Основная нагрузка сельской электросети создается приборами освещения, электроплитками, утюгами и т. д., обладающими активным сопротивлением.
Активное сопротивление электрическому току — это такое сопротивление, при котором происходит необратимый процесс превращения электрической энергии в другие виды энергии: тепловую, световую и т. п. Мощность электропотребителей с активным сопротивлением Ра = I∙V∙cos φ, где:
Ра — активная мощность цепи переменного тока, Вт;
I — эффективное значение силы тока, А, непосредственно измеряемое амперметром переменного тока;
V — эффективное значение электрического напряжения, В, непосредственно измеряемое вольтметром переменного тока;
φ — угол сдвига фаз между током и напряжением, рад.
В том случае, если нагрузка имеет только активное сопротивление, сдвиг фаз равен нулю, a cos φ = 1, и формула мощности электропотребителей будет выглядеть так: Р = I∙V.
При включении в сеть электродвигателя или трансформатора возникает реактивная мощность, что ведет к сдвигу фаз между током и напряжением, в силу чего cos φ становится меньше единицы.
Однако в сетях жилой застройки преобладает активная нагрузка на 95–98 %. Это дает основание в упрощенных расчетах, которые будут производиться в дальнейшем, всю нагрузку принимать как активную и мощность вычислять по формуле: Р = I∙V, считая cos φ = 1.
Для уяснения предложенного материала решим числовой пример.
На рис. 2 представлена уличная трехфазная сеть, от которой взято однофазное ответвление на напряжение 220 В. Для ответвления использованы два провода BЛ — фазный С и 0, который в дальнейшем будет называться нулевым рабочим проводником. В качестве электропотребителей в сеть включены: лампа мощностью 100 Вт, плитка мощностью 1000 Вт и пылесос мощностью 600 Вт. Электропитание к названным потребителям осуществляется по фазному и нулевому рабочему проводам.
Для контроля за расходом электроэнергии в сеть включен электросчетчик, а для его безопасной замены перед ним установлен двухполюсный рубильник.
Для защиты людей от поражения электрическим током корпуса пылесоса и электроплитки должны быть соединены с ответвлением хорошо заземленного нулевого рабочего провода (как это представлено на рис. 2, б). При этом выполняют обязательное условие — это ответвление должно быть непрерывным на всем протяжении электропроводки. В дальнейшем это ответвление будет называться нулевым защитным проводом, а присоединенные к нему электропотребители — зануленными.
В решение примера входит:
1) определение сечения фазного провода, нулевого рабочего и нулевого защитного;
2) определение диаметров жил проводов, если дополнительно известно, что жилы проводов выполнены из меди, провода имеют поливинилхлоридную изоляцию и проложены свободно.
Решение:
1. Общая мощность потребителей
Р = Рлампы + Рпылесоса + Рплитки = 100 + 600 + 1000 = 1700 Вт.
2. Сила тока равна
I = Р/V = 1700/220 = 7,72 ~= 8 А
По табл. 7 (см. с. 48) определяем, что провод сечением 0,5 мм2 рассчитан на длительно допустимую нагрузку, равную 11 А. Производим проверку соответствия сечения 0,5 мм2 минимальному сечению проводов внутридомовой сети, приведенному в таблице. В соответствии с данными табл. 12 (см. с. 56) наименьшее сечение проводов внутридомовой сети со штепсельными розетками будет 1,5 мм2. Следовательно, сечения фазного провода и нулевого рабочего равны 1,5 мм2. При сечении фазных проводов до 16 мм2 (по меди) нулевые провода (как рабочие, так и защитные) должны иметь сечение, равное фазному. Следовательно, сечение защитных проводов также равно 1,5 мм2.
Для определения диаметра жилы проводника воспользуемся формулой площади круга
S = π∙d2/4
из которой следует
d = √(4∙S/π)
где:
d — диаметр проводника, мм;
S — площадь поперечного сечения жилы проводника, мм2;
π — безразмерный коэффициент, равный 3,14.
Диаметр жилы проводника, площадь поперечного сечения которого 1,5 мм2, равен
d = √(1,5∙4/3,14) = 1,38 мм
Характеристики помещений
Все помещения подразделяются на три категории:
1) по степени возгораемости строительных материалов и конструкций;
2) по условиям окружающей среды;
3) по степени опасности поражения электрическим током.
По степени возгораемости строительных материалов и конструкций приведем таблицу 1.
Таблица 1
Группа возгораемости ∙ Характеристика по возгораемости: материалов, конструкций
∙ Несгораемые
— материалов: Под воздействием огня или высокой температуры не воспламеняются, не тлеют и не обугливаются
— конструкций: Выполнены из несгораемых материалов
∙ Трудносгораемые
— материалов: Под воздействием огня или высокой температуры с трудом воспламеняются, тлеют или обугливаются и продолжают гореть или тлеть только при наличии источника огня (после удаления источника огня горение и тление прекращаются) К ним относятся: асфальтобетоны, гипсовые и бетонные материалы, содержащие более 8 % по массе органического заполнителя, минераловатные плиты на битумной связке при содержании ее от 7 до 15 %, гипсосоломенные и гипсостружечные материалы плотностью не менее 900 кг/м, войлок, вымоченный в глиняном растворе, древесина, подвергшаяся глубокой пропитке антиперинами
— конструкций: Выполненные из трудносгораемых материалов, а также конструкции из сгораемых материалов, защищенные штукатуркой или облицовкой из несгораемых материалов
∙ Сгораемые
— материалов: Под воздействием огня или высокой температуры воспламеняются или тлеют и продолжают гореть или тлеть после удаления источника огня К сгораемым материалам относятся все органические материалы, не отвечающие требованиям, предъявляемым к несгораемым и трудносгораемым материалам
— конструкций:Выполненные из сгораемых материалов, не защищенные от огня или высоких температур
По условиям окружающей среды помещения разделяются на сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные, помещения с химически активной или органической средой.
К сухим помещениям относятся те, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60 %.
К влажным помещениям относятся такие, в которых пары или конденсирующаяся влага выделяются кратковременно, а относительная влажность воздуха более 60 %, но не превышает 75 %.
Помещения считаются сырыми, если влажность воздуха длительно превышает 75 %.
К особо сырым помещениям относятся такие, где относительная влажность воздуха близка к 100 % (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).
К жарким относятся помещения, в которых под воздействием различных тепловых излучений температура превышает (постоянно или периодически) 35 °C.
К пыльным относятся помещения, где по условиям производства выделяется технологическая пыль, которая, оседая на электрооборудовании, ухудшает условия изоляции и охлаждения. Пыльные помещения могут быть как с токопроводящей пылью, так и с токонепроводящей.
К помещениям с химически активной или органической средой относятся такие, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, вызывающие образование плесени или отложений, разрушающие токоведущие части электрооборудования и изоляцию проводов.
По степени опасности поражения электрическим током помещения подразделяются на без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные (например, территории размещения наружных электроустановок).
К помещениям без повышенной опасности относятся, как правило, сухие помещения, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.
К помещениям с повышенной опасностью относятся такие, в которых присутствует хотя бы одно из следующих условий: сырость или токопроводящая пыль, а также токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т. д.), высокие температуры, возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.
К особо опасным помещениям относят те, где наличествуют особая сырость, химически активная или органическая среда, одновременно два и более условий повышенной опасности.
Территории размещения наружных электроустановок всегда приравниваются к особо опасным помещениям.
Проводниковые материалы[1]
Разнообразие условий для прокладки электрических сетей привело к созданию широкого ассортимента проводниковых материалов. Здесь мы рассмотрим такие из них, которые могут быть использованы на приусадебном участке. Использование проводниковых материалов без учета их назначения и способа прокладки, как правило, приводит к нарушению норм электро- и пожаробезопасности.
На большинство рекомендуемых проводниковых материалов будет дана расшифровка их буквенного обозначения.
Прежде чем ознакомиться с проводниковыми материалами, освоим терминологию, принятую для их обозначения.
Изолированным называют провод, у которого в качестве изоляции используется покрытие из хлопчатобумажной пряжи, пропитанной вулканизированной резиной, поливинилхлоридным пластиком и другими пластическими материалами.
Кабель — это одна или несколько скрученных изолированных жил, заключенных в защитную металлическую (алюминиевую или свинцовую), резиновую или поливинилхлоридную оболочку.