Методы определения сечения проводов электрических сетей

В данной статье будут рассматриваться различные методы определения сечения проводов линии электрических сетей, на примере расчета линии электропередач напряжением 35 кВ.

Содержание

Исходные данные:

Схема сети на напряжение 35 кВ изображена на рис.1.

• Время использования максимальной нагрузки для всех потребителей Тmax = 2500 ч и Тmax = 6000 ч;
• Сеть выполняется сталеалюминевыми проводами, расстояние между проводами 3000 мм, расположенные – по треугольнику;
• Коэффициент мощности cosϕ = 0,8;
• На схеме, нагрузки выражены в МВт и Мвар, а длины участков в км. Полная мощность записана в виде комплексной полной мощности: Ṡ = P+jQ.

Например, для первого участка комплексная полная мощность равна: Ṡ = p1 + jq1 = 2 +j1,5.

При этом полная мощность определяется как модуль комплексной полной мощности:

Решение:

1.

Допустимая потеря напряжения, принята согласно [Л1, с.119], составляет:

2. Определяем мощности по участкам и результаты наносим на схему рис.1:

Так как величина реактивного сопротивления линии х0 на 1 км изменяется в зависимости от сечения провода незначительно. Согласно [Л1, с.143] величина реактивного сопротивления составляет:

• для воздушных линий в пределах от 0,36 до 0,46 Ом/км;
• для кабелей напряжением 6-10 кВ – от 0,06 до 0,09 Ом/км;
• для кабелей напряжением 35 кВ – от 0,11 до 0,13 Ом/км.

Поэтому для упрощения расчетов, принимаем среднюю реактивность воздушной линии напряжением 35 кВ равную х0 = 0,4 Ом/км.

3. Определяем допустимую потерю напряжения, обусловленную реактивными сопротивлениями по формуле 6-35 [Л1, с.143]:

где:

• Uн =35 кВ – номинальное напряжение сети;
• х0 = 0,4 Ом/км – среднее реактивное сопротивление воздушной линии на напряжение 35 кВ;
• Q – реактивная мощность участка, МВАр;
• L – длина участка, км.

4. Определяем допустимую потерю напряжения, обусловленную активной составляющей нагрузки при заданной допустимой потери напряжения ΔUдоп. = 2,8 кВ по формуле 6-36 [Л1, с.143]:

1.1. Определяем сечение провода на всей длине линии по формуле 6-37 [Л1, с.144]:

где:

• P – активная мощность участка, МВт;
• L – длина участка, км;
• ρ = 0,028 Ом*мм2/м = 28 Ом*мм2/км – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы) для алюминия [Л2, с.30].

Предварительно принимаем провод марки АС-70 для всей линии. Для данного провода активное и индуктивное сопротивление равно r0 = 0,421 Ом/км, x0 = 0,408 Ом/км; см. ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12 при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м.

1.2. Определяем фактическую потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143]:

1.3. Определяем фактическую потерю напряжения для провода АС-95, где: r0 = 0,314 Ом/км, x0 = 0,397 Ом/км:

2. 1. Определяем коэффициент kр по формуле 6-39 [Л1, с.145]:

2.2. Определяем сечение проводов для каждого участка, по формуле 6-40 [Л1, с.146]:

2.3. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов по ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12 при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м:

• АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
• АС-50: r0 = 0,595 Ом/км, x0 = 0,418 Ом/км;
• АС-95: r0 = 0,314 Ом/км, x0 = 0,397 Ом/км;

2.4. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143] с учетом выбранных марок проводов:

Рассмотрим условия выбора сечения линии, исходя из требования минимальных потерь мощности.

Условием минимальных потерь в линии является постоянство плотности тока на всех участках. Величину плотности тока, соответствующую минимуму потерь, определяют по допустимой потере напряжения ΔUaдоп., обусловленной активным сопротивлением.

3. 1. Определяем плотность тока, соответствующая минимальным потерям по формуле 6-43 [Л1, с. 147]:

где:

• P – активная мощность участка, МВт;
• L – длина участка, км;
• ρ = 0,028 Ом*мм2/м = 28 Ом*мм2/км – удельное сопротивление материала жилы при 20 °С (температура изготовления жилы) для алюминия [Л2, с.30];
• ΔUaдоп = 1630 В — допустимая потеря напряжения, обусловленная активной составляющей нагрузки, рассчитанная ранее в данной статье.

3.2 Определяем рабочие токи в каждом участке по формуле [Л1, с.129]:

3.3. Определяем сечение проводов по формуле 6-44 [Л1, с.147]:

3.4. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов по ГОСТ 839 таблица А.4 и РД 153-34.0-20.527-98 таблица П12:

• АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
• АС-50: r0 = 0,595 Ом/км, x0 = 0,418 Ом/км;
• АС-120: r0 = 0,244 Ом/км, x0 = 0,391 Ом/км;
• АС-150: r0 = 0,204 Ом/км, x0 = 0,384 Ом/км;

3. 5. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143] с учетом выбранных сечений:

4.1. Определяем экономическое сечение проводов по участкам, согласно ПУЭ п. 1.3.25, с учетом что Тmax= 2500 ч:

где:

• I – расчетный ток участков, А;
• Jэк = 1,3 — нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) для неизолированных алюминиевых проводов выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax= 2500 ч.

4.2. Определяем экономическое сечение проводов по участкам, согласно ПУЭ п. 1.3.25, с учетом что Тmax= 6000 ч:

где: Jэк = 1,0 — нормированное значение экономической плотности тока (А/мм2) для неизолированных алюминиевых проводов выбираем по ПУЭ таблица 1.3.36, с учетом что время использования максимальной нагрузки Тmax= 6000 ч.

4.3. Определяем активные и индуктивные сопротивления для выбранных проводов при среднегеометрическом расстоянии между проводами 3,0 м:

• АС-35: r0 = 0,777 Ом/км, x0 = 0,429 Ом/км;
• АС-70: r0 = 0,421 Ом/км, x0 = 0,408 Ом/км;
• АС-150: r0 = 0,204 Ом/км, x0 = 0,384 Ом/км;
• АС-185: r0 = 0,154 Ом/км, x0 = 0,377 Ом/км;

4. 4. Проверяем потерю напряжения по формуле 6-35 [Л1, с.143] с учетом выбранных сечений:

5.1. Определяем затраты металла по каждому участку и результаты по вариантам сведем в таблицу 1. Данные о массе 1 км провода принимаем согласно ГОСТ 839 таблица А.4.

Таблица 1 – Затраты цветного металла

Как мы видим, наименьшие затраты металла получились во 2-м варианте, рассчитанном по методу минимальной затраты металла.

5.2. Определяем потери активной мощности на участках трехфазной линии с активным сопротивлением r0 по формуле 4-1а [Л1, с.74]:

5.3. Определяем время максимальных потерь (τ), исходя из коэффициента мощности cosϕ=0,8 и время использования максимальной нагрузки Тmax= 2500 ч и Тmax= 6000 ч, согласно рис.4.3 [Л1, с.78]:

• для Тmax= 2500 ч – τ = 1600 ч;
• для Тmax= 6000 ч – τ = 4500 ч.

5.4. Определяем потери электроэнергии по формуле [Л1, с.151]:

Результаты расчетов по всем вариантам заносим в таблицу 2.

Таблица 2 – Потери мощности и электроэнергии

Участок	Варианты
	1-й	2-й	3-й	4-й
Потери мощности, кВт
0-1	196	196	127	96
1-2	119	119	92	77
2-3	43,4	82	82	58
3-4	2	5	5	5
Итого:	360	401,8	306,9	236,5
Потери электроэнергии, кВт*ч 10 3
При τ = 1600 ч	576	643	491	378
При τ = 4500 ч	1620	1808	1381	1064

Минимальные потери получились в 3-м и 4-м вариантах, т. е. при расчетах, выполненных по методу минимума потерь и по методу экономической плотности тока.

Вывод:

Как видно из результатов расчета 1-й вариант, определенный по методу постоянного сечения вдоль линии, неприемлем по всем показателям. Что касается остальных вариантов, то в рассмотренном примере они по своим показателям близки друг к другу. Это объясняется прежде всего тем, что сечение проводов на последнем участке выбрано выше требуемого электрическими расчетами по механическим соображениям и поэтому в электрическом отношении использовано не полностью.

Методы определения сечения проводов электрических сетей по минимуму расхода проводникового материала и по минимуму потерь мощности дают более экономичные решения, нежели те, которые получаются при выборе одинакового сечения по всей длине линии [Л1, с.148].

Первый из упомянутых методов экономит капитальные затраты и соответствующие составляющие эксплуатационных расходов, зависящие от стоимости сооружения линии, и поэтому может применяться для потребителей с малым числом часов использования максимальной нагрузки и для промышленных нагрузок с малыми токовыми нагрузками при незначительных величинах времени потер.

Для потребителей с большим числом часов использования максимума и большими нагрузками целесообразнее пользоваться вторым методом (метод минимальной затраты металла), так как в этом случае прежде всего добиваются уменьшения составляющей эксплуатационных расходов, зависящий от потерь в линии.

Определение сечений проводов по экономическим плотностям тока, установленным ПУЭ, учитывают оба фактора (как экономию капитальных затрат, так и снижение потерь), поскольку экономическая плотность тока принимается в зависимости от времени использования максимальной нагрузки.

Вот почему метод определения сечений проводов по экономической плотности тока, как позволяющий обобщить все основные технико-экономические показатели производства и распределения электроэнергии, и являются основным для расчета сетей.

Однако при большой протяженности линии сечение проводов, выбранное по экономической плотности тока, может не обеспечить допустимой потери напряжения, что сделает необходимым повторный расчет. Чтобы избежать пересчета, предварительно определяют плотность тока jΔр, обеспечивающую допустимую потерю напряжения. Если окажется, что jΔр > jэ, то принимают сечение по экономической плотности тока, т.е. по jэ. В противном случае сечение выбирают по jΔр.

Значительное превышение выбранного сечения над экономическим свидетельствует о том, что необходимо применить для сети более высокое номинальное напряжение (например, 10 кВ вместо 6 кВ), либо прибегнуть к специальным методам снижения потерь напряжения, например, к компенсации реактивной мощности или к продольной компенсации.

Литература:

1. Электрические сети энергетических систем. В.А. Боровиков. 1977 г.
2. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004 г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Площадь сечения проводов и кабелей в зависимости от силы тока, расчет необходимого сечения кабеля

Если старая проводка вышла из строя нужно её заменить, но прежде чем менять на аналогичную, узнайте, почему произошла проблема со старой. Возможно, что было просто механическое повреждение, или изоляция пришла в негодность, а еще более весомой проблемой является – выход из строя проводки из-за превышения допустимой нагрузки.

Чем отличается кабельная продукция, какие основные характеристики?

Начнем с того, что определяется, какое напряжение в сети, в которой будут работать кабеля. Для бытовых сетей часто применяются кабеля и провода типа ВВГ, ПУГНП (только он запрещен современными требованиями ПУЭ из-за больших допусков по сечению при производстве, до 30%, и допустимой толщине изолирующего слоя 0.3мм, против 0.4 в ПУЭ), ШВВП и другие.

Если отойти от определений провод от кабеля отличается минимально, в основном по определению в ГОСТе или ТУ по которому он производится. Ведь на рынке есть большое количество проводов с 2-3 жилами и двумя слоями изоляции, например тот же ПУГНП или ПУНП.

Допустимое напряжение определяется изоляцией кабеля

Для выбора кабеля кроме напряжения принимают во внимание и условия, в которых он будет работать, для подключения движущегося инструмента и оборудования он должен быть гибким, для подключения неподвижных элементов, в принципе, все равно, но лучше предпочесть кабель с монолитной жилой.

Решающим фактором при покупке является площадь поперечного сечения жилы, она измеряется в мм2, от неё и зависит способность проводника выдерживать длительную нагрузку.

Что влияет на допустимый ток через кабель?

Для начала обратимся к основам физики. Есть такой закон Джоуля-Ленца, он был открыт независимо друг от друга двумя ученными Джеймсом Джоулем (в 1841) и Эмилием Ленцом (в 1842), поэтому и получил двойное название. Так вот этот закон количественно описывает тепловое действие электрического тока протекающего через проводник.

Если выразить его через плотность тока получится такая формула:

Расшифровка: w – мощность выделения тепла в единице объема, вектор j – плотность тока через проводник измеряется в Амперах на мм2. Для медного провода принимают от 6 до 10 А на миллиметр площади, где 6 – рабочая плотность, а 10 кратковременная. вектор E – напряженность электрического поля. σ – проводимость среды.

Так как проводимость обратно пропорциональна сопротивлению: σ=1/R

Если выразить закон Джоуля-Ленца через количество теплоты в интегральной форме, то:

Таким образом, dQ – количество теплоты, которое выделится за промежуток времени dt в цепи, где протекает ток I, через проводник сопротивлением R.

То есть количество тепла прямо пропорционально току и сопротивлению. Чем больше ток и сопротивление – тем больше выделяется тепла. Это опасно тем, что в определенный момент количество тепла достигнет такого значения, что у проводов плавится изоляция. Вы могли замечать, что провода дешевых кипятильников ощутимо теплеют во время работы, это оно и есть.

Если выделяется мощность на кабеле, значит, падает и напряжение на его концах, подключенных к нагрузке.

В калькуляторах для расчета сечений кабеля, обычно задаются такие параметры:

Чем больше сопротивление – тем больше упадет напряжение и нагреется кабель, поскольку на нем выделится мощность (P=UI, где U падение напряжения на кабеле, I – ток, протекающий через него).

Все расчеты свелись к току и сопротивлению. Сопротивление проводника вычисляется по формуле:

Здесь: ρ (ро) – удельное сопротивление, l – длина кабеля, S – площадь поперечного сечения.

Удельное сопротивление зависит от структуры металла, величины удельных сопротивлений можно определить из таблицы.

В проводке в основном используются алюминий и медь. У меди сопротивление 1.68*10-8 Ом*мм2/м., а у аллюминия в 1.8 раза больше чем у меди, равняется 2.82*10-8 Ом*мм2/м. Это значит, что алюминиевый провод нагреется почти в 2 раза сильнее, чем медный при одинаковом сечении и токе. Отсюда следует, что для прокладки проводки придется покупать более толстый алюминиевый провод, к тому же жилы легко повредить.

Поэтому медные провода вытеснили с домашней проводки медные, а применение аллюминия в проводке запрещено, разрешается только применение алюминиевых кабелей для монтажа очень мощных электроустановок, потребляющих большой ток, тогда используют провод из аллюминия сечением больше 16 мм2 (смотрите — Почему алюминиевый кабль нельзя использовать в электропроводке)

Как определить сопротивление провода по диаметру жилы?

Бывают случаи, когда площадь поперечного сечения жилы не известна, поэтому можно посчитать по диаметру. Для определения диаметра монолитной жилы можно использовать штангенциркуль, если его нет, то возьмите стержень, например шариковую ручку или гвоздь, намотайте плотно 10 витков провода на него, и измерьте линейкой длину получившейся спирали, разделив эту длину на 10 – вы получите диаметр жилы.

Для определения общего диаметра многопроволочной жилы, измерьте диаметр каждой жилы и умножьте на их количество.

Дальше считают поперечное сечение по этой формуле:

И вновь возвращаются к этой формуле для расчета сопротивления провода:

Как определить необходимую площадь сечения провода?

Самый простой вариант – определить площадь сечения жил по таблице. Он подходит для расчета не слишком длинных линий проложенных в нормальных условиях (с нормальной температурой окружающей среды). Также так можно подобрать провод для удлинителя. Обратите внимание, что в таблице указаны сечения при определенном токе и мощности в однофазной и трёхфазной сети для аллюминия и меди.

При расчете длинных линий (больше 10 метров) такой таблицей лучше не пользоваться. Нужно провести расчеты. Быстрее всего воспользоваться калькулятором. Алгоритм расчета такой:

Берут допустимые потери по напряжению (не более 5%), это значит что при напряжении в сети 220В и допустимым потерям напряжения в 5% на кабеле падение напряжения (от конца до конца) не должно превышать:

5%*220=11В.

Теперь, зная ток, который будет протекать, мы может вычислить сопротивление кабеля. В двух проводной линии сопротивление умножают на 2, так как ток течет по двум проводам, при линии длиной в 10м, общая длина проводников – 20м.

Отсюда по вышеприведенным формулам вычисляют необходимое поперечное сечение кабеля.

Вы можете сделать это автоматически со своего смартфона, с помощью приложений «Мобильный электрик» и electroDroid. Только в калькуляторе задается не общая длина проводов, а именно длина линии от источника питания к приемнику электричества.

Заключение

Правильно рассчитанная проводка это уже 50% залог её успешного функционирования, вторая половина зависит от правильности монтажа. Следует учитывать все особенности проводки, максимальную потребляемую мощность всеми потребителями. При этом введите запас по допустимому току на 20-40% «на всякий случай».

Как правильно произвести расчет сечения проводов для проводки | Энергофиксик

Повода — это главный элемент, по оным пробегает рабочий ток системы и от того, насколько качественно они подобраны напрямую зависит срок безаварийной и надежной эксплуатации.

Поэтому крайне важно правильно избрать сечение будущей проводки. А как это сделать, вы узнаете из ниже представленной статьи.

Какие цифры нужно знать заранее

Главным параметром любого проводника является показатель длительно допустимой нагрузки, то есть это такое значение тока, при котором в течение продолжительного времени провод не нагревается.

Для того, чтобы отыскать его, нужно вычислить мощность всех электрических приборов, оные будут установлены в доме или квартире. Давайте для образца возьмем стандартный набор для квартиры

Телевизор – 140Вт.

Сплит система – 2 500 Вт.

Двухкамерный холодильник – 350 Вт.

Бойлер – 2 000 Вт.

Утюг – 1 800 Вт.

Микроволновка – 1 000 Вт.

Стиралка – 2 700 Вт.

Стационарный компьютер – 650 Вт

Осветительные приборы – 500 Вт

Теперь подсчитываем общее потребление всех электроприборов и получаем – 11 640 Вт. Именно таково будет максимально возможное потребление электроприборов одновременно включенных в проводку.

Итак, мы с вами подобрали примерное количество и энергопотребление электроприборов, теперь переходим к подсчету потребляемого тока, по следующей формуле:

Для сети однофазной: I = P*Ki/U*Cosϕ

В этой формуле: P – общая мощность

U – сетевое напряжение

Ki – коэффициент одномоментного использования и он равняется 0,75.

Cosϕ – для домашних сетей считается равным «1».

А так выглядит формула, если у вас реализована трехпроводная сеть:

I = P/√3* U*Cos ϕ

Итак, формулы известны, а это значит, что вычисляем величину протекающего тока:

I = 11640*0.75/230*1 = 37, 95 А.

Именно столько будет потреблять наша проводка в пиковую загрузку.

Ниже приведены длительно допустимые нагрузки на провода в зависимости от диаметра их жил:

Как мы видим из представленной таблицы, для нашей мощности подходит провод сечением в 4 мм квадратных. И обязательно нужно покупать провод произведенный именно по ГОСТ, а не ТУ. В чем различие вы сможете прочитать в данной статье.

Расчет сечения по группам потребителей

Продолжим наш с вами расчет и выбор сечения, уже опираясь на мощность техники. Как известно нагрузку можно условно разделить на две группы: силовая и осветительная.

В рассмотренном нами примере основным потребителем энергии являются бойлер, утюг, стиралка. Поэтому для этих цепей следует применять проводник диаметром 4 мм квадратных, если все будет сидеть на одной линии, если же нагрузку разбросать по разным линиям, то вполне можно использовать провод с сечением в 2,5 мм квадратных.

На освещение же вполне подойдет сечение в 1,5 мм квадратных.

Приблизительная схема может выглядеть вот так

Как вы поняли от предварительного правильного расчета мощности зависит надежность и долговечность вашей проводки. Спасибо за внимание.

Уважаемый Читатель, моя статья оказалась полезна и интересна?! Тогда обязательно ставь палец вверх, подписывайся на мой канал ЭНЕРГОФИКСИК и делись статьей в соц. сетях. Мне очень важно чувствовать вашу поддержку. Ведь она позволит создавать еще больше качественных материалов. Если у Вас есть вопросы или предложения, то вот моя почта: [email protected]

Выбор сечения провода

ВЫБОР СЕЧЕНИЯ ПРОВОДА

При проектировании любых электрических сетей бытового или промышленного назначения, необходимо начинать с расчета и выбора сечения электропровода. От правильности расчета этого важного показателя зависит многое, и в первую очередь — это надежность всей электрической сети. От того, насколько правильно рассчитана электрическая сеть и насколько правильно сделан выбор сечения провода по этим расчетам, зависят и потери мощности в вашей сети, которые могут быть очень значительными при неправильном выборе сечения провода. Кроме этого, есть большая вероятность перегрева проводов и выхода их из строя, если выбор сечения проводов сделан несоответствующим образом.

 

Основными критериями для проектирования и выбора сечения проводов, являются величина токовой нагрузки, напряжение сети, мощность потребителя электроэнергии. Практически проектирование любой электросети и выбор проводов для нее начинается с определения характеристик электрооборудования, которое будет присутствовать в этой сети и потреблять электроэнергию. Если на участке сети будет находиться несколько потребителей электроэнергии, то для выбора сечения провода для этого участка их мощности суммируются. После определения главного показателя электросети-мощности потребления электроэнергии для каждого участка проектируемой электросети рассчитываются допустимые показатели токовой нагрузки. Для расчета этого важного показателя, от длительности которого (он также принимается во внимание), напрямую зависит выбор сечения проводов сети, применяется упрощенная формула, в которой присутствуют напряжение сети и мощность потребления для рассчитываемого участка сети.

 

После расчета допустимых значений токовой нагрузки и определения длительности этой нагрузки, необходимо выяснить еще один показатель электросети, который также влияет на выбор сечения проводов сети — это условия, при которых будет эксплуатироваться электросеть, температурный режим ее эксплуатации и способ прокладки электрической сети (открытый или закрытый).

 

После того, как допустимый ток и длительность токовой нагрузки рассчитаны, условия эксплуатации и способ прокладки электросети утверждены, можно приступать непосредственно к выбору сечения проводов, из которых эта сеть будет построена. Подбор кабелей и проводов электрической сети осуществляется по таблицам длительного допустимого тока нагрузки, где учитывается и способ прокладки кабелей и проводов сети. На практике, очень сложно выбрать провод или кабель, точно соответствующий расчетному току нагрузки. Для этих целей расчетные данные округляются с запасом в большую сторону.

 

Ниже, мы приводим таблицу для выбора сечения провода исходя из зависимости мощности и токовых характеристик оборудования.  Сечение провода необходимо определять из длительных токовых нагрузок, допускаемых в даном режиме эксплуатации оборудования. Токовые нагрузки можно определить по упрощенной формуле:

 

I = P ⁄ U × √3,, где

 

I — переменный ток, A; P — мощность потребителя электроэнергии, Вт; U – напряжение, В.

 

ДОПУСТИМЫЙ ДЛИТЕЛЬНЫЙ ТОК ДЛЯ ПРОВОДОВ И ШНУРОВ С РЕЗИНОВОЙ И ПОЛИВИНИЛХЛОРИДНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ С МЕДНЫМИ ЖИЛАМИ

Сечение токо-проводящей  жилы, мм	Ток, А, для проводов, проложенных
	открыто	в одной трубе
		двух одножильных	трех одножильных	четырех одножильных	одного 2-х жильного	одного 3- х жильного
0,5	11	—	—	—	—	—
0,75	15	—	—	—	—	—
1	17	16	15	14	15	14
1,2	20	18	16	15	16	14,5
1,5	23	19	17	16	18	15
2	26	24	22	20	23	19
2,5	30	27	25	25	25	21
3	34	32	28	26	28	24
4	41	38	35	30	32	27
5	46	42	39	34	37	31
6	50	46	42	40	40	34
8	62	54	51	46	48	43
10	80	70	60	50	55	50
16	100	85	80	75	80	70
25	140	115	100	90	100	85
35	170	135	125	115	125	100
50	215	185	170	150	160	135
70	270	225	210	185	195	175
95	330	275	255	225	245	215
120	385	315	290	260	295	250
150	440	360	330	—	—	—
185	510	—	—	—	—	—
240	605	—	—	—	—	—
300	695	—	—	—	—	—
400	830	—	—	—	—	—

 

Электрическая проводка должна отвечать требованиям безопасности, надежности и экономичности. Очень важно выбирать силовой кабель для прокладки производства известных и надежных производителей. 

Не удается найти страницу | Autodesk Knowledge Network

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}}*

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{l10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION}} {{addToCollection.description.length}}/500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$item}} {{l10n_strings.PRODUCTS}} {{l10n_strings.DRAG_TEXT}}  

{{l10n_strings. DRAG_TEXT_HELP}}

{{l10n_strings.LANGUAGE}} {{$select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{l10n_strings.AUTHOR}}  

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$select.selected.display}} {{l10n_strings. CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON}} {{l10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR}}

Оптимизация формы поперечного сечения прядей проволоки, подвергающихся чисто растягивающим нагрузкам, с использованием редуцированной винтовой модели | Расширенное моделирование и симуляция в технических науках

Уменьшенная винтовая модель

Когда спиральная конструкция деформируется равномерно по всей ее длине, переменные состояния (деформации и напряжения) однородны вдоль винтовых линий. Его общий отклик можно точно проанализировать, взяв репрезентативную двумерную поверхность. Это свойство называется трансляционной инвариантностью [14], и оно используется для получения редуцированной модели конечных элементов [7], формулировка которой аналогична по идее обобщенным элементам плоской деформации [16].Были предложены и другие модели, использующие это же свойство, например модели Зубова [17], Трейсседе [13], Фрихи и др. [14] и Каратанасопулос и Кресс [15]. В отличие от вышеупомянутых моделей, модель, используемая в этой работе, была получена в рамках конечной деформации, поэтому она способна лучше описывать движения проволоки. Кроме того, он был разработан для сложной геометрии и взаимодействий в поперечном сечении.

Рис. 3

Осевая характеристика проволочной жилы 1 + 6.Геометрические параметры приведены в таблице 3, а свойства материала — в таблице 2.

Уменьшенная модель позволяет иметь сложную геометрию при сохранении небольшого количества элементов. Это позволяет изучать мелкие сетки и локальные деформации и напряжения без необходимости объемного конечного элемента и моделирования, требующего очень больших вычислительных ресурсов. Однако, с другой стороны, он ограничен предположением о его выводе: могут быть изучены только однородные загружения, такие как осевое удлинение и скручивание, радиальное уплотнение и тепловое расширение [15].Соответственно, можно рассмотреть любой случай нагрузки, который определяет, что каждое поперечное сечение конструкции ведет себя одинаково.

Требования к подходам к моделированию

Для нашей оптимизации выбранный метод моделирования должен удовлетворять четырем требованиям. Аналитическая модель, найденная Фейрером [5], и две трехмерные модели конечного элемента (основанные либо на твердотельных объемных, либо на балочных элементах) сравниваются с редуцированной моделью.

Осевая реакция Поскольку осевое удлинение является вариантом нагрузки для оптимизации, наша модель должна иметь возможность полностью отражать взаимодействие между проводами, включая усиление из-за контакта между проводами и пластичность материала.На рис. 3 показано, как все модели могут предсказывать общее осевое поведение.

Вычислительная эффективность Основное внимание при подходе к процедуре оптимизации уделяется обеспечению максимально возможной эффективности базовой симуляции, которая вычисляет целевое значение, поскольку она выполняется несколько раз. Поэтому на рис. 4 показано сравнение времени решения для количественной оценки скорости каждой модели. Помимо аналитической модели, балочная и редуцированная модели сравнимы в решении анализа, при этом твердотельный КЭ значительно медленнее.

Сложная геометрия Для оптимизации формы выбранная модель должна полностью описывать геометрию пряди (и, в частности, внешней проволоки). Твердотельные и редуцированные КЭ-модели — единственные, которые удовлетворяют этому требованию, потому что и аналитические, и балочные КЭ-модели полагаются на узкую базу данных поперечных сечений для определения контакта.

Рис. 4

Сплошные сплошные элементы (слева), балочные элементы (в центре) и редуцированные элементы (справа) с соответствующими временами расчета для моделирования, показанного на рис.3

Таблица 1 Требования, которым соответствует каждая модель

Реакция на изгиб Расчет реакции на изгиб также требуется в процедуре оптимизации для ограничения гибкости пряди. Твердотельные и балочные модели КЭ и аналитические модели могут непосредственно описывать такой случай нагрузки. С другой стороны, уменьшенная модель, поскольку поперечные срезы не будут вести себя независимо от их осевого положения, по своей сути не способна моделировать изгиб.

В таблице 1 показано, чем упрощенная модель отличается от альтернативных подходов к моделированию.

Расширение редуцированной винтовой модели для учета контакта

Поскольку влияние контакта между проводами важно для полной характеристики напряженного состояния в пряди, потребовалось расширение модели, найденной в [7] (рис. 5b) . Первоначально модель была разработана для анализа одного компонента, будь то свободные спирали или твердые области (например, сплошной цилиндр с включениями). Вместо этого нити имеют отдельные компоненты, которые могут свободно вращаться и перемещаться относительно друг друга.Поэтому необходимо ввести закон взаимодействия. Вместо простого слияния точек контакта [15] в текущей работе используется закон контакта с экспоненциальным поведением давления-перекрытия.

Чтобы использовать определения контактов, уже имеющиеся в Abaqus, вводится геометрический прием. Поскольку каждый компонент является локально плоским и существует относительное вращение вне плоскости, для включения трехмерного контакта необходимо определить вспомогательную основную поверхность .Это позволяет взаимодействию фактически представлять контакт поверхность-поверхность, а не контакт между линиями, что в конечном итоге привело бы к искусственному локализованному излому. Эта поверхность получается путем выдавливания узлов внутреннего ядра перпендикулярно плоскости отсчета. Затем эти узлы соединяются элементами оболочки и жестко ограничиваются соответствующими родительскими узлами, чтобы гарантировать винтовую симметрию. На рис. 5b показана такая контактная поверхность, на которой выделены узлы, соединенные с соответствующим главным узлом, лежащим на эталонном сечении.

Рис. 5

a Поперечное сечение нити 1 + 6 с выделенной уменьшенной модельной областью. b Вспомогательная поверхность для определения контакта. Узловые степени свободы полностью ограничены соответствующим узлом, лежащим на исходном поперечном сечении, уравнениями связи. c Прессованная прядь, соответствующая поперечному сечению, указанному в a

Приблизительная жесткость на изгиб

Рис. 6

Результаты Фоти [18] и значения жесткости, рассчитанные аналитически

Как было предложено в работе Фоти [18], изгиб нити имеет две характерные крайности.

• Стадия прилипания , где кривизна изгиба настолько мала, что трение между компонентами препятствует их скольжению относительно друг друга. Все провода образуют поперечное сечение с соединенными элементами, связанными с высокой жесткостью на изгиб.

• Фаза скольжения , кривизна достаточно велика, поэтому трением можно пренебречь, и предполагается, что каждый компонент свободно изгибается вокруг своей нейтральной плоскости, что определяет общее снижение жесткости на изгиб. 6 E_{i} I_{i} \end{align}$$

  (2)

  , где E — модуль Юнга, I — момент инерции каждого провода относительно своей нейтральной плоскости, а \({\tilde{I}}\) — момент инерции относительно нейтральная плоскость нити. Нижний индекс 0 относится к основному проводу, а значения \(i>0\) относятся к внешним проводам (\(i=1 \cdots 6\)).

  Это приближение позволяет рассматривать изгиб без привлечения более сложных моделей.На рисунке 6 показано, как аналитически рассчитанные значения жесткости соответствуют результатам, полученным Фоти [18]. Однако возможность охарактеризовать переход между двумя фазами (который зависит от коэффициента трения \(\mu \)) не сохраняется.

  Осевая сила, приложенная к пряди, также влияет на реакцию на изгиб [18] из-за повышенного трения при контакте между проволоками при удлинении пряди. Учитывая тот факт, что для приложений, рассматриваемых в этой работе, осевые силы высоки, а кривизна мала, будет рассмотрена фазовая жесткость стержня \(K_{stick}\).

  Модель материала

  Во всех представленных здесь симуляциях модель материала представляет собой упруго-идеально-пластический определяющий закон. На рисунке 7 показана кривая напряжения-деформации, соответствующая параметрам материала, как в таблице 2. Этот выбор определяющего закона позволяет смоделировать разрушение с помощью анализа предельной нагрузки . Материал анализируемой конструкции заменен идеально пластичным материалом с меньшим пределом текучести. Таким образом, предельная нагрузка, т. е. максимальная нагрузка, которую конструкция может выдержать до пластического разрушения, соответствует разрушающей нагрузке .

  Рис. 7

  Кривая напряжения-деформации линейного упруго-идеально пластического материала

  Таблица 2 Свойства материала, используемые как для эталона для расчета предельной нагрузки (\(H=0,0\) ГПа)

  Сечение контактного провода | Download Scientific Diagram

  Context 1

  . .. уже давно известно, что существуют проблемы, связанные с колебаниями большой амплитуды в воздушных проводах в ряде мест на восточном и западном побережьях Шотландии.Колеблющиеся проводники могут вызвать серьезные разрывы проводов на контактном проводе/пантографе, что приведет к задержке и отмене услуг, использующих затронутые линии. Во всех случаях было установлено, что при сильном ветре проводники проявляют аэродинамически вызванные колебания большой амплитуды. Анализ видеозаписи этих колебаний указывает на то, что колебания создаются явлением, известным как галопирование. Галоп создается нестационарными ветровыми силами, действующими на объект.Нестационарные силы вызваны формой объекта, создающей асимметричные силы подъема и сопротивления, которые вызывают незатухающие колебания. Типичный контактный провод воздушной линии имеет цилиндрическую форму с двумя боковыми канавками, чтобы его можно было поддерживать контактной системой, как показано на рисунке 1. Альтернативный контактный провод дополнительно имеет небольшой паз, идущий вдоль верхней части контактного провода (также показанный на рисунке 1). Stickland и др. [1] показали, что края этих канавок в сочетании с уплощением нижней части проводника из-за износа вызывают наблюдаемое явление аэродинамического скачка.Для получения дополнительной информации о галопировании и аэроупругих явлениях в целом [2] [3] [4] читатель может обратиться к Sachs and Simiu. Скэнлон и др. первоначально рассматривали ветрозащитные полосы и защитные полосы как лекарство от галопирующей нестабильности. Однако из-за физических ограничений вокруг насыпей, на которых воздушные проводники проявляют галопирующую неустойчивость, было нецелесообразно строить предложенные защитные полосы [1]. Кроме того, модификации профиля проволоки, предложенные Stickland et al., не были практичными.Поэтому был найден третий способ решения проблемы. Было высказано предположение, что создание дополнительных механических демпфирующих сил в системе подвесного проводника/контактной сети увеличит скорость ветра, при которой будет происходить аэродинамический галоп. Если бы скорость ветра для зарождающегося галопирования можно было бы увеличить до редко наблюдаемого уровня, то возникновение галопирующих колебаний было бы значительно . ..

  Контекст 2

  … давно известно, что существуют проблемы, связанные с колебаниями большой амплитуды в воздушных проводах в ряде мест на восточном и западном побережьях Шотландии.Колеблющиеся проводники могут вызвать серьезные разрывы проводов на контактном проводе/пантографе, что приведет к задержке и отмене услуг, использующих затронутые линии. Во всех случаях было установлено, что при сильном ветре проводники проявляют аэродинамически вызванные колебания большой амплитуды. Анализ видеозаписи этих колебаний указывает на то, что колебания создаются явлением, известным как галопирование. Галоп создается нестационарными ветровыми силами, действующими на объект.Нестационарные силы вызваны формой объекта, создающей асимметричные силы подъема и сопротивления, которые вызывают незатухающие колебания. Типичный контактный провод воздушной линии имеет цилиндрическую форму с двумя боковыми канавками, чтобы его можно было поддерживать контактной системой, как показано на рисунке 1. Альтернативный контактный провод дополнительно имеет небольшой паз, идущий вдоль верхней части контактного провода (также показанный на рисунке 1). Stickland и др. [1] показали, что края этих канавок в сочетании с уплощением нижней части проводника из-за износа вызывают наблюдаемое явление аэродинамического скачка.Для получения дополнительной информации о галопировании и аэроупругих явлениях в целом [2] [3] [4] читатель может обратиться к Sachs and Simiu. Скэнлон и др. первоначально рассматривали ветрозащитные полосы и защитные полосы как лекарство от галопирующей нестабильности. Однако из-за физических ограничений вокруг насыпей, на которых воздушные проводники проявляют галопирующую неустойчивость, было нецелесообразно строить предложенные защитные полосы [1]. Кроме того, модификации профиля проволоки, предложенные Stickland et al., не были практичными.Поэтому был найден третий способ решения проблемы. Было высказано предположение, что создание дополнительных механических демпфирующих сил в системе подвесного проводника/контактной сети увеличит скорость ветра, при которой будет происходить аэродинамический галоп. Если бы скорость ветра для зарождающегося галопирования можно было бы увеличить до уровня, который редко наблюдается, то возникновение галопирующих колебаний было бы значительно …

  Введение в электрические проводники, методы подключения и чтение схем

  NEETS. Модуль 4. Введение в электрические проводники, электропроводка. Методы и чтение схем

  страниц я, 1−1, 1−11, 1−21, 2−1, 2−11, 2−21, 2−31, 2−41, 3−1, 3−11, 3-21, 4-1, 4-11, индекс

  —	Материя, Энергия, и постоянного тока
  —	Переменный ток и трансформаторы
  —	Защита цепи, управление и измерение
  —	Электрические проводники, техника электромонтажа, и схематическое чтение
  —	Генераторы и двигатели
  —	Электронное излучение, лампы и источники питания
  —	Твердотельные устройства и блоки питания
  —	Усилители
  —	Схемы генерации и формирования волн
  —	Распространение волн, линии передачи и Антенны
  —	Принципы работы с микроволнами
  —	Принципы модуляции
  —	Введение в системы счисления и логические схемы
  —	— Введение в микроэлектронику
  —	Принципы синхронизаторов, сервоприводов и гироскопов
  —	Знакомство с испытательным оборудованием
  —	Принципы радиочастотной связи
  —	Принципы радиолокации
  —	Справочник техника, основной глоссарий
  —	Методы испытаний и практика
  —	Введение в цифровые компьютеры
  —	Магнитная запись
  —	Введение в волоконную оптику
  Примечание: Обучение электротехнике и электронике военно-морского флота Содержание серии (NEETS) — U. S. Собственность ВМФ в общественном достоянии.

  Глава 1

  ЭЛЕКТРОПРОВОДНИКИ

  Цели обучения

  Цели обучения указаны в начале каждой главы. Эти обучения цели служат предварительным просмотром информации, которую вы, как ожидается, узнаете в глава. Комплексные контрольные вопросы основаны на целях. Успешно заполнив OCC-ECC, вы указываете, что достигли целей и узнали информация.Цели обучения перечислены ниже.

  После завершения этой главы вы сможете:

  1.   Вспомните определения размера единицы, мил-фута, квадратного мила и круговой мил и математические уравнения и расчеты для каждого.

  2.   Дайте определение удельному сопротивлению и вспомните три фактора, посчитайте в омах.

  3.   Опишите правильное использование американского калибра проволоки при изготовлении замеры проволоки.

  4.   Вспомните факторы, необходимые для выбора провода подходящего размера.

  5. Укажите преимущества и недостатки меди или алюминия как проводники.

  6.   Определите сопротивление изоляции и диэлектрическую прочность, включая как определяется диэлектрическая прочность изолятора.

  7.   Определите меры предосторожности, которые необходимо соблюдать при работе с изоляционные материалы.

  8.   Вспомните наиболее распространенные изоляторы, используемые для сверхвысоких напряжений.

  9.   Укажите тип защиты проводника, обычно используемый на судне. проводка.

  10.   Вспомните конструкцию и использование коаксиального кабеля.

  ЭЛЕКТРОПРОВОДНИКИ

  В предыдущих модулях этой обучающей серии вы узнали о различных компоненты схемы. Эти компоненты обеспечивают большинство рабочих характеристик. любой электрической цепи. Однако они бесполезны, если они не связаны вместе.Проводники — это средства, используемые для соединения этих компонентов вместе.

  Многие факторы определяют тип электрического проводника, используемого для соединения компонентов. Некоторыми из этих факторов являются физический размер проводника, его состав и его электрические характеристики. Другие факторы, которые могут повлиять на выбор проводник — это вес, стоимость и среда, в которой проводник будет использоваться.

  РАЗМЕРЫ ПРОВОДНИКОВ

  Чтобы сравнить сопротивление и размер одного проводника с другим, мы необходимо установить стандарт или размер единицы.удобная единица измерения диаметр проводника — мил (0,001 или одна тысячная дюйма). удобный единицей длины проводника является фут. Стандартной единицей размера в большинстве случаев является МИЛЬ-НОГА. провод будет иметь размер единицы, если он имеет диаметр 1 мил и длину от 1 фута.

  КВАДРАТНЫЙ МИЛ

  Квадратный мил — это единица измерения, используемая для определения площади поперечного сечения. площадь квадратного или прямоугольного проводника (виды А и Б на рис. 1-1).площадь мил определяется как площадь квадрата, каждая сторона которого равна 1 мил. Чтобы получить площадь поперечного сечения квадратного проводника, умножьте размер любой стороны площади сама по себе. Например, предположим, что у вас есть квадратный проводник с боковой размер 3 мил. Умножьте 3 мила на себя (3 мил x 3 мил). Это дает у вас площадь поперечного сечения 9 квадратных мил.

  Q1. Укажите причину создания «единицы размер» для проводников.

  Q2. Рассчитайте диаметр в милах проводника, который имеет диаметр 0,375 дюйма.

  Q3. Дайте определение мил-футу.

  Рис. 1-1. — площади поперечного сечения проводников.

  Чтобы определить площадь поперечного сечения прямоугольного проводника, умножьте длина, умноженная на ширину торца проводника (сторона выражается в милах). Например, предположим, что одна сторона прямоугольного поперечного сечения равна 6 милам. а другая сторона 3 мил.Умножьте 6 мил x 3 мил, что равно 18 квадратных мил. Вот еще один пример. Предположим, что проводник имеет толщину 3/8 дюйма и диаметр 4 дюйма. широкий. 3/8 дюйма можно выразить в десятичной форме как 0,375 дюйма. Поскольку 1 мил равен 0,001 дюйма, толщина проводника будет 0,001 x 0,375 или 375 мил. С ширина 4 дюйма и 1000 мил на дюйм, ширина будет 4 х 1000, или 4000 мил. Чтобы определить площадь поперечного сечения, умножьте длину на ширина; или 375 мил x 4000 мил.Площадь составит 1 500 000 квадратных миль.

  Q4. Определите квадратный мил, поскольку он относится к квадратному проводнику.

  КРУГЛЫЙ МИЛ

   Круговой мил — стандартная единица измерения поперечного сечения круглого провода. области (вид С на рис. 1-1). Эта единица измерения встречается в американском и английском языках. проволочные столы. Диаметр круглого проводника (провода), используемого для проведения электричества может быть только доля дюйма. Поэтому удобно выразить этот диаметр в милах, чтобы не использовать десятичные дроби.Например, диаметр провода выражается как 25 мил вместо 0,025 дюйма. круговой мил — это площадь круга, имеющего диаметром 1 мил, как показано на виде В на рис. 1-2. Площадь в круговых милах круглого проводника получается путем возведения в квадрат диаметра, измеренного в милах. Таким образом, провод диаметром 25 милов имеет площадь 25 ² , или 625 круговые мил. Чтобы определить количество квадратных милов в одном и том же проводнике, примените обычная формула для определения площади круга (A = πr ² ).В этой формуле а (площадь) является неизвестной и равна площади поперечного сечения. в квадратных милах, p — константа 3,14, r — радиус окружности, или половина диаметр (D). Подстановкой а = 3,14 и (12,5) ² ; следовательно, 3,14 х 156,25 = 490,625 квадратных мил. Площадь поперечного сечения провода 625 круговых мил, но только 490,625 квадратных мил. Следовательно, круговой мил представляет меньшая единица площади, чем квадратный мил.

  Рис. 1-2.- сравнение круглых и квадратных мил.

  Если провод имеет диаметр поперечного сечения 1 мил, то по определению круглая площадь в милах (CMA) равна a = D ² , или a = 1 ² , или a = 1 круговой мил. Чтобы определить площадь той же проволоки в квадратных милах, примените формулу A = πr ² ; следовательно, a = 3,14 x (0,5) ² (0,5, представляющее половина диаметра). Когда a = 3,14 x 0,25, a = 0,7854 кв. мил. Из этого, можно сделать вывод, что 1 круговой мил равен.7854 квадратных миль. Это становится важно при сравнении квадратных (вид А на рис. 1-2) и круглых (вид В) проводников как на виде С на рис. 1-2.

  Когда указана площадь в квадратных милах, разделите площадь на 0,7854, чтобы определить круговая площадь в милах или CMA. Когда дана CMA, умножьте площадь на 0,7854, чтобы получить определить площадь в квадратных милах. Например,

  Проблема: провод 12 калибра имеет диаметр 80,81 мил. Какова (1) его площадь в круговые милы и (2) его площадь в квадратных милах?

  Решение

  (1) а = D ² = 80.81 ² = 6530 круговых мил

  (2) a = 0,7854 x 6530 = 5128,7 квадратных мил

  Задача: прямоугольный провод шириной 1,5 дюйма и толщиной 0,25 дюйма. Что (1) его площадь в квадратных милах и (2) в круговых милах? Какой размер круглого проводника необходимо нести тот же ток, что и прямоугольный стержень?

  Решение

  (1) 1,5 дюйма = 1,5 дюйма x 1000 мил на дюйм = 1500 мил

  0,25 дюйма = 0.25 дюймов x 1000 мил на дюйм = 250 мил

  A = 1500 x 250 = 375 000 квадратных мил

  (2) Для проведения одного и того же тока площадь поперечного сечения круглого проводника должны быть равны.

  В этой области круговых мил больше, чем квадратных. Следовательно:

   Проволока в своей обычной форме представляет собой один тонкий стержень или нить из волоченного металла. В больших размерах с проволокой становится трудно обращаться. Для повышения гибкости он застрял.Пряди обычно представляют собой одиночные провода, скрученные вместе в достаточном количестве. для восполнения необходимой площади поперечного сечения кабеля. Общая площадь мель провода в круговых милах определяется путем умножения площади в круговых милах одна жила по количеству жил в кабеле.

  Q5. Задайте круговой мил.

  Q6. Какова площадь окружности 19-жильного проводника? если каждая нить 0,004 дюйма?

  КРУГЛЫЙ, МИЛФУТ

  Рис. 1-3.- Круговой-миль-фут.

  Круговой мил-фут (рис. 1-3) — единица объема. Это единичный проводник 1 фут в длину и имеет площадь поперечного сечения 1 круговой мил. Потому что это единичный проводник, круговой мил-фут полезен при сравнении между провода, состоящие из различных металлов. Например, на основе сравнения УСТОЙЧИВОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ (будет обсуждаться позже) различных веществ может быть получено путем определения сопротивление круг-миль-фут каждого из веществ.

  При работе с квадратными или прямоугольными проводниками, такими как амперметрические шунты и шины, иногда может оказаться более удобным использовать другую единицу объема. шина представляет собой тяжелую медную полосу или шину, используемую для соединения нескольких цепей вместе. Шины используются, когда требуется большая токовая мощность. Объем единицы может быть измеряется кубическим сантиметром. Следовательно, удельное сопротивление становится сопротивлением

  предлагается проводником кубической формы длиной 1 сантиметр и площадью 1 квадратный сантиметр. в площади поперечного сечения.Используемая единица объема указана в специальных таблицах. сопротивления.

  УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ИЛИ УДЕЛЬНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

  Удельное сопротивление или удельное сопротивление — это сопротивление в омах, обеспечиваемое устройством. объем (круговой мил-фут или кубический сантиметр) вещества к потоку электрического тока. Удельное сопротивление обратно пропорционально проводимости. Вещество то, что имеет высокое удельное сопротивление, будет иметь низкую проводимость, и наоборот.Таким образом, удельное сопротивление вещества – это сопротивление единицы объема этого вещество.

  Таблица 1-1. — Удельное сопротивление обычных веществ 

  Многие таблицы удельного сопротивления основаны на сопротивлении объема в омах. вещества длиной 1 фут и площадью поперечного сечения 1 мил. То также указывается температура, при которой производится измерение сопротивления. если ты зная, из какого металла сделан проводник, можно узнать удельное сопротивление металла со стола.Удельные сопротивления некоторых распространенных веществ приведены в таблице 1-1.

  Сопротивление проводника однородного сечения изменяется прямо пропорционально произведение длины и удельного сопротивления проводника, и обратно пропорционально как площадь поперечного сечения проводника. Таким образом, вы можете рассчитать сопротивление проводника, если известны длина, площадь поперечного сечения и удельное сопротивление вещества. Выраженное уравнением, R (сопротивление в омах) проводника это

  Где:

  ρ = (греч. rho) удельное сопротивление в омах на круговой мил-фут

  (см. таблицу 1-1)

  L = длина в футах

  A = площадь поперечного сечения в круговых милах

  Проблема:

  Чему равно сопротивление 1000 футов медного провода с поперечным сечением площадь 10400 круговой

  мил (№10 провод) при температуре 20ºС? Решение:

  Удельное сопротивление меди (таблица 1-1) равно 10,37 Ом. Замена известные значения в

  предыдущего уравнения, сопротивление R определяется как

  Дано: ρ = 10,37 Ом

  Д = 1000 футов

  A = 10 400 круговых мил

  Решение:

  = 1 Ом (приблизительно)

  Если R, ρ и a известны, длину (L) можно определить с помощью простого математического транспозиция.Это имеет много ценных приложений. Например, при обнаружении заземление в телефонной линии, вы будете использовать специальное тестовое оборудование. Это оборудование работает по принципу, согласно которому сопротивление линии прямо зависит от ее длина. Таким образом, можно точно рассчитать расстояние между контрольной точкой и неисправностью.

  В7. Дайте определение удельному сопротивлению.

  В8. Перечислите три фактора, используемые для расчета сопротивления конкретного проводника в омах.

  РАЗМЕРЫ проводов

  Самый распространенный метод измерения диаметра провода в ВМФ — использование американского Калибр проволоки (AWG). Исключением является авиационная проводка, которая немного различается по размерам. и гибкость стандартов AWG. Для получения информации о размерах проводов самолета см. обратитесь к соответствующим публикациям для конкретных самолетов. Только размеры проводов AWG используется в последующем обсуждении.

  Таблица 1-2.- Стандартная сплошная медь (американский калибр проводов)

  Рис. 1-4. — Калибр проволоки.

  Рис. 1-5. — Проводники.

  Рис. 1-6. — Многожильный проводник.

  Провод изготавливается в размерах, пронумерованных в соответствии с таблицами AWG. Различные провода (одножильные или многожильные) и материал, из которого они изготовлены (медь, алюминий, и так далее) публикуются Национальным бюро стандартов. Таблица AWG для медный провод показан в таблице 1-2.Диаметры проволоки становятся меньше по мере увеличения калибра. числа становятся больше. Цифры округлены для удобства, но являются точными. для практического применения. Наибольший размер провода, показанный в таблице, равен 0000 (читай «4 ноль»), а наименьшее имеет номер 40. Изготавливаются большие и меньшие размеры, но обычно не используются ВМФ. В таблицах AWG указан диаметр в милах, круговой площадь в милах и площадь в квадратных дюймах размеров проводов AWG. Они также показывают сопротивление (Ом) на тысячу футов и на милю размеров проводов при определенных температурах.То последняя колонка показывает вес провода на тысячу футов. Пример использования таблицы 1-2 выглядит следующим образом.

  Проблема: Вам необходимо проложить 2000 футов сплошного медного провода AWG 20 для новая часть оборудования. Температура, в которой должен быть проложен провод, составляет 25°C (77°C). Ф). Какое сопротивление будет оказывать провод току?

  Решение. В столбце с номером калибра найдите размер AWG 20. Теперь прочитайте до тех пор, пока не дойдете до столбца «Ом на 1000 футов для 25°C (77°F)».Ты обнаружит, что провод будет оказывать сопротивление току 10,4 Ом. С мы используем 2000 футов провода, умножаем на 2.

  10,4 Ом x 2 = 20,8 Ом

  Калибр проволоки американского стандарта (рис. 1-4) используется для измерения длины проводов. размером от 0 до 36. Чтобы использовать этот калибр, вставьте измеряемый провод в самую маленькую прорезь, которая как раз подходит для оголенного провода. Номер манометра на этом слоте указывает размер провода.Передняя часть слота имеет параллельные стороны, и здесь проводится измерение провода. Его не следует путать с большее полукруглое отверстие в задней части паза. Заднее отверстие просто позволяет свободно перемещать проволоку на всем протяжении через прорезь.

  Q9. Используя таблицу 1-2, определите сопротивление на высоте 1500 футов. провода AWG 20 при 25º C.

  В10. При использовании американского стандартного калибра проволоки для определения размер провода, где вы должны разместить провод в датчике, чтобы получить правильный измерение?

  МИТЫЕ ПРОВОДА И КАБЕЛИ

  Проволока представляет собой один тонкий стержень или нить из тянутого металла. Этот определение ограничивает термин тем, что обычно понимается как «сплошная проволока». Слово «тонкий» используется потому, что длина провода обычно велика по сравнению с к его диаметру. Если провод покрыт изоляцией, то это изолированный провод. Хотя термин «провод» правильно относится к металлу, он также включает изоляцию.

  Проводник – это провод, пригодный для передачи электрического тока.

  Многожильный проводник представляет собой проводник, состоящий из группы проводов. или любой комбинации групп проводов.Провода в многожильных проводах обычно скручены вместе и не изолированы друг от друга.

  Кабель представляет собой многожильный проводник (одножильный кабель) или комбинация проводников, изолированных друг от друга (многожильный кабель). Термин «кабель» является общим и обычно применяется только к кабелям больших размеров. проводники. небольшой кабель чаще называют многожильным проводом или шнуром (например, который используется для утюга или шнура лампы). Кабели могут быть неизолированными или изолированными.Изолированный кабели могут быть обшиты (покрыты) свинцом или защитной броней. Рисунок 1-5 показывает различные типы проводов и кабелей, используемых на флоте.

  Проводники скручены в основном для повышения их гибкости. Пряди проволоки в кабелях располагаются в следующем порядке:

  Первый слой жил вокруг центральной жилы состоит из шести жил. Второй слой состоит из 12 дополнительных проводников. Сделан третий слой до 18 дополнительных проводников и так далее.Таким образом, стандартные кабели состоят из 7, 19 и 37 нитей с постоянными фиксированными приращениями. Общая гибкость может быть увеличено за счет дальнейшего скручивания отдельных прядей.

  На рис. 1-6 показано типичное поперечное сечение 37-жильного кабеля. Это также показывает как определяется общая площадь поперечного сечения многожильного кабеля в круглых милах.

  Провода

  A обеспечивает электрическую связь между . Обычно он имеет стержень из волоченного или катаного металла, длина которого превышает его диаметр.

  В свойствах провода можно определить характеристики провода. Доступны следующие свойства:

  Собственность	Описание
  Сечение (CSA / )	Обязательное свойство.«Металлическое» сечение провода, обычно в [мм²] или [AWG]. В AWG отображается одно значение, если значение метрики находится в диапазоне 5 % от преобразованного значения AWG. Если преобразованное значение AWG превышает 5 %, отображается диапазон значений.
  АВГ	Спецификация диаметра проволоки («American Wire Gauge», первоначально называется Brown & Sharpe Gauge). Система числовых размеров проводов, начиная с наименьшими номерами самых больших размеров. Размер калибра составляет 20,6% каждый. друг от друга в зависимости от площади поперечного сечения. Чем меньше номер AWG, тем больше диаметр проволоки. Примечание: Если поперечное сечение определяется в какой-либо квадратной единице измерения, AWG заполняется автоматически.
  С изоляцией	Если активировано, для провода определяется изоляция, а внешний диаметр необходимо вводить вручную.Если флажок не установлен, внешний диаметр рассчитывается автоматически.
  Наружный диаметр	Обязательное свойство. Внешний диаметр провода, включая изоляцию.
  Мин.	Минимально допустимый радиус изгиба согласно техпаспорту используемого провода. Примечание: Определяется кратно значению Наружный диаметр.
  Макс. сопротивление	Максимально допустимое электрическое сопротивление, которое может иметь провод.
  Макс. напряжение	Максимально допустимое напряжение для безопасной работы.
  Макс. текущий	Максимально допустимый ток для безопасной работы.
  Электрический класс	Классификация проводов (любая пользовательская классификация, такая как «высокое напряжение», «данные», «управление», д.), можно ввести здесь. Это значение будет использоваться по умолчанию для проводника. Поле возникновения в и может быть изменено позже. Это может предотвратить например провода высокого и низкого напряжения не проложены в одном .Такой конфликт можно легко распознать в списке задач рабочей области.
  Код материала	Краткая форма для обозначения материала (например, ПОЛИВИНИЛХЛОРИД = ПВХ).
  Пряди	Многожильный провод, не обеспечить электрическую связь.Он служит для повышения механической сопротивление (особенно сила отрыва).
  Цвет	Цвет провода при его размещении в рабочей области EPLAN Harness proD.
  Цвет полос	Цвет полосы на проводе.
  Выходные данные	Напечатанный номер или комбинация символов и цифр, напечатанная на провод для опознания.

  Поврежден металлический провод в цепи. Удельное сопротивление металла не изменилось, но площадь поперечного сечения проволоки уменьшилась на длине в 3 раза.0 мм, как показано на рис. 6.2.

  Вопрос 10

  (а) Укажите, что понимается под электрическим током . [1]

  (б) Металлическая проволока имеет длину L и поперечное сечение область A , как показано на рис. 6.1.

  Рис. 6.1

  я это ток в проводе,

  н — количество свободных электронов на единицу объема в проводе,

  В — средняя дрейфовая скорость свободного электрона, а

  е это заряд электрона.

  (и) Состояние, в пересчете на А , и , Л и n , выражение для суммарный заряд свободных электронов в проводе. [1]

  (ii) Используйте свой ответ в (i) , чтобы показать, что ток I определяется уравнением

  I = nAve .

  [2]

  (с) Поврежден металлический провод в цепи. Удельное сопротивление металла не меняется, но площадь поперечного сечения провода уменьшается по длине из 3.0 мм, как показано на рис. 6.2.

  Рис. 6.2

  Проволока имеет диаметр d. в поперечном сечении X и диаметре 0,69 d на поперечном сечении Y.

  Сила тока в проводе 0,50 А.

  (и) Определить коэффициент

  средняя дрейфовая скорость свободных электронов в поперечном сечении Y

  средняя дрейфовая скорость свободных электронов в поперечном сечении X

  [2]

  (ii) Основная часть провода сечением Х имеет сопротивление на длина блока

  1.7 × 10 ^-2 Ом·м ^-1 .

  На поврежденную длину провода, рассчитать

  1. сопротивление на единицу длины, [2]

  2. мощность рассеялась. [2]

  (iii) Диаметр поврежденного участка проволоки дополнительно уменьшен. Предположим, что ток в проводе остается постоянным.

  Сформулируйте и объясните качественно изменение, если таковое имеется, мощности, рассеиваемой на поврежденной длине провода.[2]

  [Всего: 12]

  Ссылка: Прошлые экзаменационные работы – ноябрь 2017 г., документ 22 Q6

  Решение:

  (а) Электрический ток — это поток носителей заряда.

  (б)

  (и)

  {п число электронов в единице объема

  А×Д = объем

  Так, nAL — число электронов

  Обвинение 1 электрон = e

  Всего заряд = количество электронов × заряд 1 электрона}

  НАЛ

  (ii)

  (t — время, необходимое электронам для перемещения на длину L )

  Ток I = Q / t

  I = nALe / т

  или

  {Скорость v = расстояние / время                  v = L / t                       Итак, t = L / v}

  I = NALE / (L / v )

  или

  I = nAvte / t и I = nAve

  (с)

  (и)

  { I = nAve         Итак, v = I / nAe

  Скорость дрейфа v обратно пропорциональна к площади поперечного сечения A

  Отношение    = v в поперечном сечении Y / v в поперечном сечении X

  знак равно площадь по X / площадь по Y}

  отношение     = площадь по X / площадь по Y

  = [π d ² / 4] / [π(0. 69 г ) ² / 4] или D ² / (0,69 D ) ² или 1 / 0.69 ²

  = 2,1

  (A = π d ²          таким образом, A пропорционально к д ² )

  (ii)

  1.

  {R = ρL / A      дает R/L = ρ / A        Поскольку ρ одинаково для проводов из одного и того же материала.}

  R = ρL / A                  или R / L ∝ 1 / A          

  {Сопротивление на единицу длины: R / L ∝ 1 / А

  Для провода X: 1,7 × 10 ^-2 Ом·м ^-1 ∝ 1 / площадь X                 уравнение (1)

  Для провода Y: сопротивление на единицу длины

  Разделить (2) на (1), }

  сопротивление на единицу длины        = 1.7 × 10 ^-2 × (площадь по X / площадь по Y)

  = 1,7 × 10 ^-2 × 2,1

  = 3,6 × 10 ^-2 Ом·м ^-1

  2.

  P = I ² R или P = V ² / R

  {Поврежден длина = 3,0 мм

  Сопротивление на единицу длины = 3,6 × 10 ^-2 Ом·м ^-1

  Сопротивление поврежденной длины = Сопротивление на длина блока × поврежден длина}

  р = 3.6 × 10 ^-2 × 3,0 × 10 ^-3 (= 1,08 × 10 ^-4 Ом)

  { p = I ² R или P = V ² / R }

  P = 0,50 ² × 1,08 × 10 ^-4              или P = (5,4 × 10 ^-5 ) ² / 1,08 × 10 ^-4

  П = 2.7 × 10 ^-5 Ш

  (iii)

  {R = ρL / А}

  Площадь поперечного сечения уменьшается, поэтому сопротивление увеличивается

  ( P = I ² R ) Итак, мощность увеличивается

  поперечных сечений каната.

  – Настоящее и правильное

  РАЗНЫЕ МЕТАЛЛЫ ДЛЯ СОВРЕМЕННОГО РАБОЧЕГО ПОМЕЩЕНИЯ

• Категории

  РубрикиВыберите категориюАнимация и киноИскусство и ремесла.КнигиЗдания и комнаты.Коллекции.ЕдаМебель и т.д.Графика.Счастливой пятницы.Просто потому что.ДетиСтарые вещи.Новости P&C.Упаковка.Выкройка.Марки и ПочтаКанцелярские товарыВещи, которыми можно владеть.Поездки.Без рубрикиПолезные сайты.Одежда.Еженедельные награды.

• Архив

  Архив Выбрать месяц Январь 2022 Октябрь 2021 Сентябрь 2021 Август 2021 Июль 2021 Июнь 2021 Май 2021 Апрель 2021 Март 2021 Февраль 2021 Январь 2021 Декабрь 2020 Ноябрь 2020 Октябрь 2020 Сентябрь 2020 Август 2020 Июль 2020 Июнь 2020 Май 2020 2 Февраль 2020 Январь 2020 Март 2020 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2019 г. август 2019 Июль 2019 Июнь 2019 май 2019 года апрель 2019 г. Март 2019 г. Февраль 2019 г. Январь 2019 г. декабрь 2018 Ноябрь 2019 Октябрь 2019 Сентябрь 2018 г. август 2018 г.