Материал: Расчет и конструирование силового кабеля с заданными параметрами

Ток утечки составит:

I===3,3 A=3,3 мкА;

Проводник имеет собственную емкость, вследствие чего при прохождении переменного тока будет проходить емкостной ток - ток «зарядки» и «разрядки» электроемкости проводника. Этот ток будет зависеть от емкостного сопротивления проводника, которую рассчитаем по формуле:

С=

Где ε,ε0 - величины проницаемости среды, ε=2,3; ε0=8,85-12 ф/м;

С===27,7

Определим электроёмкость:

ХС===5,7 Ом.

I===8,7A=87 мА.

Индуктивность жилы определим по формуле:

L=;

r - радиус жилы 14,4 мм ;

а - толщина покровов до брони 48,8 мм ;-диаметр жилы 64 мм ;- диаметр брони 85мм ;

μ - магнитная проницаемость 34,34Гн/м .

L==(0,2(ln(48,8/14,4)+34,34ln(85/64))+0.05)/1000=0,56 мГн.

Произведем расчет потерь в кабеле:

Δ Р= Δ Ра+ Δ Ре+ Δ Рт;

где :

Δ Ра -активное сопротивление ;

Δ Ре -емкостное сопротивление ;

Δ Рт -энергия затрачиваемая на перемагничивание брони .

Δ Ра =R==1104 Вт;

Δ Ре= UI с=50000=4350 Вт;

Δ Рт===70336 Вт;

ΔРΣ=1104+4350+70336=75790=75,454 кВт;

Потери составят ε=0,000757%.

3. Тепловой расчет кабеля

.1 Расчет тепловых сопротивлений токоведущей жилы постоянному и переменному току

Тепло, выделяемое на проводнике, равно потерям ΔРа= 1104 Вт. Это тепло необходимо рассеять в пространство. Максимальный тепловой поток определим по формуле:

W=

где

температура жилы ,согласно рекомендациям принимаем 90°С;

-температура окружающей среды, принимаем 20°С;общее удельное сопротивление оболочек кабеля.=S1+S2+S3+S4+S5,-изоляция жилы из ПВХ, ее удельное тепловое сопротивление 0,005 См*м/Вт и в связи с тем ,что толщина изоляции жилы 5 мм, то:

S1=0,005 См*м/Вт-поясная изоляция из самозатухающего и вулканизированного полиэтилена, ее удельное тепловое сопротивление 0,0035 См*м/Вт; в с вязи с тем, что толщина поясной изоляции 2 мм то удельное тепловое сопротивление нужно умножить на толщину поясной изоляции :=0,00352=0,007 См*м/Вт- броня из стальных лент, ее удельное тепловое сопротивление -0,00123°Смм и в связи с тем ,что толщина брони 2 мм то удельное тепловое сопротивление нужно умножить на толщину брони := 0,00123 2= 0,00246 См*м/Вт;- наружный покров шланг ПВХ, удельное тепловое сопротивление 0,005 См*м/Вт; и в связи с тем ,что толщина наружного покрова 15 мм то удельное тепловое сопротивление нужно умножить

на толщину наружного покрова :

S4=0,005 См*м/Вт.

W===1167 Δ

Ра=1104 Вт; Условия рассеивания выполняются.

.2 Расчет допустимого тока нагрузки и передаваемой по кабелю мощности

Расчет производим по максимальному току из условий рассеивания тепла и проводимости :

Imax= А

где: Sж-сечение жил кабеля 500 мм2;

ρ-проводимость алюминия - 8 А/мм

Imax==500; количество жил - 5, суммарный ток 20 кА.

Теплота, выделяемая в кабеле:

Δ Рамакс=Rжп==1104;

В то время как W=1167; Определим максимальный ток по выполнению условия рассеивания:=1167/0,00000276=(20566)2; Imax=20,56 кА;

Тогда максимальная передающая мощность составит:

Рмакс=50000

4. Расчет массы кабеля

Рассчитываем массу 1 метра кабеля :

Мкаб=М ж+Мпвх+Мпэ+ Мст+Мкп

где :

1. Мж - масса 1 метра алюминиевой жилы кабеля ;

2.      МпВх-масса 1 метра изоляции кабеля из ПВХ ;

.        Мпэ-масса 1 метра поясной изоляции кабеля из самозатухающего и вулканизированного полиэтилена ;

.        Мс т-масса1метра брони кабеля из стальных лент ;

.        Мкп - масса 1 метра наружного покрова кабеля из ПВХ шланга .

Масса находиться произведением объема на плотность. Плотности веществ:

1. σАл=2698,9 кг/м3; σПВХ=1200 кг/м3;

2.      σПЭ=960 кг/м3; σСт=7700 кг/м3;

М ж==1,3493 кг; - масса жилы;

МпВх=1200-)/4=0,295кг - масса изоляции;

Мпэ=9603,14)/4=0,2445 кг - масса поясной изоляции;

Мс=3,14)/4=38,5 кг - масса стали;

Мкп=120018,3 кг - масса наружного покрова кабеля из ПВХ шланга.

Таким образом, масса 1 метра кабеля составит:

М=1,349366,195 кг.

Список литературы

1. Пешков И.Б. Кабели и провода. Издательство Энергоатомиздат , 2009г .

2.      Бачелис Д.С. Электрические кабели, провода и шнуры (справочник). Под общ.ред. Н.И. Белорусова. Изд.3-е, прераб.М., «Энер -гия» ,1971г.

.        Белорусов Н.И. Электрические кабели и провода (теоретические основы кабелей и проводов, их расчет и конструкции) ,М., «Энергия» ,1971г .