Определение установленной мощности и тока нагрузки

Определение установленной мощности и тока нагрузки.

Важным этапом проектирования является определение суммарной потребляемой мощности установ­ленного оборудования в каждой группе.
Величина установленной мощ­ности позволяет рассчитать номи­нальный ток нагрузки на данную цепь. Номинальный ток — это тот максимальный ток, который будет протекать по фазному про­воду. Во внутренней сети квар­тиры или дома с напряжением 220 В он легко определяется по максимальной потребляемой мощности.

При однофазной нагрузке номи­нальный ток « 4,5Рт, где Рт — мак­симальная потребляемая мощность в киловаттах. Например, при Рт = = 5 кВт /„ = 4,5 * 5 = 22,5 А.

При трехфазной симметрич­ной нагрузке номинальный ток на фазу — 1п я 1,5Рт.

Значение номинального тока на­грузки позволяет определить и ха­рактеристики защитных устройств, и сечение жил провода.
Самым простым является рас­чет группы с одним прибором, например электрической духов­кой. Ее потребляемая мощность 2 кВт (определяется по паспорту). Номинальный ток нагрузки 1п = = 4,5 *2 = 9 А. Таким образом, в цепь питания духовки должен устанавливаться автоматический выключатель с номинальным то­ком не менее 9 А. Ближайшим по номиналу является автомат 10 А.

Расчет токовой нагрузки и вы­бор автоматического выключателя для группы с несколькими потре­бителями усложняется введением коэффициента спроса, определяю­щего вероятность одновременно­го включения всех потребителей в группе в течение длительного промежутка времени.
Конечно, величина коэффици­ента спроса зависит от множества объективных и субъективных фак­торов: типа квартиры, назначения электрических устройств и т. д. На­пример, коэффициент спроса для телевизора обычно принимается за 1, а коэффициент спроса для пы­лесоса — 0,1. Существуют даже це­лые системы расчета коэффициента спроса как для отдельных квартир, так и для многоэтажных домов.

Понятно, что одновременное включение и работа всех элект­роприборов в квартире или част­ном доме маловероятны. Поэтому в нашем случае коэффициент спроса для каждой группы можно опре­делить по таблице усредненных значений (табл. 2).

Для расчета розеточной группы кухни примем, что там будут вклю­чаться следующие приборы:
— электрический чайник — 700 Вт;
— овощерезка — 400 Вт;
— микроволновая печь 1200 Вт;
— холодильник — 300 Вт;
— морозильник — 160 Вт;
— прочее — 240 Вт.

Суммарная номинальная мощ­ность этих приборов в группе составляет 3000 Вт.
С учетом коэффициента спроса (равного 0,7) номинальная мощ­ность будет равна 3000*0,7 = = 2100 Вт.

Номинальный ток нагрузки в цепи этой розеточной группы будет равен 4,5 х 2,1 = 9,45 А После аналогичных расчетов дополним табл. 3 полученными значениями потребляемой мощ­ности и номинального тока для остальных групп.

Вам также могут быть интересны следующие ремонтные статьи:

electro-remont.com

Расчет сечения провода по мощности и по плотности тока: формулы и примеры

Грамотный подбор кабеля для восстановления или прокладки электропроводки гарантирует безупречную работу системы. Приборы будут получать питание в полноценном объеме. Не случится перегрева изоляции с последующими разрушительными последствиями. Разумный расчет сечения провода по мощности избавит и от угроз воспламенения, и от лишних затрат на покупку недешевого провода. Давайте разберемся в алгоритме расчетов.

Упрощенно кабель можно сравнить с трубопроводом, транспортирующим газ или воду. Точно так же по его жиле перемещается поток, параметры которого ограничены размером данного токоведущего канала. Следствием неверного подбора его сечения являются два распространенных ошибочных варианта:

• Слишком узкий токоведущий канал, из-за которого в разы возрастает плотность тока. Рост плотности тока влечет за собой перегрев изоляции, затем ее оплавление. В результате оплавления по минимуму появятся «слабые» места для регулярных утечек, по максимуму пожар.
• Излишне широкая жила, что, в сущности, совсем неплохо. Причем, наличие простора для транспортировки электро-потока весьма положительно отражается на функционале и эксплуатационных сроках проводки. Однако карман владельца облегчится на сумму, примерно вдвое превышающую по факту требующиеся деньги.

Первый из ошибочных вариантов представляет собой откровенную опасность, в лучшем случае повлечет увеличение оплаты за электроэнергию. Второй вариант не опасен, но крайне нежелателен.

«Протоптанные» пути вычислений

Все существующие расчетные способы опираются на выведенный Омом закон, согласно которому сила тока, помноженная на напряжение, равняется мощности. Бытовое напряжение – величина постоянная, равная в однофазной сети стандартным 220 В. Значит, в легендарной формуле остаются лишь две переменные: это ток с мощностью. «Плясать» в расчетах можно и нужно от одной из них. Через расчетные значения тока и предполагаемой нагрузки в таблицах ПУЭ найдем требующийся размер сечения.

Обратите внимание, что сечение кабеля рассчитывают для силовых линий, т.е. для проводов к розеткам. Линии освещения априори прокладывают кабелем с традиционной величиной площади сечения 1,5 мм².

Если в обустраиваемом помещении нет мощного диско-прожектора или люстры, требующей питания в 3,3кВт и больше, то увеличивать площадь сечения жилы осветительного кабеля не имеет смысла. А вот розеточный вопрос – дело сугубо индивидуальное, т.к. подключать к одной линии могут такие неравнозначные тандемы, как фен с водонагревателем или электрочайник с микроволновкой.

Тем, кто планирует нагрузить силовую линию электрической варочной поверхностью, бойлером, стиральной машиной и подобной «прожорливой» техникой, желательно распределить всю нагрузку на несколько розеточных групп.

Если технической возможности разбить нагрузку на группы нет, бывалые электрики рекомендуют без затей прокладывать кабель с медной жилой сечением 4-6 мм². Почему с медной токоведущей сердцевиной? Потому что строгим кодексом ПУЭ прокладка кабеля с алюминиевой «начинкой» в жилье и в активно используемых бытовых помещениях запрещена. Сопротивление у электротехнической меди гораздо меньше, тока она пропускает больше и не греется при этом, как алюминий. Алюминиевые провода используются при устройстве наружных воздушных сетей, кое-где они еще остались в старых домах.

Обратите внимание! Площадь сечения и диаметр жилы кабеля – вещи разные. Первая обозначается в квадратных мм, второй просто в мм. Главное не перепутать!

Для поиска табличных значений мощности и допустимой силы тока можно пользоваться обоими показателями. Если в таблице указан размер площади сечения в мм², а нам известен только диаметр в мм, площадь нужно найти по следующей формуле:

Расчет размера сечения по нагрузке

Простейший способ подбора кабеля с нужным размером — расчет сечения провода по суммарной мощности всех подключаемых к линии агрегатов.

Алгоритм расчетных действий следующий:

• для начала определимся с агрегатами, которые предположительно могут использоваться нами одновременно. Например, в период работы бойлера нам вдруг захочется включить кофемолку, фен и стиралку;
• затем согласно данным техпаспортов или согласно приблизительным сведениям из приведенной ниже таблицы банально суммируем мощность одновременно работающих по нашим планам бытовых агрегатов;
• предположим, что в сумме у нас вышло 9,2 кВт, но конкретно этого значения в таблицах ПУЭ нет. Значит, придется округлить в безопасную большую сторону – т.е. взять ближайшее значение с некоторым превышением мощности. Это будет 10,1 кВт и соответствующее ему значение сечения 6 мм².

Все округления «направляем» в сторону увеличения. В принципе суммировать можно и силу тока, указанную в техпаспортах. Расчеты и округления по току производятся аналогичным образом.

Как рассчитать сечение по току?

Табличные значения не могут учесть индивидуальных особенностей устройства и эксплуатации сети. Специфика у таблиц среднестатистическая. Не приведены в них параметры максимально допустимых для конкретного кабеля токов, а ведь они отличаются у продукции с разными марками. Весьма поверхностно затронут в таблицах тип прокладки. Дотошным мастерам, отвергающим легкий путь поиска по таблицам, лучше воспользоваться способом расчета размера сечения провода по току. Точнее по его плотности.

Допустимая и рабочая плотность тока

Начнем с освоения азов: запомним на практике выведенный интервал 6 — 10. Это значения, полученные электриками многолетним «опытным путем». В указанных пределах варьирует сила тока, протекающего по 1 мм² медной жилы. Т.е. кабель с медной сердцевиной сечением 1 мм² без перегрева и оплавления изоляции предоставляет возможность току от 6 до 10 А спокойно достигать ожидающего его агрегата-потребителя. Разберемся, откуда взялась и что означает обозначенная интервальная вилка.

Согласно кодексу электрических законов ПУЭ 40% отводится кабелю на неопасный для его оболочки перегрев, значит:

• 6 А, распределенные на 1 мм² токоведущей сердцевины, являются нормальной рабочей плотностью тока. В данных условиях проводник работать может бесконечно долго без каких-либо ограничений по времени;
• 10 А, распределенные на 1 мм² медной жилы, протекать по проводнику могут краткосрочно. Например, при включении прибора.

Потоку энергии 12 А в медном миллиметровом канале будет изначально «тесно». От тесноты и толкучки электронов увеличится плотность тока. Следом повысится температура медной составляющей, что неизменно отразиться на состоянии изоляционной оболочки.

Обратите внимание, что для кабеля с алюминиевой токоведущей жилой плотность тока отображает интервал 4 – 6 Ампер, приходящийся на 1 мм² проводника.

Выяснили, что предельная величина плотности тока для проводника из электротехнической меди 10 А на площадь сечения 1 мм², а нормальные 6 А. Следовательно:

• кабель с жилой сечением 2,5 мм² сможет транспортировать ток в 25 А всего лишь несколько десятых секунды во время включения техники;
• он же бесконечно долго сможет передавать ток в 15А.

Приведенные выше значения плотности тока действительны для открытой проводки. Если кабель прокладывается в стене, в металлической гильзе или в пластиковом кабель канале, указанную величину плотности тока нужно помножить на поправочный коэффициент 0,8. Запомните и еще одну тонкость в организации открытого типа проводки. Из соображений механической прочности кабель с сечением меньше 4 мм² в открытых схемах не используют.

Изучение схемы расчета

Суперсложных вычислений снова не будет, расчет провода по предстоящей нагрузке предельно прост.

• Сначала найдем предельно допустимую нагрузку. Для этого суммируем мощность приборов, которые предполагаем одновременно подключать к линии. Сложим, например, мощность стиральной машины 2000 Вт, фена 1000 Вт и произвольно какого-либо обогревателя 1500 Вт. Получили мы 4500 Вт или 4,5 кВт.
• Затем делим наш результат на стандартную величину напряжения бытовой сети 220 В. Мы получили 20,45…А, округляем до целого числа, как положено, в большую сторону.
• Далее вводим поправочный коэффициент, если в нем есть необходимость. Значение с коэффициентом будет равно 16,8, округленно 17 А, без коэффициента 21 А.
• Вспоминаем о том, что рассчитывали рабочие параметры мощности, а нужно еще учесть предельно допустимое значение. Для этого вычисленную нами силу тока умножаем на 1,4, ведь поправка на тепловое воздействие 40%. Получили: 23,8 А и 29,4 А соответственно.
• Значит, в нашем примере для безопасной работы открытой проводки потребуется кабель с сечением более 3 мм², а для скрытого варианта 2,5 мм².

Не забудем о том, что в силу разнообразных обстоятельств порой включаем одновременно больше агрегатов, чем рассчитывали. Что есть еще лампочки и прочие приборы, незначительно потребляющие энергию. Запасемся некоторым резервом сечения на случай увеличения парка бытовой техники и с расчетами отправимся за важной покупкой.

Видео-руководство для точных расчетов

Какой кабель лучше купить?

Следуя жестким рекомендациям ПУЭ, покупать для обустройства личной собственности будем кабельную продукцию с «литерными группами» NYM и ВВГ в маркировке. Именно они не вызывают нареканий и придирок со стороны электриков и пожарников. Вариант NYM – аналог отечественных изделий ВВГ.

Лучше всего, если отечественный кабель будет сопровождать индекс НГ, это означает, что проводка будет пожароустойчивой. Если предполагается прокладывать линию за перегородкой, между лагами или над подвесным потолком, купите изделия с низким дымовыделением. У них будет индекс LS.

Вот таким нехитрым способом рассчитывается сечение токопроводящей жилы кабеля. Сведения о принципах вычислений помогут рационально подобрать данный важный элемент электросети. Необходимый и достаточный размер токоведущей сердцевины обеспечит питанием домашнюю технику и не станет причиной возгорания проводки.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

stroy-banya.com

Формулы для определения вторичной нагрузки трансформаторов тока

Таблица 4.

Схема соединения ТТ и вторичной нагрузки	Вид КЗ	Вторичная нагрузка ТТ
	Трехфазное, двухфазное
	Однофазное
	Трехфазное
	Двухфазное АВ или ВС
	Двухфазное за трансформатором тока
	Трехфазное
	Двухфазное АС
	Двухфазное АВ или ВС
	Трехфазное
	Однофазное
	–	, где – нагрузка, подсчитанная по вышеприведенным формулам; 1,2 – ТТ одного класса точности
	–	, где – нагрузка, подсчитанная по вышеприведенным формулам; 1,2 – ТТ одного класса точности

Значения коэффициента

Таблица 5.

Тип защиты	Время действия защиты, с	Коэффициент
Максимальная токовая и токовая отсечка	Любое	1,2 – 1,3
Все направленные	0,5	1,2 – 1,3
Направленные и дистанционные	0,5	1,8 – 2,0
Дифференциальные с НТТ	0	1,2 – 1,3
Дифференциальные без НТТ	0	1,8 – 2,0
Любые устройства, не требующие точной трансформации тока	Любое	1,2 – 1,3

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле СД типа СДН-16-54-10.

Защита СД выполняется аналогично защите АД и дополняется защитой при асинхронном ходе.

Токи срабатывания токовой отсечки и реле при междуфазных КЗ:

;

.

Округляем ток срабатывания реле до 30 А. Выбираем токовое реле РТ-40/50 и промежуточное реле РП-26.

Коэффициент чувствительности защиты находим по формуле

.

Токи срабатывания защиты и реле при перегрузке:

;

.

Округляем ток срабатывания реле до 6 А. Выбираем токовое реле РТ-40/10.

Из расчета самозапуска известно: ;.

Выбираем реле времени ЭВ-245. Установки выдержки времени – 9 с. Защита при перегрузке одновременно является защитой при асинхронном ходе.

Расчет релейной защиты цеховых трансформаторов

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле цехового трансформатора типа ТМ, основные данные которого следующие: ;;; группа соединения обмоток треугольник – звезда с нулем;;.

Рассмотрим защиту цехового трансформатора (T3, Т4, Т5, Т6) при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах высокого напряжения (ВН), при внешних КЗ, при однофазных КЗ и при перегрузке.

Для защиты трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимаем ТО без выдержки времени с использованием реле типа РТ-40. Схема соединения ТТ – неполная звезда.

Токи срабатывания защиты (отсечки) и реле определяем по формулам

;

,

где – ток, проходящий через ТТ защиты при трехфазном КЗ на стороне низкого напряжения (НН):

,

где – номинальный первичный ток трансформатора;– напряжение КЗ трансформатора, %;– ток трехфазного КЗ.

Выбираем реле тока РТ-40/100 и промежуточное реле РТ-26.

Для защиты трансформатора при внешних КЗ и резервирования ТО т газовой защиты принимаем МТЗ с выдержкой времени.

Схема соединений ТТ – неполная звезда. Максимальную токовую защиту отстраиваем от тока самозапуска полностью заторможенных двигателей, присоединенных к шинам НН. Токи срабатывания защиты и реле находим по формулам

;

,

где – коэффициент самозапуска, принимаемый равным 3–3,5, когда нет данных о присоединенных двигателях; в этом случае можно считать, что ток в трансформаторе возрастет в 3–3,5 раза по сравнению с номинальным током.

Принимаем реле тока РТ-40/20.

Коэффициент чувствительности защиты определяем при трехфазном КЗ за трансформатором (т.е. на стороне НН) по формуле

.

Приведенная формула справедлива для МТЗ (в двухфазном трехлинейном исполнении) трансформаторов со схемой соединения обмоток треугольник–звезда с нулем. В этом случае два токовых реле включают на фазные токи, а одно реле – на сумму токов двух фаз; за счет такого включения повышается чувствительность защиты к двухфазным КЗ на стороне НН цеховых трансформаторов.

Для МТЗ в двухфазном двухлинейном исполнении реактированных линий, трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда–звезда с нулем – находят по формуле

.

Выдержку времени МТЗ трансформатора выбирают из условия избирательности на ступеньвыше наибольшей выдержки времени защит присоединений, питающихся от трансформатора, т.е.

.

Если МТЗ не удовлетворяет требованию чувствительности, то ее выполняют с пуском от реле минимального напряжения.

Для защиты цехового трансформатора при однофазных КЗ в обмотке и на выводах НН, а также в сети НН применяем МТЗ нулевой последовательности с выдержкой времени с использованием реле РТ-40. Защиту выполняют с помощью одного токового реле, включенного на ТТ, установленный в цепи заземления нейтрали цехового трансформатора. В реле протекает полный ток однофазного КЗ.

Токи срабатывания защиты и реле определяем по формулам

,

–ток срабатывания защиты нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ, который согласуется, в свою очередь, с током отсечки автоматического выключателя;;;

.

Принимаем реле тока с запасом по шкале РТ-40/20.

Коэффициент чувствительности защиты нулевой последовательности определяем при однофазном КЗ на выводах НН трансформатора по формуле

,

где – минимальный ток однофазного КЗ на шинах НН; для цеховых трансформаторов с соединением обмоток треугольник–звезда с нулем;

,

где – номинальный вторичный ток трансформатора.

Выдержку времени защиты нулевой последовательности, установленной в нейтрали цехового трансформатора, отстраивают от времени срабатывания автоматических выключателей двигателей и принимают равной 0,5 с.

Для защиты цехового трансформатора при перегрузке принимаем МТЗ, устанавливаемую со стороны ВН трансформатора, выполняемую с помощью одного токового реле, включенного на фазный ток, и действующую на сигнал с выдержкой времени. Максимальную токовую защиту отстраиваем от номинального тока трансформатора.

Токи срабатывания защиты и реле определяем по формулам

,

,

где ;– первичный номинальный ток трансформатора.

Выдержку времени МТЗ в этом случае выбирают больше времени защиты трансформатора от КЗ.

studfiles.net