Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


ДОПУСТИМАЯ НАГРУЗКА НА НЕИЗОЛИРОВАННЫЕ ПРОВОДА ПО НАГРЕВУ

Когда электрический ток проходит по проводу, выделяется теплота, определяемая по закону Джоуля — Ленца:

Провод нагревается проходящим по нему током до температуры, при которой количество теплоты, получаемой проводом, становится равным количеству теплоты, отдаваемой его поверхностью окружающей среде. По мере повышения температуры провода скорость ее нарастания снижается.

Для данного провода при заданном токе превышение температуры над температурой окружающей среды — величина постоянная, если неизменны окружающие условия (сила ветра, осадки и т.п.). Потери теплоты проводами воздушных линий происходят главным образом за счет конвекции, т.е. теплового движения воздуха, окружающего провод. Значительно меньше теплоты теряется при лучеиспускании и совсем ничтожное количество — за счет теплопроводности воздуха. Сказанное ранее целиком относится также к изолированным проводам и кабелям, проложенным на воздухе в блоках, каналах и т.п. У кабелей, проложенных непосредственно в земле, отдача теплоты происходит только благодаря теплопроводности почвы.

Температура провода не должна превышать установленное значение. Поэтому задача расчета — определить ток, который можно пропустить по проводу при данных условиях, с тем чтобы температура провода не превзошла допустимую.

Для неизолированных проводов воздушных линий максимальная допустимая температура не должна превышать 70 °С. Такое небольшое значение объясняется не опасениями за состояние провода, а необходимостью создания надежных соединений. Дело в том, что при повышении температуры усиливаются окислительные процессы и на проводах образуются окиси с высоким сопротивлением. Это увеличивает сопротивление контакта, а значит, и количество выделяемой в нем теплоты. Температура соединения растет, увеличивается окисление и т.д. до полного разрушения провода в месте соединения.

Предельная температура неизолированных проводов, проложенных внутри зданий, также не должна превышать 70 °С. Это обусловлено необходимостью обеспечить пожарную безопасность и исключить неприятный запах, возникающий вследствие сухой перегонки пыли, оседающей на поверхности провода.

Для расчета провода по нагреву необходимо знать температуру окружающего воздуха. За расчетную принимают среднемесячную температуру окружающего воздуха в 13 ч для наиболее жаркого месяца. В различных районах России это значение колеблется от 15 °С для северных и до 35 °С для южных районов.

Для проводов, расположенных внутри помещений, за расчетную принимают максимальную среднемесячную температуру воздуха. Обычно при расчете она бывает задана.

Электрический ток, проходя по проводу, выделяет теплоту, определяемую по уравнению (5.19). С поверхности провода теплота, Вт, теряется в окружающую среду:

Допустимые значения силы тока для неизолированных проводов приведены в приложении 4.

Допустимые нагрузки определены исходя из температуры окружающего воздуха 25 °С и температуры проводника 70 °С. Если температура воздуха отличается от 25 °С, то данные таблиц умножают на поправочные коэффициенты.

С увеличением сечения допустимая плотность тока в проводе уменьшается. Например, для алюминиевого провода сечением 16 мм2 допустимая плотность тока при прокладке на открытом воздухе = 105/16 = 6,57 А/мм2, а для провода сечением 150 мм2 при тех же условия = 440/150 = 2,93 А/мм2, т.е. меньше в 2 с лишним раза. Это объясняется тем, что с увеличением диаметра сечение провода растет пропорционально квадрату, а поверхность — пропорционально первой степени диаметра. Следовательно, с увеличением диаметра поверхность провода, приходящаяся на единицу сечения, уменьшается, а значит, ухудшаются условия охлаждения. Вследствие этого иногда целесообразно вместо одного провода прокладывать два с общим сечением, меньшим, чем сечение одного провода, хотя общая стоимость линии при этом увеличивается.

Нужно иметь в виду, что сечение проводов при наружной прокладке очень редко определяют по допустимой токовой нагрузке, в большинстве случаев — по допустимой потере напряжения (см. п. 5.3) или экономической плотности тока (см. п. 5.1), которая значительно меньше допустимой токовой нагрузки по нагреву.

И. А. Будзко, Т. Б. Лещинская, В. И. Сукманов, Электроснабжение сельского хозяйства, М., Колос, 2000

Экспертиза

на главную