В разгруженной сети такой реактивный ток понижает напряжение генераторов, по этой причине к их конструкциям предъявляют особые требования. С целью снижения емкостного тока повышают частоту тока высокого напряжения, например во время испытаний кабелей, но это реализовать трудно, и иногда прибегают к нагружению кабелей индуктивными реакторами.

Так, кабель всегда имеет емкость и активное сопротивление по отношению к земле, которые обуславливают емкостной ток. Сопротивление изоляции кабеля R при питающем напряжении 380 В должно быть не менее 0,4 МОм. Емкость кабеля С зависит от длины кабеля, способа его прокладки и т. д.

Для трехфазного кабеля с виниловой изоляцией, напряжением до 600 В и частотой сети 50 Гц зависимость емкостного тока от площади сечения токоведущих жил и его длины показана на рисунке. Для расчета емкостного тока необходимо использовать данные из технических условий изготовителя кабеля.

Если величина емкостного тока составляет 1 мА или меньше, это не влияет на работу электроприводов.

Важную роль играет емкость кабелей в заземляемых сетях. Токи заземления почти прямо пропорциональны емкостным токам и соответственно самой емкости кабеля. Поэтому в крупных мегаполисах токи заземления обширных городских сетей достигают огромных величин.

Надеемся, что этот краткий материал помог вам получить общее представление о емкости кабеля, о том, как она влияет на работу электрических сетей и установок, и почему необходимо уделять этому параметру кабеля должное внимание.

Категории товаров

  • Буры и сверла
  • Инструменты
    • Инструмент WITTE
      • Отвертки
      • Рулетки
      • Уровни
      • Отвертки
      • Ключи,клещи
      • ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ СНЯТИЯ ИЗОЛЯЦИИ
      • ПАССАТИЖИ, БОКОРЕЗЫ
      • Шпилька
      • Дюбель
        • Дюбель металлический для газобетона
        • Дюбель складной пружинный,крючок
        • Дюбель пластиковый
        • Черные /частый шаг/
        • Черные /редкий шаг/
        • Рамные
        • Забивной
        • Анкерный болт
        • Уголки
          • Анкерные
          • Усиленные
          • Скользящие
          • Ровносторонние
          • Уголки под 135 градусов
          • Обычные
          • Ассиметричные
          • Z-образные
          • tekfor
          • ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ ДЛЯ БАНИ И САУНЫ
          • ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
          • КРЫШНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
          • ПОТОЛОЧНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
          • ЦЕНТРОБЕЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ (РАДИАЛЬНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ)
          • ПЛАСТИКОВЫЕ ВОЗДУХОВОДЫ
          • АВТОМАТИКА ДЛЯ ВЕНТИЛЯЦИИ
          • ГИБКИЕ ВОЗДУХОВОДЫ ИЗ ПВХ
          • ВЫТЯЖНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
          • ОКОННЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
          • ОСЕВЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
          • КАНАЛЬНЫЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
            • ПРОМЫШЛЕННЫЕ И КОММЕРЧЕСКИЕ ВЕНТИЛЯТОРЫ
            • ВЕНТИЛЯТОРЫ ДЛЯ КРУГЛЫХ КАНАЛОВ
            • УВЛАЖНИТЕЛИ ВОЗДУХА, МОЙКИ ВОЗДУХА
            • СУШКИ ДЛЯ РУК
            • ОТОПИТЕЛЬНЫЕ АГРЕГАТЫ
            • ИНФРАКРАСНЫЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ
            • АВТОМАТИКА ДЛЯ ТЕПЛОВЫХ ЗАВЕС
            • ГАЗОВЫЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ
            • ТЕПЛОВЫЕ ЗАВЕСЫ
            • АРОМАТИЗАТОРЫ, ИОНИЗАТОРЫ
            • ВОЗДУХООЧИСТИТЕЛИ
            • ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ОБОГРЕВАТЕЛИ
              • ТЕПЛОВЕНТИЛЯТОРЫ
              • КОНВЕКТОРЫ
              • ПАТРОНЫ
              • ПОДРОЗЕТНИКИ
              • АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
                • ASD
                • Дифференциальные автоматы ABB
                • ABB
                • EATON
                • EKF
                • LEGRAND
                • EKF
                • Кабель ШВВП
                • Кабель ПВС
                  • ПВС 3-жилы
                  • ПВС 2-жилы
                  • КГ 5-жил
                  • КГ 4-жилы
                  • КГ 3-жилы
                  • КГ 2-жилы
                  • КГ 1-жила
                  • ВВГ 4-жилы
                  • ВВГ 3-жилы
                  • ВВГ 2-жилы
                  • ПРЕДОХРАНИТЕЛИ
                  • МИНИ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
                  • BYLECTRICA
                    • РОЗЕТКИ ШТЕПСЕЛЬНЫЕ
                    • БЛОКИ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОЧНЫЕ
                    • РАМКИ
                    • ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
                      • ВСТРАИВАЕМЫЕ
                      • НАКЛАДНЫЕ
                      • ВСТРАИВАЕМЫЕ
                      • НАКЛАДНЫЕ
                      • Выключатели
                      • Рамки
                      • Розетки
                      • РОЗЕТКИ
                      • РАМКИ
                      • ВЫКЛЮЧАТЕЛИ
                      • ПОДЗЕМНЫЕ СВЕТИЛЬНИКИ
                      • ФИТОСВЕТ
                      • ПРОЖЕКТОРЫ
                        • СВЕТОДИОДНЫЕ
                        • ПАНЕЛИ ASD
                        • KRAULER LED
                        • LED ASD
                        • LED ЭРА
                        • МЕТАЛЛОГАЛОГЕННЫЕ ЛАМПЫ
                        • LED ЛАМПЫ
                          • LED ЭРА
                          • LED ASD
                          • УДЛИНИТЕЛИ, СЕТЕВЫЕ ФИЛЬТРЫ
                          • ПЛИТКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ
                          • Реле напряжения
                            • RBUZ
                            • Осциллограф
                            • TESTBOY
                            • ОДНОФАЗНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ИНВЕРТОРНОГО ТИПА
                            • ТРЕХФАЗНЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ТИПА
                            • БЫТОВЫЕ ОДНОФАЗНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
                            • ОДНОФАЗНЫЕ ЦИФРОВЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ ПОНИЖЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ
                            • ОДНОФАЗНЫЕ ЦИФРОВЫЕ НАСТЕННЫЕ СТАБИЛИЗАТОРЫ
                            • СТАБИЛИЗАТОРЫ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЕ
                            • СТАБИЛИЗАТОРЫ РЕЛЕЙНЫЕ С ЦИФРОВЫМ ДИСПЛЕЕМ
                            • НАКОПИТЕЛЬНЫЕ
                            • ПРОТОЧНЫЕ
                            • НАГРЕВАТЕЛЬНЫЕ МАТЫ
                            • ОБОГРЕВ КРОВЛИ
                            • ТЕРМОРЕГУЛЯТОРЫ
                            • НАГРЕВАТЕЛЬНЫЙ КАБЕЛЬ
                            • ПЛЕНОЧНЫЙ ПОЛ

                            Новости

                            Акция в 2018 на кондиционеры

                            Акция в 2018 на кондиционеры

                            Written on 10.05.2018

                            Сегодня LEBERG – один из лидеров в производстве кондиционеров и теплового оборудования в Европе по соотношению цена-качество.

                            Принимаем к оплате

                            Оплата покупки производится в российских рублях,
                            как в наличной, так и в безналичной форме,
                            в зависимости от выбранного при оформлении
                            заказа способа оплаты.

                            Выбор проводников по термической и динамической устойчивости к току к.з.

                            Проводники и токопроводы в электрических сетях выше 1000 в, как правило, подлежат проверке на условия нагревания током к. з.
                            В электрических сетях до 1000 в на термическую устойчивость проверяются только токопроводы.
                            Повышение температуры жил изолированных проводников и кабелей в результате прохождения тока к. з. ведет к химическому разложению изоляции и резкому снижению ее электрической и механической прочности, а следовательно, и к возможности аварии. Поэтому установлены определенные максимально допустимые пределы температур в режиме к. з., указанные в табл. 6-1.

                            Проверка кабелей на нагревание от токов к. з. должна производиться:
                            1)для одиночных кабелей небольшой протяженности, исходя из к. з. в начале кабеля;
                            2)для одиночных кабелей, имеющих соединительные муфты, исходя из к. з. s начале каждого участка, с тем чтобы иметь возможность ступенями уменьшать сечение кабеля по его длине;
                            3)для двух и более параллельно включенных кабелей, исходя из к. з. непосредственно за пучком (по сквозному току).

                            Допускается не проверять проводники по режиму к. з. в случае их защиты плавкими предохранителями. Линия считается защищенной предохранителем, когда отключающая способность предохранителя достаточна для отключения наибольшего возможного аварийного тока линии.
                            Для линий к индивидуальным электроприемникам, в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 1000 ква включительно, допускается не проверять сечения проводников по току к. з при одновременном соблюдении следующих условий:

                            1.В электрической или технологической части предусмотрено резервирование, гарантирующее от расстройства производственного процесса.
                            2.Повреждение проводников при к. з. не может вызвать взрыва.
                            3.Возможна замена проводников без значительных затруднений.

                            Для линий к индивидуальным электроприемникам или небольшим распределительным пунктам неответственного назначения допускается не производить проверку проводников на термическую устойчивость при к. з., если обеспечивается только одно условие 2 (отсутствие опасности взрыва).
                            Провода воздушных линий до 10 кв не проверяются по току к. з.
                            Допустимые величины тока к. з. для кабелей определяются в зависимости от материала и сечения кабеля и длительности прохождения тока к. з.
                            Термическое действие тока к. з. в течение действительного времени прохождения его t д , характеризуется величиной фиктивного времени t ф прохождения установившегося тока к. з. с одинаковым по термическому действию эффектом.
                            Фиктивное время определяется в зависимости от отношения

                            где I» — действующее значение периодической составляющей тока к. з. в начальный момент, а
                            — установившийся ток к. з. (действующее значение), а.
                            Действительное время I д слагается из выдержки времени, установленной на максимально-токовой защите линии, и собственного времени отключающего аппарата (выключателя мощности).
                            При проверке на термическую устойчивость проводников линий, оборудованных быстродействующим автоматическим повторным включением, должно учитываться повышение нагревания проводников из-за увеличения суммарной продолжительности к. з.
                            При расчетах тока к. з. в распределительных сетях 6-10 кв весьма часто затухание не учитывают. В этом случае фиктивное время может быть принято равным действительному и задача проверки проводников на термическую устойчивость упрощается отсутствием необходимости определения фиктивного времени.
                            Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току к. з. при заданной величине фиктивного времени t ф , определяется из выражения

                            где F-сечение жилы кабеля, мм кв
                            С — постоянная, определяемая в зависимости от заданной ПУЭ конечной температуры нагревания жил и напряжения; числовые значения постоянной С- указаны в табл. 6-1.
                            Ниже приведена табл. 6-2 для проверки кабелей на термическую устойчивость, составленная по формуле (6-2) в величинах допустимого установившегося тока к. з. в килоамперах.
                            В дополнение к расчету на термическую устойчивость сечение шин токопроводов должно быть проверено также на механическую прочность при к. з. (динамическая устойчивость токопровода).

                            Расчет сечения кабеля: зачем он необходим и как правильно выполнить

                            Самое уязвимое место в сфере обеспечения квартиры или дома электрической энергией – это электропроводка. Во многих домах продолжают использовать старую проводку, не рассчитанную на современные электроприборы. Нередко подрядчики и вовсе стремятся сэкономить на материалах и укладывают провода, не соответствующие проекту. В любом из этих случаев необходимо сначала сделать расчет сечения кабеля, иначе можно столкнуться с серьезными и даже трагичными последствиями.

                            кабель

                            Для чего необходим расчет кабеля

                            В вопросе выбора сечения проводов нельзя следовать принципу «на глаз». Протекая по проводам, ток нагревает их. Чем выше сила тока, тем сильнее происходит нагрев. Эту взаимосвязь легко доказать парой формул. Первая из них определяет активную силу тока:

                            формула

                            где I – сила тока, U – напряжение, R – сопротивление.

                            Из формулы видно: чем больше сопротивление, тем больше будет выделяться тепла, т. е. тем сильнее проводник будет нагреваться. Сопротивление определяют по формуле:

                            где ρ – удельное сопротивление, L – длина проводника, S – площадь его поперечного сечения.

                            Чем меньше площадь поперечного сечения проводника, тем выше его сопротивление, а значит выше и активная мощность, которая говорит о более сильном нагреве. Исходя из этого, расчет сечения необходим для обеспечения безопасности и надежности проводки, а также грамотного распределения финансов.

                            Что будет, если неправильно рассчитать сечение

                            Без расчета сечения проводника можно столкнуться с одной из двух ситуаций:

                            • Слишком сильный перегрев проводки. Возникает при недостаточном диаметре проводника. Создает благоприятные условия для самовозгорания и коротких замыканий.
                            • Неоправданные затраты на проводку. Такое происходит в ситуациях, когда были выбраны проводники избыточного диаметра. Конечно, опасности здесь нет, но кабель большего сечения стоит дороже и не столь удобен в работе.

                            проводка

                            Что еще влияет на нагрев проводов

                            Из формулы (2) видно, что сопротивление проводника зависит не только от площади поперечного сечения. В связи с этим на его нагрев будут влиять:

                            • Материал. Пример – у алюминия удельное сопротивление больше, чем у меди, поэтому при одинаковом сечении проводов медь будет нагреваться меньше.
                            • Длина. Слишком длинный проводник приводит к большим потерям напряжения, что вызывает дополнительный нагрев. При превышении потерь уровня 5% приходится увеличивать сечение.

                            Пример расчета сечения кабеля на примере BBГнг 3×1,5 и ABБбШв 4×16

                            Трехжильный кабель BBГнг 3×1,5 изготавливается из меди и предназначен для передачи и распределения электричества в жилых домах или обычных квартирах. Токопроводящие жилы в нем изолированы ПВХ (В), из него же состоит оболочка. Еще BBГнг 3×1,5 не распространяет горение нг(А), поэтому полностью безопасен при эксплуатации.

                            BBГнг 3x1,5

                            Кабель ABБбШв 4×16 четырехжильный, включает токопроводящие жилы из алюминия. Предназначен для прокладки в земле. Защита с помощью оцинкованных стальных лент обеспечивает кабелю срок службы до 30 лет. В компании «Бонком» вы можете приобрести кабельные изделия оптом и в розницу по приемлемой цене. На большом складе всегда есть в наличии вся продукция, что позволяет комплектовать заказы любого ассортимента.

                            Порядок расчета сечения по мощности

                            В общем виде расчет сечения кабеля по мощности происходит в 2 этапа. Для этого потребуются следующие данные:

                            • Суммарная мощность всех приборов.
                            • Тип напряжения сети: 220 В – однофазная, 380 В – трехфазная.
                            • ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7.
                            • Материал проводника: медь или алюминий.
                            • Тип проводки: открытая или закрытая.

                            Шаг 1. Потребляемую мощность электроприборов можно найти в их инструкции или же взять средние характеристики. Формула для расчета общей мощности:

                            где P1, P2 и т. д. – мощность подключаемых приборов, Кс – коэффициент спроса, который учитывает вероятность включения всех приборов одновременно, Кз – коэффициент запаса на случай добавления новых приборов в доме. Кс определяется так:

                            • для двух одновременно включенных приборов – 1;
                            • для 3-4 – 0,8;
                            • для 5-6 – 0,75;
                            • для большего количества – 0,7.

                            Кз в расчете кабеля по нагрузке имеет смысл принять как 1,15-1,2. Для примера можно взять общую мощность в 5 кВт.

                            Шаг 2. На втором этапе остается по суммарной мощности определить сечение проводника. Для этого используется таблица расчета сечения кабеля из ПУЭ. В ней дана информация и для медных, и для алюминиевых проводников. При мощности 5 кВт и закрытой однофазной электросети подойдет медный кабель сечением 4 мм 2 .

                            таблица

                            Правила расчета по длине

                            Расчет сечения кабеля по длине предполагает, что владелец заранее определил, какое количество метров проводника потребуется для электропроводки. Таким методом пользуются, как правило, в бытовых условиях. Для расчета потребуются такие данные:

                            • L – длина проводника, м. Для примера взято значение 40 м.
                            • ρ – удельное сопротивление материала (медь или алюминий), Ом/мм 2 ·м: 0,0175 для меди и 0,0281 для алюминия.
                            • I – номинальная сила тока, А.

                            Шаг 1. Определить номинальную силу тока по формуле:

                            где P – мощность в ваттах (суммарная всех приборов в доме, для примера взято значение 8 кВт), U – 220 В, Кс – коэффициент одновременного включения (0,75), cos φ – 1 для бытовых приборов. В примере получилось значение 36 А.

                            Шаг 2. Определить сечение проводника. Для этого нужно воспользоваться формулой (2):

                            Потеря напряжения по длине проводника должна быть не более 5%:

                            Потери напряжения dU = I · R, отсюда R = dU/I = 11/36 = 0,31 Ом. Тогда сечение проводника должно быть не меньше:

                            В случае с трехжильным кабелем площадь поперечного сечения одной жилы должна составить 0,75 мм 2 . Отсюда диаметр одной жилы должен быть не менее (S/ π) · 2 = 0,98 мм. Кабель BBГнг 3×1,5 удовлетворяет этому условию.

                            Как рассчитать сечение по току

                            Расчет сечения кабеля по току осуществляется также на основании ПУЭ, в частности, с использованием таблиц 1.3.6. и 1.3.7. Зная суммарную мощность электроприборов, можно по формуле определить номинальную силу тока:

                            Для трехфазной сети используется другая формула:

                            где U будет равно уже 380 В.

                            Если к трехфазному кабелю подключают и однофазных, и трехфазных потребителей, то расчет ведется по наиболее нагруженной жиле. Для примера с общей мощностью приборов, равной 5 кВт, и однофазной закрытой сети получается:

                            BBГнг 3×1,5 – медный трехжильный кабель. По таблице 1.3.6. для силы тока 18 А ближайшее в значение – 19 А (при прокладке в воздухе). При номинальной силе тока 19 А сечение его токопроводящей жилы должно составлять не менее 1,5 мм 2 . У кабеля BBГнг 3×1,5 одна жила имеет сечение S = π · r 2 = 3,14 · (1,5/2) 2 = 1,8 мм 2 , что полностью соответствует указанному требованию.

                            таблица

                            Если рассматривать кабель ABБбШв 4×16, необходимо брать данные из таблицы 1.3.7. ПУЭ, где указаны значения для алюминиевых проводов. Согласно ей, для четырехжильных кабелей значение тока должно определяться с коэффициентом 0,92. В рассматриваемом примере к 18 А ближайшее значение по таблице 1.3.7. составляет 19 А.

                            С учетом коэффициента 0,92 оно составит 17,48 А, что меньше 18 А. Поэтому необходимо брать следующее значение – 27 А. В таком случае сечение токопроводящей жилы кабеля должно составлять 4 мм 2 . У кабеля ABБбШв 4×16 сечение одной жилы равно:

                            Согласно таблице 1.3.7. этот кабель рациональнее использовать при номинальном токе 60 А (при прокладке по воздуху) и до 90 А (при прокладке в земле).

                            Что такое активное сопротивление

                            При прохождении тока в электрической цепи он подвергается противодействию ее отдельных частей, которое в электротехнике называется сопротивлением. Это приводит к потере части мощности. Чтобы правильно рассчитать параметры электрической цепи, нужно учитывать природу сопротивления и знать, в чем заключается действие различных его видов.

                            Учет активного сопротивления играет важную роль при передаче энергии на большие расстояния

                            Что такое сопротивление

                            Ток, протекая через провода и различные радиодетали, тратит свою энергию. Это явление количественно выражается величиной сопротивления. В электротехнике его разделяют на активное и реактивное сопротивление. В первом случае при прохождении тока часть его энергии превращается в тепловой вид, а иногда и в другие (например, проявляется в химических реакциях). Величина активного сопротивления зависит от частоты переменного электротока и возрастает с ее увеличением.

                            Виды сопротивлений и их формулы

                            Второй тип сопротивления имеет более сложную природу и возникает в момент включения или выключения потребителя электроэнергии в сеть переменного или постоянного тока. В цепи с реактивным сопротивлением энергия электрического тока частично превращается в другую форму, а затем переходит обратно, то есть, наблюдается периодический колебательный процесс. Полное сопротивление цепи включает в себя активный и реактивный типы, которые учитываются по особым правилам.

                            Виды сопротивления

                            В электротехнике рассматривается активное электрическое сопротивление, а также две разновидности реактивного: индуктивное и ёмкостное.

                            Детали с разным сопротивлением

                            Активное сопротивление

                            Можно представить себе электрическую цепь, в которой к клеммам батарейки через провод последовательно присоединены резистор и электрическая лампочка. Если замкнуть провода, лампочка загорится. Можно использовать вольтметр или мультиметр в соответствующем режиме работы, с помощью которых измеряется разность потенциалов между двумя точками цепи.

                            Измерив напряжение между клеммами и сравнив его с тем, которое имеется на проводах подсоединённых к лампочке, можно увидеть, что последнее меньше. Это связано с падением напряжения на впаянной в цепь радиодетали. Последняя оказывает противодействие электрическому току, затрудняя его прохождение.

                            Активным сопротивлением обладает каждая деталь, через которую проходит ток. У металлических проводов оно очень маленькое. Чтобы узнать величину сопротивления радиодетали, нужно изучить обозначение на ее корпусе. Если из рассматриваемой электроцепи убрать резистор, то сила тока, проходящего через лампочку, увеличится.

                            Формула для расчета активного сопротивления соответствует закону Ома:

                            • R — величина активного сопротивления между двумя точками в цепи;
                            • U — напряжение или разность потенциалов между ними;
                            • I — сила тока на рассматриваемом участке цепи.

                            Для расчета активного сопротивления проводника формула будет другая:

                            Расчет активного сопротивления проводника

                            где K-коэффициент поверхностного эффекта, который равен 1,

                            • l — длина проводника,
                            • s — площадь поперечного сечения,
                            • p — “ро” удельное сопротивление.

                            Сопротивление принято измерять в Омах. Оно существенно зависит от формы и размеров объекта, через который протекает ток: сечения, длины, материала, а также от температуры. Действие активного сопротивления уменьшает энергию электрического тока, превращая её в другие формы (преимущественно в тепловую).

                            Один из видов омметров

                            Реактивное сопротивление

                            Этот вид возникает тогда, когда переменный ток проходит сквозь элемент, который обладает индуктивностью или емкостью. Основной особенностью реактивного сопротивления является преобразование электрической энергии в другую форму в прямом и обратном направлениях. Часто это происходит циклически. Реактивное сопротивление проявляется только при изменениях силы тока и напряжения. Существует два его вида: индуктивное и емкостное.

                            Индуктивное сопротивление

                            При увеличении силы тока порождается магнитное поле, обладающее различными характеристиками. Наиболее важной из них является индуктивность. Магнитное поле, в свою очередь, воздействует на проводник, по которому протекает ток. Влияние является противоположным направлению изменения тока. То есть, если сила тока увеличилась, то магнитное поле будет уменьшать его, и наоборот, если снизилась, то поле усилит его. Когда ток не меняется, реактивное сопротивление катушки индуктивности будет равно нулю.

                            Индуктивное сопротивление зависит от частоты тока. Чем она выше, тем выше скорость изменения данного параметра. Это значит, что будет образовано более сильное магнитное поле. Возникающая при этом ЭДС препятствует изменению электрического тока.

                            Катушки индуктивности

                            Расчет реактивного индуктивного сопротивления осуществляется по такой формуле:

                            XL = L×w = L×2π×f, где буквами обозначаются:

                            • L — индуктивность магнитного поля, которое порождается изменением силы тока;
                            • W — круговая частота изменения, которая используется в описании синусоидального изменения силы тока;
                            • Π — число «пи»;
                            • f — частота тока в обычном смысле.

                            При синусоидальном изменении напряжения сила тока будет меняться, отставая от него по фазе. Поэтому реактивное сопротивление трансформатора существенно зависит от его индуктивности.

                            Мощные трансформаторы используются для преобразования электроэнергии

                            Емкостное сопротивление

                            Оно имеет иную природу, чем индуктивное. Это понятие удобно проиллюстрировать на примере электрической цепи, состоящей из источника питания, клеммы которого соединены с обкладками конденсатора. Сразу после подключения на них будет постепенно накапливаться заряд, создавая ток в цепи.

                            После достижения предельной величины, которая определяется ёмкостью детали, ток не будет проходить по цепи. Если после этого отключить провода от клемм, а затем последние соединить, то между ними начнётся перемещение зарядов до тех пор, пока разность потенциалов станет равной нулю.

                            Если к конденсатору подключить источник переменного тока, то будет происходить следующее. С увеличением разности потенциалов заряд на обкладках конденсатора будет расти. Когда напряжение перейдёт в фазу уменьшения, накопленный заряд начнёт стекать с них, образуя ток противоположного направления. Затем разность потенциалов станет отрицательной, но по абсолютной величине будет расти до максимального значения. При этом конденсатор начнет вновь заряжаться, но при этом знак поступающих зарядов будет не такой, который был раньше.

                            Виды конденсаторов

                            Когда напряжение начнёт увеличиваться (уменьшаясь по абсолютной величине), заряд с обкладок конденсатора будет стекать. Когда разность потенциалов у источника достигнет нуля и продолжит увеличиваться, начнётся новый цикл изменений.

                            На каждом этапе описанной ситуации ток с обкладок конденсатора будет иметь направление противоположное тому, которое порождается переменной разностью потенциалов источника питания.

                            Происходящее таким образом уменьшение силы тока представляет собой физический смысл ёмкостного сопротивления. Оно обозначается буквами ХС и рассчитывается по формуле:

                            XС = 1/(w×C) = 1/(2π×f×C), где

                            • C — ёмкость используемого конденсатора;
                            • w — круговая частота переменного тока;
                            • π — число «пи»;
                            • f — частота переменного тока.

                            В рассматриваемом случае изменения тока отстают от напряжения.

                            Полное сопротивление

                            При использовании нескольких разновидностей важно знать, как они сочетаются между собой. Активное сопротивление присутствует в любых схемах. Оно способствует превращению части электрической энергии в нагрев. Реактивное сопротивление возникает лишь в цепи переменного тока. Чтобы определить его величину, необходимо из индуктивного вычесть ёмкостное. Эта характеристика показывает энергию, которая пульсирует в цепи, переходя из одной формы в другую.

                            Расчет полной цепи

                            Полное сопротивление представляет собой сумму активного и реактивного сопротивления в цепи переменного тока, но такое сложение необходимо выполнять особым образом. Для этого нужно начертить прямоугольный треугольник, катеты в котором должны иметь длину, равную величине активного и реактивного сопротивлений соответственно.

                            Определение полного сопротивления

                            Длина гипотенузы будет численно выражать полное сопротивление электрической цепи. Для его определения используется правило, говорящее о том, что сумма квадратов катетов равна квадрату гипотенузы. Это правило называют теоремой Пифагора. Следовательно, формула, с помощью которой можно найти полное сопротивление, выглядит так:

                            • Z — полное сопротивление;
                            • R — величина активной составляющей;
                            • XL и XC — значение индуктивного и емкостного параметра соответственно.

                            Следовательно, при расчёте полного сопротивления или импеданса нужно учитывать, что такое ёмкость и индуктивность и как они могут проявляться в электрических схемах. Эти величины называются еще паразитными, так как они могут отрицательно влиять на работу электроприбора. Их возникновение относят к непредсказуемым факторам. При этом емкостным или индуктивным сопротивлением, имеющим небольшое значение, при выполнении расчетов можно пренебречь.

                            Так выглядит мощная катушка индуктивности

                            Заключение

                            Как видим, при расчете электрической цепи необходимо учитывать и активное, и реактивное, и полное сопротивление. Они отличаются друг от друга не только названием. Физика этих сопротивлений также разная. Если под воздействием активного сопротивления электроэнергия превращается в другой вид и поступает в окружающую среду, то реактивное возвращает ее обратно в сеть. Без понятия о сопротивлении и знания формул расчета невозможно конструировать электросхемы.

                            голоса
                            Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector