Электрический ток, протекающий по проводникам линий электрической сети, нагревает токоведущие жилы. Одновременно происходит охлаждение проводников путем отвода тепла в окружающую среду.
Через некоторое время, если величина протекающего в проводниках тока не меняется, температура проводника достигает некоторого предельного значения, которое в дальнейшем остается неизменным.
Наибольшая допустимая температура для проводов и кабелей определяется условиями безопасности, надежности и экономичности.
Излишне высокая температура изолированного провода или кабеля служит причиной быстрого износа изоляции и сокращения срока службы проводки.
Особенно опасным является перегрев изоляции проводников в пожароопасных и взрывоопасных помещениях, где воспламенение изоляции может вызвать пожар или взрыв.
Таким образом, величина токовой нагрузки на проводник заданного сечения должна быть ограничена, с тем чтобы наибольшая температура проводника не превышала определенного предела. ПУЭ устанавливают следующие наибольшие допустимые температуры при нагревании длительной токовой нагрузкой: голые провода и шины 70С, провода и кабели с резиновой или пластмассовой изоляцией +65С, кабели с бумажной изоляцией на напряжение до 3000 В +85С.
Допустимые токовые нагрузки зависят от сечений проводника, его конструктивного выполнения и условий охлаждения.
Нормальными условиями при прокладке проводов и кабелей в воздухе считается температура воздуха +25С, причем расстояние в свету между соседними кабелями при прокладке их внутри и вне зданий и в туннелях должно быть не менее 35 мм и при прокладке в каналах не менее 50 мм. Число прокладываемых кабелей не ограничивается. Нормальной температурой при прокладке кабелей в земле или в воде считается +15С. Допустимые нагрузки для кабелей, проложенных в земле, приведены при условии прокладки в траншее одного кабеля.
Если условия прокладки проводов и кабелей отличаются от нормальных, величина допустимой нагрузки Iд (А) на провод или кабель определяется с учетом поправочного коэффициента:
Iд = Кп·Iдн,
Где Iдн — табличное значение допустимой нагрузки при нормальных условиях, А; Кп — поправочный коэффициент, учитывающий изменение условий охлаждения проводника.
Поправка на число кабелей, проложенных в одной траншее. При прокладке в общей траншее более одного кабеля вводится поправочный коэффициент Кп2, определяемый по таблице.
Не нагруженные резервные кабели при этом не должны учитываться.
Поправка на повторно-кратковременный и кратковременный режим работы. Основное время работы двигателя, это работа в момент обработки детали, при смене детали, двигатель останавливается. Таким образом, время работы двигателя чередуется со временем отключения. Понятно, что проводники линии, питающие двигатель с таким режимом работы, находятся в лучших условиях охлаждения по сравнению с проводниками такой же линии, несущей нагрузку без перерывов, проводники линии с повторно-кратковременным режимом работы допускают увеличение нагрузки, учитываемое поправочным коэффициентом Кп3, который определяется по формуле:
Кп3 = 0,875 / (√ПВ),
Где ПВ — относительная продолжительность рабочего периода, равная отношению времени включения линии к общей длительности времени включения и отключения,
ПВ = tр / tц
Где: tр — длительность рабочего периода; tц — общая длительность цикла.
Необходимо отметить, что коэффициент, учитывающий увеличение допустимой нагрузки на проводник, может быть применен лишь при следующих условиях:
— продолжительность рабочего периода цикла повторно-кратковременного режима работы не превышает 4 минут, а продолжительность отключения — не менее 6 минут;
— сечение медных проводников не ниже 10 мм кв. и сечение алюминиевых проводников не ниже 16 мм кв.
Если условия работы проводки требуют введения нескольких поправок, то общий поправочный коэффициент определяется произведением отдельных коэффициентов.
Пример по теме № 1. Определить допустимую длительную токовую нагрузку на трехжильный кабель с алюминиевыми жилами с бумажной изоляцией на напряжение до 3000 В сечением 3х120 мм кв., проложенный в траншее при температуре почвы +25 С. Всего в общей траншее проложено семь кабелей; расстояние между ними в свету 100 мм. Один кабель резервный и нагрузки не несет.
Решение. По таблице П-3 находим допустимую длительную токовую нагрузку для кабеля сечением 3х120 мм кв., при нормальных условиях прокладки в земле: Iдн = 300 А.
По таблице П-5, приведенной выше находим значение поправочного коэффициента на температуру почвы +25С для нормированной температуры жил кабеля +80 С: Кп1 = 0,92. Напомним, что при прокладке в земле за нормальную температуру принимается +15С.
По таблице П-6, приведенной выше, находим значение поправочного коэффициента на число проложенных в траншее кабелей при расстоянии между ними в свету 100 мм (число работающих кабелей без учета резервного равно шести) Кп2 = 0,75.
Общий поправочный коэффициент равен произведению найденных коэффициентов: Кп = 0,92·0,75 = 0,69
Величину допустимой нагрузки на кабель с учетом ухудшения условий охлаждения кабеля:
Iд = 0,69·300 = 207 А.
