Методика комплексного решения задач по выбору сечения проводников осветительной сети.

1. Расчёт сечения проводников является центральной, ответственной и массовой операцией, определяющей «электротехнический пейзаж» осветительной установки.

Расчёт усложняется многокритериальным характером выбора значения сечения. Анализ областей S=S(P,I,L,ε) для каждого участка сети выделяет как определяющий (критический) расчёт по току нагрева I, потере напряжения ε, механической прочности МП и дан принципиально на рис.3.1.1 в [1]. Целью данной работы является решение задачи выбора сечения (решение системы неравенств) в поле I/ε//МП с достаточной для технических целей точностью.

S ≥ S(МП) – выбор (расчёт) по механической прочности;
S ≥ S(IР) – выбор (расчёт) по току нагрева;
S ≥ S(P,L,ε) – выбор (расчёт) по потере напряжения.

В 70-е годы в ж. «Светотехника» были опубликованы (довольно «рыхлые») номограммы Полторака для расчёта сетей по потере напряжения. Большое количество номограмм для различных случаев, необходимость запоминать промежуточные данные для дальнейшей работы заметно затрудняли использование этих номограмм.

Для решения этой задачи нами предлагается графический метод (см. рис. 1).

Допустимое минимальное сечение по току однозначно определяется материалом проводника, мощностью нагрузки Р, коэффициентом мощности cosϕ, температурными условиями окружающей среды и коэффициентом теплопередачи. Способы прокладки, при которых допустимые токи отличаются друг от друга менее технической точности (2 %), объединены.

Принципиальный характер выбора сечения приведён в [1]. В данной номограмме предлагается количественное решение этой задачи.

На поле номограммы S(P) наложено поле ε(М=РL), что позволяет сравнить реальную потерю напряжения на участке с допустимой и при необходимости скорректировать значение сечения. Математический (номографический) анализ предлагаемого чертежа содержится в [2].

2. Особенности построения номограммы:
1) Расчёт сечения по току до какой-то степени противоположен обычному расчету, который идёт по пути I = P U-1 cosϕ-1 и сравнения полученного тока с табличными значениями S(Iд)Iд(S) для данного способа прокладки.

Поскольку допустимые токи для каждого способа прокладки получены умножением значения соответствующего исходного тока на некий коэффициент К1, определяемый выбранным способом прокладки, то в номограмме принят Iусл. = P/(К1 cosϕ), что позволяет пропорционально сдвинуть шкалу «cosϕ» и сохранить единственную шкалу S(I) для каждого материала проводника, а затем, сохраняя поле S, сдвинуть группы шкал cosϕ для различных способов прокладки и материалов жил соответственно с различием их сопротивлений и условий охлаждения. Дискретность шкалы сечений, применяемых в практике проектирования и эксплуатации электрических сетей, упрощает задачу построения этой номограммы, ограничившись заранее заданными значениями, приведенными в нормативных материалах [3].

2) Потеря напряжения ε = К2МS-1, что позволяет построить гладкую шкалу потерь ε
вдоль каждой линии S.

Для удобства пользования номограммой точки равных значений ε в поле номограммы соединены непрерывной линией, хотя дискретность шкалы S позволяет говорить о непрерывности линий равных ε только условно: между номинальными сечениями нет и не может быть реального значения потерь ввиду отсутствия табличных значений для них допустимых токов и, следовательно, положения этих сечений в поле номограммы.

Биение этих линий при сечениях 6 и 10 мм2 вызвано недостаточной обоснованностью значений допустимых токов, принятых для этих сечений нормативными документами [4] и не является недоработкой авторов.