ВИБІР ПЕРЕРІЗУ шинопроводи

При проходженні струму по провіднику останній нагрівається. Кількість енергії, виділене постійним струмом, визначається з виразу:

де - кількість виділеного тепла, Вт Ч с; I - струм в провіднику, A; R - опір провідника, Ом; t - час проходження струму, с.
Частина тепла, що виділяється йде на підвищення температури провідника, а частина віддається в навколишнє середовище.
Знаходяться в повітрі шини охолоджуються головним чином шляхом конвекції, обумовленої рухом повітря поблизу поверхні провідника. Відведення тепла шляхом випромінювання невеликий внаслідок порівняно малих температур нагрівання провідника. Відведення тепла за рахунок теплопровідності нікчемний через малу теплопровідності повітря.
Температура струмопроводу при проходженні струму підвищується до настання теплової рівноваги, коли тепло, що виділяється в провіднику, виявляється рівним тепла, що відводиться з його поверхні в навколишнє середовище. Перевищення температури провідника над температурою навколишнього середовища пропорційно кількості тепла, що виділяється, а отже, квадрату які тривалий час проходить але провіднику струму і залежить від умов прокладки шин.
Завдання розрахунку шин на нагрівання зазвичай зводиться до визначення струму, при якому температура провідника не перевищує допустимого значення. При цьому повинні бути відомі допустима температура нагрівання провідника, умови його охолодження і температура навколишнього середовища. Гранично допустима температура нагріву шин при тривалій роботі дорівнює 70 ° С. Така температура в основному прийнята для забезпечення задовільною робота болтових контактів, як правило, наявних в ошиновка. При короткочасному нагріванні, наприклад, струмами к. З. допустимі граничні температури для мідних шин 300 ° С, для алюмінієвих 200 ° С. Тривала робота шин при температурі, що перевищує 110 ° С, призводить до значного зниження їх механічної міцності внаслідок відпалу. Розрахункова температура навколишнього середовища для голих провідників за діючими ПУЕ прийнята 25 ° С.
Здатність навантаження провідника характеризується тривало припустимим струмом навантаження, певним з умов нагрівання його при заданих різницях температур провідника і навколишнього середовища .
Розглянемо визначення здатності навантаження однорідних неізольованих провідників. При тепловій рівновазі кількість тепла, що виділяється за одиницю часу струмом I в проводі опором R, дорівнює кількості тепла, що відводиться в навколишнє середовище за той же час:



де - коефіцієнт тепловіддачі шляхом конвекції і випромінювання (теплопровідність повітря мала), що дорівнює кількості тепла, що відводиться в навколишнє середовище з поверхні провідника при різниці температур між провідником і навколишнім середовищем ; F - поверхня охолодження провідника, ; - температури провідника і навколишнього середовища, ° С.
Якщо температуру нагрівання провідника прирівняти тривало допустимої і прийняти розрахункову температуру навколишнього середовища , То з умови (10-22) можна визначити тривало допустимий струм:


Таким чином, при заданих температурних умовах здатність навантаження провідника зростає зі збільшенням його поверхні охолодження F, коефіцієнта тепловіддачі і зменшенням його електричного опору .
Обчислення тривало допустимих струмів за вказаними формулами досить складно, тому в практичних розрахунках електромереж використовують готові таблиці тривало допустимих струмів навантаження на шини з різних матеріалів і при різних умовах прокладки, визначених при тривало допустимій температурі навколишнього середовища. У зв'язку з цим перевірка шинопроводів на нагрівання зводиться до перевірки виконання умови



де - максимальний робочий струм ланцюга, в яку включений провідник; - тривало допустимий з умов нагрівання струму навантаження шинопровода.
Наявність явища поверхневого ефекту призводить до того, що при змінному струмі активний опір завжди трохи більше, ніж при постійному. Тому згідно з формулою (10-23) за інших рівних умов допустимий струм навантаження провідника при змінному струмі дещо менше, ніж при постійному. Найістотніше це явище позначається при суцільному перетині шинопровода, наприклад шинопровода прямокутного перетину.
Іноді застосовують шинопроводи трубчастого перетину. У нерозрізаних трубах використовується метал, розташований тільки по поверхні перетину, в результаті чого підвищення опору від поверхневого ефекту невелика і допустимі навантаження при постійному і змінному струмі приблизно однакові.
В установках всіх напруг жорсткі шини фарбують кольоровими емалевими фарбами. Крім того, що це полегшує орієнтування і запобігає корозії шин, фарбування також впливає на здатність навантаження шин. Постійне радіаційний забарвлених шин значно більше, ніж нефарбованих, тому охолодження шин шляхом випромінювання поліпшується, а це в свою чергу призводить до збільшення навантажувальної здатності шин. При незмінних температурних умовах допустимий струм навантаження забарвлених шин на 12-15% більше, ніж нефарбованих.
Найбільша алюмінієва шина прямокутного перетину 120х10 мм кв. має тривало допустимий струм при змінному струмі, що дорівнює 2070 А. При більшому струмі навантаження застосовують на фазу кілька смуг, зібраних в загальний пакет і укріплених спільно на опорних ізоляторах. Відстань між смугами в пакеті нормально становить товщину однієї смуги, що необхідно для охолодження шини в пакеті. Зі збільшенням числа смуг на фазу допустиме навантаження зростає непропорційно числа смуг в пакеті. При змінному струмі, крім того, ще позначається ефект близькості (докладніше див. розділ ). Все це призводить до того, що здатність навантаження пакету з декількох шин менше, ніж сумарна здатність навантаження того ж кількості однакових шин таких же розмірі.
Для того щоб в умовах експлуатації не мало місця перевищення допустимих втрат напруги, шинопроводи розраховуються за втратами напруги, як викладено в розділі .