АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

Электрические сети

Светотехнических установок

Методические указания и задания к расчетно-графической работе для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света

Алматы 2004

СОСТАВИТЕЛЬ: Н.А. Туканова. Методические указания и задания к расчетно-графической работе по курсу «Электрические сети светотехнических установок» для студентов специальности 330540- Светотехника и источники света. – Алматы: АИЭС, 2004. – 18 с.

Данная разработка включает задания на расчетно-графическую работу и методические указания по их выполнению, а также список необходимой литературы.

Ил. 4, табл.16, библиогр. - 22 назв.

Рецензент: канд. техн. наук, доцент С.А. Бугубаев.

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2004 год.

© Алматинский институт энергетики и связи, 2004 г.

Введение

Согласно учебному плану студенты, обучающиеся по специальности 330540- Светотехника и источники света изучают курс «Электрические сети светотехнических установок», в котором предусмотрена расчетно-графическая работа, состоящая из четырех заданий и предполагающая самостоятельное закрепление студентами пройденных разделов дисциплины.

К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного выполнения и защиты расчетно-графической работы.

1 Задание № 1

Определить потери напряжения в двухпроводной линии напряжением Uн, В, имеющей по всей длине сечение S, мм². Длины отдельных участков линии, м (l₁-l₅)  и нагрузки, кВт (Р₁-Р₅) заданы.

Напряжение сети и длины проводников выбираются по начальной букве фамилии студента согласно таблице 1.1. Мощности нагрузки и сечение  проводников выбираются по последней цифре номера зачетной книжки согласно таблице 1.2. Материал проводника выбирается согласно таблице 1.3.

Таблица 1.1 – Исходные данные

Начальные буквы фамилии студентов	А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч, Ф	Х, Ц, Ш
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Uн, В	220	380	127	36	24	12	110	127	220	380
l1, м	20	40	50	35	30	25	15	10	40	35
l2, м	30	60	35	50	20	40	55	20	10	45
l3, м	40	30	45	20	35	60	25	15	20	55
l4, м	30	40	35	50	60	20	20	45	55	60
l5, м	20	20	15	30	50	60	55	60	35	25

Таблица 1.2 – Исходные данные

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
S, мм2	6	4	10	16	16	25	6	4	10	16
Р1, кВт	2	1	3	4	5	1	10	5	8	7
Р2, кВт	4	3	2	6	7	6	9	4	7	6
Р3, кВт	6	5	6	5	8	9	8	3	6	8
Р4, кВт	8	7	7	7	9	7	7	2	3	9
Р5, кВт	10	9	10	2	4	10	6	2	4	10

Таблица 1.3 – Исходные данные

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Материал проводника	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al

Рисунок 1.1

Методические указания

(1.1)

В осветительных сетях допускаются небольшие потери напряжения, обычно не более 6 %. Потери напряжения в двухпроводных линиях определяются по формуле

DU=U₁ - U₂ = 2 (I₁r₁ + I₂r₂ +…+ I_ir_i ),

где U₁, U₂ – напряжение в начале и в конце линии, В;

       I_i -  ток, проходящий по участку линии, А;

       r_i – сопротивление соответствующего участка линии, Ом. 

При одинаковом сечении и материале проводов всех участков линии (однородная линия), используя выражение

(1.2)

 

где: l - длина провода, м;

(1.4)

      S - поперечное сечение провода, мм²;

      g - удельная проводимость материала провода при данной температуре, м/(Ом´мм²).

Тогда выражение (1.1) можно записать

(1.3)

DU =

где i – ток, А, в рассматриваемых случаях может быть определен, как i = Р/ U, где каждая нагрузка питается напряжением, соответствующим месту ее приложения. Теоретически значения потерь в точках приложения нагрузок отличаются друг от друга из-за потерь напряжения на участках между этими точками. Однако в практических расчетах это обычно не учитывается из-за небольших мощностей осветительных установок. Используя приведенные выражения получаем формулу потерь напряжения

DU =

где Р – нагрузка потребителей, Вт;

      L – длина участка от начала линии до точки приложения нагрузки, м.

Если выразить потери напряжения в % от номинального напряжения, длину сети в метрах, а нагрузку в кВт, то формула (1.4) приобретает вид

(1.8)

(1.7)

(1.6)

(1.5)

DU_% =

Если для определенных условий расчета (номинальном напряжении и материале проводника) обозначить

то выражение (1.5) приобретет вид

DU_% =

и

Значения коэффициента С приведены в приложении 1.

2 Задание № 2

Определить наибольшие потери напряжения в разветвленной двухпроводной линии напряжением Uн, В. Длины отдельных участков линии, м (l₁-l₅)  и нагрузки, кВт (Р₁-Р₅) заданы. Сечение проводников S_i, мм² на различных участках сети и материал известны.

Напряжение сети и длины проводников выбираются по начальной букве фамилии студента согласно таблице 2.1. Мощности нагрузки выбираются по предпоследней цифре номера зачетной книжки согласно таблице 2.2. Материал проводника и сечение  выбирается по последней цифре номера зачетной книжки согласно таблице 2.3.

Таблица 2.1 – Исходные данные 

Начальные буквы фамилии студентов	А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Uн, В	12	24	36	110	127	220	380	36	24	12
l1, м	25	30	35	15	10	40	35	25	35	30
l2, м	40	20	50	55	20	10	45	40	50	20
l3, м	60	35	20	25	15	20	55	60	20	35
l4, м	20	60	50	20	45	55	60	20	50	60
l5, м	60	50	30	55	60	35	25	60	30	50

Таблица 2.2 – Исходные данные

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, кВт	2	1	3	4	5	1	10	5	8	7
Р2, кВт	4	3	2	6	7	6	9	4	7	6
Р3, кВт	6	5	6	5	8	9	8	3	6	8
Р4, кВт	8	7	7	7	9	7	7	2	3	9
Р5, кВт	10	9	10	2	4	10	6	2	4	10

Таблица 2.3 – Исходные данные

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
S1, мм2	6	4	4	10	10	1	6	16	35	25
S2, мм2	10	6	4	16	25	2,5	6	16	25	16
S3, мм2	16	10	10	10	6	4	4	10	35	35
S4, мм2	25	16	16	25	10	6	4	6	16	35
S5, мм2	35	25	35	6	16	10	2,5	6	16	50
Материал проводника	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu

Рисунок 2.1

2.1 Методические указания

Потери напряжения на отдельных участках сети определяются по формуле (1.7) с учетом заданных номинальном напряжении и материале проводника. Для определения суммарных потерь напряжения на каждом ответвлении (А-Б), (А-В), (А-Д) необходимо сложить потери на каждом участке данного ответвления.

3 Задание № 3

Определить сечение проводов в сети изображенной на рисунке 3.1, если известно номинальное напряжение Uн и расчетные потери напряжения DU. Длины отдельных участков линии, м (l₁-l₃), нагрузки, кВт (Р₁-Р₃) и материал проводника заданы. Сделать выводы и выровнять потери напряжения по фазам.

Таблица 3.1 – Исходные данные 

Начальные буквы фамилии студентов	А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Uн, В	380/220	220/127	380/220	220/127	220	127	110	36	24	127
Тип	3-х фазная с нулевым проводом		2-х фазная с нулевым проводом		2-х проводная переменного или постоянного тока					3-х фазная
l1, м	140	120	150	135	120	110	145	130	150	120
l 2, м	160	135	120	125	115	120	155	150	200	135
l3, м	150	150	130	155	160	135	125	160	130	150

Таблица 3.2 – Исходные данные

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, кВт	0,4	0,3	0,2	0,6	0,7	0,6	0,9	0,4	0,7	0,6
Р2, кВт	0,6	0,5	0,6	0,5	0,8	0,9	0,8	0,3	0,6	0,8
Р3, кВт	0,8	0,7	0,7	0,7	0,9	0,7	0,7	0,2	0,3	0,9

Таблица 3.3 – Исходные данные

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
DU	4	3	3,5	4,5	2,5	2,8	3,8	4,2	3,3	2,9
Материал проводника	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al	Cu	Al

Рисунок 3.1

3.1 Методические указания

При решении  задачи первоначально необходимо определить моменты нагрузок для проводов отдельных фаз

      (3.1)

Для предварительного определения сечения проводов находим общий момент нагрузок сети

(3.2)

Предполагая равенство моментов для отдельных фаз, определяем сечение проводов по формуле (1.8). В соответствии со значениями моментов зададимся сечениями проводов

Проверим действительные потери напряжения по отдельным фазам. Для этого определяем частичные потери напряжения

(3.3)

Тогда потери напряжения в отдельных фазах вычисляются по формулам

(3.4)

Если потери напряжения в разных фазах имеют различные значения, то следует изменить сечения проводов для более удовлетворительного распределения потерь по фазам.

4 Задание № 4

Произвести расчет на наименьшую затрату проводникового материала в сети, изображенной на рисунке 4.1 при известных напряжении сети и расчетных потерях напряжения. Длины отдельных участков линии (l₁-l₅) м, нагрузки (Р₁-Р₄) кВт и материал проводника заданы.

          Исходные данные для задачи принимаются по таблицам 4.1 - 4.3 согласно правилам выбора вариантов.

Таблица 4.1 – Исходные данные 

Начальные буквы фамилии студентов	А, Д, Ю	Б, Е, Э	В, Г, Я	Ж, З, И	К, Щ,	М, О	Н, П, Л	Р, Т, У	С, Ч Ф	Х, Ц, Ш
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Uн, В	220	127	110	36	24	127	380/220	220/127	380/220	220/127
Тип	2-х проводная переменного или постоянного тока					3-х фазная	2-х фазная с нулевым проводом		3-х фазная с нулевым проводом

Таблица 4.2 – Исходные данные

	Предпоследняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
DU	3	5	4	3,5	4,5	3,8	4,8	3,6	4,6	3,7
Материал проводника	Al	Al	Cu	Cu	Al	Al	Cu	Cu	Al	Cu

Таблица 4.3 – Исходные данные

	Последняя цифра номера зачетной книжки
	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Р1, кВт	1	0,3	0,2	0,9	0,1	0,5	0,9	1	0,2	0,2
Р2, кВт	0,8	0,5	0,4	0,7	0,2	0,6	0,8	0,9	0,4	1
Р3, кВт	0,6	0,7	0,6	0,5	0,3	0,7	0,7	0,7	0,8	1,2
Р4, кВт	0,4	0,9	0,8	0,3	0,4	0,8	0,6	0,5	1	0,1
l1, м	10	100	95	70	70	80	35	95	90	85
l2, м	30	110	85	130	50	60	65	80	20	75
l3, м	50	115	75	90	30	40	75	70	35	65
l4, м	60	50	65	50	10	20	95	65	45	25
l5, м	90	70	30	20	50	60	80	90	100	35

Рисунок 4.1

(на схеме черточками указано число проводов в линии)

4.1 Методические указания

          Определяются моменты нагрузки на всех участках сети по формулам аналогичным (3.1). Сечение каждого участка определяется по формуле

Однако, при выводе этой формулы не учитывалось, что в осветительных сетях на ряду с трехфазными прокладываются двух- и однофазные участки. Поэтому в практических расчетах применятся формула

          где S – сечение данного участка, мм²;

                - сумма моментов данного и последующих по направлению энергии участков с тем же числом проводов в линии, кВт´м;

                - сумма моментов всех ответвлений, питаемых данным участком и имеющих иное число проводов линии, кВт´м;

                a - коэффициент приведения моментов, зависящий от  числа проводов на участке и в ответвлении (см. приложение 2);

               DU – расчетные потери напряжения , %.

Эта формула последовательно применяется ко всем участкам сети, начиная от участка, ближайшего к источнику питания. При выборе сечений проводов для первых участков сети следует брать ближайшее большее стандартное сечение.  По выбранному сечению данного участка и его фактическому моменту определятся потери напряжения в нем. Последующие участки рассчитываются аналогичным путем на разность между расчетными потерями напряжения и потерями до начала данного участка.

Приложение А

Номинальные сечения токопроводящих жил из цветного металла

Номинальное сечение жилы, мм2			Номинальное сечение жилы, мм2
основной	четвертой		основной	четвертой
	для проводов и кабелей с резиновой и полихлор-виниловой изоляцией	для кабелей с бумажной изоляцией		для проводов и кабелей с резиновой и полихлор-виниловой изоляцией	для кабелей с бумажной изоляцией
0,5	-	-	25	10	16
0,75	0,75	-	35	10	16
1,0	1,0	-	50	16	25
1,5	1,0	-	70	25	25
2,5	1,5	1,5	95	35	35
4	2,5	2,5	120	35	35
6	4	4	150	50	50
10	6	6	185	50	50
16	10	10	-	-	-

У тросовых проводов АТРГ сечения основных и дополнительных жил одинаковы.

Приложение Б

Коэффициент  приведения  моментов, a

Приложение В

Значения коэффициентов С, входящих в формулы для расчета сетей по потерям напряжения