§ 37. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК. ВЫБОР АППАРАТОВ И ТОКОПРОВОДЯЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Электрической нагрузкой называют мощность, которую электрическое устройство или отдельный потребитель получает от сети, для электростанций — генерируемая ими мощность.

Знать электрическую нагрузку необходимо, чтобы рассчитывать и выбирать аппараты и токопроводящие элементы для использования их в электрических устройствах (аппаратах для управления и защиты, трансформаторах, проводниках, кабелях и др.).

► Как правило, электрическая нагрузка не является постоянной.

Чтобы представить ее изменение во времени, строят графики нагрузки (рис. 165). Для определения нагрузок в действующих устройствах используют измерительные устройства. При проектировании новых предприятий нагрузки определяют вычислительными методами, а аппараты и токопроводящие элементы выбирают на основании расчетной нагрузки.

Рис. 165. Суточный график нагрузки промышленного предприятия

► Для отдельного потребителя расчетной нагрузкой является его номинальная мощность.

► Для группы потребителей сумму их номинальных мощностей, называемую установленной мощностью, нельзя приравнивать к расчетной, так как не все они работают одновременно и с номинальной нагрузкой. В этом случае расчетная нагрузка определяется на базе реальной электрической нагрузки с использованием расчетных методов.

В одном из таких методов используют коэффициент спроса k_п, в котором учтены все особенности режима работы группы потребителей. С его помощью расчетную нагрузку определяют по формуле

Значения k_п приводятся в справочной литературе.

► Условия выбора аппаратов и токопроводящих элементов бывают общими и специфическими.

Общие условия справедливы для всех устройств, специфические — только для определенных аппаратов и токопроводящих элементов.

Большинство условий выбора аппаратов и токопроводящих элементов записывают в виде неравенства. Когда техническая характеристика аппарата не совпадает с расчетным значением, то выбирают аппарат с последующим большим номинальным значением.

Наиболее важные общие условия, которые следует соблюдать при выборе аппаратов и токопроводящих элементов:

I. Номинальное напряжение аппарата должно соответствовать номинальному напряжению сети:

2. Номинальный ток аппарата должен быть равен или больше расчетного:

Это условие называют выбором по допустимому нагреву, так как от него зависит, насколько будут нагреваться аппараты и токопроводящие элементы.

В общие условия входит и вид монтажа (на открытом воздухе, в закрытом помещении), состояние окружающей среды (нормальная, влажная, пожароопасная, взрывоопасная) и др.

Специфические условия более многочисленны, так как они могут быть различны для различных видов электрических устройств. Так, при выборе аппаратов для высокого напряжения учитывают тепловое и динамическое воздействие токов короткого замыкания и другие дополнительные условия. При выборе аппаратов для низкого напряжения проверка на динамическую устойчивость не требуется.

Выбор предохранителей. Самыми распространенными аппаратами защиты от перегрузок и короткого замыкания в электрических устройствах низкого напряжения являются плавкие предохранители. Их устройство достаточно простое, они надежны и недороги.

Их выбирают, соблюдая следующие условия:

1. Защищаемая цепь не должна прерываться при нормальном режиме работы; должно соблюдаться условие

где I_пл.п— номинальный ток плавкой вставки предохранителя. А; I_расч — расчетный ток.

2. Защищаемая цепь не должна прерываться в пусковом режиме. Так как для электродвигателей и ряда других потребителей пусковой ток в несколько раз больше номинального, то, чтобы плавкие вставки не расплавлялись, во время пуска должно соблюдаться условие

где I_п=k_пI_ном— пусковой ток электродвигателя, А; k_п— коэффициент кратности пускового тока.

При выборе предохранителей, устанавливаемых последовательно в цепи, необходимо соблюдать условие селективности. В соответствии с ним номинальный ток плавкого предохранителя, ближайшего к потребителю (наиболее удаленного от источника питания), должен быть меньше хотя бы на порядок. Так, в схеме на рис. 166 номинальный ток плавкой вставки предохранителя П₂ должен быть больше тока плавкой вставки предохранителя П₃, а предохранителя П₁ — больше, чем предохранителя П₂. При коротком замыкании в точке А расплавится вставка предохранителя П₃ и отключится питание только электродвигателя D₃.