Eng Ru
Отправить письмо

Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1). Температура электрической дуги при коротком замыкании


7.6 Нагрев аппаратов при коротком замыкании

При расчете температуры элементов аппаратов в режиме короткого замыкания благодаря малой длительности этого режима можно пренебречь теплом, отдаваемым во внешнюю среду, и считать, что все тепло расходуется на повышение температуры проводника. В этом случае энергетический баланс проводника, имеющего сопротивление R и массу М, выражается уравнением

Ввиду того, что температура может достигать больших значений (300°С), необходимо учитывать изменение как сопротивления R, так и удельной теплоёмкости С от температуры. Изменение сопротивления проводника от температуры

,

где: -коэффициент добавочных потерь; - удельная теплоемкость при О°С;α - температурный коэффициент сопротивления материала; q - сечение проводника; l - длина проводника.

Зависимость удельной теплоемкости от температуры

,

где: -удельная теплоемкость при О°С; β - температурный коэффициент теплоемкости.

Выразив

и подставив в эти выражения после упрощения имеем

В результате интегрирования получим

где: δ - плотность тока;

и - значения интеграла правой части при верхнем () и нижнем () пределах интегрирования.

С целью упрощения расчетов построены кривые для различных материалов. С помощью этих кривых легко произвести расчет на термическую стойкость аппарата. В соответствии со свойствами проводника и изоляции выбирается допустимая температура при коротком замыкании, и при номинальном токе . С помощью кривых находим и , соответствующие температурам и. Зная можно при данных t и I определить сечение проводника q, либо при известных t и q найти допустимый ток короткого замыкания. Если известен допустимый ток при времени, то допустимый ток при времени

Уравнение не учитывает теплоотдачу в окружающую среду, поэтому им можно пользоваться при времени не более 10 c.

Если используется материал, для которого нет кривых, аналогичных, то при расчёт термической устойчивости производят по формуле

При коротком замыкании вблизи генератора из-за переходных процессов величина переменной составляющей тока, протекающего через аппарат, меняется. В этом случае расчет термической стойкости ведется по установившемуся току короткого замыкания∞

Время прохождения установившегося тока ∞ принимается равным фиктивному времени .

Фиктивное время - это время, при котором тепло, выделяющееся при прохождении установившегося тока∞ равно теплу, выделяющемуся при прохождении реального тока за реальное время протекания.

Фиктивное время для периодической составляющей тока короткого замыкания находится с помощью кривых. Для данного генератора определяют (- действующее значение сверхпереходного тока) и зная действительное время прохождения тока иβ, находят

Фиктивное время для апериодической составляющей тока может быть определено

Фиктивное время

7.7 Допустимая температура различных частей электрических аппаратов

Предельные температуры элементов аппаратов определяются свойствами применённых проводниковых и изоляционных материалов, длительностью воздействия и назначением аппарата.

Температура элементов аппарата в длительном режиме складывается из температуры окружающей среды и превышения температуры:

Согласно ГОСТ наибольшая температура окружающей среда принята +4О°С.

Если >4О°С, то токовая нагрузка аппарата должна быть снижена таким образом, чтобы предельные температуры находились в соответствии с ГОСТ (уменьшается допустимое превышение температуры). Допустимый ток при≠4О°С определяется формулой

.

Если <40°С, то токовая нагрузка аппарата может быть увеличена, но не более чем на 20% с таким расчетом, чтобы предельные температуры были в соответствии с ГОСТ.

Шины, присоединяемые к аппаратным зажимам, должны иметь температуру ниже, чем эти зажимы, для того, чтобы создавать отвод тепла от контактов.

studfiles.net

Электрическая дуга и ее свойства

При рассмотрении электрической дуги, будем рассматривать дугу прямого действия.

Сварочной дугой называется мощный электрический разряд между электродами, находящимися в среде ионизированных газов и паров металла.

Расстояние между электродами называется областью дугового разряда или длиной дуги. При сварке металлическими электродами нормальная дуга 3-6 мм. Такая длина называется короткой. При увеличении длины дуги повышается разбрызгивание, окисление металла и снижается качество шва – появляется пористость. При короткой дуге происходит меньшее насыщение металла кислородом и азотом воздуха, повышается прочность сварного шва.

Процесс зажигания эл. дуги включает в себя три этапа (рис. 5.8):

1 - короткое замыкание (рис. 5.9,а) – производится с целью разогрева торца электрода и основного металла в зоне контакта электродом.

2 - отвод электрода (рис. 5.9,б) – при этом за счёт разогретого торца электрода электризуются электроны, которые ионизируют нейтральные молекулы превращая их в положительные ионы (+). Под действием электрического поля электроны и отрицательные ионы движутся к аноду, а положительные к катоду. В результате дуговой промежуток становится электропроводным и через него начинается разряд электрического тока.

3 возникновение устойчивого дугового разряда (рис. 5.9,в).

Рис. 5.9. Зажигание дуги при сварке.

а) короткое замыкание; б) отвод электрода; в) возникновение устойчивого дугового разряда.

1. Электрод. 2. Основной металл. 3. Электроны. 4. Ионизация. 5. Катодное пятно. 6. Столб дуги. 7. Анодное пятно.

Возникшая электрическая дуга является концентрированным источником тепла с очень высокой температурой.

При этом дуга имеет три зоны:

1 – Катодная (падение напряжения Uк), (рис. 5.9, поз.5),

2 - Столб (падение напряжения Ucт), (рис. 5.9, поз.6),

3 – Анодная (Uа). (рис. 5.9, поз.7).

Температура столба дуги достигает 60000С, а температура анодного и катодного пятна находится в пределах 2000-30000С.

Возможно зажигание дуги без короткого замыкания и отвода электрода с помощью высокочастотного электрического разряда через дуговой промежуток. Для этого в сварочную цепь на короткое время подключают источник высокочастотного переменного тока высокого напряжения (3000В и 150-250 кГц). Этот способ применяют для зажигания дуги при сварке неплавящимся электродом.

Общее напряжение дуги складывается Uд=Uк+Uст+Ua, где Uк - катодное напряжение, Uст – напряжение столба дуги, Ua – анодное напряжение. При сварке стали металлическим электродом напряжение на дуге составляет 18-28 В, угольным электродом – 30-40 В.

Для возбуждения дуги при сварке металлическим электродом необходимо напряжение 30-60 В. Это напряжение называется напряжением зажигания. При этом через столб дуги протекает электрический ток Iд. Зависимость Uд=f(Iд) называется вольт-амперной характеристикой дуги (рис. 5.9).

I область – падающая характеристика. Iд увеличивается , а Uд падает. В этой области электрический разряд мало устойчив и электрическая дуга с падающей характеристикой имеет ограниченное применение.

IIобласть – жёсткая характеристика Iд –растёт, а Uд-const. Обеспечивает устойчивый процесс сварки. Наиболее распространенная характеристика электрической дуги, применяется при ручной электродуговой сварке и автоматической под слоем флюса.

III область - возрастающая характеристика Iд и Uд возрастают.Здесь сечение столба дуги уже не может увеличиваться , плотность тока возрастает с увеличением величины тока, а проводимость дуги остаётся постоянной. Это вызывает увеличение напряжения дуги. Применяется при полуавтоматической сварке в среде защитных газов, а также автоматической сварке под слоем флюса на повышенных плотностях тока.

Рис. 5.10. Статическая вольтамперная характеристика напряжения дуги.

I – падающая характеристика;

II – жесткая; III – возрастающая.

 

Похожие статьи:

poznayka.org

Высокая температура - электрическая дуга

Высокая температура - электрическая дуга

Cтраница 2

Химические элементы исследуемой стали испаряются под действием высокой температуры электрической дуги и пары этих элементов просматриваются в оптический прибор стилоскопа. Пары различных элементов ( хрома, молибдена и др.) дают спектральные линии различного Цвета и по этому цвету, видимому в оптический прибор, судят о наличии того или иного элемента в исследуемой стали.  [16]

Сущность процесса заключается в получении под действием высокой температуры электрической дуги атомарного водорода, воссоединяемого затем в молекулы на поверхности свариваемого металла с выделением значительного количества тепла.  [17]

Невольно приходит мысль: где и как можно использовать такую высокую температуру электрической дуги. В технике-металлургии, в химических производствах - порой бывает нуж но нагревать материалы до 2000 - 3000 и выше.  [19]

Совол более нагревостоек, чем трансформаторное масло, но под действием высокой температуры электрической дуги выделяет большое количество веществ, оседающих на поверхности контактов, поэтому не пригоден для заполнения масляных выключателей. Совтол-10 негорюч и устойчив к окислению. Совол применяется для пропитки бумажных конденсаторов, а совтол-10 - как заменитель трансформаторного масла для заполнения взрывоопасных силовых трансформаторов. Совол и совтол-10 токсичны, и поэтому применение их требует соблюдения специальных мер предосторожности.  [21]

Газы, образующиеся в узкой щели, благодаря испареникГмасла и влиянию высокой температуры электрической дуги на деион-ную решетку разбивают дугу. Большой процент водорода, содержащегося в этих газах, способствует лучшему охлаждению дуги и, следовательно, ее гашению.  [22]

Большая сила взрыва масляного выключателя возникает по той причине, что под влиянием высокой температуры электрической дуги в процессе отключения масло частично разлагается и при недостаточном его уровне в баке взрывчатые газы - водород, ацетилен и метан - в смеси с воздухом образуют взрывчатую смесь.  [23]

Вокруг электродов горелки ( рис. 22) происходят следующие процессы: в зоне высокой температуры электрической дуги ( зона А) молекулярный водород распадается на атомарный, забирая при этом от пламени дуги большое количество тепла.  [25]

Разрывные контакты служат для облегчения включения и отключения; они при этом подвергаются воздействию высокой температуры электрической дуги при разрыве контактами электрической цепи, особенно при наличии в ней номинальных рабочих токов, токов перегрузки или короткою замыкания.  [26]

Автогазовые выключатели - гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются из стенок камер под действием высокой температуры электрической дуги.  [27]

Автогазовые выключатели - гашение дуги осуществляется газами, которые выделяются из стенок камер под действием высокой температуры электрической дуги.  [28]

Основная масса свободных электронов и ионов в дуговом пространстве образуется за счет нагревания этого пространства под действием высокой температуры электрической дуги. Повышение температуры газа или воздуха до 2 000 - 3 000 К сопровождается сильным увеличением скорости движения атомов и молекул. При взаимных столкновениях атомов и молекул газов, нагретых до такой температуры, электронные оболочки атомов и молекул частично разрушаются, образуя ионы и свободные электроны. Некоторые молекулы при столь высоких температурах распадаются на нейтральные атомы. Столб дуги представляет собой раскаленный газ, в котором непрерывно протекают процессы возникновения, уничтожения и движения электрически заряженных частиц, которыми являются электроны, отрица-и положительные ионы.  [29]

В контактной системе автоматических выключателей повреждаются ( обгорают, оплавляются и изнашиваются) преимущественно дугогасительные контакты, подвергающиеся воздействию высокой температуры электрической дуги, особенно при разрыве ими больших токов. Слегка обгоревшие контакты промывают, а затем слегка опиливают напильником, чтобы снять с их рабочей поверхности имеющиеся небольшие частицы оплавленной меди. Применять для очистки контактов наждачную бумагу нельзя, так как пыль и мелкие частицы наждака могут попасть в механизм выключателя и вызвать быстрый износ его трущихся деталей вследствие абразивного истирания. С сильно оплавленных Контактов спиливают напильником наплывы меди, стараясь снять минимальное количество металла с контакта и максимально сохранить его первоначальную форму. При уменьшении размера контактов ремонтируемых выключателей более чем на 30 % рекомендуется заменять их новыми контактами заводского изготовления.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru

Электрические и тепловые свойства дуги — Мегаобучалка

Электрические свойства дуги. Сварочная дуга представляет собой длительный самостоятельный разряд электричества в атмосфере газов и паров металла между двумя электродами, проводящими большой ток - (5-4000) А - при относительно низком напряжении – (10-60)В.

В обычных условиях газы не являются проводником, но при наличии заряженных частиц, электронов и ионов становятся электропроводными.

Включенные в цепь два электрода при соприкосновении дают ток короткого замыкания. При этом они сильно нагреваются и выделяют тепло. Металл катода сильно накаляясь, приобретает способность излучать свободные электроны в пространство - термоэлектронная и автоэлектронная эмиссия (кинетическая энергия электронов становится больше энергии, необходимой для преодоления электростатического притяжения электрода)

Наиболее важным свойством для сварки являются тепловые свойства дуги. Температура сварочной дуги очень высокая — около 5500°С и зависит от диаметра электрода, плотности тока, материала электродов и состава газовой среды. На катоде она более низкая, чем на аноде, и максимального значения достигает в столбе дуги. При ручной сварке на постоянном токе разница температур на катоде и аноде используется для увеличения расплавления электрода или изделия. Тепловые возможности сварочной дуги измеряются ее тепловой мощностью.

Неиспользуемая на нагрев основного и присадочного металла часть полной тепловой мощности уходит в атмосферу, на световое излучение, уносится с каплями металла при разбрызгивании.

Для определения затраты тепла при сварке пользуются понятием погонной энергии сварки, которой называют количество теплоты, вводимой в металл в процессе сварки в единицу времени, отнесенное к единице длины шва.

Статической вольтамперной характеристикой дуги называют зависимость электрического напряжения от тока при постоянной длине дуги.

Напряжение дуги при малых плотностях тока в электроде падает при увеличении тока (падающая статическая характеристика), далее при увеличении плотности тока в определенном интервале остается практически постоянным (жесткая характеристика), а затем увеличивается с ростом тока в дуге (возрастающая характеристика).Падение напряжения с ростом тока наблюдается только при малых токах (порядка до 50 А) и может быть отнесено за счет улучшения условий термической ионизации. После возбуждения дуги возникает большее число носителей заряда, проводимость столба дуги увеличивается и ток возрастает при уменьшении напряжения. Дальнейшее увеличение тока приводит к росту поперечного сечения столба дуги без изменения его проводимости, поэтому напряжение на дуге остается практически постоянным.

Источник сварочного тока выпрямитель трансфарматор

Внешняя х-та бывает крупной падающий жесткой и возврасающей внешней х-та источников питания должна соответствовать вольт-амперной х-тики сварочной дуги.

Источники питания должны обладать требованиями

1)она должна быть безопасным в работе иметь высокий КПД 2)повышение напряжения холостого хода. 3)величина тока короткого замыкания должна быть строго ограниченной , что бы не допустить перегрева источника питания

Вопрос 38

Ручная дуговая сварка покрытыми электродами позволяет создать температуру в сварной ванне до 7000 градусов. Этого достаточно, чтобы сплавить практически любые известные металлы, а ручной способ позволяет добраться до самых труднодоступных мест. Благодаря простоте и практичности ручная сварка стала самой популярной. Недостаток заключается в том, что сварку должен производить человек с квалификацией, чтобы контролировать качество шва.

1. Сущность процесса ручной дуговой сварки

Сварку выполняют электродами, которые вручную подают в зону горения дуги и перемещают вдоль свариваемого изделия. Вместе со стержнем плавится покрытие электрода, образуя газовую защиту вокруг дуги и жидкую шлаковую ванну на поверхности расплавленного металла металлической сварочной ванны.

Источником теплоты при дуговой сварке служит электрическая дуга. Дуга – мощный стабильный разряд электричества в ионизированной атмосфере газов и паров металла. Ионизация дугового промежутка происходит во время зажигания дуги и непрерывно поддерживается в процессе ее горения. Процесс зажигания дуги в большинстве случаев включает три этапа (рис.1):

Рис. 1. Схема процесса зажигания дуги

короткое замыкание электрода на заготовку (рис. 1, а) отвод электрода на расстояние 3-6 мм (рис. 1, б) и возникновение устойчивого дугового разряда (рис. 1, в). Без короткого замыкания дугу можно зажечь с помощью осциллятора (генератор высокочастотных колебаний).

megaobuchalka.ru

2.4.6. Нагрев аппаратов при коротком замыкании

При расчете температуры элементов аппаратов в режиме короткого замыкания благодаря малой длительности этого режима можно пренебречь теплом, отдаваемым во внешнюю среду, и считать, что все тепло расходуется на повышение температуры проводника. В этом случае энергетический баланс проводника, имеющего сопротивление R и массу М, выражается уравнением

Ввиду того, что температура может достигать больших значений (300°С), необходимо учитывать изменение как сопротивления R, так и удельной теплоёмкости С от температуры. Изменение сопротивления проводника от температуры

,

где:

- коэффициент добавочных потерь;

- удельная теплоемкость при О°С;

α - температурный коэффициент сопротивления материала;

q - сечение проводника;

l - длина проводника.

Зависимость удельной теплоемкости от температуры

,

где:

- удельная теплоемкость при О°С;

β - температурный коэффициент теплоемкости.

Выразив

и подставив в эти выражения после упрощения имеем

В результате интегрирования получим

где:

δ - плотность тока;

и - значения интеграла правой части при верхнем() и нижнем () пределах интегрирования.

С целью упрощения расчетов построены кривые для различных материалов. С помощью этих кривых легко произвести расчет на термическую стойкость аппарата. В соответствии со свойствами проводника и изоляции выбирается допустимая температура при коротком замыкании, и при номинальном токе . С помощью кривых находим и ,соответствующие температурам и. Зная можно при данных t и I определить сечение проводника q, либо при известных t и q найти допустимый ток короткого замыкания. Если известен допустимый ток при времени, то допустимый ток при времени

Уравнение не учитывает теплоотдачу в окружающую среду, поэтому им можно пользоваться при времени не более 10 c.

Если используется материал, для которого нет кривых, аналогичных, то при расчёт термической устойчивости производят по формуле

При коротком замыкании вблизи генератора из-за переходных процессов величина переменной составляющей тока, протекающего через аппарат, меняется. В этом случае расчет термической стойкости ведется по установившемуся току короткого замыкания∞

Время прохождения установившегося тока ∞ принимается равным фиктивному времени

Фиктивное время - это время, при котором тепло, выделяющееся при прохождении установившегося тока∞ равно теплу, выделяющемуся при прохождении реального тока за реальное время протекания.

Фиктивное время для периодической составляющей тока короткого замыкания находится с помощью кривых. Для данного генератора определяют (- действующее значение сверхпереходного тока) и зная действительное время прохождения тока иβ, находят

Фиктивное время для апериодической составляющей тока может быть определено

Фиктивное время

2.4.7. Допустимая температура частей электрических аппаратов

Предельные температуры элементов аппаратов определяются свойствами применённых проводниковых и изоляционных материалов, длительностью воздействия и назначением аппарата.

Температура элементов аппарата в длительном режиме складывается из температуры окружающей среды и превышения температуры:

Согласно ГОСТ наибольшая температура окружающей среда принята +4О°С.

Если >4О°С, то токовая нагрузка аппарата должна быть снижена таким образом, чтобы предельные температуры находились в соответствии с ГОСТ (уменьшается допустимое превышение температуры). Допустимый ток при≠4О°С определяется формулой

.

Если <40°С, то токовая нагрузка аппарата может быть увеличена, но не более чем на 20% с таким расчетом, чтобы предельные температуры были в соответствии с ГОСТ.

Шины, присоединяемые к аппаратным зажимам, должны иметь температуру ниже, чем эти зажимы, для того, чтобы создавать отвод тепла от контактов.

studfiles.net

Предельно допустимые температуры нагрева проводников при коротких замыканиях

Вид проводников

доп, °С

Шины алюминиевые

200

Шины медные

300

Шины стальные, не имеющие непосредственного соединения с аппаратами

400

Шины стальные с непосредственным присоединением к аппаратам

300

Кабели с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение, кВ:

1

250

6-10

200

20-35

130

110-220

125

Кабели и изолированные провода с медными и алюминиевыми жилами и изоляцией из:

поливинилхлоридного пластиката

160

резины

160

полиэтилена (номинальное напряжение кабелей до 35 кВ)

130

вулканизированного (сшитого) полиэтилена (номинальное напряжение кабелей до 35 кВ)

250

Медные неизолированные провода при тяжениях, Н/мм2:

менее 20

250

20 и более

200

Алюминиевые неизолированные провода при тяжениях, Н/мм2:

менее 10

200

10 и более

160

Алюминиевая часть сталеалюминиевых проводов

200

8.3.5.Если при выборе сечения проводника определяющим условием является его термическая стойкость при КЗ, то следует выбрать минимальное сечение проводника, при котором его температура нагрева к моменту отключения КЗ оказывается меньше предельно допустимой температуры или равной ей. С этой целью необходимо, исходя из расчетных условий КЗ, определить значение интеграла Джоуля, а исходя из материала проводника, выбрать необходимую кривую на рис.8.8или рис.8.9и по ней найти значения величиныА, соответствующие начальной и предельно допустимой температурам, т.е.АниАк.доп. Искомое минимально возможное сечение проводника

. (8.20)

Используя затем шкалу стандартных сечений проводов шин или жил кабелей, следует выбрать сечение проводника, удовлетворяющее условию

SSтер min.

8.3.6.В тех случаях, когда нагрузка проводника до КЗ близка к продолжительно допустимой, минимальное сечение проводника, отвечающее условию термической стойкости при КЗ, следует определять по формуле

, (8.21)

где ;

- значение функцииАпри продолжительно допустимой температуре проводниканом.

Значения параметра Стдля жестких шин приведены в табл. 8.2, для кабелей - в табл. 8.3, для проводов - в табл. 8.4.

Таблица 8.2

Значение параметра Ст для жестких шин

Система легирования

Материал проводника или марка сплава

Значение Ст, Ас1/2/мм2, при начальной температуре, °С

70

90

120

Медь

170

...

...

АДО

90

81

68

А1

АД1Н

91

82

69

АДОМ, АД1М

92

83

70

АД31Т1

85

77

64

АД31Т

82

74

62

Al-Mg-Si

АДЗЗТ1

77

71

59

АДЗЗТ

74

67

57

АВТ1

73

66

55

АВТ

71

63

53

1911

71

63

53

Al-Zn-Mg

1915, 1915Т

66

60

51

Al-Mg-Mn

АМг5

63

57

48

Сталь при доп= 400 °С

70

...

...

Сталь при доп= 300 °С

60

...

...

8.3.7.Если проверка проводника на термическую стойкость при КЗ производится путем сравнения термически эквивалентной плотности тока Jтер.экс допустимой в течение расчетного времени КЗ плотностью токаJтер.доп(см. п.8.3.2), то следует предварительно определить значения этих величин, используя формулы

Таблица 8.3

studfiles.net

Нагрев кабелей при коротком замыкании (часть 1)

     В соответствии с ГОСТ Р МЭК 60724-2009 «Предельные температуры электрических кабелей на номинальное напряжение 1кВ в условиях короткого замыкания» температура жил кабеля (до 300 мм2 включительно) с изоляцией из ПВХ пластиката при коротком замыкании не должна превышать 160 градусов. Достижение этой температуры допускается при длительности короткого замыкания до 5 секунд. При такой продолжительности короткого замыкания изоляция кабеля не успевает нагреться до такой же температуры. При более длительных коротких замыканиях предельная температура нагрева жил должна быть уменьшена.

    Рассмотрим возникновение подобной ситуации на примере использования автоматического выключателя группы «С». Время – токовая характеристика выключателя приведена на Рис. 1. В приведенных характеристиках выделены зона «a» - тепловой расцепитель и зона «b» - электромагнитный расцепитель. На графике показаны две кривые 1 и 2 зависимости времени срабатывания выключателя от тока, которые показывают пределы технологического разброса параметров выключателя при его изготовлении. Для автоматических выключателей группы «С» в пределах технологического разброса кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя находится в пределах от 5 до 10. Нас интересует только кривая 2 для переменного тока (АС), показывающая максимальное время срабатывания выключателя. Как видно из графика на Рис. 1, при незначительном уменьшении тока короткого замыкания ниже порога срабатывания электромагнитного расцепителя время срабатывания автоматического выключателя определяется тепловым расцепителем и достигает величины порядка 6 секунд.

 

 

 

                                             Рис. 1 Время – токовая характеристика автоматов группы С.

 

   Попробуем выяснить, что происходит с кабелями за промежуток времени, в течение которого сработает тепловой расцепитель. Для этого необходимо вычислить зависимости температуры жил кабелей от времени прохождения по ним токов, близких к порогу срабатывания электромагнитного расцепителя.

    В Таблице 1 даны расчетные значения температур жил кабелей в зависимости от продолжительности короткого замыкания (при разных токах) для кабеля с медными жилами сечением 1,5 кв. мм. Кабель данного сечения повсеместно используется в осветительных групповых сетях жилых и общественных зданий.

        Для вычисления температур жил кабелей использована методика расчета из ГОСТ Р МЭК 60949-2009 «Расчет термически допустимых токов короткого замыкания с учетом неадиабатического нагрева».

Температура жил кабеля  определяется по формуле:

 

                   Θf = (Θi +β)∙exp(IAD2∙t/K2∙S2) – β                                                    (1)

где, Θf - конечная температура жил кабеля оС;

Θi– начальная температура жил кабеля оС;

β – величина, обратная температурному коэффициенту сопротивления при 0 °C, К, для меди β=234,5;

K – постоянная, зависящая от материала токопроводящего элемента, А · с1/2/мм2,для меди K=226;

t – длительность короткого замыкания, с;

S – площадь поперечного сечения токопроводящей жилы, мм2;

ISC - известный максимальный ток короткого замыкания (среднеквадратичное значение), А;

IAD=ISC/ε    - ток короткого замыкания, определенный на основе адиабатического нагрева (среднеквадратичное значение), А;

ε – коэффициент, учитывающий отвод тепла в соседние элементы;

 

X, Y - постоянные, используемые в упрощенной формуле для жил и проволочных экранов, (мм2/с)1/2; мм2/с, для кабелей с медными жилами и изоляцией из ПВХ пластиката X=0,29 и Y=0,06;

Вычисления произведены для температуры кабеля до короткого замыкания 55 градусов. Такая температура соответствует рабочему току, проходящему по кабелю до возникновения короткого замыкания порядка 0,5 – 0,7 от предельно допустимого длительного тока при температуре окружающей среды 30 – 35 градусов. В зависимости от предполагаемых условий эксплуатации электроустановки температура жил кабелей до короткого замыкания при проектировании электрической сети может быть изменена.

        

                                                                                                                                                      Таблица 1

Тнач, град

Сеч. жил, мм.кв

Ток    к.з.,       A

Температура медных жил кабеля с изоляцией из ПВХ пластиката  град., при коротком замыкании длительностью, сек:

 
 

1

2

3

4

6

8

12

20

40

60

120

240

 

1

55

1,5

30

57

58

59

61

63

64

67

71

78

82

89

96

 

2

55

1,5

50

60

64

68

71

77

81

90

103

123

137

161

183

 

3

55

1,5

70

65

73

80

87

99

109

127

156

204

237

298

359

 

4

55

1,5

80

68

79

88

97

113

128

153

193

264

314

407

504

 

5

55

1,5

90

71

85

98

110

131

150

184

240

342

415

558

713

 

6

55

1,5

100

75

93

109

124

151

176

221

298

442

550

770

 -

 

7

55

1,5

110

80

101

121

140

175

208

267

370

575

733

 -

 -

 

8

55

1,5

120

85

111

136

159

203

245

322

461

749

983

 -

 

9

55

1,5

130

90

122

152

180

236

288

389

575

982

 -

 -

 

10

55

1,5

140

96

134

170

205

273

340

470

720

 -

 -

 

11

55

1,5

150

103

147

190

233

318

402

569

904

 -

 -

 -

 

12

55

1,5

160

110

162

214

265

369

474

691

 -

-

-

 -

 

 

    Из Таблицы 1 видно, что максимальный ток короткого замыкания (при несрабатывании электромагнитного расцепителя), который не вызывает нагрев жил выше 160 градусов за время 6 секунд равен примерно 100 А. То есть кабель с сечением 1,5 мм2 можно защищать автоматическим выключателем группы «С» с номинальным током не более 10А.

    При изготовлении кабелей сечение жил часто занижают. Занижение сечения на 10% обычное явление. На рынках не сложно найти кабели и с большим занижением сечения.

    В Таблице 2 даны расчетные значения температур жил кабелей при занижении сечения на 10%. Как видно из таблицы, такой кабель автоматический выключатель С10 защищает не со 100 процентной надежностью.

    Для наиболее ответственных объектов, в особенности имеющих строительные конструкции из сгораемых материалов, целесообразно выбор автоматического выключателя при проектировании электроустановки осуществлять по Таблице 3, в которой сечения жил даны с 20% занижением. Защиту таких кабелей обеспечит автоматический выключатель С6, либо В10, у которого кратность тока срабатывания электромагнитного расцепителя к номинальному току срабатывания теплового расцепителя находится в пределах от 3 до 5. Это позволит существенно увеличить надежность электропроводки.

 

                                                                                                                  

                                                                                                                                                  

 

electromontaj-proekt.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта