Учебная работа. Электроснабжение потребителей цеха

Электроснабжение потребителей цеха

Электроснабжение потребителей цеха

Введение

В республике Беларусь мощнейшим потребителем электрической энергии является промышленность. На долю промышленности приходится около 61% всей потребляемой электроэнергии в стране.

С помощью электрической энергии освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами, приводятся в движение миллионы станков и механизмов и многое другое.

Целью данной курсовой работы является проектирование системы электроснабжения силового оборудования цеха промышленного предприятия. В ходе ее выполнения были выбраны электродвигатели станков, их коммутационные и защитные аппараты, сформирована схема электроснабжения, определены электрические нагрузки и уровень напряжения на зажимах наиболее электрически удаленного приемника.

При разработке системы электроснабжения применены типовые решения с использованием серийно выпускаемого комплектного оборудования, использована современная вычислительная техника.

Приведенные в проекте расчеты и графическая часть базируются на действующей нормативной и справочной информации и литературе.

1. Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов

1.1 Выбор электродвигателей производственных механизмов

электродвигатель коммутационный замыкание ток

Основной группой электроприёмников, составляющих суммарную нагрузку предприятия, в данном случае завод агрегатных станков, являются электродвигатели производственных механизмов (станки, компрессоры, вентиляторы, насосы).

Производственно-технологическое оборудование на предприятие поставляется уже укомплектованное электродвигателями (т.е. известен типоразмер и номинальные данные электродвигателя). Произведем выбор электродвигателей для всего электрооборудования завода. причем выбор будем производить согласно условию:

РSэд ≥ Рмех;

где РSэд — суммарная мощность всех электродвигателей данного производственного станка, кВт, приведенная к ПВ=100%;

Рмех — заданная по проекту механическая мощность производственного станка, кВт.

Для упрощения процесса выбора для всего технологического электрооборудования принимаем электродвигатели марки АИР по [2] таблица П1.1.

Результаты выбора, с номинальными данными электродвигателей, сведения о количестве станков на предприятии, о количестве электродвигателей в станке сведены в таблицы 2.1 — 2.3.

Определяем номинальный ток трёхфазного электродвигателя по выражению, А

;

где Рном.i — номинальная мощность i-го двигателя, кВт;

Uном — номинальное линейное напряжение сети, кВ;

cos φi — номинальный коэффициент мощности i-го двигателя;

ηном.i — номинальный коэффициент полезного действия i-го двигателя.

Определяем пусковой ток двигателя, А

;

где Kпуск.i — кратность пускового тока двигателя по отношению к Iном.i, которая приводится в таблице 2.2.

Произведём расчёт номинального тока трёхфазного электродвигателя по (1.2) на примере трубоотрезного станка

По (2.4) определим пусковой ток двигателя трубоотрезного станка

А.

Аналогично расчёт производится для всех остальных электродвигателей технологического оборудования и результаты расчёта сводим в таблицы 2.2. и 2.3.

исходные данные по проекту

№ на планеНаименование оборудованияКо- воМаркаПотребл. мощн., кВт1Трубоотрезной станок112-А4,52,3Резьбоотрезной станок2121,04Трубогибочный станок16П4,56-8Сварочный аппарат ПВ=65%3ВД4209,710Нагревательная печь15Д330,012Молот 125кГ1М12510,013,16Преобразовательный аппарат23А7,05,9,11,14вентилятор11В454,515Кран-балка ПВ=40%1К51,417,33Разметочная плита2соб. изг.2,818,23Плоско-шлифовальный станок2ПТ51212,6519Долбежный станок1Д22,820Карусельный станок1И5Р232,821,22Горизонтально-расточной станок2ПР4567,524-26Радиально-сверлильный станок3А584,527Горизонтально-фрезерный станок15К486,228,29,43-45. 67,80Вертикально-сверлильный станок5А5В4,530стенд для сборки1соб. изг.6,231,50,66,82Верстак4-4,532,65стенд для испытания2соб. изг.20,047,48Точило2-4,549стенд для сборки1соб. изг.0,634-38Точило5-0,639Вертикально-фрезерный станок1К236,3340Вертикально-фрезерный станок112К33,5341Вертикально-сверлильный станок11Л4510,042,43Вертикально-сверлильный станок21Л40,644-46Вертикально-сверлильный станок3МА24,551-55Продольно-строгальный станок5У5П4210,056-58Токарно-винторезный станок31637,059,60автомат токарно-винторезный2АМ452,861-64Поперечно-строгальный станок45Д962,868-74Токарно-винторезный станок71А16510,075Резьбо-нарезной станок1П651,076,77Кругло-шлифовальный станок2ПШ57,078,79Продольно-строгальный станок25С2316,281Ручной пресс1АП894,5

Технические характеристики асинхронных электродвигателей серии АИР (Uн=230,400,660 В, n = 1500 об/мин)

Тип двигателяPном, кВтКПДCos jI пуск /I номI ном, АI пуск ААИР71А40,550,7050,751,698,45АИР71В40,750,730,7352,1410,7АИР80А41,10,750,815,52,6114,37АИР80В41,50,780,835,53,519,25АИР90L42,20,810,836,5532,5АИР100S430,820,8376,3544,5АИР100L440,850,8478,559,97АИР112M45,50,8750,88710,372,2АИР132S47,50,8750,867,515,1113,3АИР132M4110,8750,877,520,85156,4

Результаты выбора электродвигателей для станков

Поз.название станкаСерии двигателейНоминальные мощности, кВтНоминальные токи, АПусковые токи, А1Трубоотрезной станокАИР112M45,510,372,22,3Резьбоотрезной станокАИР80А41,12,6114,374Трубогибочный станокАИР112M45,510,372,26-8Сварочный аппарат-9,7—10Нагревательная печь-30—12Молот 125 кгАИР132M41120,85156,413,16Преобразовательный аппаратАИР132S47,514,4107,95,9,11,14ВентиляторАИР112M45,510,372,215Кран-балка ПВ=40%МТКР 011-61,45,215МТКР 011-61,45,21517,33Разметочная плитаАИР100S436,3544,518, 23Плоскошлифовальный станокАИР160S41527,2190,319Долбёжный станокАИР100S436,3544,520Карусельный станокАИР100S436,3544,521, 22Горизонтально-расточный станокАИР132S47,514,4107,924-26Радиально-сверлильный станокАИР112M45,510,372,227Горизонтально-фрезерный станокАИР132S47,514,4107,928,29,45,67,80Вертикально-сверлильный станокАИР112M45,510,372,230стенд для сборкиАИР132S47,514,4107,931,50, 66,82ВерстакАИР112M45,510,372,232,65стенд для испытанийАИР160S41527,2190,32*АИР100S436,3544,547,48ТочилоАИР112M45,510,372,249стенд для сборкиАИР100S436,746,934-38ТочилоАИР100S436,746,939Вертикально-фрезерный станокАИР132S47,514,4107,940Вертикально-фрезерный станокАИР100S436,746,941Вертикально-сверлильный станокАИР132M41120,85156,442,43Вертикально-сверлильный станокАИР90L42,2532,544,46Вертикально-сверлильный станокАИР112M45,510,372,251-55Продольно строгальный станокАИР132M41120,85156,456-58Токарно-винторезный станокАИР132S47,514,4107,959,60автомат токарно-винторезныйАИР100S436,3544,561-64Поперечно-строгальный станокАИР100S436,3544,568-74Токарно-винторезный станокАИР132M41120,85156,475Резьбо-нарезной станокАИР80А41,12,6114,3776,77Круглошлифовальный станокАИР132S47,514,4107,978,79Продольно строгальный станокАИР132M4112216581Ручной прессАИР112M45,510,372,2

1.2 Выбор магнитных пускателей для двигателей станков

Выбор магнитных пускателей производим по условию:

;

Согласно (2.3) выберем магнитный пускатель для двигателя трубоотрезного станка станка

А.

Выбираем нереверсивный магнитный пускатель типа ПМЛ 210004 из [2] табл. П2.1 с Iном.п = 25 А, и защитой IP 00.

Аналогично расчёт магнитных пускателей производится для всех остальных электродвигателей технологического оборудования и результаты расчёта сводим в таблицу 2.4.

1.3 Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели служат для нечастых коммутаций (несколько раз в смену) и защиты электродвигателей от токов анормальных режимов и перегрузок.

Номинальные токи автоматического выключателя Iном.а и его расцепителя Iном.р. выбираются по следующим условиям:

;

;

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинированного расцепителя Iср.р проверяется по условию

;

ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А

;

где kт.о. — кратность тока отсечки.

На примере трубоотрезного станка произведём выбор автоматического выключателя. Из условий (2.5), (2.6) имеем:

А; А.

Принимаем автоматический выключатель типа ВА 51Г-25 по [2] таблица П2.3 с Iном.а = 25 А и расцепителем на ток Iном.р.= 12,5 А.

Выбор магнитных пускателей

Позиционное ОбозначениеНоминальные данные магнитных пускателейпервого электродвигателяВторого электродвигателяТип пускателяIном.п, АТип пускателяIном.п, А1ПМЛ 210004252,3ПМЛ 110004104ПМЛ 2100042512ПМЛ 2100042513,16ПМЛ 210004255,9,11,14ПМЛ 2100042515ПМЛ 11000410ПМЛ 1100041017,33ПМЛ 1100041018, 23ПМЛ 3100044019ПМЛ 1100041020ПМЛ 1100041021, 22ПМЛ 2100042524-26ПМЛ 2100042527ПМЛ 2100042528,29,45,67,80ПМЛ 2100042530ПМЛ 2100042531,50, 66,82ПМЛ 2100042532,652*ПМЛ 11000410ПМЛ 3100044047,48ПМЛ 2100042549ПМЛ 1100041034-38ПМЛ 1100041039ПМЛ 2100042540ПМЛ 1100041041ПМЛ 2100042542,43ПМЛ 1100041044,46ПМЛ 2100042551-55ПМЛ 2100042556-58ПМЛ 2100042559,60ПМЛ 1100041061-64ПМЛ 1100041068-74ПМЛ 2100042575ПМЛ 1100041076,77ПМЛ 2100042578,79ПМЛ 3100044081ПМЛ 21000425

Выбор автоматического выключателя для первого электродвигателя

Позиционное ОбозначениеТип выклю-чателяНом.ток выключателя, Iном.а., АНом.ток расцепителя, Iном.р., АКратность тока Отсечки по отношению к Iном.р.1ВА51Г-252512,5142,3ВА51Г-25253,15144ВА51Г-252512,51412ВА51Г-2525251413,16ВА51Г-252516145,9,11,14ВА51Г-252512,51415ВА51Г-25256,314ВА51Г-25256,31417,33ВА51Г-252581418, 23ВА51Г-3110031,51419ВА51Г-252581420ВА51Г-252581421, 22ВА51Г-2525161424-26ВА51Г-252512,51427ВА51Г-2525161428,29,45,67,80ВА51Г-252512,51430ВА51Г-2525161431,50, 66,82ВА51Г-252512,51432,652*ВА51Г-252581447,48ВА51Г-252512,51449ВА51Г-25252,51434-38ВА51Г-25252,51439ВА51Г-2525161440ВА51Г-2525101441ВА51Г-2525251442,43ВА51Г-25252,51444,46ВА51Г-252512,51451-55ВА51Г-2525251456-58ВА51Г-2525161459,60ВА51Г-252581461-64ВА51Г-252581468-74ВА51Г-2525251475ВА51Г-25253,151476,77ВА51Г-2525161478,79ВА51Г-31100401481ВА51Г-252512,514

Выбор автоматического выключателя для второго электродвигателя

Позиционное ОбозначениеТип выклю-чателяНом.ток выключателя, Iном.а., АНом.ток расцепителя, Iном.р., АРасчётная Кратность тока Отсечки, kт.о.32,65ВА51Г-3110031,514

1.4 Расчет электрических нагрузок станков

Определяем силовые нагрузки по методу расчётной нагрузки. Исходной информацией для выполнения расчётов является перечень электроприёмников с указанием их номинальных мощностей, наименований механизмов или технологических установок. Для каждого электроприёмника электроэнергии по справочной литературе [2] по табл. П3.1 подбираются средние значения коэффициентов использования kи и активной мощности cosj. При наличии в справочных таблицах интервальных значений kи рекомендуется брать большее.

Согласно выше сказанному для каждого электроприёмника подбираем kи, cosj и результаты выбора сводим в таблицу 2.6.

Для примера рассчитаем трубоотрезной станок станок (n=1):

;

Рном дв = 5,5 к Вт, Рр = 5,5 к Вт, Аналогичный рссчет производится для всех остальных однодвигательных станков, и результаты сводятся в таблицу 2.6.

;

где Кр — коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы nэ и группового коэффициента использования kи, причем при расчете распределительных шкафов, пунктов, шинопроводов, троллеев, и др. устройств, питающихся с помощью проводов и кабелей, значения Кр берутся из табл. П3.5.

Причем Кр интерполируем по выражению:

эффективное число электроприёмников вычисляем по формуле

;

найденное значение nэ округляется до меньшего ближайшего целого числа.

Если величина Рр окажется меньше номинальной мощности наиболее мощного электроприёмника группы pн.max, следует принимать Рр = pн.max.

Расчётная реактивная мощность нагрузки для питающих сетей до 1 кВ, выполненных проводами и кабелями, определяется по выражению для nэ ≤ 10, квар

где tgφ — среднее Полная мощность расчётной нагрузки вычисляется по формуле, кВА

Расчетный ток нагрузки группы приёмников, А

Для примера рассчитаем нагрузку трехдвигательного станка:

.

nэ округляется до ближайшего меньшего целого числа, следовательно nэ = 1

Коэффициент расчётной нагрузки по [2] табл. П3.5, в зависимости от nэ = 1 и kи = 0,14, методом интерполяции равен Кр = 5,864

.

Аналогичный расчёт производится для всех остальных станков, и результаты расчёта сводим в таблиц.

Расчетная нагрузка станков

NНаименование оборудованияNэ рnэКиcosjКрРр,кВтQр, кварSр,кВАIр,А1Трубоотрезной станок-1—5,5—10,32,3Резьбоотрезной станок-1—1,1—2,614Трубогибочный станок-1—5,5—10,36-8Сварочный аппарат ПВ=65%-1—9,7—28,2110Нагревательная печь-1—30—43,312Молот 125 кг-1—11—20,8513,16Преобразовательный аппарат-1—7,5—14,45,9,11,14вентилятор-1—5,5—10,315Кран-балка ПВ=40%——1,77—5,1117,33Разметочная плита-1—3—6,3518, 23Плоскошлифовальный станок-1—15—27,219Долбёжный станок-1—3—6,3520Карусельный станок-1—3—6,3521, 22Горизонтально-расточный станок-1—7,5—14,424-26Радиально-сверлильный станок-1—5,5—10,327Горизонтально-фрезерный станок-1—7,5—14,428,29,45,67,80Вертикально-сверлильный станок-1—5,5—10,330стенд для сборки-1—7,5—14,431,50, 66,82Верстак1—5,5—10,332,65стенд для испытаний1,8110,70,851,1416,75810,0219,5228,1747,48Точило-1—5,5—10,349стенд для сборки-1—3—6,734-38Точило1—3—6,739Вертикально-фрезерный станок-1—7,5—14,440Вертикально-фрезерный станок-1—3—6,741Вертикально-сверлильный станок-1—11—20,8542,43Вертикально-сверлильный станок-1—2,2—544,46Вертикально-сверлильный станок-1—5,5—10,351-55Продольно строгальный станок-1—11—20,8556-58Токарно-винторезный станок-1—7,5—14,459,60автомат токарно-винторезный-1—3—6,3561-64Поперечно-строгальный станок-1—3—6,3568-74Токарно-винторезный станок-1—11—20,8575Резьбо-нарезной станок-1—1,1—2,6176,77Круглошлифовальный станок-1—7,5—14,478,79Продольно строгальный станок-1—11—2281Ручной пресс-1—5,5—10,3

1.5 Выбор плавких предохранителей

Произведём выбор плавких предохранителей, которые защищают от коротких замыканий, для каждого ответвления, идущего к технологическому оборудованию производственного цеха.

длительного расчётного тока, определённого по формулам (2.2), (2.15)

;

и по току кратковременной допустимой перегрузки

где Iпик — пиковый ток линии или ответвления, А, При защите ответвления, идущее к группе электроприёмников (электродвигателей), то пиковый ток определяется по формуле, А

;

где Iпуск.м. — пусковой ток наибольшего по мощности электродвигателя из группы, А;

Iр.г. — расчётный ток группы электроприёмников, А;

Iном.м. — номинальный ток наибольшего по мощности электродвигателя из группы,

a — коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при лёгких условиях пуска двигателей принимается равным 2,5, при тяжелых — 1,6÷2,0, для ответственных электроприёмников — 1,6.

Результаты выбора производится для всех остальных электроприемников, в таблице 2.7.

Выбор плавких предохранителей

NНаименование оборудованияТип предохранителяНоминальный ток, АIпик, АIпик/a, АПредохранителяПлавкой вставки1Трубоотрезной станокПН2-10010031,572,228,882,3Резьбоотрезной станокПН2-10010031,514,375,7484Трубогибочный станокПН2-10010031,572,228,886-8Сварочный аппаратПН2-10010031,5—10Нагревательная печьПН2-10010050—12Молот 125 кгПН2-10010063156,462,5613,16Преобразовательный аппаратПН2-10010050107,943,165,9,11,14ВентиляторПН2-10010031,572,228,8817,33Разметочная плитаПН2-10010031,544,517,818, 23Плоскошлифовальный станокПН2-10010080190,376,1219Долбёжный станокПН2-10010031,544,517,820Карусельный станокПН2-10010031,544,517,821, 22Горизонтально-расточный станокПН2-10010050107,943,1624-26Радиально-сверлильный станокПН2-10010031,572,228,8827Горизонтально-фрезерный станокПН2-10010050107,943,1628,29, 45,67,80Вертикально-сверлильный станокПН2-10010031,572,228,8830стенд для сборкиПН2-10010050107,943,1631,50, 66,82ВерстакПН2-10010031,572,228,8832,65стенд для испытанийПН2-10010080199,4379,77247,48ТочилоПН2-10010031,572,228,8849стенд для сборкиПН2-10010031,546,918,7634-38ТочилоПН2-10010031,546,918,7639Вертикально-фрезерный станокПН2-10010050107,943,1640Вертикально-фрезерный станокПН2-10010031,546,918,7641Вертикально-сверлильный станокПН2-10010063156,462,5642,43Вертикально-сверлильный станокПН2-10010031,532,51344,46Вертикально-сверлильный станокПН2-10010031,572,228,8851-55Продольно строгальный станокПН2-10010080156,462,5656-58Токарно-винторезный станокПН2-10010050107,943,1659,60автомат токарно-винторезныйПН2-10010031,544,517,861-64Поперечно-строгальный станокПН2-10010031,544,517,868-74Токарно-винторезный станокПН2-10010063156,462,5675Резьбо-нарезной станокПН2-10010031,514,375,74876,77Круглошлифовальный станокПН2-10010050107,943,1678,79Продольно строгальный станокПН2-100100801656681Ручной прессПН2-10010031,572,228,88

2. Определение электрических нагрузок

2.1 Расчет электрических нагрузок цеха

Перед началом расчёта определяется конфигурация сети, определяется число и место установки распределительных шинопроводов, силовых сборок, силовых ящиков, распределительных шкафов, т.е. все электроприёмники распределяют между шинопроводами и шкафами, которые называются узлами питания. Разбиваем станки на группы. Данные по группам записываем в таблицу 3.1.

К каждому узлу могут быть подключены электроприёмники с разными режимами работы, поэтому перед началом расчёта необходимо для электроприёмников, работающих в повторно-кратковременном режиме, привести паспортную мощность к ПВ=100%.

Выполним расчёт нагрузки методом расчётной нагрузки для пятой группы ШРА-4.

От данного шинопровода запитаны станки в количестве n=34 штук, количество двигателей n = 36 шт.

Групповой средневзвешенный коэффициент использования вычисляется по формуле

В данном случае по (3.1)

эффективное число электроприёмников вычисляем по формуле

;

По формуле (3.2) определим эффективное число электроприёмников

Найденное значение nэ округляется до меньшего ближайшего целого числа nэ=21.

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы nэ и группового коэффициента использования kи, причем при расчете распределительных шкафов, пунктов, шинопроводов, троллеев, и др. устройств, питающихся с помощью проводов и кабелей, значения Кр берутся из [1] табл. П6.

(nэ = 21 Ким= 0,2 Киб= 0,3 Крм= 0,8 Крб = 0,85 методом интерполяции:

Расчетная активная мощность для группы электроприемников:

;

Согласно (3.3) активная расчетная нагрузка группы, кВт

Расчётная реактивная мощность группы электроприемников для питающих сетей до 1 кВ, выполненных проводами и кабелями, определяется по выражению для nэ ≤ 10, квар

Расчётная реактивная мощность группы электропиемников для nэ >10, квар

где tgφ — среднее По (3,5) для первой группы электроприемников с nэ= 16 асчётная реактивная мощность нагрузки, квар

Расчетный ток нагрузки второй группы электроприёмников, А

аналогичные расчёты производятся для остальных групп данного цеха и результаты сводятся в табл.

Расчет группы

ГруппаКиnэрnэКрРрQpSpIp10,142,7624,7088,73,529,3813,5420,3633,8331,5519,519,7827,7740,0930,5942,521,3441,40616,7344,6564,4540,482,9321,67616,50812,6720,830,0250,21421,87210,84333,1542,1953,6577,4460,144919,658190,825,341,95248,9970,7170,354,53341,3621,1115,3126,0737,648—-1,77—5,11∑по цеху0,26543,59431126,96143,778191,81276,85

Произведём расчёт нагрузки для цеха в целом. Расчёт выполняется также по методу расчётной нагрузки.

Сгруппировав технологическое электрооборудование по значениям коэффициентов использования Ки рассчитаем средневзвешенный Ки по формуле (3.1).

Определим эффективное число электроприёмников по (3.2):

Найденное значение nэ округляется до меньшего ближайшего целого числа nэ=35

Определим коэффициент расчётной нагрузки, который принимается в зависимости от эффективного числа электроприёмников группы nэ и группового коэффициента использования kи, причем при расчете распределительных шкафов, пунктов, шинопроводов, троллеев, и др. устройств, питающихся с помощью проводов и кабелей, значения Кр берутся из [1] табл. П6.

При nэ= 43 Кр = 1

Согласно (3.3) активная расчетная нагрузка, кВт

Расчётная реактивная мощность нагрузки для магистральных шинопроводов, на шинах цеховых ТП, а также для цеха, корпуса и предприятия в целом, квар

По (3.6) полная мощность расчётной нагрузки, кВА

Расчётный ток по данному цеху, А, по (3.7)

3. Выбор и расчет внутрицеховой электрической сети

Схемы электрических сетей должны обеспечивать необходимую надёжность питания потребителей, быть удобными в эксплуатации и при этом затраты на сооружение линий, расход проводникового материала и потери электрической энергии должны быть минимальными.

Цеховые сети напряжением до 1 кВ, предназначенные для обеспечения электроэнергией силовых электроприемников, условно делятся на питающие, которые отходят от источника питания, и распределительные, к которым присоединяются электроприемники.

Внутрицеховые сети могут быть построены по радиальным и магистральным схемам. Но на практике проектирования для электроснабжения цеховых потребителей редко применяются радиальные или магистральные схемы в чистом виде. Наибольшее распространение получили смешанные схемы, в максимальной степени удовлетворяющие требованиям экономичности, надежности и простоты эксплуатации электрических сетей.

Электроснабжение технологического оборудования, расположенного по производственной площади равномерно и рядами, осуществляется с помощью распределительных шинопроводов. Так как условия окружающей среды в цехах нормальные, то распределительные сети выполнены шинопроводами типа ШРА4.

Электроснабжение остальных групп электроприемников осуществляется с помощью распределительных шкафов ШР.

Выбор проводов, питающих отдельные электроприемники, производится по допустимому току нагрева и соответствию их защитным аппаратам:

Iдоп ³

Iдоп ³

где kп — поправочный коэффициент на фактические условия прокладки проводов и кабелей, kп = 1 — т.к. условия окружающей среды нормальные.

Ip — расчетный ток проводника.

kз — кратность длительно допустимого тока проводника по отношению к номинальному току или току срабатывания защитного аппарата. Коэффициент kз принимается по П4.1, [2]. kз = 0,33 для номинального тока плавкой вставки предохранителя.

Результаты расчетов по выбору проводов представлены в таблице.

Выбор проводов электроприемников

№ на планеНазвание оборудования Провод1Трубоотрезной станок10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)2,3Резьбоотрезной станок2,6110,3952,5АПВ 5 (1×2,5)4Трубогибочный станок10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)6,7,8Сварочный аппарат28,2110,3955АПВ 5 (1×5)10Нагревательная печь43,316,510АПВ 5 (1×10)12Молот 125 кг20,8526,44АПВ 5 (1х4)13,16Преобразовательный аппарат14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)5,9,11,14вентилятор10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)17,33Разметочная плита6,3510,3952,5АПВ 5 (1×2,5)18, 23Плоскошлифовальный станок27,226,44АПВ 5 (1×4)19Долбёжный станок6,3510,3952,5АПВ 5 (1×2,5)20Карусельный станок6,3510,3952,5АПВ 5 (1×2,5)21, 22Горизонтально-расточный станок14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)24-26Радиально-сверлильный станок10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)27Горизонтально-фрезерный станок14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)28,29,45,67,80Вертикально-сверлильный станок10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)30стенд для сборки14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)31,50, 66,82Верстак10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)32,65стенд для испытаний28,1726,45АПВ 5 (1×5)47,48Точило10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)49стенд для сборки6,710,3952,5АПВ 5 (1×2,5)34-38Точило6,710,3952,5АПВ 5 (1×2,5)39Вертикально-фрезерный станок14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)40Вертикально-фрезерный станок6,710,3952,5АПВ 5 (1×2,5)41Вертикально-сверлильный станок20,8520,792,5АПВ 5 (1×2,5)42,43Вертикально-сверлильный станок510,3952,5АПВ 5 (1×2,5)44,46Вертикально-сверлильный станок10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)51-55Продольно строгальный станок20,8526,44АПВ 5 (1×4)56-58Токарно-винторезный станок14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)59,6автомат токарно-винторезный6,3510,3952,5АПВ 5 (1×2,5)61-64Поперечно-строгальный станок6,3510,3952,5АПВ 5 (1×2,5)68-74Токарно-винторезный станок20,8526,44АПВ 5 (1×4)75Резьбо-нарезной станок15,116,52,5АПВ 5 (1×2,5)76,77Круглошлифовальный станок14,416,52,5АПВ 5 (1×2,5)78,79Продольно строгальный станок2226,44АПВ 5 (1×4)81Ручной пресс10,310,3952,5АПВ 5 (1×2,5)

Силовые ящики выбираются по расчетному току группы электроприемников, но с учетом того, что этот номинальный ток силового ящика должен соответствовать номинальном току шинопровода, после которого этот ящик установлен.

Выбор шинопроводов, распределительных устройств, предохранителей и силовых ящиков

Номер группыIpНазвание устройстваСиловой ящикA113,54ШР-11-73701-A240,09ШР-11-73701—32,25Сварочный аппарат 6ЯАТ-310-40-54-УХЛ4-32,25Сварочный аппарат 7ЯАТ-310-40-54-УХЛ4-32,25Сварочный аппарат 8ЯАТ-310-40-54-УХЛ4A364,45ШР-11-73701—43,3Нагревательная печь(10)ЯАТ-310-50-54-УХЛ410,3вентилятор(9)ЯВЗБ-31-1A430,02ШР-11-73701ЯАТ-310-10-54-УХЛ4A577,44ШРА4-100ЯВЗБ-31-1A670,71ШРА4-100ЯВЗБ-31-1A737,64ШР-11-73707-A85,11ШМТ-АУ2ЯАТ-310-10-54-УХЛ4

Кабели, соединяющие шинопроводы с распределительным устройством цеха выбираются по условиям (3.1) и (3.2).

Кабели выбираются из таблицы П4.3 [2]. Кабели прокладываются групп 1, 2, 3,4, 7,8 по воздуху, а 5,6 в земле.

Выбор кабелей

ГруппаКабельПредохранитель или автомат113,5416,5АВВГ 5×2,5А3124240,0926,4АВВГ 5×10А3124364,4533АВВГ 5×25А3124430,0220,79АВВГ 5×6А3124577,4441,25АВВГ 5×16ПН-2-250/125670,7141,25АВВГ 5×16ПН-2-250/125737,6441,25АВВГ 5×10ПН-2-100/10085,1110,395АВВГ 5×2,5А3124

По расчетному току нагрузки цеха из таблицы П2.5 [2] выбираем вводную панель ЩО70М-19 с автоматическим выключателем.

Автоматический выключатель выбирается по условиям:

Выбирается автомат АВМ-4В с Iн.расц.=400А.

Выбираем кабель, питающий цех от трансформаторной подстанции, проложенный в земле:

Допустимый по нагреву ток по (3.1):

Iдоп ³ А

Из табл. П4.3 [2] выбираем кабель АВВГ 5×120 с допустимым током 290 А.

По расчетному току нагрузки групп электроприемников, числу этих групп и условию соответствия защитного аппарата панели типу защитного аппарата групп электроприемников (в данном случае предохранителю ПН) и его номинальному току выбираем линейную панель ЩО70М-01 и ЩО70М-05.

4. Определение потерь напряжения на самом удаленном потребителе

Отклонение напряжения на самом удаленном потребителе в нормальном режиме работы, согласно ПУЭ, не должны превышать .

Для определения напряжения на зажимах электроприемников необходимо найти потери напряжения в питающем трансформаторе, линиях и шинопроводе.

потеря напряжения в трансформаторе в процентах рассчитывается по выражению:

,

где -коэффициент загрузки трансформатора;

,-активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания ;

— коэффициент мощности нагрузки трансформатора.

значения , в процентах определяются по формулам:

;

где — потери короткого замыкания трансформатора, кВт;

Потери напряжения в линии электропередачи в процентах вычисляется по формуле

,

где — расчетный ток;

,- активное и индуктивное сопротивление линии;

— коэффициент мощности нагрузки линии.

Потери напряжения в шинопроводе:

,

где ,-расчетный ток и длина наиболее нагруженного плеча шинопровода.

значения , для распределительных шинопроводов приведены в табл. П2.12 [2].

Самый удаленный источник находится в группе 6 (№31). Определим для него потери напряжения.

Активную и реактивную составляющие напряжения короткого замыкания в процентах рассчитаем по формулам (4.3), (4.4):

потери напряжения в трансформаторе рассчитаем по формуле (4.2):

=0,63, =0,77.

Расчетный ток по цеху =276,85А. Определим потери в Л1 по формуле (4.5):

Расчетный ток группы =77,44 А, =0,62, =0,78;

Определим потери в линии Л2 по формуле (4.5):

потери напряжения в шинопроводе по формуле (4.6):

Потери напряжения Л3 , можно не учитывать, т.к. Л3 очень короткая

Напряжение на зажимах электроприемника:

Отклонение напряжения не превышает допустимого.

Вычисление токов КЗ производится с целью:

1.Выбора электрических аппаратов;

.Проверки устойчивости элементов схем при электродинамическом и термическом действии токов КЗ;

.Расчета релейной защиты;

характерной особенностью расчета токов КЗ в электроустановках напряжением до 1 кВ является необходимость учета активных и реактивных сопротивлений элементов цепи КЗ: силовых трансформаторов, проводов, кабелей и шин длиной 10 м и более, катушек расцепителей автоматов, первичных обмоток многовитковых трансформаторов тока, а также переходных контактов и электрической дуги, возникающей в месте КЗ.

Сопротивление системы в мОм до понижающего трансформатора определяется по формуле:

где -среднее номинальное напряжение сети высшего напряжения, кВ;

— начальное значение периодической составляющей тока КЗ на выводах высшего напряжения трансформатора, кА.

Сопротивление Хс приводится к ступени низшего напряжения по выражению:

Активное сопротивление трансформатора в мОм вычисляем по формуле:

где — потери КЗ в трансформаторе, кВт

— номинальная мощность трансформатора, кВА

Индуктивное сопротивление трансформатора:

Удельные активные и индуктивные сопротивления кабелей берем из справочных данных. Сопротивление катушек автоматов принимаем из таблицы П6.4 [1].

Преобразование схемы для определения токов КЗ сводиться к сложению последовательно соединенных активных и индуктивных сопротивлений:

где n — число элементов в цепи КЗ.

Ток трехфазного КЗ в точке цепи вычисляется по выражению:

, кА

Ударный ток КЗ определяется по формуле:

При расчете токов КЗ с учетом сопротивлений переходных контактов, Ky= 1.

Действующее

кА

где и — суммарные активные и индуктивные сопротивления прямой последовательности

и — суммарные активные и индуктивные сопротивления обратной последовательности

и — суммарные активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности

Сопротивления нулевой последовательности однофазных электрических аппаратов равны их сопротивлениям прямой последовательности. Трансформаторы мощностью 400кВА и выше должны иметь схему соединения обмоток треугольник-звезда. При такой схеме их активные и индуктивные сопротивления нулевой последовательности равны соответствующим сопротивлениям прямой последовательности.

Короткое замыкание в точке К1:

ток короткого замыкания на выводах высшего напряжения трансформатора, кА (из условия):

короткое замыкание в точке К2:

Рассчитаем ток однофазного и трехфазного КЗ в т.К2.

Система вводится своим реактивным сопротивлением:

Сопротивление трансформатора:

Сопротивление автоматического воздушного выключателя:

При КЗ в точке К2 совокупное сопротивление переходных контактов:

Суммарное сопротивление цепи КЗ, по (5,5), (5,6):

Ударный ток КЗ, по (5,8).При расчете токов КЗ с учетом переходных контактов можно принять Ky=1:

Сопротивление прямой последовательности цепи до точки К2:

ток однофазного КЗ в точке К2 с учетом переходного сопротивления и сопротивления системы по (5,9):

Аналогично рассчитываем токи КЗ для других точек и результаты сводим в таблицу:

ТочкаТрёхфазное КЗ, кАОднофазное КЗ, кА15,9-217,0215,6836,023,4741,250,36510,28

Произведём расчёт сечений проводов по термической стойкости, используя формулу:

Сравнивая данные сечения кабелей с ранее выбранными, видим, что выбранные кабели имеют большие сечения, чем расчетные (допустимые) по термической стойкости, следовательно выбраны правильно.

Проверка аппаратов защиты токами КЗ:

Для ВА55-43 установленный у ТП (с Iнр= 2500 А):

Для АВМ-НВ-СВ (с Iнр= 400 А):

Для предохранителя ПН2-250/80:

Для предохранителя ПН2-100/31,5:

выбранные аппараты защиты соответствуют указанным условиям.

Заключение

В ходе выполнения курсовой работы было сделано следующее:

разработана наиболее простая и экономичная система электроснабжения цеха промышленного предприятия, отвечающая всем действующим нормам и правилам;

выбраны электродвигатели, их коммутационные и защитные аппараты наиболее распространенных марок и типов;

определены электрические нагрузки всех групп электроприемников и цеха в целом;

выбраны распределительные устройства, провода и кабели, а также защитные аппараты внутрицеховой электрической сети;

определен уровень напряжения на зажимах электрически наиболее удаленного электроприемника.

Литература

1. Королев О.П., Радкевич В.Н., Сацукевич В.Н. Электроснабжение промышленных предприятий: Учебно-методическое пособие по курсовому и дипломному проектированию. — Мн.: БГПА, 1998. — 140 с.

. Справочник по проектированию электроснабжения / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 576 с.

. Правила устройства электроустановок. — М.: Энергоатомиздат, 1985. — 640 с.

Учебная работа. Электроснабжение потребителей цеха