Министерство сельского хозяйства ипродовольствия
Республики Беларусь
Белорусский Государственный АграрныйТехнический Университет
Кафедра электротехнологииРасчетно-пояснительнаязаписка к курсовому проекту
по дисциплине Проектированиеэлектроустановок
на темуЭлектроснабжениеродильного отделения для коров на 72 места с профилакторием и вентпунктом
Выполнил:
Студент 5 курса 20ЭПТ группы
Алехно А.К.Руководитель:Лицкевич Е.И.
Минск — 2010
Содержание
1.Характеристика проектируемого объекта и описание технологического процесса
1.1Технологический процесс
1.2 Архитектурно-планировочные и строительные решения
1.3 Характеристика помещений по условиям окружающей среды ипо электробезопасности
2. Схемыэлектрических сетей здания
2.1 Характеристика электроприемников
2.2 Системы токоведущих проводников. Системы заземления
2.3 Определение места электрического ввода в здание.Предварительный выбор ВРУ
2.4 Выполнение структурной схемы электрических сетей здания
2.5Принципиальная схема распределительной сети
2.6 Принципиальная схема питающей сети
3. Расчетэлектрических нагрузок
3.1 Цель расчета и обоснование принятого метода расчета
3.2 Определение основных расчетных параметров – расчетноймощности на вводе, коэффициента мощности, полной мощности
4. Выбороборудования, аппаратов управления и защиты
4.1 Характеристика коммутационных аппаратов
4.2 Характеристика и расчет защитных аппаратов
4.3 Окончательный выбор ВРУ и РП
5. Расчетсечений кабелей и проводов
6. Выбортипов электропроводок здания. Обоснование конструктивного исполнения
7.Разработка схемы принципиальной электрической управления
7.1 Анализ технологического процесса и требования куправлению
7.2 Разработка схемы и выбор элементов схемы
7.3 Описание работы принципиальной схемы управления
Литература
1. Характеристика проектируемогообъекта и описание технологического процесса
1.1 Технологический процесс
По заданию на проектирование объектомэлектрификации является родильное отделение. По правилам устройства иэксплуатации электрооборудования данный объект является объектом второйкатегории по надежности электроснабжения. Основные объекты электрификации – вакуумныйнасос, транспортер скребковый, вентиляторы приточный и вытяжные. Системаотопления и вентиляции в здании представлена вентиляторами вытяжной и приточнойсистемы вентиляции, отопительными приборами. Освещение предусмотрено осветительнымищитками с указанной номинальной мощностью.Здание предназначенное для строительства в составе фермы по производствумолока на 600 коров. Внутри имеются помещения родильное отделение и стационар,профилактория помещение для привода транспортера, тамбур, молочная родильной,манеж-приемная ветпункта, помещение для санобработки животных, помещение дляперсонала, вакуум насосная коридор венткамера и электрощитовая.
Коровы содержатся на привязи в стойлах,телята содержатся в профилактории в индивидуальных клетках. доение коровмеханическое в стойлах, кормление всеми видами кормов из стационарных кормушек.Раздача грубых, сочных и зеленых кормов производится мобильнымкормораздатчиком. Конц. корма раздается с помощью ручных тележек. Уборка навозаосуществляется скребковым транспортерам ТСН-3,0Б.
1.2 Архитектурно-планировочные истроительные решения
Здание г-образной формы. Длина 41 м,ширина 10,5 м, и 12х18 пристройка. Общая площадь 646,5 м2. Зданиестоечно-блочной конструкции. Стены выполнены из железобетонных панелей.Покрытие – железобетонные плиты с утеплением. Высота помещения у наружных стен 3метра.
1.3 Характеристика помещений поусловиям окружающей среды и по электробезопасности
Здание содержит 12помещений. По условиям окружающей среды помещения делятся по влажности на:
- сухие;
- влажные;
- сырые;
- особо сырые.
Помещения для содержанияпо условиям окружающей среды относят к сырым с химически активной средой.Остальные помещения относятся к влажным или нормальным (сухие без нагрева свыше350С, пыли и химически активных сред).
Помещения не относятся кпожаро- и взрывоопасным.
По опасности пораженияэлектрическим током помещение относится к помещениям с повышенной опасностью.
2. Схемы электрических сетей здания2.1 Характеристика электроприемников
Согласно правиламустройства электроустановок, объект относится к электроприемникам II категории по надежностиэлектроснабжения, поэтому необходимо предусмотреть два независимых взаимнорезервирующих источника питания. Перерыв в электроснабжении этихэлектроприемников от одного из источников допускается только на время включениярезервного источника питания действиями оперативной бригады, наличие АВР необязательно.
В помещении установлены 2электродвигателя для привода скребковыми установками ТСН-3,0Б с мощностью Рн=4.0кВт с синхронной частотой вращения 1500об/мин. Поддержание параметровмикроклимата в помещении обеспечивается за счет вентиляции. Имеются приточный вентиляторс номинальной мощностью Рн=4кВт, и 3 вытяжных вентилятора с Рн=0,55 кВт, а также имеется вакуумныйнасос с Рн=2,2 кВт, холодильник с Рн=0,25 кВт,водонагреватель с Рн=3,6 кВт и щиток освещения с Рн=4,5кВт.
Для всехэлектродвигателей принимаем синхронную частоту вращения 1500об/мин.
Таблица 2.1Технические данные имеющихся электроприводов.Поз. Наименование Кол. . Электродвигатель
/>
/>
/>% cosφ
Кi 1
Вакуумный
насос 1 2,2 5,0 81 0,83 6,5 2 Холодильник 1 0,25 0,83 68 0,67 5,0 3 Титан 1 3,6 5,48 4,1
Транспортер скребковый
«горизонтальный» 1 4,0 8,5 88 0,84 7,0 4,2
Транспортер скребковый
«наклонный» 1 1,5 3,52 78 0,83 5,5 П1 Вентилятор центробежный 1 4,0 8,5 85 0,84 7,0 В1-В3 Вентиляционное оборудование 3 0,55 1,61 71 0,73 5,0
2.2 Система токоведущих проводников.Система заземления
Питание электроустановки зданияпредусматривается на напряжение 380/220 В переменного тока от трансформаторнойподстанции. Система токоведущих проводников для электроприемников, относящихсяк силовому электрооборудованию – трехфазная пятипроводная. Питающая линия отподстанции – кабельная.
Для проектируемого объектапринимается система заземления типа ТN, подсистема – TN-S, характеризующаяся тем, что оттрансформаторной подстанции до ввода в здание предусматривается трехфазнаяпятипроводная система проводников (три фазы плюс PE и N-проводники).На вводе в здание во вводном щите ВУ предусматривается главная заземляющаяшина.
2.3 Определение места расположенияэлектрического ввода в здание. Предварительный выбор ВРУ
Место электрическоговвода в здание показано на листе 1 графической части проекта.
Водно-распределительныеустройства (ВРУ) предназначены для приема и распределения электрической энергиивнутри помещения. ВРУ обеспечивают подключение, коммутацию и защиту силовых иосветительных электропроводок, а также групп или отдельных электроприемников.Исходя из опыта эксплуатации электроустановок сельскохозяйственныхпроизводственных зданий, ВРУ размещаем в имеющейся в здании электрощитовой.Такое размещение обеспечивает большую сохранность оборудования, ограничиваетдоступ постороннего персонала, повышает надежность электроустановки. Исходя изтого, что электроприемники различных технологических линий находятся в разныхчастях здания и удалены друг от друга на достаточное расстояние, принимаемотдельные конструкции вводного устройства и распределительных пунктов.Предварительно выбираем к установке вводно-распределительное устройства ВРУ-Ин1и распределительный пункт типа «ШР11» с предохранителями.
2.4 Выполнение структурной схемыэлектрических сетей здания
Структурная схема – этографический документ, дающий общее представление об электрической сети здания.Структурная схема определяет основные функциональные части сети и ихвзаимосвязь.
Для приема ираспределения электроэнергии в родильной предусматриваем радиально-магистральнуюсхему электрической сети, как наиболее полно удовлетворяющую требованиямнадежности, простоты и дешевизны.
После анализа ЭП здания всеэлектроприемники с учетом их расположения и принадлежности к технологическимлиниям разбиты на группы. Принимаем, что электроприемники запитываются от узлапитания (ПР), установленного в электрощитовой, управление электроприемникамиосуществляется с использованием щитов управления, устанавливаемых в удобныхместах, с точки зрения технологического процесса. Для управления вентиляторамипредусмотрена шкаф управления (ШУВ), Ввод в здание осуществляется двумя линиямис возможностью перевода питания на одну линию при выходе из строя питающейлинии.
/>
Рисунок 2.4 Структурная схемаэлектрических сетей здания
/>2.5 Принципиальная схема распределительнойсети
Принципиальная схемаэлектрической сети зданий – это графический документ, дающий полноепредставление об электрической сети здания, на котором приведена информация обовсех электрических цепях всех аппаратов, устройствах и изделиях, необходимыхдля исполнения сети. Принципиальные схемы предназначены для полногоознакомления с электроустановками здания, производства электромонтажных работ вэлектроустановках, разработки других схем. Принципиальная схема составляется наосновании разработанной структурной схемы.
Принципиальные схемы разрабатываютсяна основании структурных схем, они выполняются в соответствии с ГОСТ21.613-88,по форме приведенной в графической части курсового проекта. Электрические сетиподразделяют на питающую и распределительную.
/>Вначале выполняется схемараспределительной сети, а затем питающей. Начинают работу принципиальной схемыс вычерчивания линий шин РП, записывается информация по данному РП. Всеаппараты и устройства обозначаются отрезками прямых линий. Принципиальная схемараспределительной сети для здания родильного отделения представлена на листе 2графической части проекта.
2.6 Принципиальная схема питающейсети
При выполнении схемыпитающей сети необходимо учитывать категорию потребления по надежностиэлектроснабжения. Данный объект относится ко второй категории электроснабжения.Исходя из вышеуказанного, здание питается по двум кабельным линиям, поэтому навводе в здание устанавливаем вводное распределительное устройство.Принципиальная схема питающей сети для здания свинарника представлена на листе1 графической части проекта.
3. Расчет электрических нагрузок
3.1 Цель расчета и обоснованиепринятого метода расчета
Определение электрических нагрузокявляется важнейшим этапом проектирования, как отдельных зданий и сооружений,так и предприятия в целом.
При расчете электрических нагрузоквоспользуемся методом упорядоченных диаграмм. Мы можем использовать этот метод,так как наш объект является сельскохозяйственным объектом промышленного типа.
Метод эффективного числаэлектроприемников (другое название –метод упорядоченных диаграмм) являетсяодним из наиболее точных и широко применяемых методов определения расчетныхэлектрических нагрузок зданий.
Этот метод применяется для объектов,где известны данные о мощностях всех единичных электроприемников (ЭП).
В данном методе используется понятие –«эффективного числа электроприемников» — nэ. Это такое число однородных по режиму работы ЭП одинаковоймощности, которая обуславливает то же значение расчетной нагрузки, что и группаразличных по мощности реальных ЭП.
/>,
где /> - суммарная мощность ЭП, кВт;
/> - реальное количество ЭП, шт;
/> - мощность одного ЭП, кВт.
3.2 Определение основных расчетныхпараметров – расчетной мощности на вводе, коэффициента мощности, полноймощности
Определение значений расчетныхнагрузок (Pp, Qp, Sp, Ip) проектируемого объекта в основномсводится к нахождению числа nэ.
По известной величине nэ с использованием таблицы зависимости
Kp=f(nэ, Kи) находят величину коэффициента расчетной нагрузки Kp. Далее, применяя известные формулы,определяют искомые величины.
Расчетная мощность на вводе, кВт:
/>
где /> - коэффициент расчетной мощности;
/> - коэффициент использованияпринимаем по [1], раздел 5.
Реактивная мощность, квар:
/>, при />, или
/>, при />
Полную мощность находим по формуле:
/>, кВА
Расчетный ток определяем по формуле:
/>, А
Решение:
Определяемвеличину ∑Рн .
/>
/>
Значениеnэ округляем до ближайшего меньшего целого числа – nэ = 6.
Средневзвешенноезначение коэффициента использования:
/>;
Одновременноопределим средневзвешенное значение величины tqφ:
/>
Потаблице 3 для nэ = 6 и ки = 0,45 определяемвеличину расчетного коэффициента Кр=1,13
Расчетнаяактивная нагрузка:
/>
Расчетнаяреактивная нагрузка: так как n
/>
Полнаямощность расчетной нагрузки :
/>
Расчетныйток в линии от ВУ к РП:
/>
Результаты расчетов сводим в таблицу3.2
4. Выбор оборудования, аппаратовуправления и защиты
4.1 Характеристика коммутационныхаппаратов
Аппараты управления предназначены длявключения, отключения и переключения электрических сетей и электроприемников,регулирования частоты вращения и реверсирования электродвигателей,нагревательных и других электроустановок. Аппараты управления и защиты выбираютпо ряду параметров: номинальный ток, напряжение и др… Кроме того, аппаратывыбирают по климатическому исполнению (ГОСТ 15543-70), по степени защиты отвоздействия окружающей среды (ГОСТ 14254-69) и другим параметрам в зависимостиот назначения аппарата. От правильного выбора пусковой аппаратуры в большоймере зависит надежность работы, численные, количественные и экономическиепоказатели производственного процесса, электробезопасности людей и животных.
4.2 Характеристика и расчет защитныхаппаратов
Для устойчивой работы оборудования, атакже защиты при различных ненормальных режимах выбираем электрические аппаратыуправления и защиты.
Выбор предохранителей.
FU1: Рн=2,2 кВт, />=0,81, />=0,83, Кi=6,5 и Рн=3,6 кВт
Расчетный ток определяется поформуле:
/>,
Максимальный ток определяем
/>,
Ток плавкой вставки предохранителявыбираем из двух условий:
1. />; />
2. />. />
Выбираем предохранитель НПН2-60 с Iн=63А, Iвст=20А
Аналогичным образом выбираемостальные предохранители. Результаты выбора заносим в таблицу 4.2
Выбор электромагнитных пускателей:
Пускатели КМВ2, КМТ1 иКМТ2 выбираем серии ПМЛ в комплекте с кнопками управления (типа ПМЛ 112002).Пускатели установим на стене в электрощитовой, степень защиты пускателей IP54.Номинальный ток пускателя должен быть не менее номинального тока управляемогоэлектродвигателя: для 1КМ − больше 5 А, для П1КМ − больше 8.5 А,для водонагревателя –больше 5,48 А. Номинальный ток пускателя ПМЛ 112002 – 10А.
Таблица 4.2 Выборпредохранителей
Обозначение по
принципиальной схеме Ток, А a Iм/a Защитный аппарат Iр Iм Обоз-начение Тип Iн, А Iвст, А 1Н1 10,48 37,98 2,5 18,48 FU1 НПН2 63 20 2Н1 0,83 4,15 2,5 1,66 FU2 НПН2 63 2 4Н1 12,02 78,86 2,5 31,54 FU3 НПН2 63 40 П1Н1 8,5 59,5 2,5 23,8 FU4 НПН2 63 25 В1Н1 4,83 24,15 2,5 9,66 FU5 НПН2 63 16
4.3 Окончательный выбор ВРУ и РП
Водное устройство выбираем поусловиям:
/>
где />номинальный ток вводногоустройства, А;
/>расчетный ток на вводе в здание,А.
/>;
В качестве вводно-распределительногоустройства будем использовать
ВРУ-Ин1-0500У3, и дифференциальные автоматы АД14/4/25/300на отходящих линиях .
Учитывая пять отходящих линий выбираемодин распределительный пункт типа ШР11-73701-22У3, Iн.шкафа=250А
5. Расчет сечений кабелей и проводов
Для питания электроприемниковпринимаем кабель с алюминиевыми жилами АВВГ.
Расчет сечений кабелей.
Задачи расчета электропроводокявляется выбор сечений проводников. При этом сечения проводников кабеля должныбыть наименьшими и удовлетворять следующим требованиям:
а) допустимому нагреву;
б) электрической защиты отдельныхучастков сети;
в) допустимым потерям напряжения;
г) механической прочности.
В отношении механической прочностивыбор сечений сводится к просто выполнению нормативных требований по ГОСТ30331.1-85. В нем приведены минимальные сечения проводников, которые могут бытьиспользованы при выборе электропроводок в здании.
Расчет по определению сеченийвнутренних электропроводок ведется в следующей последовательности:
1) определяютноминальные токи плавких вставок предохранителей и токи вставок расцепителейавтоматических выключателей;
2) определяютдопустимый ток проводника:
а) по условию нагревания длительнымрасчетным током:
/> (5.1)
б) по условию соответствия сеченияпровода выбранному току срабатывания защитного аппарата:
/> (5.2)
где />длительно-допустимый токпроводника, А;
/>длительный расчетный ток электроприемникаили
рассматриваемого участка сети, А;
/>поправочный коэффициент,учитывающий условия прокладки
проводов и кабелей;
/>кратность допустимого токапроводника по отношению к
номинальному току или токусрабатывания защитного аппарата;
/>номинальный ток или токсрабатывания защитного аппарата, А.
Выбранное сечение проводникапроверяем по допустимой потере напряжения, которая в конце участка линии недолжна превышать 5%:
/> (5.3)
где />расчетная мощность, передаваемаяпо линии, кВт;
/>длина линии, м;
/>коэффициент, зависящий отматериала жилы, рода тока, значения напряжения и системы распределенияэлектроэнергии (для трехфазной сети с нулевым проводником, напряжением 380/220Ввыполненной алюминиевым проводом С=46; медным С=77);
/>площадь сечения токопроводящихжил, />.
Рассчитываем сечение кабеля для линииВ1Н1
Определяем допустимый ток проводника:
а) по условию нагревания длительнымрасчетным током:
/>
Принимаем нормальные условияпрокладки проводника (температура среды для проводов равна +25 градусов, а длякабелей +15) численное значение Кп=1.
б) по условию соответствия сеченияпроводника выбранному току срабатывания защитного аппарата:
/>
/>
По приложению 8(2) принимаем сечениекабеля:
/>
Сечение нулевого рабочего и нулевогозащитного проводника выбираем равным сечению токопроводящих жил. Принимаемкабель АВВГ 5x2,5. Проверяем выбранное сечениепроводника по допустимой потере напряжения, которое для внутреннихэлектропроводок не должно быть больше 4%:
/>
Следовательно, сечение кабеля выбраноправильно.
Аналогично производим выбор сеченийкабелей для остальных участков электропроводок, а данные по выбору сводим втаблицу 5.1
Таблица 5.1 Выбор сечений проводов икабелей
№
участка
По расчету
Iр., А
По току защитного
аппарата,
Iз.а, А
Iд.табл., А Марка и сечение пр. Длина, м ΔU,% 1Н1 10,48 20 19 АВВГ 5 × 2.5 8 0,4 2Н1 0,83 2 19 АВВГ 5× 2.5 12,4 0,03 4Н1 12,02 40 27 АВВГ 5× 4 58 1,73 П1Н1 8,5 25 19 АВВГ 5 × 2.5 17,2 0,6 В1Н1 4,83 16 19 АВВГ 4 × 2.5 1,5 0,02
6. Выбор типов электропроводокздания. Обоснование конструктивного исполнения
В отношении опасности поражения людейэлектрическим током здания относятся к помещениям с повышенной опасностью, так какпомещение является сырым с химически активной средой.
При проектированиисельскохозяйственных объектов следует применять следующие способы прокладкиэлектропроводок:
— на тросе;
— на лотках;
— в коробах;
— в пластмассовых и стальных трубах;
— в металлических гибких рукавах;
— в каналах строительных конструкций.
Учитывая условия среды и строительныеособенности нашего объекта, а также экономическую целесообразность будемвыполнять электропроводку по строительным конструкциям на скобах и на тросах свысотой прокладки 2,7 м. Для силовой электропроводки применяем кабель АВВГ.
Трассы электропроводок выполняемпараллельно или перпендикулярно стенам зданий или сооружений. Всюэлектропроводку до электромагнитных пускателей выполняем пятижильным кабелемтипа РЕ, после них – четырехжильным кабелем.
7. Разработка схемы принципиальнойэлектрической управления
7.1 Анализ технологического процессаи требования к управлению
Необходимо разработать схемууправления водонагревателем. Нагреватель предусматривает два режима работы:ручной, кнопками управления и автоматический, включение при снижениитемпературы воды ниже 300С и отключение при нагреве воды до 600С,а также отключение нагревателей при снижении уровня воды ниже минимального.
7.2 Разработка схемы и выборэлементов схемы
Произведем выбор электромагнитногопускателя КМ для электронаревателя:
Электромагнитные пускатели выбирают взависимости от:
— условий окружающей среды;
— номинальному току: />; />
— по номинальному напряжению: />
— по напряжению катушки пускателя: />
Исходя из требований выбираемэлектромагнитный пускатель серии
ПМЛ 11-2002 на номинальный ток 10А,номинальное напряжение 380В.
Произведем выбор автоматическоговыключателя QF, выбор производим по условиям:
1) номинальномунапряжению (/>
2) номинальному току(/>
3) номинальному токутеплового расцепителя (/>);
4) по числу полюсов,конструктивному и климатическому исполнению, категории размещения и степенизащиты.
Расчетный ток линии:
/>
/>
Определяем расчетный ток тепловогорасцепителя:
/>
где />коэффициент надежности,учитывающий разброс по току
срабатывания теплового расцепителя,принимается от 1.1 до 1.3;
/>
Выбираем автоматический выключательАЕ2023, Iн.выкл.=16А, Iн.т.р.=8 А.
Выбираем пусковые кнопки типа КЕ041,пакетный переключатель ППК16-11С23УХЛ3.
7.3 Описание работы принципиальнойсхемы управления
При включении автоматическоговыключателя QF, подаётся питание в цепь управленияэлектронагревателя.
При положении рукоятки переключателя SA в положении «А» регулированиетемпературы происходит в автоматическом режиме, вода нагревается до температуры600С после чего срабатывает датчик температуры SK2 и отключает нагреватели, когда водаостынет до температуры 300С сработает датчик температуры SK3 и включит нагреватели. Приположении рукоятки переключателя SA вположении «Р» нагрев воды происходит в ручном режиме. При нажатии кнопки SB2 запитывается катушка магнитного пускателя KM, который своим блок контактом KМ шунтирует кнопку SB2, одновременно с этим, магнитныйпускатель KM замыкает свои силовые контакты, темсамым включает нагреватели ЕК. Нагрев будет продолжаться до тех пор, пока водане нагреется до 1000С, отключение обеспечит датчик температуры SK1. В схеме предусмотрен датчик уровня,который не позволит включить нагреватели если в нем нет воды.
Реферат
В проекте дана краткая характеристикаобъекта электрификации и описание технологических процессов: приведены краткиехарактеристики электрооборудования объекта; подсчитана мощность на вводе вздание, выбрано ВРУ, коммутационная и защитная аппаратура, рассчитаны сеченияпроводов и кабелей.
Литература
1.Правилаустройства электроустановок (ПУЭ).
2.Основыпроектирования энергооборудования. Методические рекомендации к курсовомупроекту. А.А.Дацук, В.Е. Шестерень, И.Н.Шаукат. — Мн.: БГАТУ, 2005-51с.
3.Практикумпо дисциплине «Основы проектирования энергооборудования.
А.К.Замберов,Е.И.Лицкевич. — Мн.: БГАТУ, 2004-82с.
4Проектированиеэлектроустановок. Учебно-методическое пособие к курсовому и дипломномупроектированию. Е.К. Лицкевич, П.В. Кардашов,. Мн.: БГАТУ,2008-53с.