для первого курса / для первого курса / матзад / Raschet_kabelya

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Лабораторная работа

Расчет кабеля

Выполнили: студенты группы 1-ЭТ-4

Ласточкин Н.М. Кодина О.Н. Афанасьев М. А.

Проверил: Базаров

Самара 2012

Краткая теория.

Кабель – это один или несколько изолированных проводников, заключенных в общую защитную оболочку. Голландское слово «кабель» переводится на русский язык как «канат». Различные кабели (в нашей стране их выпускают более 1000 типов) используются для передачи на расстояние электрической энергии и различного вида сигналов информации — телефонных, телеграфных, радиовещательных, телевизионных и т.д. (см. Электрическая связь).

Самые крупные кабели (их называют силовыми) работают на линиях электропередачи (ЛЭП). Они подают электроэнергию от трансформаторных подстанций (см. Электрические подстанции) к городским потребителям—заводам, предприятиям, жилым домам.

Все силовые кабели состоят из токопроводящих жил, изолирующего материала и защитного покрова. Кроме этих элементов в строении кабеля могут также входить жилы заземления, экраны и заполнители. Силовые кабели различаются по роду металла, из которого изготовлены токопроводящие жилы, по роду материала, которым изолируются токопроводящие жилы, по роду защитной изоляции, по способу защиты от каких – либо повреждений, и по количеству токопроводящих жил.

Все конструкции кабелей имеют свои обозначения и марки. Марка кабеля обозначается начальными буквами слов, которые описывают строение кабеля. Основные части конструкции силового кабеля и их назначение. Токопроводящие жилы выступают в роли проводника электрического тока. В силовых кабелях находятся нулевые и основные жилы. Основные жилы предназначены для передачи электроэнергии, а нулевые жилы – для прохождения разности фаз при неравномерных нагрузках. Токопроводящие жилы выпускают из меди и алюминия, одно – многопроволочными. По форме они бывают секторными, круглыми и сегментными. Нулевая жила, как правило, имеет уменьшенное сечение. Она бывает треугольной, секторной и круглой формы. Располагается нулевая жила в самом центре силового кабеля. Изоляция создает нужную электрическую прочность токоведущих жил. Она бывает резиновая, бумажная и пластмассовая. Экраны используются в качестве защиты внешних цепей от воздействия электромагнитных полей, которые проходят по кабелю. Также кабели обеспечивают симметрию электрического поля. Экраны выполняются из медной, алюминиевой фольги и полупроводящей бумаги. Заполнители в силовых кабелях нужны для заполнения свободного пространства между составляющими кабеля для достижения герметизации, и придания нужной формы и устойчивости и механическим повреждениям. Роль заполнителя обычно выполняют резиновые или пластмассовые нити, бумажные жгуты и кабельные пряжи. Оболочку силовых кабелей изготавливают из алюминия, свинца, гофрированной стали, пластмассы и резины. Оболочка силового кабеля предохраняет внутренние элементы от воздействия влаги, кислот, газов и т.д. Для того, чтобы оболочка силового кабеля не повреждалась и не разрушалась от механических и физических воздействий, её покрываются защитным покровом. Защитный покров предохраняет оболочку кабеля от внешних воздействий, будь то коррозия или механические повреждения. В состав защитного покрова входят подушка, бронепокров и внешний покров. В пожароопасных и взрывоопасных помещениях, в шахтах запрещается использовать кабели обычной конструкцией, покрытые броней. Дело в том, что в таких кабелях между броней и подушкой находится наполнитель, которая содержит горючий битум. В таких случаях можно использовать только те кабели, в которых наполнитель изготовлен из негорючего материала.

Цель работы: Научиться рассчитывать характеристики кабеля c помощью специальных программ Elcut и Mathcad.

Выполнение работы.

Создадим в программе Elcut задачу типа «Магнитное поле переменного тока». И зададим задачи следующие характеристики.

Создадим графическую схему состоящую из следующих элементов: 3 токоведущих жил площадью 90 мм², Нейтральную жилу с площадью 35 мм² и изоляции (в данной задаче воздух).

Обозначим следующие блоки: 3 токоведущие жили как А, B, C, нейтраль обозначим 0, и изоляцию как воздух, и затем зададим характеристики блоков.

Характеристики блоков А, В, С – одинаковы по настройкам кроме угла фи. Они отличаются на 120 градусов.

После этого решаем задачу. И после решения мы можем посчитать индуктивность токоведущей и его сопротивление.

Сопротивление токоведущей жилы мы можем, посчитаем из мощности тепловыделения.

R=806/270²=0.011(Ом)

Индуктивность мы считаем с помощью мастера индуктивности в программе Elcut.

И получаем что индуктивность равняется:

L=5.3*10^-5 (Гн)

Что бы вычислить емкость проводящей жилы создадим задачу типа «Задача Электростатики.

Создадим заново геометрическую схему состоящую из:

2 токоведущих жилы и изоляции.

Зададим характеристики этих элементов а так же зададим граничные характеристики этих жил.

После того как все было задано решаем задачу и с помощью мастера индуктивности рассчитываем индуктивность.

Мы получили емкость жилы: С = 5,7*10^-10 Ф.

Ответы на вопросы:

1.Вид электрической модели кабеля зависит от:

1. Места применения кабеля.

2. От его марки и строения

3. От тока который должен пропустить кабель

4. От способа и метода укладки.

5. От рода тока.

2.Можно ли передавать электрическую энергию по одному цельному не витому проводу.

Да передавать энергию по одному цельному не витому проводу возможно, но это будет экономически не выгодно в плане следующих причин:

1. Ток в жиле распространяется не равномерно и большая его часть течет по поверхности. Следовательно если мы сделаем витой кабель то мы увеличим площадь через которую течет ток.

2. Цельные не витые жилы обладают плохими подвижными свойствами, их будет трудно транспортировывать и укладывать.

3. Потери напряжения зависят от сопротивления линии и тока который течет по этим линиям.

К примеру переменный ток частотой 50-60 герц имеет самые малые потери напряжение.

Так же для уменьшения потерь в кабелях необходимо стремиться уменьшить инпедантс кабеля, то есть создавать кабеля со сверх проводимостью.

4. При укладке кабеля в бухту импедантс будет значительно выше, так как при укладке в бухту мы повышаем индуктивность данного кабеля что приведет к увеличению индуктивного сопротивления.

5. При отключении трансформатора тока с высокой частоты приведет к его отключению и ничего не будет. При отключении его с низкой стороны то приведет к возрастанию тока в несколько раз так как низкая сторона фактически окажется в состоянии короткого замыкания, что приведет к сгоранию трансформатора и возможно человеческих жертв, а так же к возможности срабатывая защитных средств линии.

Вывод. В этой работы мы научились рассчитывать R,L,C кабеля.