--PAGE_BREAK--
Рис.1План расположения ЭО цеха металлорежущих станков
2 Расчет электрической нагрузки цеха
В этом разделе рассматриваются методы определения электрических нагрузок, осуществляется расчет силовых нагрузок и составляется сводная ведомость.
Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования и определения ожидаемых (расчетных) нагрузок.
При определении расчетных электрических нагрузок пользуемся методом коэффициента максимума.
2.1Определяем номинальную мощность электроприёмников
Электропривод раздвижных ворот
(2.1)
Кран-балка
(2.2)
Номинальная мощность электроприёмников будет равна их мощности
(2.3)
2.2Определяем суммарную мощность электроприёмников
(2.4)
2.3Определяем модуль сборки
(2.5)
2.4Определяем значения: kи, cosφ[Л1, стр. 52-53, 2,11; 2,12], tg.
2.5Определяем среднесменную активную мощность
(2.6)
2.6Определяем среднесменную активную мощность
(2.7)
2.7Определяем количество электроприёмников
(2.8)
2.8Определяем общие значения PΣном, Pсми Qсм
(2.9)
(2.10)
(2.11)
2.9Определяем эффективное число электроприёмников [Л1, стр. 57; таб. 2.14]
(2.12)
(2.13)
(2.14)
2.10 Определяем коэффициент максимума [Л1, стр. 54, табл. 2,13]
2.11 Определяем значение максимальной активной, реактивной и полной мощностей
(2.15)
(2.16)
(2.17)
2.12 Определяем максимальный ток
(2.18)
Результаты расчётов сводим в таблицу 2
3
Расчет электроосвещения цеха
Рациональное освещение рабочего места является одним из важнейших факторов, влияющих на эффективность трудовой деятельности человека, предупреждающих травматизм и профессиональные заболевания. Правильно организованное освещение создает благоприятные условия труда, повышает работоспособность и производительность труда. Освещение на рабочем месте должно быть таким, чтобы работник мог без напряжения зрения выполнять свою работу. Утомляемость органов зрения зависит от ряда причин:
· недостаточность освещенности;
· чрезмерная освещенность;
· неправильное направление света.
Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевременной утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому столь важен правильный расчет освещенности. В цехе используются дуговые ртутные лампы (ДРЛ).
3.1Определяем площадь цеха
(3.1)
3.2 Определяем активную мощность освещения
(3.2)
3.3 Определяем реактивную мощность освещения
(3.3)
3.4 Определяем полную мощность освещения
(3.4)
3.5 Определяем ток освещения
(3.5)
3.6 Определяем активную мощность подстанции
(3.6)
3.7 Определяем реактивную мощность подстанции
(3.7)
3.8 Определяем полную мощность подстанции
(3.8)
3.9 Определяем ток подстанции
(3.9)
Результаты расчётов сводим в таблицу 2
4
Выбор трансформатора на подстанции
Трансформаторные цеховые подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.
Одно-трансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складного» резерва или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении
Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером нагрузки, с учетом его перегрузочной способности, которая должна составлять 40% от мощности трансформатора.
4.1 Определяем минимальную мощность цехового трансформатора
(4.1)
4.2 Определяем максимальную мощность цехового трансформатора
(4.2)
Принимаем к установке трансформатор типа ТМ-160
Таблица 3. Данные трансформатора ТМ-160
4.3 Определяем реактивную мощность которую может пропустить через себя трансформатор при максимальном напряжении
(4.3)
4.4 Определяем реактивную мощность которую можно скомпенсировать
(4.4)
Принимаем к установке конденсатор типа УК-0,38-110, номинальной
мощностью 110 кВАр
4.5 Определяем реактивную мощность
(4.5)
4.6 Определяем потери трансформатора
(4.6)
(4.7)
(4.8)
4.7 Определяем активную мощность трансформаторной подстанции с учётом потерь
(4.9)
4.8 Определяем реактивную мощность трансформаторной подстанции с учётом потерь
(4.10)
4.9 Определяем полную мощность трансформаторной подстанции с учётом потерь
(4.11)
5 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства
Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.
Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям вызывает возникновение дополнительных потерь активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения.
Затраты, обусловленные этой передачей, можно уменьшить или даже устранить, если устранить влияние реактивной мощности в сетях низкого напряжения.
Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия.
Для компенсации реактивной мощности применяются специальные, компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.
Мощность КУ (компенсирующие устройства) определил в ходе выбора трансформатора к подстанции и принял к установке конденсатор типа
УК-0,38-110, номинальной мощностью 110 кВАр.
6 Выбор и описание схемы электроснабжения
Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются Электроприемники.
Внутрицеховое распределение электроэнергии может выполняться по трем схемам:
— радиальной;
— магистральной;
— смешанной.
Выбор определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы и технико-экономическими показателями системы.
Цеховые сети распределения электроэнергии должны:
— Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;
— Быть удобными и безопасными в эксплуатации;
— Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.
Магистральная схема используется на большие токи (до 6300А), может подключаться непосредственно к трансформатору без распределительного устройства на стороне низшего напряжения, и выполняются с равномерным распределением электроэнергии к отдельным потребителям. Магистральные схемы обладают универсальностью, гибкостью (позволяют заменить технологическое оборудование без изменения электрической сети).
Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от распределительных устройств низшего напряжения трансформаторной подстанции и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальных схемах осуществляется самостоятельными линиями от силовых пунктов, располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Достоинством радиальных схем является высокая надежность питания и возможность применения автоматики.
Однако радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных центров, проводку кабеля и проводов.
В проектируемой работе для электроснабжения цеха металлорежущих станков на основе анализа источников литературы выбрана У/Ун-0схема, представленная на листе формата А4.
7 Расчёт токов короткого замыкания
Расчет токов К.З. необходим для выбора и проверки коммутационных аппаратов по отключающей способности, на динамическую и термическую стойкость, на стойкость к токам К.З. кабельных линий и измерительных трансформаторов, для расчета токов срабатывания и коэффициентов чувствительности релейной защиты.
Для расчётов тока КЗ методом относительных единиц составляется расчётная схема – упрощённая однолинейная схема электроустановки, в которой учитывают все источники питания (генераторы, синхронные компенсаторы, энергосистемы), трансформаторы, воздушные и кабельные линии, реакторы.
Ток КЗ для токоведущих частей и аппаратов рассчитывается при нормальном режиме работы электроустановки: параллельное включение всех источников, параллельная или раздельная работа трансформаторов и линий. Параллельная или раздельная работа зависит от режима работы секционного выключателя на подстанциях.
По расчётной схеме составляется схема замещения, в которой указывается сопротивления всех элементов и намечаются точки для расчёта токов КЗ. Генераторы, трансформаторы большой мощности, воздушные линии обычно представляются в схеме замещения их индуктивными сопротивлениями, так как активные сопротивления во много раз меньше индуктивных. Кабельные линии 6-10 кВ, трансформаторы мощностью 1600 кВ*А и менее в схеме замещения представляются индуктивными и активными сопротивлениями.
Все сопротивления подсчитывают в именованных или относительных единицах. Способ подсчёта сопротивлений на результаты расчётов токов КЗ не влияет.
Так же для расчёта необходимо задаться базовыми величинами.
6.1 Составляем расчётную схему
6.2 Составляем схему замещения
6.3 Задаёмся базовыми значениями
Sбаз= 100 мВА
Uбаз= Uср= 10,5 кВ
Uср ВЛ= 37 кВ
Uср КЛ= 10,5 кВ
Iоткл. спос. = 20 кА
На ГПП устанавливаем трансформатор типа ТМН – 4000/35 (Т1)
uк.з. = 7,5 %
6.4 Определяем сопротивления элементов цепи.
6.4.1 Определяем сопротивление энергосистемы
(7.1)
6.4.2 Определяем сопротивление воздушной линии
(7.2)
6.4.3 Определяем сопротивление трансформатора Т1
(7.3)
6.4.4 Определяем сопротивление кабельной линии
(7.4)
6.4.5 Определяем сопротивление трансформатора Т2
(7.5)
6.4.6 Определяем эквивалентное сопротивление электрической цепи
(7.6)
(7.7)
6.5 Определяем значение базового тока
(7.8)
6.6 Определяем значение тока короткого замыкания
(7.9)
(7.10)
6.7 Определяем ударный ток. (Л2. стр. 359; табл. 7,1)
(7.11)
(7.12) продолжение
--PAGE_BREAK--
8 Расчёт и выбор шинопроводов и проводников в электрических сетях напряжением 380 В
Распределительные шинопроводы ШРА предназначены для передачи и распределения электроэнергии напряжением 380/220кВ, кроме того, имеется возможность непосредственного присоединения к ним электроприемников в системах с глухозаземленной нейтралью. Распределительные шинопроводы прокладываются аналогично магистральным.
Каждый приемник электрической энергии запитывается кабелем от РП отделения. Примем к прокладке кабели марки АВВГ. Выбор такой марки кабеля обуславливается низкой коррозийной активностью среды, защищенностью кабеля от внешних воздействий и повреждений.
На промышленных предприятиях в связи с увеличением их мощности и ростом плотности электрических нагрузок появилась необходимость передавать токи до 5000 А и более. В этих случаях целесообразно применять специальные мощные шинопроводы, которые имеют преимущества перед линиями, выполненными из большого числа параллельно проложенных кабельных линий. Преимущества эти следующие: большая надежность, возможность индустриализации монтажных работ, а также доступность наблюдения и осмотра шинопроводов в процессе эксплуатации.
Для удобства эксплуатации, надежности электроснабжения и экономическим показателям примем следующую схему монтажа шинопровода.
8.1 Выбираем шинопровод по максимальному току [Л3; стр.49-50 ]
8.1.1 Определяем максимальный ток
(8.1)
Принимаю шинопровод марки ШРА-73.
Таблица 4. Данные шинопровода ШРА-73
8.2 Выбор провода для потребителей [Л1; стр.42; табл.2,7]
8.2.1 Определяем номинальный ток
(8.2)
Результаты расчётов сводим в таблицу 5
Таблица 5. Выбор провода
№
Наименование
оборудования
Iном,
А
Iдл.доп.
А
S
мм2
Тип
провода
1
Электропривод раздвижных ворот
24,19
27
5,0
АПВ
2
Универсальные заточные станки
12,55
19
2,5
АПВ
3
Заточные станки для червячных фрез
24,47
27
5,0
АПВ
4
Резьбошлифовальные станки
22,93
23
4,0
АПВ
5
Заточные станки для фрезерных головок
12,53
19
2,5
АПВ
6
Круглошлифовальные станки
35,84
37
8,0
АПВ
7
Токарные станки
23,28
27
5,0
АПВ
8
Вентиляторы
11,18
19
2,5
АПВ
9
Плоскошлифовальные станки
66,3
70
25
АПВ
10
Внутришлифовальные станки
43,01
55
16
АПВ
11
Кран-балка
32,25
37
8,0
АПВ
12
Заточные станки
14,34
19
2,5
АПВ
9 Выбор защитной аппаратуры в сетях 380 В
Автоматические выключатели (автоматы), не обладая недостатками предохранителей, обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей сетей как от токов перегрузки, так и от токов короткого замыкания. Кроме того они используются для управления при нечастых включениях и отключениях. Таким образом автоматические выключатели совмещают в себе функции защиты и управления.
Для выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только тепловыми, либо только электромагнитными расцепителями, либо комбинированными (тепловыми и электромагнитными). Тепловые расцепители осуществляют защиту от токов перегрузки, электромагнитные – от токов короткого замыкания.
Действие тепловых расцепителей автоматов основано на использовании нагрева биметаллической пластинки, изготовленной из спая двух металлов с различными коэффициентами теплового расширения. В расцепители при токе, превышающем тот, на который они выбраны, одна из пластин нагревается больше, и вследствие большего её удлинения воздействует на отключающий пружинный механизм. В результате чего коммутирующее устройство аппарата размыкается.
Тепловой расцепитель автомата не защищает питающую линию или асинхронный двигатель от токов короткого замыкания. Это объясняется тем, что тепловой расцепитель, обладая большой тепловой инерцией, не успевает нагреться за малое время существование токов КЗ.
Электромагнитный расцепитель представляет собой электромагнит, который воздействует на отключающий пружинный механизм. Если ток в катушке превышает определенное, заранее установленное значение (ток трогания или ток срабатывания), то электромагнитный расцепитель отключает линию мгновенно. Настройку расцепителя на заданный ток срабатывания называют уставкой тока. Уставку тока на мгновенное срабатывание называют отсечкой. Электромагнитные расцепители не реагируют на токи перегрузки, если они меньше уставки срабатывания.
В зависимости от наличия механизмов, регулирующих время срабатывания расцепителей, автоматы разделяются на неселективные с временем срабатывания 0,02..0,1с; селективные с регулируемой выдержкой времени и токоограничивающие с временем срабатывания не более 0,005с.
По выбранной схеме электроснабжения цеха ЦТП должна содержать три автоматических выключателя: по одному на выходе с каждого трансформатора и один межсекционный выключатель. Выключатели должны выбираться по полному расчетному току, т.к. в случае выхода из строя одного из трансформаторов каждый из оставшихся выключателей должен пропускать полный рабочий ток.
В ЦТП будут использованы выключатели автоматические воздушные модернизированные (АВМ) с электромагнитными расцепителями.
9.1 Определяем пусковой ток
(9.1)
9.2 Определяем расчётный ток вставки
(9.2)
Результаты расчётов сводим в таблицу 6
Данные о номинальном токе переносим из предыдущего раздела
Таблица 6. Выбор защитной аппаратуры
№
Наименование
оборудования
Iном,
А
Iпуск.,
А
Iр.вст.,
А
Iном. вст,
А
Iном.пред.,
А
Тип
предохранителя
1
Электропривод раздвижных ворот
24,19
120,95
48,38
63
63
ПП21
2
Универсальные заточные станки
12,55
62,75
25,1
40
63
ПП21
3
Заточные станки для червячных фрез
24,47
122,35
48,94
63
63
ПП21
4
Резьбошлифовальные станки
22,93
114,65
45,86
63
63
ПП21
5
Заточные станки для фрезерных головок
12,53
62,65
25,06
40
63
ПП21
6
Круглошлифовальные станки
35,84
179,2
71,68
100
100
ПП21
7
Токарные станки
23,28
116,4
46,56
63
63
ПП21
8
Вентиляторы
11,18
55,9
22,36
25
63
ПП21
9
Плоскошлифовальные станки
66,3
331,5
132,6
160
160
ПП21
10
Внутришлифовальные станки
43,01
215,05
86,02
100
100
ПП21
11
Кран-балка
32,25
161,25
64,5
100
100
ПП21
12
Заточные станки
14,34
71,7
26,68
40
63
ПП21
9.3 Выбираем автоматические выключатели
9.3.1 Определяем расчётные токи
(9.3)
(9.4)
9.3.2 Определяем ток расцепителя
(9.5)
(9.6)
Принимаем 3 автоматических выключателя марки АВМ-10.
Таблица 7. Данные автоматического выключателя АВМ-10
продолжение
--PAGE_BREAK--