МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О. СУХОГО КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ»
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ по курсу: «Электроснабжение промышленных предприятий»
Тема: «Электроснабжение механосборочного цеха»
ВЫПОЛНИЛ: СТУДЕНТ ГРУППЫ ЗЭ — 43с ПИЩУК А.С.
ПРИНЯЛ: к.т.н МЕДВЕДЕВ К.М.
ГОМЕЛЬ 2013
1. Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования системы цехового электроснабжения
2. Формирование первичных групп электроприемников (ЭП) для проектируемой электрической сети цеха
3. Расчет электрических нагрузок первичных групп ЭП
4. Расчет осветительных нагрузок цеха
5. Разработка схемы питания силовых ЭП цеха и выбор системы заземления электрической сети
6. Расчет электрических нагрузок узлов электрической сети и всего цеха
7. Выбор конструктивного исполнения электрической сети, марки проводов, кабелей, типа шинопроводов и способов их прокладки
8. Выбор сетевых электротехнических устройств (ШР, ШРА, ШМА) и аппаратов защиты в них
9. Расчет защитных аппаратов ЭП и электрических сетей
10. Выбор сечений проводов и жил кабелей, шинопроводов для подключения ЭП и силовых объектов
11. Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП или ВРУ
12. Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях цеха
13. Рассчитать токи трехфазного и однофазного короткого замыкания на напряжение до 1 кВ
14. Проверка на электродинамическую стойкость к токам КЗ ШР (ШРА) и на успешность срабатывания от токов КЗ защитного аппарата линии, питающей ШР (ШРА) выбранные панели ВРУ. Выполнить проверку по условию успешного срабатывания при однофазном коротком замыкании автоматического выключателя QF2
15. Определение величины напряжения на зажимах наиболее удаленного от ВРУ (ТП) электроприемника цеха Заключение Список используемой литературы
Рационально выполненная современная система электроснабжения цеха должна удовлетворять ряду требований: экономичности и надежности, безопасности и удобства эксплуатации, обеспечения надлежащего качества электроэнергии, уровней напряжения, стабильности частоты и т. п. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.
Электрический расчет и автоматизация электротермической установки
... способы электрического нагрева: сопротивлением, дуговой нагрев, индукционный нагрев, диэлектрический, электролучевой, лазерный, ионный, плазменный, инфракрасный и термоэлектрический нагрев. Электронагрев в с/х. используется для: подогрева воды для технических нужд, подогрева воздуха в установках ...
При построении системы электроснабжения цеха необходимо учитывать многочисленные факторы, к числу которых относятся потребляемая мощность, графики нагрузок крупных потребителей, характер нагрузок, число, расположение, мощность, напряжение и другие параметры располагаемого источника питания; требования энергетической системы и др.
При проектировании электроснабжения цеха необходимо тщательно изучать особенности технологии данного вида производства и ее развитие. Разработка основных положений проекта электроснабжения должна производиться одновременно с разработкой проекта технологической и строительной части и общего плана цеха. При этом вопросы электроснабжения должны полностью учитываться как важные составляющие, что дает наиболее рациональные решения всего цеха в целом.
Задачей курсового проектирования является разработка проекта схемы электроснабжения механосборочного цеха отвечающая требованиям безопасности, надежности, экономичности, экологичности, обеспечения надлежащего качества электроэнергии, уровней напряжения, стабильности частоты и т. п. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии.
Курсовой проект состоит из расчётно-пояснительной записки и графической части.
Согласно задания в пояснительной записке выполнено следующее: проанализированы основные исходные данные для проектирования системы цехового электроснабжения; сформированы первичные группы электроприемников для проектируемой электрической сети цеха; рассчитаны электрические нагрузки первичных групп электроприемников; рассчитана электроосветительная нагрузка цеха; разработана схема питания силовых электроприемников цеха и выбрана система заземления электрической сети; рассчитаны электрические нагрузки узлов электрической сети и всего цеха; выбрано конструктивное исполнение электрической сети, марки проводников, шинопроводов и способов их прокладки; выбраны типы сетевых объектов и типы защитных аппаратов в них; рассчитаны защитные аппараты электрической сети и электроприемников; выбраны сечения проводников и шинопроводов для подключения электроприемников и сетевых объектов; произведен выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП или ВРУ, произведен расчет компенсации реактивных нагрузок в электрических сетях цеха, рассчитаны токи трехи однофазного КЗ питающей электрической сети на напряжение до 1 кВ; выполнена проверка на электродинамическую стойкость к токам КЗ панелей ТП или ВРУ и на успешность срабатывания от токов КЗ автоматического выключателя линии питающей ВРУ; определена величина напряжения на зажимах наиболее удаленного от ВРУ электроприемника цеха.
Согласно задания в графической части проекта выполнены чертежи плана цеха с силовой сетью.
1. Характеристика и анализ основных исходных данных для проектирования системы цехового электроснабжения
Все исходные данные сведены в листе задания на курсовой проект, в него входит.
1. Номер цеха, (план цеха, территориальное расположение электроприемников, расположение помещений, площадь цеха).
стр. 5−104.
2. Таблица номеров, наименования и установочной мощности электроприемников проектируемого цеха (на одной странице с планом цеха).
стр. 5−104.
Проектирование системы электроснабжения машиностроительного завода
... помещений по цехам завода представлена в таблице 3. При детальной проработке сетей 0,4 кВ (РМЦ) характеристика отделений цехов и их участков может быть уточнена. Перерыв электроснабжения электроприемников основного производства завода приводит к ...
3. Ток короткого замыкания на шинах 0,4 кВ питающего ТП, являющимся источником питания для проектируемого цеха, I кз , кА. стр. 56. Таблица П1.
4. Мощность трансформатора питающего ТП, S т , кВА. стр. 56. Таблица П1.
5. Коэффициент загрузки трансформатора ТП, в, о.е. стр. 56. Таблица П1.
6. Коэффициент мощности на трансформатора ТП, cosц, о.е. стр. 56. Таблица П1.
7. Расстояние от питающего ТП до проектируемого цеха, L, м. стр. 56. Табл. П1.
Остальные данные выбраны исходя из того что не предъявлялись какие либо отдельные требования к категории надежности электроснабжения проектируемого цеха, окружающей среде и среде помещений, электробезопасности, электроприемникам, роду тока, напряжению, способности к перегрузкам, защищенности электрооборудования, режиму работы нейтрали электроустановки, наличия резерва, требования к освещению и т. д. Следовательно принимались нормальные условия по всем параметрам цеха и принимались нормальные требования к схеме электроснабжения проектируемого цеха. По категории надежности электроснабжения проектируемого цеха принимаем третью категорию, так как исчезновение электропитания не приведет к угрозе жизни и здоровья персонала цеха, массовому недоотпуску продукции, остановки и прерывания технологического процесса или массовому простою механизмов.
Окружающая среда оказывает большое влияние на выбор применяемого электрооборудования. Каталоги и технические условия на электрооборудование, составляемые изготовителями и согласованные с потребителями, определяют область их применения, включая и условия окружающей среды. Условия окружающей среды в производственных помещениях и зонах, где размещается технологическое и связанное с ним электротехническое оборудование, определяются температурой воздуха, влажностью, наличием агрессивных газов и пыли, возможностью возникновения условий взрывопожароопасности. Принимаем нормальные условия окружающей среды в проектируемом цехе; не пыльная, химически активных сред нет, не пожаровзрывоопасная, влажной среды нет.
По категории электробезопасности цех относится к категории без повышенной опасности так как пол нетокопроводящий деревянный, открытая проводка отсутствует, электрооборудование выполнено в закрытом исполнении. В проектируемом цехе предполагается допускать к работе и посещению цеха только квалифицированный персонал.
В основном помещении цеха имеется большое количество электроприемников равномерно распределенных по помещению, что позволяет применить распределительный шинопровод. Также имеется в основном помещении кран-балка что не исключает возможность применения шинопровода при размещении его вдоль стены и опорных колонн конструкций цеха. Питание вспомогательного оборудования в связи с малым их количеством возможно осуществить силовыми шкафами типа ПР 85 и ШР 86.
Питание проектируемого цеха возможно осуществить согласно данным стр. 56. Таблица П1. На расстоянии 90 метров от проектируемого цеха находится ТП S т =630 кВА с током короткого замыкания на выводах 10 кВ трансформатора ТП — 5,46кА, от ТП возможно запитать проектируемый цех по кабельной линии 10 или 0,4 кВ (Данный выбор осуществим на основе расчетов максимальной мощности потребляемой цехом).
Так же от данного ТП запитана сторонняя нагрузка потребителей характеризующаяся коэффициентом загрузки трансформатора ТП, в=0,88, о.е. и коэффициентом мощности на трансформаторе ТП, cosц=0,9, о.е. Данные параметры характеризуют источник питания для проектируемого цеха.
Для определения электрических нагрузок учитываем продолжительность и режим работы, мощность, напряжение и род тока электроприемников. В проектируемом цехе предполагаем в основном продолжительный режим работы электрооборудования, напряжение сети 380 В, род тока переменный, трехфазный. Кран-балка работает в повторно-кратковременном режиме. Предполагаем продолжительность включения кран-балки ПВ=40%.
Также при проектировании схемы электроснабжения важным составляющим является перспектива развития производственного процесса и наличие резерва для ввода нового электрооборудования.
Исходные данные электроприемников проектируемого цеха сведем в таблицу 1.1.
Таблица 1.1 — Характеристика электроприемников цеха по наименованию и мощности.
|
№ |
Наименование электроприемников. |
Р уст , кВт |
|
|
Плоскошлифовальный станок |
4,2 |
||
|
Координально-расточной станок |
|||
|
Вертикально-сверлильный станок |
3,5 |
||
|
Универсально-сверлильный станок |
2,3 |
||
|
Пресс КА-234 |
2,8 |
||
|
Токарно-карусельный станок |
4,5 |
||
|
Токарно-револьверный станок |
3,5 |
||
|
Моечная машина |
|||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
||
|
Внутришлифовальный станок |
|||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
||
|
Поперечно-строгальный станок |
4,5 |
||
|
Токарно-карусельный станок |
2,7 |
||
|
Фрезерный станок |
|||
|
Зачистной станок |
0,6 |
||
|
Токарный станок с ЧПУ |
3,7 |
||
|
Агрегатный станок |
|||
|
Сварочный трансформатор |
|||
|
Вентилятор |
|||
|
Шлицешлифовальный станок |
|||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
||
|
Конвейер |
11,6 |
||
|
Обрабатывающий центр |
28,4 |
||
|
Вент |
Вентилятор |
7,5 |
|
|
КБ |
Кран-балка |
4,5 |
|
2. Формирование первичных групп электроприемников (ЭП) для проектируемой электрической сети цеха
Одной из задач при проектировании цехового электроснабжения является формирование групп электроприемников. По этим группам определяются расчетные нагрузки, которые учитываются при намечаемых вариантах схем электроснабжения.
Признаки, по которым формировались первичные группы.
2) Число электроприемников.
3) Режим работы электроприемников.
4) Класс напряжения электроприемников.
5) Мощность электроприемников.
6) Род тока электроприемников.
7) Удобство обслуживания электроприемников.
8) Классификация помещений, требования окружающей среды.
9) Удаленность от источника питания.
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovoy/elektrosnabjenie-mehanosborochnogo-tseha/
11) Требования электробезопасности, взрывопожаробезопасности и т. д.
12) Надежность электроснабжения.
13) Требования к качеству электроэнергии (отсутствие электроприемников ухудшающие качество электроэнергии).
Электропитание проектируемого цеха планируется осуществить следующим способом; все находящееся оборудование в основном помещении подключим к шинопроводу, во вспомогательных помещениях питание осуществим от силовых пунктов, кран-балка будет запитываться от силового пункта.
Распределение электроприемников по группам представлено в таблице 2.1.
Таблица 2.1 — Распределение электроприемников по группам.
|
№ |
Наименование электроприемников. |
Количество. |
Р уст , кВт |
К и о.е. |
сos ц о.е. |
I н А. |
I п /Iн о.е. |
|
|
СП 1 |
||||||||
|
Токарно-карусельный станок |
4,5 |
0,12 |
0,5 |
8,59 |
7,5 |
|||
|
Токарно-револьверный станок |
3,5 |
0,12 |
0,5 |
6,91 |
7,5 |
|||
|
Моечная машина |
0,6 |
0,8 |
2,25 |
5,5 |
||||
|
Обрабатывающий центр |
28,4 |
0,12 |
0,5 |
52,98 |
7,5 |
|||
|
СП 2 |
||||||||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Фрезерный станок |
0,12 |
0,5 |
26,56 |
|||||
|
СП 3 |
||||||||
|
Внутришлифовальный станок |
0,12 |
0,5 |
4,21 |
6,5 |
||||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Кран-балка |
4,5 |
0,1 |
0,5 |
9,4 |
3,7 |
|||
|
СП 4 |
||||||||
|
Внутришлифовальный станок |
0,12 |
0,5 |
4,21 |
6,5 |
||||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Вентилятор |
0,8 |
0,8 |
26,56 |
|||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,12 |
0,5 |
7,89 |
7,5 |
||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Вент |
Вентилятор |
7,5 |
0,8 |
0,8 |
14,80 |
7,5 |
||
|
СП 5 |
||||||||
|
Агрегатный станок |
0,12 |
0,5 |
13,81 |
7,5 |
||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,12 |
0,5 |
7,89 |
7,5 |
||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
ШРА 1 |
||||||||
|
Плоскошлифовальный станок |
4,2 |
0,12 |
0,5 |
8,01 |
7,5 |
|||
|
Координально-расточной станок |
0,12 |
0,5 |
4,21 |
6,5 |
||||
|
Вертикально-сверлильный станок |
3,5 |
0,12 |
0,5 |
6,91 |
7,5 |
|||
|
Универсально-сверлильный станок |
2,3 |
0,12 |
0,5 |
4,70 |
6,5 |
|||
|
Пресс КА-234 |
2,8 |
0,17 |
0,65 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Моечная машина |
0,12 |
0,5 |
2,25 |
5,5 |
||||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Поперечно-строгальный станок |
4,5 |
0,25 |
0,4 |
8,59 |
7,5 |
|||
|
Токарно-карусельный станок |
2,7 |
0,12 |
0,5 |
5,52 |
6,5 |
|||
|
Фрезерный станок |
0,12 |
0,5 |
26,56 |
|||||
|
Зачистной станок |
0,6 |
0,12 |
0,5 |
1,36 |
5,5 |
|||
|
Токарный станок с ЧПУ |
3,7 |
0,6 |
0,7 |
7,30 |
7,5 |
|||
|
Агрегатный станок |
0,12 |
0,5 |
13,81 |
7,5 |
||||
|
Сварочный трансформатор |
0,25 |
0,4 |
39,07 |
|||||
|
Вентилятор |
0,8 |
0,8 |
26,56 |
|||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,12 |
0,5 |
7,89 |
7,5 |
||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
0,12 |
0,5 |
5,72 |
6,5 |
|||
|
Конвейер |
11,6 |
0,6 |
0,7 |
22,01 |
||||
3. Расчет электрических нагрузок первичных групп ЭП
Эквивалентный электродвигатель выбирается (в учебных целях) для определения неизвестных номинальных величин электроприемника таких как — КПД, коэффициента мощности — cosц, кратность пускового тока к номинальному — I п /Iн , в зависимости от установленной мощности — Руст . Зная полученные величины становится возможным рассчитать номинальный ток эквивалентного электродвигателя Iн , и пускового тока Iп . Правильный расчет токов способствует обоснованному выбору защитных аппаратов и проводников системы электроснабжения.
К выбору рекомендуются асинхронные электродвигатели серии 4А основного исполнения, с синхронной частотой 1500 ч 3000 об/мин, со степенью защиты IP44. стр. 27
Электродвигатель необходимо выбирать таким образом, чтобы его номинальная мощность соответствовала мощности приводного механизма по выражению:
(3.1)
где Р уст — установленная мощность оборудования, кВт;
Р н.эд — номинальная мощность электродвигателя, кВт.
Двигатель должен быть выбран в соответствии с напряжением заводской сети согласно выражению:
(3.2)
где U н.эд — номинальное напряжение электродвигателя, кВ;
U с — номинальное напряжение сети, кВ.
Для установленных приводов электроприемников в механосборочном цеху применяем асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А (n=3000 об/мин).
стр. 27.
Считаем напряжение сети, к которой подключен электроприемник, равным U с = 380 В, тогда номинальное напряжение эквивалентного электродвигателя Uном = 380 В.
Рассмотрим пример выбора эквивалентного двигателя для электроприемника с номером по плану № 1:
Принимаем по электродвигатель 4A100L2У3 со следующими параметрами: P ном = 5,5 кВт; з=0,875; cosц=0,91; Кпуск =7,5. стр. 29. Таблица. 6.1.
Выбранный эквивалентный электродвигатель удовлетворяет условиям 3.1 3.2.
Номинальная мощность электродвигателя повторно-кратковременного режима работы (кран-балка) определяется по формуле:
(3.3)
где ПВ — продолжительность включения в относительных единицах. %
Выберем эквивалентный двигатель для кран-балки ПВ=40%:
Принимаем по электродвигатель MKTF 111−6 со следующими параметрами: P ном = 3,5 кВт; з=0,72; cosц=0,79. стр. 29. Таблица. 6.2.
Эквивалентные электродвигатели для остальных электроприемников выбираются аналогично. Результаты выбора приведены в таблице 3.1
Расчетный ток трехфазного электроприемника вычисляется по выражению стр. 31:
(3.4)
где Р уст — установленная мощность оборудования, кВт;
U с — номинальное напряжение сети, кВ;
cosц ном — номинальный коэффициент мощности электроприемника;
з ном — номинальный коэффициент полезного действия.
Пусковой ток двигателя стр. 31:
(3.5)
где К пуск — кратность пускового тока по отношению к Iном .
Рассмотрим пример расчета расчетного и пускового токов для электроприемника с номером по плану № 1:
(3.6)
Пусковой ток электроприемника:
(3.7)
Для остальных электроприемников расчет расчетного и пускового токов аналогичен. Результаты расчета приведены в таблице 3.1
Таблица 3.1 — Выбор эквивалентных электродвигателей, расчет расчетного и пускового токов
|
№ |
Наименование оборудования |
Р уст , кВт |
Тип двигателя |
Параметры двигателя |
||||||
|
P ном , кВт |
з,% |
сos ц |
K пуск |
I р , А |
I п , А |
|||||
|
Плоскошлифовальный станок |
4,2 |
4А100L2У3 |
5,5 |
0,875 |
0,91 |
7,5 |
8,01 |
60,11 |
||
|
Координально-расточной станок |
4А80В2У3 |
2,2 |
0,830 |
0,87 |
6,5 |
4,21 |
27,35 |
|||
|
Вертикально-сверлильный станок |
3,5 |
4А100S2У3 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
6,91 |
51,81 |
|||
|
Универсально-сверлильный станок |
2,3 |
4A90L2У3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
4,70 |
30,55 |
|||
|
Пресс КА-234 |
2,8 |
4A90L2У3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
|||
|
Токарно-карусельный станок |
4,5 |
4А100L2У3 |
5,5 |
0,875 |
0,91 |
7,5 |
8,59 |
64,40 |
||
|
Токарно-револьверный станок |
3,5 |
4А100S2У3 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
6,91 |
51,81 |
|||
|
Моечная машина |
4А71В2У3 |
1,1 |
0,775 |
0,87 |
5,5 |
2,25 |
12,39 |
|||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
4A90L2У3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
|||
|
Внутришлифовальный станок |
4А80В2У3 |
2,2 |
0,830 |
0,87 |
6,5 |
4,21 |
27,35 |
|||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
4A90L2У3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
|||
|
Поперечно-строгальный станок |
4,5 |
4А100L2У3 |
5,5 |
0,875 |
0,91 |
7,5 |
8,59 |
64,40 |
||
|
Токарно-карусельный станок |
2,7 |
4A90L2У3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,52 |
35,86 |
|||
|
Фрезерный станок |
4А160S2У3 |
0,880 |
0,91 |
26,56 |
185,93 |
|||||
|
Зачистной станок |
0,6 |
4А71А2У3 |
0,75 |
0,770 |
0,87 |
5,5 |
1,36 |
7,48 |
||
|
Токарный станок с ЧПУ |
3,7 |
4А100S2У3 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
7,30 |
54,77 |
|||
|
Агрегатный станок |
4А112М2У3 |
7,5 |
0,875 |
0,88 |
7,5 |
13,81 |
103,59 |
|||
|
Сварочный трансформатор |
1,000 |
0,35 |
39,07 |
117,21 |
||||||
|
Вентилятор |
4А160S2У3 |
0,880 |
0,91 |
26,56 |
185,93 |
|||||
|
Шлицешлифовальный станок |
4А100S2У3 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
7,89 |
59,21 |
||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
4A90L2У3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
|||
|
Конвейер |
11,6 |
4А160S2У3 |
0,880 |
0,91 |
22,01 |
154,06 |
||||
|
Обрабатывающий центр |
28,4 |
4А180М2У3 |
0,905 |
0,9 |
7,5 |
52,98 |
397,32 |
|||
|
Вент |
Вентилятор |
7,5 |
4А112М2У3 |
7,5 |
0,875 |
0,88 |
7,5 |
14,80 |
110,99 |
|
|
КБ |
Кран-балка |
4,5 |
MKTF111−6 |
3,5 |
0,72 |
0,79 |
3,7 |
9,4 |
||
Расчетные нагрузки от силовых электроприемников для первичной группы определяется методом упорядоченных диаграмм. Метод упорядоченных диаграмм является основным методом при расчете нагрузок. Этот метод возможен, когда известны единичные мощности электроприемников, их количество и технологическое назначение. стр. 75.
Рассмотрим расчет СП 1. k и , cosц,. табл.2.2.
Данные сведем в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 — Расчет нагрузок для СП 1.
|
№ |
Электроприемник. |
Кол-во |
Р уст. |
k и |
cosц |
tgц |
Р см |
Q см |
|
|
Токарно-карусельный станок |
4,5 |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
0,54 |
0,94 |
|||
|
Токарно-револьверный станок |
3,5 |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
0,42 |
0,73 |
|||
|
Моечная машина |
0,60 |
0,8 |
0,75 |
0,60 |
0,45 |
||||
|
Обрабатывающий центр |
28,4 |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
3,41 |
5,90 |
|||
|
Итого |
37,4 |
4,97 |
8,47 |
||||||
|
Групповой коэффициент использования |
K и |
0,13 |
|||||||
|
Эффективное кол. электроприемников |
n э |
1,67 |
|||||||
|
Коэффициент расчетной мощности |
К р |
5,40 |
|||||||
|
Расч. активная нагрузка группы ЭП |
Р р |
кВт |
26,84 |
||||||
|
Средневзвешенный |
tgц |
о.е |
1,71 |
||||||
|
Расчетная реактивная нагрузка |
Q р |
квар. |
9,32 |
||||||
|
Полная максимальная нагрузка |
S р |
кВА. |
28,42 |
||||||
|
Расч. максимальный ток группы ЭП |
I р |
А. |
43,18 |
||||||
|
Расч. пусковой ток группы ЭП |
I пуск |
А. |
680,06 |
||||||
Определяем средне активную и реактивную нагрузки за наиболее загруженную смену:
|
(3.8) |
||
Аналогично рассчитывается Р см2 , Qсм2 и т. д. результаты сводим в таблицу 3.2 и 3.3.
Определяем групповой коэффициент использования:
|
(3.9) |
||
Определяем эффективное количество электроприемников:
|
(3.10) |
||
по n э и Ки определяем коэффициент расчетной нагрузки; Кр =5,40. 2]. табл. 2.3
Определив коэффициент расчетной нагрузки, рассчитываем расчетную активную нагрузку группы электроприемников:
|
(3.11) |
||
Определим средневзвешенный tgц ср.взв :
|
(3.12) |
||
Расчетная реактивную нагрузку определяем по формуле:
|
(3.13) |
||
Определяем полную максимальную нагрузку:
|
(3.14) |
||
Расчетный максимальный ток группы электроприемников:
|
(3.15) |
||
Расчетный ток электроприемника в группе СП1 — ЭП № 23 с наибольшим пусковым током:
|
(3.16) |
||
Максимальный пиковый ток электроприемника в группе СП1-ЭП № 23:
|
(3.17) |
||
Максимальный пиковый ток для группы СП1:
|
(3.18) |
||
Результаты расчета сведем в таблицу 3.2 остальные результаты расчета СП и ШРА сведем в таблицы 3.3−3.11.
Таблица 3.3. Расчет нагрузок для СП 1. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП1. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Токарно-карусельный станок |
4,5 |
4,5 |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
102,6 |
0,54 |
0,94 |
20,25 |
||||
|
Токарно-револьверный станок |
3,5 |
3,5 |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
79,8 |
0,42 |
0,73 |
|||||
|
Моечная машина |
0,60 |
5,5 |
0,8 |
0,75 |
10,4 |
0,60 |
0,45 |
|||||||
|
Обрабатывающий центр |
28,4 |
28,4 |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
647,2 |
3,41 |
5,90 |
|||||
|
Групповые значения |
37,4 |
0,13 |
1,71 |
4,97 |
8,47 |
|||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
1,67 |
5,40 |
26,84 |
9,32 |
28,42 |
43,18 |
680,06 |
||||||||
Таблица 3.4. Расчет нагрузок для СП 2. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП2. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
2,8 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
0,34 |
0,58 |
7,84 |
||||
|
Фрезерный станок |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
297,8 |
5,04 |
8,73 |
||||||||
|
Групповые значения |
44,8 |
0,12 |
1,73 |
5,38 |
9,31 |
|||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
3,37 |
3,33 |
17,89 |
10,24 |
20,61 |
31,32 |
324,00 |
||||||||
Таблица 3.5- Расчет нагрузок для СП 2 + СП 1. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП 2 + СП 1. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Групповые значения |
82,2 |
0,13 |
1,72 |
10,34 |
17,79 |
1 436 |
||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
4,71 |
2,55 |
26,37 |
19,57 |
32,84 |
49,89 |
686,77 |
||||||||
Таблица 3.6- Расчет нагрузок для СП 3. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП3. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Внутришлифовальный станок |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
39,5 |
0,96 |
1,66 |
|||||||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
11,2 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
1,34 |
2,33 |
|||||
|
Кран-балка |
4,5 |
4,5 |
0,10 |
3,7 |
0,5 |
1,73 |
50,6 |
0,45 |
0,78 |
|||||
|
Групповые значения |
23,7 |
0,12 |
1,73 |
2,75 |
4,77 |
|||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
8,31 |
2,15 |
5,92 |
5,25 |
7,91 |
12,02 |
66,31 |
||||||||
Таблица 3.7. Расчет нагрузок для СП 4. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП 4. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Внутришлифовальный станок |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
39,5 |
0,24 |
0,42 |
|||||||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
2,8 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
0,34 |
0,58 |
|||||
|
Вентилятор |
0,80 |
0,8 |
0,75 |
186,1 |
22,40 |
16,80 |
||||||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
91,2 |
1,44 |
2,49 |
|||||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
5,6 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
0,67 |
1,16 |
|||||
|
Вент |
Вентилятор |
7,5 |
7,5 |
0,80 |
7,5 |
0,8 |
0,75 |
106,8 |
6,00 |
4,50 |
||||
|
Групповые значения |
57,9 |
0,54 |
1,13 |
31,09 |
35,13 |
|||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
6,40 |
1,09 |
34,00 |
38,64 |
51,47 |
78,20 |
243,05 |
||||||||
Таблица 3.8. Расчет нагрузок для СП 5. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП 5. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Агрегатный станок |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
159,5 |
3,36 |
5,82 |
|||||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
91,2 |
0,96 |
1,66 |
|||||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
8,4 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
1,01 |
1,75 |
|||||
|
Групповые значения |
44,4 |
0,12 |
1,73 |
5,33 |
9,23 |
|||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
7,84 |
2,15 |
11,46 |
10,15 |
15,31 |
23,26 |
180,23 |
||||||||
Таблица 3.9. Расчет нагрузок для СП 4 + СП 5. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — СП 4 + СП 5. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Групповые значения |
102,3 |
0,36 |
1,39 |
36,42 |
50,66 |
|||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
13,50 |
1,04 |
37,91 |
50,66 |
63,28 |
96,14 |
260,99 |
||||||||
Таблица 3.10. Расчет нагрузок для ШРА 1. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — ШРА 1. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Плоскошлифовальный станок |
4,2 |
8,4 |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
95,7 |
1,01 |
1,75 |
35,28 |
||||
|
Координально-расточной станок |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
39,5 |
0,72 |
1,25 |
|||||||
|
Вертикально-сверлильный станок |
3,5 |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
79,8 |
1,68 |
2,91 |
||||||
|
Универсально-сверлильный станок |
2,3 |
9,2 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
45,4 |
1,10 |
1,91 |
|||||
|
Пресс КА-234 |
2,8 |
16,8 |
0,17 |
6,5 |
0,65 |
1,17 |
42,5 |
2,86 |
3,34 |
|||||
|
Моечная машина |
0,12 |
5,5 |
0,5 |
1,73 |
16,7 |
0,24 |
0,42 |
|||||||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
11,2 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
1,34 |
2,33 |
|||||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
2,8 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
0,34 |
0,58 |
|||||
|
Поперечно-строгальный станок |
4,5 |
13,5 |
0,25 |
7,5 |
0,4 |
2,29 |
128,2 |
3,38 |
7,73 |
|||||
|
Токарно-карусельный станок |
2,7 |
2,7 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
53,3 |
0,32 |
0,56 |
|||||
|
Фрезерный станок |
0,12 |
0,5 |
1,73 |
297,8 |
1,68 |
2,91 |
||||||||
|
Зачистной станок |
0,6 |
1,2 |
0,12 |
5,5 |
0,5 |
1,73 |
10,0 |
0,14 |
0,25 |
|||||
|
Токарный станок с ЧПУ |
3,7 |
3,7 |
0,60 |
7,5 |
0,7 |
1,02 |
60,2 |
2,22 |
2,26 |
|||||
|
Агрегатный станок |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
159,5 |
2,52 |
4,36 |
|||||||
|
Сварочный трансформатор |
0,25 |
0,4 |
2,29 |
102,6 |
2,25 |
5,16 |
||||||||
|
Вентилятор |
0,80 |
0,8 |
0,75 |
186,1 |
44,80 |
33,60 |
||||||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,12 |
7,5 |
0,5 |
1,73 |
91,2 |
0,96 |
1,66 |
|||||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
5,6 |
0,12 |
6,5 |
0,5 |
1,73 |
55,3 |
0,67 |
1,16 |
|||||
|
Конвейер |
11,6 |
11,6 |
0,60 |
0,7 |
1,02 |
176,2 |
6,96 |
7,10 |
||||||
|
Групповые значения |
216,7 |
0,35 |
1,44 |
75,19 |
108,46 |
1 678 |
||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
27,98 |
1,00 |
75,19 |
108,46 |
131,98 |
200,52 |
493,20 |
||||||||
Таблица 3.11. Расчет нагрузок для цеха в целом по силовой нагрузке. Расчет электрических нагрузок (форма Ф636−92)
|
Наименование узла нагрузки — цех. |
||||||||||||||
|
Исходные данные |
Расчетные величины |
|||||||||||||
|
№ Пп |
№ |
По заданию технологов |
по справочным данным |
I п |
Р см |
Q см |
?p уст 2 |
|||||||
|
Наименование электроприемника |
n |
Р уст , кВт |
К и |
K пуск |
cosц |
tgц |
||||||||
|
ЭП |
шт. |
ЭП |
? Р уст |
о.е |
о.е |
о.е |
о.е |
А |
кВт |
квар |
кВт |
|||
|
Групповые значения |
424,9 |
0,29 |
1,50 |
124,71 |
187,06 |
3 957 |
||||||||
|
Результаты расчета |
N э |
К р |
Р р |
Q р |
S р |
I р |
I п |
|||||||
|
шт. |
О.е |
кВт |
квар |
кВА |
А |
А |
||||||||
|
45,62 |
1,00 |
124,71 |
187,06 |
224,82 |
341,57 |
978,46 |
||||||||
4. Расчет осветительных нагрузок цеха
Определение расчетной осветительной нагрузки выполняем методом коэффициента спроса. Установленная мощность освещения вычисляем методом удельной мощности на единицу площади освещаемого помещения. Удельная мощность представляет отношение суммарной мощности всех источников света к площади освещаемого ими помещения.
Расчет данным методом сводится к следующему:
1. принимается величина удельной мощности;
2. определяется установленная мощность источников света в помещении.
Значение К с для сети рабочего освещения производственных зданий применяется: 0,95 — для производственных зданий состоящих из отдельных крупных пролетов.
Коэффициент мощности (cosц) следует принимать: 0,85 — для светильников с разрядными лампами выс. давления, имеющими ПРА с конд.
Согласно стр. 196−197.
Поскольку для проектируемого цеха нет требований к цветопередаче, то в проектируемом цеху для освещения принимаем светильники с лампами ДРЛ. Нормируемая освещённость для механосборочного цеха составляет 300 Лк. Удельная мощность приходящаяся на 100 Лк при площади помещения более 1500 м 2 и высоте помещения 8 — 12 м составляет- 4,4 Вт/ м2 , при использовании светильников РСП 05 с лампами ДРЛ [12], табл. П 6.14 стр. 38. Тогда удельная мощность приходящаяся на 300 Лк будет равна:
(4.1)
Расчетная активная мощность:
(4.2)
где F — площадь цеха, м 2 ;
Р уд — удельная мощность осветительной нагрузки цеха, Вт/м2 .
Расчетная установленная мощность осветительных электроприемников цеха:
(4.3)
где К с — коэффициент спроса осветительной нагрузки;
К пра — коэффициент, учитывающий потери в пускорегулирующей аппаратуре газоразрядной лампы;
Р уст — установленная мощность светильников цеха, кВт.
Расчетная реактивная мощность:
(4.4)
(4.5)
(4.6)
5. Разработка схемы питания силовых ЭП цеха и выбор системы заземления электрической сети
Так как суммарная нагрузка не превышает 400 кВА и расстояние до ТП L = 90.м., то данные условия позволяет осуществить питание проектируемого цеха от цехового ВРУ. Схема питания: на расстоянии 90 м от проектируемого цеха находится источник питания, от секций шин 0,4 кВ которого возможно запитать цеховое ВРУ по кабельной линии 0,4 кВ по кабельному каналу. Данный выбор основан на исходных данных на курсовое проектирование и полученных расчетных данных. Питание самого цеха непосредственно осуществляется от цехового ВРУ 0,4 кВ через вводной выключатель 0,4 кВ во вводе в ВРУ. От шин 0,4 кВ через линейные выключатели запитываются силовые пункты, шинопроводы и сеть рабочего освещения. ВРУ расположена в цехе, и из соображений электробезопасности в отдельном закрытом помещении.
Для оснащения ВРУ необходимо выбрать панели вводную и линейную 0,4 кВ со шкафами. Во вводной и линейных шкафах устанавливаем автоматические выключатели от которых питаются шины 0,4 кВ, силовые пункты, распределительные шинопроводы и сеть рабочего освещения.
Электрическую сеть цехового электроснабжения выполняем по смешанной схеме. Преимущество смешанной схемы является совмещение отдельных достоинств радиальной и магистральной схем при минимуме их недостатков. В проектируемом цехе установлено разное по типу и мощности электрооборудование которое размещается в разных помещениях. Питание электроприемников в таких помещениях осуществляется от силовых шкафов. Основное помещение цеха размещено в центре здания, в котором имеется большое количество электроприемников равномерно распределенное по площади. Данные электроприемники запитываются от шинопровода.
В цехе установлено пять силовых пункта СП, а также один распределительный шинопровод. СП1-СП2, СП3, СП4-СП5 запитываем непосредственно от ВРУ по магистральной схеме пятижильным кабелем АВВГ проложенным в лотках, прикрепленных к стенам и конструкциям здания. Распределительный шинопровод ШРА1 также запитываем непосредственно от ВРУ по радиальной схеме пятижильным кабелем АВВГ прикрепленный к тросу. Подключение питающего кабеля осуществляем в начале ШРА.
Важным общим требованием к конструктивному исполнению электрических сетей до 1 кВ является обеспечение возможности смены проводов и кабелей в условиях эксплуатации, так как срок службы изоляции проводников ограничен. Из-за теплового износа и воздействия окружающей среды изоляция и оболочки проводников со временем теряют свои диэлектрические и механические свойства. В зависимости от условий окружающей среды, качества электротехнических материалов и величин электрических нагрузок смену проводников приходится выполнять каждые 10−15 лет эксплуатации, а иногда и чаще.
Для образования каналов для проводов и кабелей в толще фундаментов и в полах помещений необходимы достаточно прочные, герметичные и гладкие внутри трубы. Для этого применяем в пластиковые трудногорючие трубы, с условным проходным диаметром в зависимости от сечения проводов и их количества.
Электрическую сеть проектируемого цеха выполняем в соответствии с международным электротехническим стандартом МЭК 364. В соответствии с нормативно-правовой документацией для вновь строящихся и реконструируемых предприятий применяем систему заземления электрической сети TN-S (пятипроводная; три фазы, рабочий нулевой, защитный нулевой проводники).
Электроприемники запитываем от СП и ШРА проводами марки АПВ пятью жилами проложенным в пластиковой трубе.
Шинопровод проектируемого цеха размещаем в зонах, где их повреждение подъемно-транспортными механизмами и перемещаемыми грузами маловероятно. Его располагаем на высоте не ниже 2,5 м от уровня пола или площадки обслуживания у края стен и колон здания.
Схема внутрицеховой сети представлена на рис. 5.1.
Рис. 5.1. Блок-схема внутрицеховой распределительной сети.
6. Расчет электрических нагрузок узлов
Расчет электрических нагрузок первичных групп электроприемников произведен в пятом пункте пояснительной записки. Произведем расчет электрической нагрузки всего цеха в целом методом упорядоченных диаграмм.
Определяем средне активную и реактивную нагрузки за наиболее загруженную смену всего цеха в целом:
|
(6.1) |
||
Определяем групповой коэффициент использования:
|
(6.2) |
||
Определяем эффективное количество электроприемников всего цеха в целом:
|
(6.3) |
||
По n э и Ки определяем коэффициент расчетной нагрузки; Кр =1,0. 2]. табл. 2.3
Определив коэффициент расчетной нагрузки, рассчитываем расчетную активную нагрузку всего цеха в целом:
|
(6.4) |
||
Определим средневзвешенный tgц ср.взв :
|
(6.5) |
||
Расчетная реактивную нагрузку цеха:
|
(6.6) |
||
Определяем полную максимальную нагрузку цеха:
|
(6.7) |
||
Расчетный максимальный ток нагрузки цеха:
|
(6.8) |
||
Расчетный ток электроприемника № 23 в группе всего цеха в целом с наибольшим пусковым током:
|
(6.9) |
||
Максимальный пиковый ток электроприемника в группе всего цеха в целом:
|
(6.10) |
||
Максимальный пиковый ток для всего цеха в целом:
|
(6.11) |
||
7. Выбор конструктивного исполнения электрической сети, марки проводов, кабелей, типа шинопроводов и способов их прокладки
Питание ВРУ осуществляется от ТП 10/0,4 кВ через линейный выключатель QF2 установленный в ячейке ТП 10/0,4 кВ. К выключателю подключен кабель АВВГ который проложен в земле. Кабель заводится непосредственно в помещение ВРУ и подключается к вводной панели ВРУ марки Щ20 Ин1 через разъединитель. ВРУ расположено в цехе, и из соображений электробезопасности в отдельном помещении запирающимся на ключ.
Для оснащения ВРУ выбираем панели напольного и закрытого исполнения, вводную и линейную со шкафами типа Щ20-Ин1. В линейных шкафах устанавливаем автоматические выключатели серии ВА 57 от которых питаются силовые шкафы, распределительный шинопровод и сеть освещения.
В цехе установлено пять силовых пункта СП, а также один распределительный шинопровод. СП1-СП2, СП3, СП4-СП5 запитываем непосредственно от ВРУ по магистральной схеме пятижильным кабелем АВВГ проложенным в лотках, прикрепленных к стенам и конструкциям здания. Распределительный шинопровод ШРА1 также запитываем непосредственно от ВРУ по радиальной схеме пятижильным кабелем АВВГ прикрепленный к тросу. Подключение питающего кабеля осуществляем в начале ШРА. Электроприемники запитываем от СП и ШРА проводами марки АПВ пятью жилами проложенным в пластиковой трудногорючей трубе.
Силовые пункты предполагается выполнить марки ПР 85-Ин1 навесного исполнения, прикрепляются к колонам строительного модуля. В СП устанавливаются автоматические трехполюсные выключатели марки ВА 51 номинальным током до 100. А, в ШРА предполагается установка автоматических трехполюсных выключателей марки АЕ 2000 номинальным током до 100.А.
Важным общим требованием к конструктивному исполнению электрических сетей до 1 кВ является обеспечение возможности смены проводов и кабелей в условиях эксплуатации, так как срок службы изоляции проводников ограничен. Из-за теплового износа и воздействия окружающей среды изоляция и оболочки проводников со временем теряют свои диэлектрические и механические свойства. В зависимости от условий окружающей среды, качества электротехнических материалов и величин электрических нагрузок смену проводников приходится выполнять каждые 10−15 лет эксплуатации, а иногда и чаще.
Для образования каналов для проводов и кабелей в толще фундаментов и в полах помещений необходимы достаточно прочные, герметичные и гладкие внутри трубы. Для этого применяем в пластиковые трудногорючие трубы, с условным проходным диаметром в зависимости от сечения проводов и их количества.
Шинопровод проектируемого цеха размещаем в зонах, где их повреждение подъемно-транспортными механизмами и перемещаемыми грузами маловероятно. Его располагаем на высоте не ниже 2,5 м от уровня пола или площадки обслуживания у края стен и колон здания.
8. Выбор сетевых электротехнических устройств (ШР, ШРА, ШМА) и аппаратов защиты в них
электроприемник нагрузка заземление трансформатор Выбор распределительных силовых шкафов осуществляется по следующим условиям:
(8.1)
где I расч — расчетный ток группы электроприемников, А;
I ном — номинальный ток шкафа распределительного, А.
(8.2)
где n эп — количество электроприемников группы;
n ш — количество возможных присоединений к шкафу.
(8.3)
где I сз1 — ток срабатывания защиты электрооборудования;
I сз2 — ток срабатывания защиты, установленной в шкафу.
В данном курсовом проекте будем применять шкафы распределительные ПР85-Ин1 по [4], предназначенные для распределения электрической энергии в трехфазных сетях напряжением 500 В переменного тока частотой 50 Гц с глухозаземленной нейтралью. Результаты выбора шкафов приведем в таблицу 8.1
Таблица 8.1 — Характеристика выбранных распределительных пунктов.
|
Обозн-е на плане |
Расчетный ток группы, А |
Марка шкафа |
Номинальный ток шкафа, А |
Ток и количество распределительных автоматов |
|
|
СП1 |
49,89 |
ПР85-Ин1−3-001−3У3 |
ВА 51 до 100А — 6 шт. |
||
|
СП2 |
31,32 |
ПР85-Ин1−3-001−3У3 |
ВА 51 до 100А — 6 шт. |
||
|
СП3 |
12,02 |
ПР85-Ин1−3-213−3У3 |
ВА 51 до 100А — 10 шт. |
||
|
СП4 |
96,14 |
ПР85-Ин1−3-213−3У3 |
ВА 51 до 100А — 10 шт. |
||
|
СП5 |
23,26 |
ПР85-Ин1−3-213−3У3 |
ВА 51 до 100А — 10 шт. |
||
Тип шинопроводов распределительных ШРА4−250.А. выбираем по допустимому току.
Выбираем распределительный шинопровод ШРА1 типа ШРА 4−250 с номинальным током I н =250А. ток электродинамической стойкости составляет Iэл.с =15.кА, проверяем по условию:
(8.4)
где I н.шра — номинальный ток шинопровода. А;
I р.шра — расчетный ток группы электроприемников ШРА. А.
Результаты выбора шкафов приведем в таблицу 8.2.
Таблица 8.2 — Характеристика выбранных распределительных пунктов.
|
Обозначение на плане |
Расчетный ток группы, А |
Марка шинопровода |
Номинальный ток ШРА, А |
Тип распределительных выключателей. |
|
|
ШРА 1 |
200,52 |
ШРА 5 250 |
АЕ 2000 до 100 А |
||
Для шинопровода марки ШРА-5−250.А. выбираем ответвительные коробки марки У2038 стр. 44. Таблица. 6.20.
9. Расчет защитных аппаратов ЭП и электрических сетей
Защиту электроприемников от токов перегрузки и токов короткого замыкания выполняем автоматическими выключателями серии ВА 51 которые монтируются в СП, а также автоматическими выключателями серии АЕ 2000 которые монтируются в ШРА.
Многие производственные механизмы и установки, например, обрабатывающие станки, мощные электрические печи, выпускаются со встроенной аппаратурой управления и защиты. Поэтому при проектировании электрооборудования выбор такой аппаратуры не осуществляется [«https:// «, 21].
Вентиляционные установки, насосы и грузоподъемные механизмы (кран-балки, подъемники и др.) поставляются без коммутационных и защитных аппаратов. Для этих установок осуществляем расчет и выбор коммутационной и защитной аппаратуры стр. 30.
Для управления электродвигателями применяем магнитные пускатели серии ПМЛ или ПМА.
Расчетный ток трехфазного электроприемника вычисляется по выражению:
(9.1)
где Р уст — установленная мощность оборудования, кВт;
U с — номинальное напряжение сети, кВ;
cosц ном — номинальный коэффициент мощности электроприемника;
з ном — номинальный коэффициент полезного действия.
Пусковой ток двигателя:
(9.2)
где К пуск — кратность пускового тока по отношению к Iном .
Номинальные токи автоматического выключателя I ном а и его расцепителя Iном р выбираются по следующим условиям:
(9.3)
(9.4)
Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя I ср.р проверяется по условию:
(9.5)
где К н — коэффициент надежности.
При выборе электромагнитного расцепителя для одиночных электродвигателей в выражениях (9.3) — (9.5) I р =Iном и Iп =Iпуск .
В формуле (9.5) коэффициент К н учитывает погрешность определения Iп и разброс защитных характеристик электромагнитных расцепителей выключателей. Значение Кн обеспечивает невозможность ложного отключения линии при пуске электродвигателя для разброса времятоковых характеристик. Значение Кн принимаются в зависимости от типа автоматического выключателя. При отсутствии таких данных можно принять Кн =1,25…1,5 стр. 124.
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, как правило, устанавливается изготовителем в зависимости от I ном р :
(9.6)
где К то — кратность тока отсечки.
С учетом (9.5) расчетное значение кратности тока отсечки определяется по выражению:
(9.7)
Рассмотрим расчет и выбор выключателя QF эп1 для приёмника № 1 по плану используя формулы (9.1−9.7).
Фрагмент схемы питания электроприемника № 1 представлен на рисунке 9.1.
Рисунок. 9.1. Фрагмент сети питания электроприемника № 1.
Расчетный ток электроприемника:
(9.8)
Пусковой ток электроприемника:
(9.9)
Принимаем выключатель ВА 51Г-25 с параметрами: I на =25 А; Iнр =10.А; Кто =10. стр. 32. Таблица. 6.5. по условиям:
(9.10)
(9.11)
(9.12)
Условия выбора выполняются, окончательно принимаем выключатель ВА 51Г-25/10.
Выбор остальных автоматических выключателей аналогичен и сведён в таблицу 9.2.
Выбор пусковой аппаратуры осуществляем по условию:
(9.13)
где I н.пуск — номинальный ток пускового аппарата, А.
Для ЭП №КБ (кран-балка) I р =9,4 А. Выбираем пускатель марки ПМЕр 123 с Iном = 10 А.
Для ЭП №Вент (Вентилятор) I р =14,8 А. Выбираем пускатель марки ПМЕ 223 с Iном = 23 А.
Для данных потребителей выбираем ящики коммутационных аппаратов стр. 49. Таблица. 2.24. марки Я-5441.
Для защиты линий распределительной сети выбираем автоматические выключатели, серии ВА устанавливаемые в ВРУ цеха. Выбор осуществляем по условиям селективности (отключение токов короткого замыкания, перегрузки и т. д. в заданной последовательности).
Осуществим выбор вводного автоматического выключателя устанавливаемого в щите вводно-распределительного устройства. Во вводных панелях ВРУ марки Щ 20 Ин1- «Иносат» устанавливаются автоматические выключатели серии ВА 55 согласно.
Выбираем автоматический выключатель ВА 55−41 с электромагнитным приводом. Номинальный ток выключателя 1000А, Номинальный ток расцепителя 400.А. К т.о =12.А. [3. табл. 5.5]. Расчетное значение кратности тока отсечки:
(9.14)
Условия выбора выполняются.
Результаты выбора остальных автоматических выключателей сведем в таблицу 9.1.
Таблица 9.1 — Выбор аппаратов защиты распределительной сети.
|
Обозн. на плане |
I н , А |
I п , А |
Обозначение |
I на , А |
I нр , А |
К т.о |
|
|
СП1+СП2 |
49,89 |
686,77 |
ВА57−35 |
||||
|
СП3 |
12,02 |
66,31 |
ВА57−35 |
||||
|
СП4+СП5 |
96,14 |
260,99 |
ВА57−35 |
||||
|
ШРА 1 |
200,52 |
493,20 |
ВА57−35 |
||||
|
Освещение |
38,47 |
; |
ВА57−35 |
||||
|
Цех |
376,92 |
1013,76 |
ВА55−41 |
||||
Выбираем панели вводно-распределительного устройства согласно [5]:
Вводная: Щ20 Ин1−34-У3 с номинальным током I ном =1000.А, напольного исполнения c вводным автоматическим выключателем ВА 55−41 с номинальным током Iном =1000/400.А.
Линейная 1: Щ20-Ин1−05-У3 с I ном =1000.А, напольного исполнения c возможностью установки автоматических выключателей 6 ВА57−35 номинальным током до Iном =250.А.
Таблица 9.2 — Выбор защитной аппаратуры для защиты электроприемника и питающего кабеля для СП.
|
№ |
Наименование оборудования |
Параметры электроприемника |
Параметры автомата |
Расчетный Кт. о |
|||||||||
|
Pуст, кВт |
з,% |
Cos (ц) |
Kп |
Iр, А |
Iп, А |
Обозн |
Iна, А |
Iнр, А |
Кт.о |
||||
|
Плоскошлифовальный станок |
4,2 |
0,875 |
0,91 |
7,5 |
8,01 |
60,11 |
ВА 51Г-25 |
7,51 |
|||||
|
Координально-расточной станок |
0,830 |
0,87 |
6,5 |
4,21 |
27,35 |
ВА 51Г-25 |
6,84 |
||||||
|
Вертикально-сверлильный станок |
3,5 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
6,91 |
51,81 |
ВА 51Г-25 |
8,09 |
|||||
|
Универсально-сверлильный станок |
2,3 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
4,70 |
30,55 |
ВА 51Г-25 |
7,64 |
|||||
|
Пресс КА-234 |
2,8 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
ВА 51Г-25 |
6,3 |
7,38 |
||||
|
Токарно-карусельный станок |
4,5 |
0,875 |
0,91 |
7,5 |
8,59 |
64,40 |
ВА 51Г-25 |
8,05 |
|||||
|
Токарно-револьверный станок |
3,5 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
6,91 |
51,81 |
ВА 51Г-25 |
8,09 |
|||||
|
Моечная машина |
0,775 |
0,87 |
5,5 |
2,25 |
12,39 |
ВА 51Г-25 |
2,5 |
6,20 |
|||||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
2,8 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
ВА 51Г-25 |
6,3 |
7,38 |
||||
|
Внутришлифовальный станок |
0,830 |
0,87 |
6,5 |
4,21 |
27,35 |
ВА 51Г-25 |
6,84 |
||||||
|
Плоскошлифовальный станок |
2,8 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
ВА 51Г-25 |
6,3 |
7,38 |
||||
|
Поперечно-строгальный станок |
4,5 |
0,875 |
0,91 |
7,5 |
8,59 |
64,40 |
ВА 51Г-25 |
8,05 |
|||||
|
Токарно-карусельный станок |
2,7 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,52 |
35,86 |
ВА 51Г-25 |
6,3 |
7,11 |
||||
|
Фрезерный станок |
0,880 |
0,91 |
26,56 |
185,93 |
ВА51Г-31 |
31,5 |
7,38 |
||||||
|
Зачистной станок |
0,6 |
0,770 |
0,87 |
5,5 |
1,36 |
7,48 |
ВА 51Г-25 |
1,6 |
5,85 |
||||
|
Токарный станок с ЧПУ |
3,7 |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
7,30 |
54,77 |
ВА 51Г-25 |
8,56 |
|||||
|
Агрегатный станок |
0,875 |
0,88 |
7,5 |
13,81 |
103,59 |
ВА 51Г-25 |
8,09 |
||||||
|
Сварочный трансформатор |
1,000 |
0,35 |
39,07 |
117,21 |
ВА51Г-31 |
3,66 |
|||||||
|
Вентилятор |
0,880 |
0,91 |
26,56 |
185,93 |
ВА51Г-31 |
31,5 |
7,38 |
||||||
|
Шлицешлифовальный станок |
0,865 |
0,89 |
7,5 |
7,89 |
59,21 |
ВА 51Г-25 |
9,25 |
||||||
|
Копировально-фрезерный станок |
2,8 |
0,845 |
0,88 |
6,5 |
5,72 |
37,19 |
ВА 51Г-25 |
6,3 |
7,38 |
||||
|
Конвейер |
11,6 |
0,880 |
0,91 |
22,01 |
154,06 |
ВА 51Г-25 |
7,70 |
||||||
|
Обрабатывающий центр |
28,4 |
0,905 |
0,9 |
7,5 |
52,98 |
397,32 |
ВА51Г-31 |
7,88 |
|||||
|
Вент |
Вентилятор |
7,5 |
0,875 |
0,88 |
7,5 |
14,80 |
110,99 |
ВА 51Г-25 |
8,67 |
||||
|
КБ |
Кран-балка |
4,5 |
0,72 |
0,79 |
3,7 |
9,4 |
ВА 51Г-25 |
4,38 |
|||||
10. Выбор сечений проводов и жил кабелей, шинопроводов для подключения ЭП и силовых объектов
Проводники электрических сетей всех видов и назначений выбираются и проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током I р по условию:
(10.1)
(10.2)
где I р — расчетный ток электроприемника;
К п — поправочный коэффициент, учитывающих условия прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки Кп =1);
К з — кратность длительно допустимого тока кабеля по отношению к току срабатывания защитного аппарата;
I з — номинальный ток защитного аппарата.
Для автоматических выключателей с нерегулируемой обратнозависимой от тока характеристикой K з = 1, для предохранителей Kз = 1 для сетей которые защищаются от перегрузки согласно [12], табл. П 6.11 стр. 36.
Для подключения электроприемников используем провода АПВ, проложенные в трубах. Условия прокладки в проектируемом цехе нормальные, следовательно коэффициент прокладки К п =1.
Так для ответвления к ЭП № 1 I р = 8,01.А, защищаемого автоматическим выключателем с Iз = 10. А, прокладываем провода АПВ от СП в пластмассовой трудногорючей трубе. Трубы используем для защиты проводов от механических повреждений, а также для удобства монтажа в случае надобности замены проводов. Труба проложена в полу, залитым бетоном и покрыто сплошным деревянным настилом, трубы выводятся над уровнем пола на отметку +100 мм. (Кп =1):
(10.3)
(10.4)
Выбираем провода марки АПВ 5×2,5 c I доп = 19 А. Прокладываем в бетонном полу в пластмассовой трубе с условным диаметром Ш 20 мм. [12], табл. П 6.13 стр. 37.
Для остальных электроприемников выбор сводим в таблице 10.1.
Силовые шкафы и распределительный шинопровод питаются от ВРУ по кабельным линиям. Выбор сечения их аналогичен выбору проводников к отдельным электроприемникам. Проводники выбираются и проверяются по допустимому нагреву длительным расчетным током I р по условию:
(10.5)
(10.6)
где I р — расчетный ток группы электроприемников СП или ШРА;
К п — поправочный коэффициент, учитывающих условия прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки Кп =1);
К з — кратность длительно допустимого тока кабеля по отношению к току срабатывания защитного аппарата;
I з — номинальный ток защитного аппарата.
Выберем кабель для СП 1 + СП 2 с I р = 49,89.А, учитывая автоматический выключатель установленный в ВРУ ВА 57−35 Iнр =80.А:
(10.7)
(10.8)
Таблица 10.1 — Выбор проводников ответвлений
|
№ на плане |
Наименование оборудования |
I р , А |
I з , А |
К п |
К з |
I р /Кп , А |
(I з
К п , А |
Параметры проводника |
Ш трубы |
||
|
Обозначение |
I доп , А |
||||||||||
|
Плоскошлифовальный станок |
8,01 |
8,01 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Координально-расточной станок |
4,21 |
4,21 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Вертикально-сверлильный станок |
6,91 |
6,91 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Универсально-сверлильный станок |
4,70 |
4,70 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Пресс КА-234 |
5,72 |
6,3 |
5,72 |
6,3 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Токарно-карусельный станок |
8,59 |
8,59 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Токарно-револьверный станок |
6,91 |
6,91 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Моечная машина |
2,25 |
2,5 |
2,25 |
2,5 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Резьбо-шлифовальный станок |
5,72 |
6,3 |
5,72 |
6,3 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Внутришлифовальный станок |
4,21 |
4,21 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Плоскошлифовальный станок |
5,72 |
6,3 |
5,72 |
6,3 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Поперечно-строгальный станок |
8,59 |
8,59 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Токарно-карусельный станок |
5,52 |
6,3 |
5,52 |
6,3 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Фрезерный станок |
26,56 |
31,5 |
26,56 |
31,5 |
АПВ 5х6 |
||||||
|
Зачистной станок |
1,36 |
1,6 |
1,36 |
1,6 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Токарный станок с ЧПУ |
7,30 |
7,30 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Агрегатный станок |
13,81 |
13,81 |
АПВ 5×2,5 |
||||||||
|
Сварочный трансформатор |
39,07 |
39,07 |
АПВ 5×10 |
||||||||
|
Вентилятор |
26,56 |
31,5 |
26,56 |
31,5 |
АПВ 5х6 |
||||||
|
Шлицешлифовальный станок |
7,89 |
7,89 |
АПВ5×2,5 |
||||||||
|
Копировально-фрезерный станок |
5,72 |
6,3 |
5,72 |
6,3 |
АПВ 5×2,5 |
||||||
|
Конвейер |
22,01 |
22,01 |
АПВ 5х4 |
||||||||
|
Обрабатывающий центр |
52,98 |
52,98 |
АПВ 5×25 |
||||||||
|
Вент |
Вентилятор |
14,80 |
14,80 |
АПВ 5×2,5 |
|||||||
|
КБ |
Кран-балка |
9,4 |
9,4 |
АПВ 5×2,5, КГ 5×2,5 |
|||||||
Выбираем небронированный кабель АВВГ 5×35 c I доп = 90 А. стр. 33. Таблица 6.7.
Для остальных СП и ШРА выбор сводим в табл. 10.2.
Данные по коэффициентам выбраны из таблицы 6.8−6.10. стр. 36−37.
Результаты расчета и выбора проводников сведены в таблице 10.2.
Таблица 10.2 — Выбор проводников питающих силовые пункты.
|
Наименование силового пункта |
I p , А |
К п |
К з |
А |
I з , А |
А |
Марка кабеля |
I доп , А |
|
|
СП1+СП2 |
49,89 |
49,89 |
АВВГ 5 35 |
||||||
|
СП3 |
12,02 |
12,02 |
АВВГ 5 35 |
||||||
|
СП4+СП5 |
96,14 |
96,14 |
АВВГ 5 50 |
||||||
|
ШРА 1 |
200,52 |
200,52 |
АВВГ 5 185 |
||||||
|
Освещение |
38,47 |
38,47 |
АВВГ 5 35 |
||||||
|
Цех (ввод 0,4 кВ) |
376,92 |
376,92 |
2 АВВГ 5 185 |
2 270 |
|||||
11. Выбор единичных мощностей и количества трансформаторов цеховых ТП или ВРУ
Выбор мощности трансформаторов осуществляется исходя из полной расчётной нагрузки объекта, удельной, плотности нагрузки, категории надежности электроснабжения, а также других факторов. Единичная мощность трансформатора ориентировочно может быть принята по величине плотности нагрузки, определяемой по выражению:
(11.1)
где S н — расчётная полная мощность нагрузки объекта, МВА;
F — производственная площадь объекта, м 2 .
Согласно стр. 144−148, при установке КТП в отдельных помещениях рекомендуется устанавливать трансформаторы с единичной мощностью:
1000 и 1600 кВА — при S y < 0,15 кВА/м2 ;
1600 кВА — при S y = 0,15−0,35 кВА/м2 ;
2500 кВА — при S y > 0,35 кВА/м2 .
При S y > 0,35 кВ
- А/м2 также допускается применение трансформаторов Sтр =1600 кВ
- А. Трансформаторы до Sтр =630 кВА применяются при малой плотности нагрузок.
Рассмотрим проектируемый цех: суммарная нагрузка;
- (11.2)
Имеется производственная площадь F=1872.м 2 .
Величина плотности загрузки на единицу площади равна:
(11.3)
При S у =0,2 кВА/м2 рекомендуется принимать трансформатор мощностью от Sтр =1600 кВА. `’Однако эти рекомендации не являются достаточно обоснованными вследствие быстроменяющихся цен на электрооборудование и, в частности, ТП. В проектной практике трансформаторы ТП часто выбирают по расчетной нагрузке объекта.» [13], стр. 35. Так же в исходных данных на курсовое проектирование даны характеристики питающего трансформатора ТП, согласно которых к нему подключена потребляемая мощность сторонней нагрузки характеризующаяся загрузкой трансформатора в=0,88 и коэффициентом мощности cosц=0,9. Исходя из этих данных рассчитаем активную и реактивную мощности потребляемые от трансформатора сторонней нагрузкой без учета электрической нагрузки проектируемого цеха:
Исходя из этого произведем выбор трансформатора по расчетной полной нагрузке цеха и нагрузки потребителей:
(11.4)
где в Т.н — нормированный коэф. загрузки трансформатора, [13], стр. 35 табл. 5.1.
Число трансформаторов цеха. Цех относится к третьей категории надежности электроснабжения, то количество трансформаторов возможно установить менее двух.
Рассчитаем минимальное число трансформаторов:
(11.5)
(11.6)
Рассчитаем cosц суммарной нагрузки для трансформатора:
(11.7)
При данных условиях и нагрузках в ТП наиболее подходящий силовой трансформатор ТМЗ 1000 10/0,4 кВ, в количестве N=1.шт., данный трансформатор и питающий кабель 10 кВ необходимо защищать высоковольтным выключателем марки ВВ/TEL-10−630−20 У3 и установкой релейной защиты в связи с достаточно большой мощностью данного трансформатора. стр. 35.
12. Компенсация реактивных нагрузок в электрических сетях цеха
Элементы СЭС и электроприемники переменного тока, обладающие индуктивностью (электродвигатели, трансформаторы, преобразователи, токопроводы, линии электропередачи т.д.), потребляют наряду с активной и реактивную мощность, необходимую для создания электромагнитного поля. Ее передача по электрическим сетям снижает пропускную способность линий и трансформаторов по активной мощности и вызывает дополнительные потери активной мощности и напряжения. Поэтому при проектировании ЭС стремятся снизить потребляемую предприятием реактивную мощность до оптимальною значения. С этой целью осуществляется компенсация, под которой понимается установка местных источников реактивной мощности, благодаря чему повышается пропускная способность элементов СЭС, снижаются потери мощности и энергия, повышаются уровни напряжения.
Основными средствами компенсации реактивной мощности на промышленных предприятиях являются конденсаторные установки (КУ) и высоковольтные синхронные двигатели. КУ — электроустановка, состоящая из одного или нескольких конденсаторов, одной или нескольких конденсаторных батарей, относящегося к ним вспомогательного электрооборудования и ошиновки. Конденсаторная батарея представляет собой труппу единичных конденсаторов, электрически связанных между собой. На промышленных предприятиях применяются батареи напряжением до 1 кВ и 6,3−10,5 кВ. стр. 119−122.
Для проектируемого цеха произведем расчет и выбор низковольтную конденсаторную установку марки УКМ 58. Обоснованием выбора КУ для проектируемого цеха является их экономичность.
Для расчета и выбора КУ сведем основные расчетные данные проектируемого цеха.
Суммарная активная потребляемая мощность Р ? =146,23+498,96.кВт., реактивная потребляемая мощность Q? =200,4+241,66.кВАр., мощность трансформатора питающего Sт =1000.кВА., расчетный коэффициент загрузки трансформатора вт =0,8.о.е., количество трансформаторов питающей КТП Nт =1.шт.
По принятому числу трансформаторов определяем наибольшую реактивную мощность, которую рационально передавать через трансформаторы в сеть напряжением до 1000 В:
(12.1)
где K пер — коэффициент, учитывающий допустимую систематическую перегрузку трансформаторов в течении одной смены;
- в — нормируемый коэффициент загрузки трансформаторов;
- N — число трансформаторов рассматриваемого цеха, шт.;
S ном — единичная номинальная мощность трансформатора, кВА;
Р р — расчетная активная мощность цеха, кВт.
Определяется мощность компенсирующих устройств для рассматриваемого цеха:
(12.2)
где Q р — расчетная реактивная мощность цеха, кВт.
Знак «минус» говорит о том что данный трансформатор в КТП имеет запас мощности и компенсация реактивной энергии по стороне до 1000 В экономически не целесообразна. Расчет производился по стр. 122.
13. Рассчитать токи трехфазного и однофазного короткого замыкания на напряжение до 1 кВ
Коротким замыканием (КЗ) называется всякое не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземленными нейтралями — кроме того, замыкание одной или нескольких фаз на землю или нулевой провод.
Учитывая опасные последствия коротких замыканий при проектировании и эксплуатации возникает необходимость в выполнении расчетов процесса КЗ. Практически такие расчеты сводятся к определению величины тока в месте КЗ.
Для вычисления токов КЗ составляем расчетную схему, включающая все элементы, по которым протекают токи к выбранной точке расчета. На схеме приводятся основные параметры оборудования, которые используются для последующего расчета.
По расчетной схеме составляем схему замещения, в которой каждый элемент заменяется соответствующим сопротивлением. Данные схемы приведены на рисунке 13.1.
Рис. 13.1. Схема замещения сети электроснабжения РМЦ.
Определяем сопротивления элементов схемы замещения.
1. Для расчетов токов трехфазного к.з. необходимо учесть сопротивление системы:
(13.1)
где U н — среднее ном. напряжение сети высшего напряжения Uн =10,5.кВ;
I « к.з. — ток короткого замыкания системы. А;
U ср.нн — среднее напряжение низкой стороны. кВ;
U ср.вн — среднее напряжение высокой стороны. кВ.
В связи с низким сопротивлением системы его можно не учитывать.
2. Рассчитаем активное и реактивное сопротивление трансформатора S т =1000.кВА:
U к =5,5.%; ДРк =12,2.кВт; ДРх =2,1.кВт; Sн.т. =1000.кВА, [6. табл. П 2.]:
(13.2)
где U к — напряжение короткого замыкания. [6. табл. П 2.1.];
ДР к — потери к.з. в трансформаторе. [6. табл. П 2.1.];
S т — номинальная мощность трансформатора. кВА.
3. Активное и реактивное сопротивление катушек вводного выключателя (2500.А) 0,4 кВ КТП выбираем по таблица 6.31 стр. 55. Также по таблица 6.29 стр. 54. Определяем сопротивление контактов выключателя, сопротивления суммируем:
(13.3)
где х кат — активное сопротивление катушек авт. выключателя. мОм;
х кон — активное сопротивление контактов авт. выключателя. мОм;
r кат — реактивное сопротивление катушек авт. выключателя. мОм.
4. Активное и реактивное сопротивление первичной обмотки трансформаторов тока первого класса точности выбираем по таблица 6.30 стр. 54. Итак для вводного ТТ 3000/5:
(13.4)
5. Активное и реактивное сопротивление катушек линейного выключателя (400.А) 0,4 кВ КТП выбираем по таблица 6.31 стр. 55:
|
(13.5) |
||
6. Активное и реактивное сопротивление первичной обмотки трансформаторов тока первого класса точности выбираем по таблица 6.30 стр. 54. Итак для линейного ТТ 500/5:
|
(13.6) |
||
7. Удельное активное и реактивное сопротивление питающего кабеля 2 АВВГ 5 185 r о =0,169.мОм/км, xо =0,0596.мОм/км. l=0,09.км. таблица 6.25 стр. 51:
(13.7)
где r 0 — удельное активное сопротивление кабеля. Ом/км;
х 0 — удельное реактивное сопротивление кабеля. Ом/км;
L к — длина кабеля. км;
- n — количество кабелей. шт.
8. Активное сопротивление контактов разъединителя 0,4 кВ, установленного на вводе ВРУ выбираем по таблица 6.29 стр. 54, для разъединителя с I н =1000.А:
|
(13.8) |
||
9. Активное сопротивление контактных соединений кабеля выбираем по таблица 6.27 стр. 53, для кабеля сечением АВВГ 5×185:
|
(13.9) |
||
10. Периодическая составляющая тока к.з. приведенная к стороне 10 кВ. r пер =20.мОм.
|
(13.10) |
||
Вычисляем активное и реактивное суммарное сопротивление цепи к. з:
|
(13.11) |
||
Определяем ток трехфазного к. з:
|
(13.12) |
||
Определяем ударный ток к.з. от системы:
(13.13)
где k у — ударный коэффициент при удаленных точках КЗ с учетом активного сопротивления принимаем kу =1,0.
14. Проверка на
По результатам расчета токов КЗ проверяем на электродинамическую стойкость панели ВРУ, СП и ШРА. Также осуществляем проверку на успешность срабатывания от токов КЗ защитных аппаратов линии, питающих данные сетевые объекты.
Ток электродинамической стойкости ШР (ШРА) должен быть не менее ударного тока трехфазного КЗ.
Согласно основным параметрам и характеристикам панелей ВРУ Щ20-Ин1, данные шкафы имеют запас электродинамической стойкости не менее I кз =32 кА., при Iн =1000.А., данной панели при времени КЗ на шинах в течении 1.с., следовательно ударный ток к.з. не может привести к их разрушению по условию:
(14.1)
где I д.с.ВРУ — допустимый ток номинальный ток электродинамической стойкости панелей ВРУ. кА;
I у — ударный ток короткого замыкания. кА.
Аналогично исходя из параметров и технических характеристик СП и ШРА можно сделать вывод что выбранные СП ПР 85 Ин1 и ШРА4 250 также имеют запас электродинамической стойкости согласно условию:
|
(14.2) |
||
Проверяем автоматические выключатели питающих СП и ШРА на успешное срабатывание при однофазном к.з.
Успешность срабатывания защитных аппаратов проверяется по коэффициенту чувствительности (К ч ):
(14.3)
где I н.з — номинальный ток расцепителя автоматического выключателя. А;
I’ кз — действующее значение периодической составляющей тока однофазного к.з. кА.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 3, а во взрывоопасных зонах для предохранителей не менее 4, для автоматических выключателей не менее 6.
Определяем действующее значение периодической составляющей тока однофазного к.з. по формуле:
(14.4)
где r 1? , х1? — суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности, мОм;
r 2? , х2? — суммарные активные и индуктивные сопротивления обратной последовательности, мОм;
r 0? , х0? — суммарные активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности, мОм.
Отметим, что активные и реактивные сопротивления r 1? = r2? , и х1? = х2? .
Определяем сопротивления прямой и обратной последовательности:
|
(14.5) |
||
Суммарное сопротивление нулевой последовательности:
|
(14.6) |
||
Определяем действующее значение периодической составляющей тока однофазного к. з:
|
(14.7) |
||
Успешность срабатывания защитных СП и ШРА:
|
(14.8) |
||
Расчет коэффициента чувствительности для других автоматических выключателей аналогичен, результат сведем в таблицу 14.1.
Таблица 14.1 — Расчет коэффициента чувствительности выключателей питающих СП, ШРА.
|
Обозн. на плане |
I н , А |
Обозначение |
I на , А |
I нр , А |
К ч |
|
|
СП1+СП2 |
49,89 |
ВА57−35 |
31,1 |
|||
|
СП3 |
12,02 |
ВА57−35 |
31,1 |
|||
|
СП4+СП5 |
96,14 |
ВА57−35 |
24,9 |
|||
|
ШРА 1 |
200,52 |
ВА57−35 |
10,0 |
|||
|
Освещение |
38,47 |
ВА57−35 |
31,1 |
|||
|
Цех (ввод 0,4 кВ) |
376,92 |
ВА55−41 |
6,2 |
|||
15. Определение величины напряжения на зажимах наиболее удаленного от
Самым удаленным электроприемником, является кран-балка, находится на расстоянии 100 м от ВРУ, рисунок 15.1. Для определения напряжения на зажимах наиболее удаленного электроприемника, необходимо определить потери на протяжении всей цепи. В нормальном режиме на зажимах электроприемников величина напряжения должна быть в диапазоне 95…105% U н .
Для расчета напряжения на удаленном электроприемнике необходимо рассчитать падение напряжения на каждом участке электрической цепи на пути к данному электроприемнику.
Определим потери напряжения в трансформаторе ДU т в процентах:
(15.1)
где в т — коэффициент загрузки трансформатора. о. е;
сosц т — коэффициент мощности трансформатора. о.е.
U а и Uр активные и реактивные составляющие напряжения к.з. (Uк ):
(15.2)
где в т — коэффициент загрузки трансформатора. о. е;
сosц т — коэффициент мощности трансформатора. о.е.
Для трансформатора берем технические данные:
U к =5,5.%; ДРк =12,2.кВт; ДРх =2,1.кВт; Sн.т. =1000.кВА, [6. табл. П 2.]:
|
(15.3) |
||
Потери напряжения в линиях электропередач в процентах вычисляются по формуле:
(15.4)
где I р — расчетный ток линии. А;
- L — длина линии. км;
х 0 — активное сопротивление линии. мОм;
r 0 — реактивное сопротивление линии. мОм;
- cosц — коэффициент мощности нагрузки линии. о.е.
Для линии питающей от ТП до ВРУ, сечением 2 АВВГ 5 185, с данными I р =376,92.А. rо =0,169.мОм/км, xо =0,0596.мОм/км. l=0,09.км. таблица 6.25 стр. 51. cosц=Рр /Sр =0,56. sinц=0,83:
|
(15.5) |
||
Определяем потери напряжения в линии от ВРУ до СП 3. Линия сечением 35 мм 2 , с данными Iр =12,02.А. l=20м. rо =0,894.Ом/км, xо =0,0637. Ом/км. cosц=0,5. sinц=0,87.
|
(15.6) |
||
Определяем потери напряжения в линии от СП 3 до кран-балки. Линия медная сечением 2,5 мм 2 , с данными Iр =9,4.А. l=80.м. rо =7,4.Ом/км, xо =0,104, cosц=0,5, sinц=0,86.
|
(15.7) |
||
Напряжение на зажимах электроприемника определим по формуле:
(15.8)
где U хх — напряжение холостого хода трансформатора;
ДU i — потеря напряжения в одном элементе сети;
- n — число элементов.
Что не превышает 5% от номинального напряжения и является допустимым.
Рисунок 15.1. План конструкции проектируемого цеха и размещения в нем наиболее удаленного электроприемника — кран-балка (с учетом гибкого кабеля 0,4 кВ длинной 80 м).
Заключение
В курсовом проекте разработано электроснабжение механосборочного цеха. Для него выполнен выбор электродвигателей, расчёт сечений ответвлений к электроприёмникам, установлены распределительные шкафы, выбраны марки и сечения кабелей питающей сети.
Выполнено следующее: охарактеризовано и проанализированы основные исходные данные для проектирования системы цехового электроснабжения; сформированы первичные группы электроприемников для проектируемой электрической сети цеха; рассчитаны электрические нагрузки первичных групп электроприемников; рассчитана электроосветительная нагрузка цеха; разработана схема питания силовых электроприемников цеха и выбрана система заземления электрической сети; рассчитаны электрические нагрузки узлов электрической сети и всего цеха; выбрано конструктивное исполнение электрической сети, марки проводников, шинопроводов и способов их прокладки; выбраны типы сетевых объектов и типы защитных аппаратов в них; рассчитаны защитные аппараты электрической сети и электроприемников; выбраны сечения проводников и шинопроводов для подключения электроприемников и сетевых объектов; рассчитаны токи трехи однофазного КЗ питающей электрической сети; выполнена проверка на электродинамическую стойкость к токам КЗ панелей ВРУ и на успешность срабатывания от токов КЗ автоматического выключателя; определена величина напряжения на зажимах наиболее удаленного от ИП электроприемника цеха.
В графической части проекта выполнены чертежи плана цеха с силовой сетью.
Список используемой литературы, Б. В. Сацукевич
[Электронный ресурс]//URL: https://inzhpro.ru/kursovoy/elektrosnabjenie-mehanosborochnogo-tseha/
2. Ус А. Г. , Евминов Л. И. Электроснабжение промышленных предприятий и гражданских зданий: Уч. пособие. — Мн.: НПООО «Пион», 2002. — 457 с.
3. М/у 2168.
Г. М. Кнорринга
5. Справочное издание. Электротехнические комплектные устройства. Каталог 2004 «Иносат» Минск ЗАО «Юнипак».
Лычев П. В.
В. Н. Радкевич, Б. Н. Прокопчик
9. Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1985. 640 с.
В. И. Круповича, В. Н. Радкевич
12. М/у 3831. Электроснабжение промышленных предприятий: метод. указания по одноим. Курсу для студентов специальности 1−43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)» заоч. формы обучения / А. Г. Ус , В. В. Бахмутская . — Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого , 2009. — 71 с.
13. М/у 3499. Планы цехов: сборник заданий к выполнению курсового проекта по курсу «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов специальностей 1−43 01 03 «Электроснабжение (по отраслям)» и 1−43 01 07 «Техническая эксплуатация электрооборудования организаций» дневной и заочной форм обучения /авторы-составители: А. Г. Ус , В. В. Бахмутская . — Гомель: ГГТУ им. П. О. Сухого , 2006.
