Основная нагрузка сельской электросети создается приборами освещения, электроплитками, утюгами и т. п., 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 равна Р = I∙V∙cos φ, где Р — мощность цепи переменного тока, Вт; I — значение силы тока, А; V — напряжение, В; cos φ — угол сдвига фаз между током и напряжением.
В том случае, если нагрузка имеет только активное сопротивление, сдвиг фаз равен нулю, a cos φ = I, и формула мощности будет выглядеть так: Р = I∙V. В сетях жилой застройки преобладает активная нагрузка на 95–98 %. Это дает возможность в упрощенных расчетах всю нагрузку принимать как активную и мощность вычислять по формуле Р = I∙V. Для уяснения предложенного материала решим числовой пример. На рис. 1 представлена уличная сеть, от которой взято однофазное ответвление на напряжение 220 В. Для ответвления использованы два провода ВЛ — фазный L3 и нулевой PEN, который в дальнейшем будет использоваться как нулевой рабочий и нулевой защитный проводник.
В качестве электропотребителей в сеть включены лампа мощностью 100 Вт, плитка мощностью 1000 Вт и пылесос мощностью 600 Вт.
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 корпус пылесоса и электроплиты должен быть соединен с нулевым защитным проводником. При этом выполняют обязательное условие — это ответвление должно быть непрерывным на всем протяжении электропроводки В решение примера входит:
1. Определение сечения фазного, нулевого рабочего и нулевого защитного провода.
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 + Рплиты = 100 + 600 + 1000 Вт = 1700 Вт.
2. Сила тока равна
I = P/V = 1700/220 = 7,72 А.
По таблице I определяем, что провод сечением 0,5 мм2 рассчитан на длительно допустимую нагрузку, равную 11 А. Производим проверку соответствия сечения 0,5 мм2 рекомендованному ПУЭ сечению проводов внутридомовой сети, приведенному в таблице 3. В соответствии с данными таблицы 3 наименьшее сечение проводов внутридомовой сети со штепсельными розетками будет 1,5 мм2. Следовательно, сечение фазного, нулевого рабочего и нулевого защитного провода равно 1,5 мм2. В том случае, если сечение провода известно, можно определить диаметр проводника с помощью штангенциркуля.
Пример: Сечение проводов равно — 1,5; 2,5; 4,0; 6,0 мм2.
Требуется с помощью штангенциркуля подобрать проводники, соответствующие данным сечениям.
Решение: Сечение проводников вычисляется по формуле
Д = 4∙S/π—, где:
S — сечение проводника в мм2;
Д — диаметр проводника в мм;
π — безразмерный коэффициент, равный 3,14.
Подставляя в формулу данные, подучим:
S = 1,5 мм2, тогда Д = 1,38 мм; S = 2,5 мм2, тогда Д = 1,78 мм; S = 4,0 мм2, тогда Д = 2,25 мм; S = 6,0 мм2, тогда Д = 2,76 мм.
Таблица 3. Наименьшие допустимые сечения кабелей и проводов электрических сетей в жилых зданиях
Наименование линий ∙ Наименьшее сечение, мм2
Линии групповых сетей ∙ 1,5
Линии от этажных до квартирных щитков и к расчетному счетчику ∙ 2,5
Линии распределительной сети (стояки) для питания квартир ∙ 4,0
При ответвлении от ВЛ и вводе1 ∙ 4,0
1 Данный участок должен выполняться гибким медным кабелем с сечением жил не менее 4 мм2, не распространяющим горение, проложенным в стальной трубе