4.Блок контроля освоения дисциплины
4.1.Методические указания к выполнению контрольной работы
Впроцессе изучения дисциплины студенты должны выполнить контрольную работу. Перед решением задачи контрольной работы необходимо внимательно ознакомиться с исходными данными, проработать теоретический материал (главу 4 [3] и приведенные в ней примеры) и методические указания к решению задачи.
На титульном листе контрольной работы указываются название дисциплины, специальность, фамилия, инициалы и шифр студента.
Текст работ должен быть изложен аккуратно, четко, с обязательным приве-
дением условия задачи, исходных данных, необходимых формул, схем, единиц измерения физических величин. При оформлении контрольных работ оставляются поля шириной 3-4 см для замечаний преподавателя.
Студенты допускаются к зачету по дисциплине только после рецензирования и защиты контрольных работ.
4.1.1. Условие задачи контрольной работы и исходные данные
От шин 0,4 кВ трансформаторной подстанции ТП по двум кабелям W1 и W2 планируется осуществить питание распределительного щита РЩ (рисунок). Секции 1 и 2 РЩ в нормальном режиме будут работать раздельно (разъединитель QS2 выключен). При повреждении одного из кабелей (W1 или W2) будет включаться секционный разъединитель QS2 и питание всех потребителей будет осуществляться по оставшемуся в работе кабелю.
Для питания РЩ следует выбрать кабели с алюминиевыми жилами и бумажной пропитанной изоляцией, которые будут проложены в земляной траншее. Расчетная температура земли составляет θз.
Нагрузки секций 1 и 2 РЩ одинаковые. От каждой секции будут получать питание N асинхронных двигателей и осветительная нагрузка. Один из двигателей имеет максимальную номинальную мощность Pд ном max, остальные N-1 двигателей имеют одинаковую номинальную мощность Pд ном. Мощность осветительной нагрузки секции составляет Росв.
90
От секций РЩ распределительная сеть будет выполнена одножильными алюминиевыми проводами с изоляцией, проложенными в стальных трубах. Расчетная температура воздуха составляет θв.
Расчетная схема к задаче контрольной работы
Известны параметры асинхронных двигателей:
-номинальные мощности Pном max и Рном;
-отношение пускового тока к номинальному току m= Iпуск/Iном;
-коэффициент полезного действия η;
-коэффициент мощности cosϕ;
-коэффициент загрузки Kз;
-длительность пуска tпуск.
Коэффициент одновременности максимальной нагрузки для линий W1 и W2 составит величину Ко.
Требуется:
1.Выбрать плавкие вставки всех предохранителей, показанных на рисунке;
2.Выбрать по условиям нагрева длительным рабочим током сечения кабелей W1 и W2 и сечения проводов к электродвигателям и осветительной нагрузке;
3.Проверить, защищают ли выбранные плавкие вставки провода и кабели выбранных сечений от коротких замыканий в случае, когда для кабелей W защита плавкими вставками от перегрузки не требуется, а для изолированных проводов такая защита требуется.
91
Числовые исходные данные приведены в табл. 4.1. Вариант заданий принимается в соответствии с последней цифрой шифра студента.
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 4.1 |
||
|
|
|
|
Варианты заданий |
|
|
|
|||
Параметр |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N, шт. |
6 |
7 |
8 |
6 |
7 |
8 |
6 |
7 |
8 |
6 |
Pд ном max, |
30 |
37 |
22 |
18,5 |
22 |
30 |
37 |
18,5 |
22 |
30 |
кВт |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pд ном, |
11 |
15 |
7,5 |
11 |
15 |
7,5 |
11 |
15 |
7,5 |
15 |
кВт |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Pосв, |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
кВт |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
m=Iпуск/Iном |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
5 |
5,5 |
6 |
6,5 |
7 |
η |
0,86 |
0,87 |
0,88 |
0,89 |
0,9 |
0,86 |
0,87 |
0,88 |
0,89 |
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cosϕ |
0,87 |
0,88 |
0,89 |
0,9 |
0,91 |
0,87 |
0,88 |
0,89 |
0,9 |
0,91 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kз |
0,7 |
0,8 |
0,6 |
0,9 |
0,7 |
0,7 |
0,8 |
0,6 |
0,9 |
0,7 |
Условия |
норм. |
тяж. |
норм. |
норм. |
тяж. |
норм. |
норм. |
тяж. |
норм. |
тяж. |
пуска |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
θв, оС |
25 |
20 |
15 |
25 |
20 |
15 |
25 |
20 |
15 |
25 |
θз, оС |
15 |
10 |
5 |
15 |
10 |
5 |
15 |
10 |
5 |
15 |
Ко |
0,7 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
0,8 |
0,75 |
0,7 |
92
4.1.2.Методические указания к решению задачи
1.Выбор плавких вставок
1.1. Выбор плавких вставок для защиты ответвлений к двигателям
Токи, характеризующие двигатели: - номинальный
Iдном= |
Pдном |
|
; |
|
3U |
ηcosϕ |
|||
|
ном |
|
||
- пусковой ток
Iдпуск=mIдном,
где Uном = 0,4 кВ.
Указанные токи следует рассчитать для двигателя с максимальной номинальной мощностью и остальных двигателей.
Условия выбора плавких вставок
Iв.ном≥Iд.ном;
Iв.ном≥ Iд.αпуск,
где Iв ном – номинальный ток плавкой вставки, принимаемый по табл. 4.2; α=2,5 для двигателей с нормальными условиями пуска; α=1,6...2 для двигателей с тяжелыми условиями пуска.
Номинальные токи плавких вставок следует выбрать для двигателя с максимальной номинальной мощностью и остальных двигателей.
Таблица 4.2
Iв ном, А |
6 |
10 |
16 |
20 |
25 |
32 |
40 |
50 |
63 |
80 |
Iв ном, А |
100 |
125 |
160 |
200 |
250 |
315 |
355 |
400 |
500 |
630 |
1.2. Выбор плавких вставок для защиты осветительной сети
Ток нагрузки освещения
93
I = |
Pосв |
|
|
3U . |
|||
осв |
|||
|
ном |
||
Условие выбора номинального тока плавкой вставки
Iв.ном≥Iосв.
Номинальные токи плавких вставок выбираются по табл. 4.2.
1.3. Выбор плавких вставок для защиты кабелей W1 и W2
Расчетный ток послеаварийного режима, в котором всю нагрузку несет один кабель, составит
Iрасч=2Kо[КзIдномmax+(N −1)КзIдном+Iосв].
Пиковый ток послеаварийного режима при пуске двигателя с максимальной номинальной мощностью составит
Iпик =Kо[КзIдномmax +2(N −1)КзIдном+2Iосв]+Iдпускmax.
Условия выбора плавких вставок
Iвном≥Iрасч;
Iвном≥ Iпикα .
Номинальные токи плавких вставок выбираются по табл. 4.2.
Токи плавких вставок на ТП и РЩ считаются согласованными, если номинальный ток плавкой вставки Iв ном кабелей W1 и W2 будет больше номинального тока плавкой вставки Iв ном любого ответвления от РЩ к двигателям и нагрузке освещения. Это условие следует проверить.
2.Выбор сечений проводов и кабелей
2.1.Выбор сечений проводов ответвлений к электродвигателям
Для питания силовой нагрузки в одной трубе прокладываются три изолированных провода (три фазных провода). Расчетным током для выбора проводника к одиночному электродвигателю является его номинальный ток Iд ном. При выборе сечения проводника следует учитывать условия его прокладки, в данном случае расчетную температуру воздуха θв. Поправочный коэффициент Кθ принимается по табл. 4.3.
94
Расчетный допустимый ток для проводов ответвлений к двигателям с учетом поправочного коэффициента Кθ на температуру окружающей среды составит
I допрасч = |
I дном |
. |
|
Кθ |
|||
|
|
Сечение проводов q выбирается по условию
Iдоп расч < Iдоп,
где Iдоп - допустимый длительный ток для проводов с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией, принимаемый по табл. 4.4.
Таблица 4.3
Способ |
Поправочный коэффициент Кθ, о.е., при расчетной температуре |
|||||||||
прокладки |
|
|
|
окружающей среды, оС |
|
|
|
|||
|
-5 |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
35 |
40 |
в воздухе |
1,24 |
1,20 |
1,17 |
1,13 |
1,09 |
1,04 |
1,0 |
0,95 |
0,9 |
0,85 |
в земле |
1,14 |
1,11 |
1,08 |
1,04 |
1,0 |
0,96 |
0,92 |
0,88 |
0,83 |
0,78 |
Примечание. Справочные данные, указанные в табл 4.3 и последующих таблицах приняты в соответствии с ПУЭ.
Таблица 4.4
Допустимый длительный ток Iдоп, А, для проводов с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией
Сечение |
2 |
2,5 |
3 |
4 |
5 |
6 |
8 |
10 |
16 |
25 |
35 |
50 |
провода |
||||||||||||
q, мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
47 |
|
|
|
|
3 провода |
18 |
19 |
22 |
28 |
30 |
32 |
40 |
60 |
80 |
95 |
130 |
|
в трубе |
|
|
|
|
|
|
|
39 |
|
|
|
|
4 провода |
15 |
19 |
21 |
23 |
27 |
30 |
37 |
55 |
70 |
85 |
120 |
втрубе
2.2.Выбор сечений проводов ответвления к осветительной нагрузке
Для питания осветительной нагрузки в одной трубе прокладываются 4 изолированных провода (три фазных провода и один нулевой). Расчетный допус-
95
тимый ток для проводов ответвлений к нагрузке освещения с учетом поправочного коэффициента КΘ составит
I доп расч = |
Iосв |
. |
|
Кθ |
|||
|
|
Сечение проводов q выбирается по табл. 4.4 с учетом условия
Iдоп расч < Iдоп.
2.3. Выбор сечения кабелей W1 и W2
Расчетный ток послеаварийного режима, в котором всю нагрузку несет один кабель, определен выше и составляет
Iрасч=2Kо[КзIдномmax +(N −1)КзIдном+Iосв].
Расчетный допустимый длительный ток для кабелей W с учетом поправочного коэффициента Кθ на температуру окружающей среды составит
I допрасч = |
I расч |
|
|
. |
|
|
||
|
Кθ |
|
Сечение кабеля q выбирается по условию
Iдоп расч < Кпер Iдоп,
где Iдоп − допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией, принимаемый по табл. 4.5; Кпер = 1,3 − коэффициент допустимой перегрузки для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией.
Таблица 4.5
|
Допустимый длительный ток Iдоп, А, для четырехжильных кабе- |
|||||||||
|
|
лей с алюминиевыми жилами и бумажной изоляцией |
|
|||||||
Сечение |
10 |
16 |
25 |
35 |
50 |
70 |
95 |
120 |
150 |
185 |
жилы |
||||||||||
q, мм2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Прокладка |
65 |
90 |
115 |
135 |
165 |
200 |
240 |
270 |
305 |
345 |
в земле |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
96
3.Проверка плавких вставок по защите выбранных сечений проводов
икабелей от коротких замыканий
Для того чтобы выбранные плавкие вставки эффективно защищали провода и кабели выбранных сечений от токов короткого замыкания (без требования защиты от перегрузки), должно выполняться следующее условие:
I вном ≤ 3 ,
I доп
где Iв ном – номинальный ток плавкой вставки, выбранной для конкретной линии; Iдоп – длительный допустимый ток этой линии, принимаемый по табл. 4.4 и 4.5.
Для того чтобы выбранные плавкие вставки эффективно защищали провода и кабели выбранных сечений от токов короткого замыкания (при требовании защиты от перегрузки) должны выполняться следующие условия:
I вном ≤1,
I доп
для кабелей и
Iвном ≤ 0,8 I доп
для изолированных проводов.
Проверке по приведенным условиям подлежат все выбранные плавкие вставки.
97