Электротехник

Архив рубрики «Расчёт сетей по потери напряжения»

Под колебанием напряжения понимается быстро протекающий процесс снижения и повышения напряжения со скоростью изменения более 1% в секунду. Наиболее характерным примером колебания напряжения в сети является снижение напряжения, вызываемое пуском ко-роткозамкнутого асинхронного электродвигателя, пусковой ток которого в 4—8 раз больше его номинального тока. Из-за этого в первый момент пуска в сети возникает резкое снижение напряжения, длящееся сравнительно малое время, затем по мере разгона двигателя и уменьшения величины пускового  тока   напряжение  снова повышается.

Предельно допустимая величина колебания напряжения Vt (%) в осветительной сети согласно ГОСТ 13409-67 может быть получена из выражения

Если принять, что в часы наиболее напряженной работы лифтов (возвращение с работы) число включений в час равно 15, то согласно выражению (5-44)

Отсюда следует, что при проектировании электрических сетей жилого дома возможность совмещенного питания рабочего освещения и лифтов должна быть проверена расчетом на колебание напряжения, причем величина этого колебания напряжения не должна превышать 1,4%.

Сеть аварийного освещения присоединяется к силовой сети независимо от величины колебания напряжения, поскольку для этого вида освещения величина колебания напряжения не нормируется.

Расчет колебания напряжения в сети непосредственно связан с расчетом снижения напряжения при прямом пуске короткозамкнутого асинхронного электродвигателя. Этим расчетом определяется как возможность прямого пуска двигателя, так и величина колебания напряжения на шинах вводно-распределительного устройства здания, к которому, помимо силовых электроприемников, может быть присоединена осветительная нагрузка.

Как указывалось, электрические сети жилых зданий характеризуются  неравномерной  нагрузкой  фаз. Неравномерная

нагрузка фаз смещает пулевую точку сети, вызывает появление тока в нулевом проводе, величина которого может доходить в домах с электроплитами до 40—50% тока в фазном проводе. Потери напряжения в такой сети неодинаковы по фазам, в связи с чем может возникнуть необходимость в проверке режимов напряжений в каждой фазе сети.

Ниже рассмотрен приближенный, но достаточно простой метод расчета, обеспечивающий необходимую для практики точность результатов. Сущность метода состоит в следующем.

Ток в нулевом проводе равен геометрической сумме токов в фазах

и потеря напряжения в нулевом проводе без учета его индуктивного сопротивления составит:

Из последнего выражения следует, что вектор падения напряжения в нулевом проводе может быть разложен на три составляющие, 00впадающие по фазе с линейными токами каждой фазы и представляющие собой частичные падения напряжения в нулевом проводе ОТ нагрузок отдельных фаз. Приведенный пример наглядно иллюстрирует влияние неравномерности нагрузки фаз на величину потери напряжения в сети. Неучтенная асимметрия нагрузок может привести к выбору заниженных сечений проводов.

Для облегчения практических расчетов, как упоминалось в гл. 3, нормированные удельные нагрузки квартир учитывают асимметрию, что равнозначно расчету по наиболее нагруженной фазе. Расчет с учетом неравномерности нагрузки фаз приходится выполнять для сетей освещения лестниц и подпольев в крупных протяженных зданиях.

Правила устройства электроустановок нормируют наймет, шие сечения проводов, которые могут применяться н электрических сетях для различных условий прокладки. 11 рпменительно к внутренним сетям жилых зданий сечения проводов с алюминиевыми жилами на отдельных участках   электрической   сети   должны   быть   не   менее 2мм. Дополнительное снижение напряжения, вызванное включением тормоза, можно не учитывать при проверке возможности пуска электродвигателя лифта. Дело в том, что тормоз обычно глухо подключен параллельно обмоткам электродвигателя, поэтому напряжение на обмотку тормоза подается через основные контакты контактора одновременно с включением электродвигателя. Как только якорь тормоза начинает втягиваться, ток в его обмотке быстро снижается, и лишь после освобождения заторможенной лебедки лифта становится возможным пуск электродвигателя. Следовательно, наличие электромагнитного тормоза лишь несколько увеличивает время пуска электродвигателя, что должно учитываться при расчете электропривода и выборе мощности и типа электродвигателя. Вместе с тем пусковой ток тормоза, накладываясь на пусковой ток электродвигателя, ухудшает режим работы электроосвещения, ввиду чего этот ток необходимо учитывать при определении резких изменений напряжения в осветительной сети при пуске лифта.

В ряде случаев при выборе схем питающих линий квартир либо внутриквартирной групповой сети целесообразно применять простые замкнутые сети. Расчет такой сети может выполняться как обычной разомкнутой, если предварительно определить точку токораздела.

После определения точки токораздела замкнутая линия условно разрезается в точке токораздела и дальнейший   расчет   ведется как для двух разомкнутых линий.

С принципиальной точки зрения выполнение расчета замкнутой внутридомрвой сети осложняется тем обстоятельством, что из-за перетекания токов по участкам сети задача становится неопределенной, поскольку число квартир, участвующих в создании нагрузки на данном участке, неизвестно. Точное решение задачи возможно лишь при применении специальных методов. Использование их требует трудоемких расчетов, выполнение которых наиболее целесообразно на электронной вычислительной машине. Тем не менее изложенная методика расчета при простой замкнутой сети дает приближенные, но возможные для использования результаты, позволяющие оценить преимущества замкнутой сети.

Рассмотрим пример замкнутой штепсельной групповой линии в квартире, которая применяется в типовых проектах зданий для Москвы.

Пример 5-7. Произвести расчет замкнутой штепсельной групповой линии квартиры. Линия имеет восемь штепсельных розеток.

К четырем из них присоединены в данный момент в кухне автоматическая стиральная машина мощностью 2,5 кВт, холодильник мощностью 0,1 кВт, а в комнатах — телевизор 0,15 кВт и настольная лампа 0,06 кВт. Расчет показывает, что при применении разомкнутой схемы сети и неизменной ее конфигурации потеря напряжения возрастает более чем в 2 раза и сечение потребовалось бы увеличить.

Однако, учитывая имм.можность использования переключателя витков обмотки высшего напряжения силовых трансформаторов, позволяющего изменять низшее напряжение в пределах 2 X 2,5% ва счет некоторого изменения коэффициента трансформации трансформатора, можно установить переключатель таким образом, чтобы в часы наибольшей нагрузки в известной степени скомпенсировать отсутствие устройства по регулированию напряжения и, по возможности, приблизить величину напряжения к номинальному виачению. Таким образом, расчет сети на потери напряжении, даже в условиях отсутствия регулирования напряжения, сохраняет свою правомерность и имеет важнейшее вначение для обеспечения нормальной работы электро-прнемников в часы наибольшей нагрузки.

Вместе с тем в часы малой нагрузки, особенно ночью, величина напряжения может в условиях отсутствия регулирования существенно превышать номинальное, что, и частности, вызывает ускоренный выход из строя ламп освещения лестничных клеток и других помещений, а также некоторых бытовых приборов, работающих в эти часы (уток, что отмечалось в гл. 1.

Допустимая (располагаемая) потеря напряжения

При расчете электрических сетей по потерям напряжения всегда возникает вопрос о величине допустимой (располагаемой) потери напряжения. Эта величина не является постоянной.

Если говорить о расчете сетей  низкого  напряжения,  то она зависит от величины потери напряжения

Учитывая, что оценка режима работы силового трансформатора не является вполне точной, а также для уменьшения объема расчетов целесообразно иметь таблицу допустимых (располагаемых) потерь напряжения в сети для различных режимов работы трансформатора и видов электроприемников.

Если принять, что пусковой ток электродвигателя уменьшается практически пропорционально уменьшению напряжения на его зажимах:

Напряжение на зажимах электродвигателя д будет равно разности между напряжением холостого хода питающего трансформатора и полными потерями напряжения в сети, которые в свою очередь складываются из потери напряжения, вызванной нагрузкой до пуска электро-

двигателя, и дополнительной потери напряжения, вызванной пусковым током электродвигателя:

Нетрудно показать, что с учетом сказанного формула (5-46) после подстановок и преобразований примет вид:

Для большинства практических случаев формулу (5-48) можно упростить, если принять, что для режима максимальной расчетной нагрузки величина AUC составляет 0,081/н. Тогда

Для определения величины А в формулах (5-48) и (5-49) нужно знать величину коэффициента мощности при пуске электродвигателя cos фп. Коэффициент мощности в первый момент после включения можно определять как среднее арифметическое из двух вычисленных значений по формулам (5-50) и (5-51):

Возможность прямого пуска короткозамкнутого электродвигателя определяется из условия

При определении значений кратности начальных моментов некоторых механизмов, установка которых возможна в жилом доме, можно руководствоваться следующими данными.

Устойчивая работа отдельных включенных электродвигателей не будет нарушена при пуске еще одного электродвигателя, если максимальные их моменты будут больше моментов сопротивления приводимых механизмов.